灯光转换电路

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1、凝凝凝课程设计MMMMMMMMMMM传感器课程设计报告书课题名称姓名学号院、系、部专业指导教师灯光亮度自动转换电路度三电气工程系电气工程将及其自动化杨新霞2013年7月3日第1章设计目的1第2章设计要求1第3章硬件电路设计13.1 基本原理13.2 基本原理框图13.3 工作原理23.4单元电路设计分析23.4.1 概述23.4.2器件介绍3第4章仿真5第5章设计总结6参考文献7第1章设计目的当夜晚行车远光灯打开时，若前方有相对行驶车辆，则驾驶员通常会将远光变为 近光，避免对面车辆因受强光照射而无法正确判断前面路段情况，造成危险的情况。 但在传统方式下，驾驶员手动调光所需延迟时间较长，并且驾驶

2、员因频繁手动调光容 易造成注意力分散，极易因此而引发交通事故。为了人身的安全以及驾驶员的舒适驾 驶，设计构思了一种汽车远近灯自动控制系统。第2章设计要求设计一个汽车灯自动控制开关电路，用光敏传感器实现自控，能在对面行驶车辆 光照时自动切换到近光灯，无光照时又自动切换到远光灯。(1) .利用光敏三极管作为光敏传感器，555作为滞后比较器来设计电路。(2) .当光线强时，555的输出跳变，当光线暗到一定程度时，555发生跳变。第3章 硬件电路设计3.1基本原理灯光亮度自动调节电路，它主要是通过光敏二极管的光电耦合作用来控制晶体管 集电极电流的大小，即控制电容充电的快慢，也就控制了单结晶体管的导通时

3、刻，即改 变电灯两端的电压，使灯光亮度得到调节当光线较强时，光敏二极管的集电极电流减 小，电容充电放慢，单结晶管导通时刻后移,控制角增大，电灯两端电压减小，则灯光亮 度减弱.当光线较弱时，情况相反。这一电路能根据外界光线的强弱来自动调节灯光 亮度。设计思想就是通过光敏三极管的特性，利用555定时器构成的施密特触发器来 控制继电器的关断与闭合，使路灯亮灭。3.2基本原理框图基本原理图如图3-1所示远光灯与近光灯切换外界光亮图3-1基本框图3.3工作原理当被面对行驶车辆的灯光照射时，传感器接受的信号呈低阻状态，单向晶闸管导 通，近光灯亮，远光灯灭；反之，远光灯亮，近光灯灭。3.4单元电路设计分析3

4、.4.1概述设计思想就是通过光敏三极管的特性，利用555定时器构成的施密特触发器来控 制继电器的关断与闭合，使路灯亮灭。施密特触发器是一种整形电路，它能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩 形脉冲。与普通触发器相比，它有以下特点：（1）具有两个稳定的状态，但没有记忆作用，输出状态需要相应的输入电压来维持。（2）属于电平触发，能对变化缓慢的输入信号作出响应，只要输入信号达到某一额 定值，输出即发生翻转。（3）具有回差特性，电路对从低电平上升和从高电平下降的输入信号具有不同的阈 值电压，这种回差特性使其具有较强的抗干扰能力。利用555定时器构成的施密特触发器，当有光时，输出产生低电平，使PN

5、P三极管导 通，点亮近光灯；利用555定时器构成的施密特触发器，当在无光时，输出产生高电 平，使NPN三极管导通，远光灯亮。光电转换路就是按照光敏三极管有光或无光时，呈现低阻或高阻状态设计的，它采用 两个电阻分压来实现。电子开关就是利用三极管正偏饱和导通和截止状态来设计的。 555定时器是一种将模拟电路与数字电路的功能巧妙结合在一起的多用途单片集成 电路。施密特触发器是一种整形电路，它能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡 峭的矩形脉冲。与普通触发器相比，它有以下特点。具有两个稳定的状态，但没有记 忆作用，输出状态需要相应的输入电压来维持。属于电平触发，能对变化缓慢的输入 信号作出响应，只要输

6、入信号达到某一额定值，输出即发生翻转。具有回差特性，电 路对从低电平上升和从高电平下降的输入信号具有不同的阈值电压，这种回差特性使 其具有较强的抗干扰能力。所以用555定时器构成施密特触发器来做控制电路。3.4.2器件介绍光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是 受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。通常基极不引出，但一些光敏三 极管的基极有引出，用于温度补偿和附加控制等作用。光敏三极管又称光电三极管， 它是一种光电转换器件，其基本原理是光照到P-N结上时，吸收光能并转变为电能。 当光敏三极管加上反向电压时，管子中的反向电流随着光照强度的改变而改变，光照 强

