江西理工大學應用科學學院
設計題目： 光控自動照明燈
姓名： 劉文志
學號46
班級： 測控071班
指導老師： 朱水金
完成時間： 2023年12月4號
目錄 1
摘要 2
第一章引言 3
第二章設計任務和設計要求 4
2.1 設計任務設計 4
2.2 設計要求 4
第三章電路原理 5
3.1 總設計原理 5
第四章元器件明細表 7
4.2 單向可控矽 8
第五章原理圖pcb板 10
第六章課程設計總結 11
參考文獻 12
本課題介紹的光控自動照明燈，電路簡單，使用方便，且流過燈泡的電流為半波交流電，所以電燈處於欠壓發光狀態。通過光控照明電路，以達到節省能源的目的,該設計主要介紹的是關於光控的電路設計。光控是通過光敏電阻來實現的，當光敏電阻在有光的時候燈就會慢慢的熄滅。
在較黑暗或完全沒有光照的時候燈就會亮起來，這樣就達到了節電和節能的目的，和延長了燈的壽命。在實際生活中節電節能，能夠實現更多的自動化。
關鍵字：光電檢測、光控燈。
近年來光電檢測技術在我國得到了迅速的發展，這樣標誌著中國也將向西方發達國家一樣進入資訊社會，計算機技術、通訊技術和感測器技術是資訊社會的三大技術支柱。20世紀60年代的雷射技術和70年代的光纖技術的迅速發展更加促進了感測器技術和通訊技術的快速發展。目前光導纖維和光電器件已經成為感測器技術的乙個重要方面，它們已廣泛應用於科研、生產和社會生活的各個方面。
大學生作為現代化建設的後備力量，了解、學習和掌握光電檢測技術方面的有關知識是相當必要的。
電子實習是電氣和電子類專業重要的實踐教學環節。通過電子實習，使學生初次接觸生產實際，對常用電子儀器裝置及工具的使用獲得基本訓練，初步掌握電子產品工藝基本知識和基本技能，同時通過實習使學生樹立勞動觀點，綜合運用理論知識應用於實踐為今後從事生產技術工作打下必要的基礎。在電子材料中最基本的算光控照明燈，它是其他電子照明儀器的基礎部分，如聲光控照明燈就是把光控原理作為基礎，以及其他的光電電路都會涉及到光控原理，所以充分了解光控的原理對以後的深入地學習光電檢測原理是非常有意義的。
在現在發達的社會，在某些場所燈已經不再滿足單純的手動開關，而是向智慧型和人性化方向發展，方便與節能已經是主題口號，所以各種光控燈應運而生，而在光控的基礎上在發展成更實用的聲光控照明燈，所以研究光控的原理是非常有必要的。
光控照明燈指的就是在有光的情況下燈會自動熄滅，當夜幕來臨的時候燈會自動的亮起來，很適合做路燈的控制，起到了很好的節能效果
乙個簡易光控自動照明燈電路
（1）要求電路能夠通過照明燈開關對光線強弱的感應控制照明燈的亮滅。
（2） 要求電路能夠實現有光線時滅，無光線時亮。
（3）根據上述要求選定設計方案，畫出總電路圖，寫出詳細的工作原理。
（4）要求應把所有接線的介面端用黑膠布包起來，以防介面相碰導
致短路。
（5）元器件排列必需有規則
（6）焊接美觀。
2.3 系統方框圖
圖2-3 系統方框圖
總設計電路原理圖如下圖3-1，可控矽vs構成燈泡lamp的主迴路，控制迴路由二極體vd和電阻r1和r2與rg組成的分壓器構成。二極體vd的作用是為控制迴路提供直流電源。白天自然光線較強，光敏電阻器rg呈現低阻，它與r1和r2分壓的結果使可控矽vs的門極處於低電平，可控矽vs關斷，燈lamp不亮。
夜幕來臨時，照射在rg上的自然光線較弱，rg呈現高電阻，故使vs的門極呈高電平，vs因獲得正向觸發電壓而導通燈lamp點亮。改變電阻r1和r2總的阻值，可以調整電路的起控點，使電燈在合適的光照度下開始點亮發光。
本電路另乙個特點是它具有軟啟動功能，因為夜幕降臨時，自然光線是逐漸緩慢變弱，所以光敏電阻rg的阻值是逐漸增大，vs門極電平也是逐漸公升高，所以可控矽由阻斷態變為導通態要經歷乙個微導通與弱導通階段，燈泡有乙個逐漸變亮的軟啟動過程。當vs完全導通時，流經lamp的電流也是半波交流電，即電燈是處於欠壓工作狀態。這兩個因素對延長燈泡壽命極為有利，所以本電路十分適宜路燈使用，可免去頻繁更換燈泡的麻煩。
圖3-1 電路原理設計圖
vs採用觸發電流較小的小型塑封單向可控矽，如2n6565、mcr100-8型等。vd用1n4007型整流二極體。 rg可用mg45型非密封型光敏電阻器，要求亮阻與暗阻相差倍數愈大愈好，電阻可用1/2w碳膜電阻；燈lamp宜用100w以下的白熾燈泡。
