光控电子开关

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1、光控电子开关电子技能实训指导书 一、实训名称： 光控电子开关 -陈胜 二、实训目的与要求 提高对基本电子元器件实物的认识。 熟练使用万用表、示波器、各种信号发生器等基本的电子仪器设备。 熟练焊接技能与拆焊技术。 掌握光控电子开关的原理及形成过程。 了解检测元器件的方法并对其进行判别质量的好坏。 了解电路板的安装工艺并实际模拟应用。 对电路进行焊接并调试正确。 三、实训设备 焊接实验台、电烙铁、焊锡、剪刀、镊子。 白炽灯、普通二极管、电阻、晶闸管、光敏电阻、三极管。 万用表。 四、 实训相关知识概述 光控电子开关一般由220V的交流电源、桥式整流、白炽灯、晶闸管、三极管及调光电路几部分组成。光控

2、电子开关，它的“开”和“关”是靠可控硅VS的导通和阻断来实现的，而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度的大小所控制的。该装置适合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。 1. 电路工作原理 图1-1所示为光控电子开关电路原理图。 图1-1 光控电子开关电路原理图 该电路由普通白炽灯泡、整流二极管V1V4、晶闸管、电阻R1、三极管、电阻R2及光敏电阻、Rp调光电阻组成。 工作原理：电路如上图1-1所示，220V交流电通过灯泡H及全桥整流后，变成脉动的直流电压，经过电阻R1作为三极管的正向偏压，加在三极管集电极、可控硅VS及R2支路上。白天，亮度大于一定程度时，

3、光敏电阻呈现低阻状态1K，根据三极管的特性可知，使三极管V截止，三极管的发射极和集电极相当于一个开关处于断开状态，其发射极无电流输出，单向可控硅VS因无触发电流而阻断。此时流过灯泡H的电流2.2mA，灯泡H不能发光。电阻R1对三极管起保护作用。 1 夜晚，亮度小于一定程度时，光敏电阻呈现高阻状态100K，使三极管V正向导通，发射极约有0.8V的电压，使可控硅VS触发导通，灯泡H发光。 Rp是清晨或傍晚实现开关转换的亮度选择元件。 2. 电路元器件的识别与检测 元件识别如下表1-2所示。 表1-2 代号 V1V4 R1 R2 Rp VS VT H 可调电阻 晶闸管 三极管 光敏电阻 白炽灯 名称

4、 二极管 色环电阻 470K 5K 9014 规格 IN4007 100K 电路元件的检测 色环电阻器、整流二极管、三极管的检测方法可参照前面所做过、学过的知识内容进行。 可调电阻器：主要识别其标称阻值，用万用表检测质量三个端中的滑动端和固定端及其实际阻值。 光敏电阻：光敏电阻器又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换。通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片内就激发出电子空穴对，参与导电，使电路中电流增强。一般光敏电阻器结构如

5、图所示。 用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。 在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。 VS晶闸管：可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成。 晶闸管的工作条件：

6、1. 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受和种电压，晶闸管都处于关断状态。 2 2. 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。 3. 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。 4. 晶闸管在导通情况下，当主回路电压减小到接近于零时，晶闸管关断。 3电路制作 按照电路原理图的结构，绘制电路元器件在万能版上排列的布局图。 按工艺要求对元器件的引脚进行成形加工。 按布局图在实验电路板上依次进行元器件的排列、插装。 按照焊接工艺要求对元器件进行焊接，直到所有元器件连接好并焊接正确为止。导线挺直、紧贴万能

7、版，板上的导线呈直线或直角，且不能相交。焊点尽可能均匀、光滑、一致、无毛刺、无虚焊、无假焊等现象，焊点上引脚不能过长。 焊接电源输入线或输出端子。 其中色环电阻器、普通二极管采用卧式安装，并且其色环方向一致，排列整齐。三极管、可调电阻、光敏电阻采用立式安装。 元器件的排列与布局以合理、美观为标准。安装与焊接按电子工艺要求进行，但在插装与焊接过程中，应注意普通二极管的正负极，并在安装前要检测其质量是否是可用的，焊接元器件时焊接时间不要过长，以免高温损坏元件等。 4. 电路调试 电路检查无误后，若电路正常工作。在整流电路输入端接入白炽灯，用手遮住光敏电阻的入射光或在光线较暗的环境下观察白炽灯，灯将

8、发亮，调节电阻Rp，可以改变灯的亮暗程度；将光敏电阻处在强光照射下，白炽灯熄灭。 若电路工作不正常，可能出现的故障情况： 接通之后，白炽灯不亮。 在暗处，白炽灯亮，但在强光下，白炽灯没有熄灭。 在暗处，白炽灯亮，调节电阻Rp，白炽灯的亮度不变。 5. 电路测试与分析 暗光和强光下，测亮光敏电阻值大小及三极管基极和发射极电压大小。 分析电路具体工作过程。 6. 实训要求 本实训项目由每位学生独立完成电子元器件的认识安装、电路的焊接、电路板的排版、检查、各种仪器仪表的使用，电路的调试、测试等任务。具体为： (1)能读懂、看懂电路原理图，能认识其工作过程。 (2)按要求对元器件进行识别与检测。 (3)元器件按工艺要求成形。 (4)元器件插装符合插装工艺要求。 (5)元器件排列整齐、标记方向一致，布局合理。 (6)导线挺直、紧贴万能版。 (7)板上的连接线呈直线或直角，且不能相交。 (8)焊点均匀、光滑、一致、无毛刺、无假焊等现象。 (9)焊点上引脚不能过长。 (10)正确使用万用表测试电路。 (11)接好本电路原理图，调试、测试完后并分析过程及结果。 (12)写份较为完整的实训报告。 3