7、度越大，反向电流越大，大多数都工作在这种状态。当具有光敏特性的PN结受 到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回 路中得到一个放大了相当于B倍的信号电流。不同材料制成的光敏三极管具有不同的 光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。当具有光敏特性的PN结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基 极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于B倍的信号电流。不同材 料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放 大作用，即很高的灵敏度。晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电

8、子电路的核心 元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半 导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP 和NPN两种，如图从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区 很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区发射的是空穴，其移动方 向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN型三极管发射区发射的是自由电子， 其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向 也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和错晶体三

9、极管都有PNP型和NPN 型两种类型。虽然重点学习了晶体管的放大作用，但是我对晶体管的开关作用更感兴 趣。半导体就像一个开关，可以通过导通与截止来控制电路。光敏晶体管就是一种重要的衍生物。视觉是人体最重要的感觉，因此，我觉得通 过光来控制电路真是太精妙了，而光敏的二极管三极管恰好就完成这个任务。因为光 敏三极管由于还具有放大作用，因此应用比二极管更加广泛。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多 谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器 广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555定时器是一种将 模拟电路与数字电路

10、的功能巧妙结合在一起的多用途单片集成电路。施密特触发器是 一种整形电路，它能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。与普通 触发器相比，它有以下特点。具有两个稳定的状态，但没有记忆作用，输出状态需要 相应的输入电压来维持。属于电平触发，能对变化缓慢的输入信号作出响应，只要输 入信号达到某一额定值，输出即发生翻转。具有回差特性，电路对从低电平上升和从 高电平下降的输入信号具有不同的阈值电压，这种回差特性使其具有较强的抗干扰能 力。所以用555定时器构成施密特触发器来做控制电路。555引脚图介绍如图3-2所示图3-2 555定时器引脚图1地GND 2触发3输出4复位5控制电压6门限（阈值

11、）7放电8电源电压Vcc第4章仿真仿真电路图如图4-1所示发器的输入端为高电平，输出低电平，控制指示灯D2亮如图4-2所示。图4-2近光灯亮当开关断开时，相当于无光照射。当无光照射的情况下，使触发器的输入端为低 电平，输出高电平，远光灯路灯亮，控制指示灯D1亮如图4-3所示。第5章设计总结此次的课程设计使我感受最多的还是自己的实践动手能力不太好，而且对学过的 知识的运用还不太熟，学过的东西不知道该怎么应用，不可避免地遇到了不少的问题。 但是正是因为这些使我学会了自己去思考怎样分析问题和解决问题，锻炼了自己动 脑、动手的积极性，同时也是对学过的知识的一种复习和加深，知道了如何运用己学 过的知道来

12、解决实际问题，如对路灯控制器的工作原理及工作特点都有了进一步的了 解，并对有关的知识有了更进一步的掌握，对它的性能和特点也有了更全面的把握， 明白了很多关于它的很多理论和实践知识，其电路结构简单，工作性能稳定，功能容 易实现，其可用常用的电子元器件构成，因此成本较低。在此基础上也确实存在着一 些间题与不足，比如负载的性能稳定问题，光敏电阻的敏感性问题，还有声控电路的 声音感应敏感性问题，电路识别能力导致的误操作问题但总体上还是比较简单实用 的。总之，这次的课程设计让我学到了很多东西，牢记了很多东西。体会到理论到实 践有很大的距离，从理论到实践是一次质的跨越，只有把理论运用到实际中，才能体 现出知识的作用和价值。参考文献1 胡向东，刘京成，余成波.传感器与检测技术M.机械工业出版社，2001.2 吴桂秀.传感器应用制作入门M.浙江科学技术出版社，2004.3 王庆正，郑初华.Protel99se&DXP电路设计教程M.电子工业出版社.20064 闫石 数字电子技术基础（第五版）M.高等教育出版社.20065 何希才，伊兵.实用电子电路设计.北京：电子工业出版社,19986 叶挺秀.应用电子学.杭州:浙江大学出版社,19947 王楚，徐道衡.电子线路原理.北京:北京大学出版社,1995