在第五章的圖5-1是本機印製電路板圖，印製電路板尺寸為145mm*95mm,除燈泡外，其餘所有元件都可裝焊在自製的電路板上。本電路一般情況下不用做任何除錯，即可投入使用。如嫌電路起控點不合適，可以適當變更電阻r1和r2總的阻值。
阻值大，起控靈敏度低，即環境自然光線要求比較暗的情況下，電燈lamp才點燃；阻值小，起控靈敏度高，即環境光線稍暗，電燈lamp即點亮。下面是部分元氣件的介紹。
4.1 整流二極體
圖4-1 整流二極體
整流二極體一種將交流電能轉變為直流電能的半導體器件。通常它包含乙個pn結，有陽極和陰極兩個端子。其結構如圖1所示。
p區的載流子是空穴,n區的載流子是電子，在p區和n區間形成一定的位壘。外加使p區相對n區為正的電壓時，位壘降低，位壘兩側附近產生儲存載流子，能通過大電流，具有低的電壓降（典型值為0.7v）,稱為正嚮導通狀態。
若加相反的電壓,使位壘增加，可承受高的反向電壓，流過很小的反向電流（稱反向漏電流），稱為反向阻斷狀態。整流二極體具有明顯的單向導電性,整流二極體可用半導體鍺或矽等材料製造。矽整流二極體的擊穿電壓高，反向漏電流小，高溫效能良好。
通常高壓大功率整流二極體都用高純單晶矽製造(摻雜較多時容易反向擊穿）。這種器件的結面積較大，能通過較大電流（可達上千安），但工作頻率不高，一般在幾十千赫以下。整流二極體主要用於各種低頻半波整流電路，如需達到需連整流橋使用。
單向可控矽是一種可控整流電子元件，能在外部控制訊號作用
圖4-2 單向可控矽
下由關斷變為導通，但一旦導通，外部訊號就無法使其關斷，只能靠去除負載或降低其兩端電壓使其關斷。單向可控矽是由三個pn結pnpn組成的四層三端半導體器件與具有乙個pn結的二極體相比，單向可控矽正嚮導通受控制極電流控制；與具有兩個pn結的三極體相比，差別在於可控矽對控制極電流沒有放大作用。
單向可控矽的工作原理：可控矽導通條件：一是可控矽陽極與陰極間必須加正向電壓，二是控制極也要加正向電壓。
以上兩個條件必須同時具備，可控矽才會處於導通狀態。另外，可控矽一旦導通後，即使降低控制極電壓或去掉控制極電壓，可控矽仍然導通。 可控矽關斷條件：
降低或去掉加在可控矽陽極至陰極之間的正向電壓，使陽極電流小於最小維持電流以下。
表4-1 元器件明細表
設計出原理圖之後，為了方便排版和焊接，需對電路原理圖做出應刷電路板，如下圖5-1所示為pcb圖，作好圖後就可以按照pcb圖進行排列電子元器件，和確定焊接槽。
圖5-1 電路圖的pcb圖
在本次光電檢測系統綜合設計中，我們的課題是「光控自動照明燈」。這是一種光照控制照明燈，它可以用於街道，走廊等場合。白天光線較強，在光敏電阻檢測下，燈泡不亮；夜晚光照強度較暗，經光敏電阻調節燈泡自動發亮為行人照明。
本次的光控自動照明燈的設計將我們所學知識應用於實踐，深化了對數位電路設計、和模擬電子設計的認識，使我們在設計的實踐中獲得新知。通過一年的理論知識的學習和課設的實踐操作，是我對理論知識有了更深的了解，同時對本專業的應用領域有了更全面的認知。在老師耐心指導和同學的幫助下，讓我學會了分析電路、設計電路的步驟以及計算機輔助作圖等。
在此設計中利用到了三極體的放大 、光敏效應， 讓我們進一步鞏固和掌握前面所學的基礎知識，加深對了對模擬電路、數位電路的理解，對元器件的使用更加清楚。
設計一開始無從下手，經過到處查閱資料還有老師的幫助下，終於順利展開並得以圓滿完成。我自知這次的設計多有不足，辛苦付出效果也不是很好，很多東西平時學得也不透徹，每一次的課程設計都從每乙個細節都在鍛鍊著我們，從中收穫良多，能把知識真正轉化為自己的。
這次課程設計我們整個小組都很認真。中間有很多困難，通過自身努力和老師的幫助，順利解決了，而且我們學到敢於面對和解決問題的精神，所以我要感謝老師在課程設計上給予我們的指導、支援和幫助，這是我們能順利完成這次課設的主要原因，尤其是老師對於技術上的指導，讓我們能把系統做得更加完善。在此期間，我學到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設計能力。
我也要感謝幫助過我的同學們，他們也為我解決了不少設計上的難題。同時也感謝學院為我提供良好的做課程設計的環境。
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