1、成績 電工電子綜合設(shè)計(jì)報(bào)告書 題 目 光電遙控開關(guān)電路 院 部 名 稱 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級 12自動(dòng)化1班 組 長 姓 名 吳寶山 學(xué) 號 1204105053 同 組 學(xué) 生 紀(jì)云飛，朱鴻飛 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn) 工科樓C210 設(shè) 計(jì) 學(xué) 時(shí) 2周 指 導(dǎo) 教 師 杭阿芳、趙國樹、劉旭明、吳敏 金陵科技學(xué)院教務(wù)處制一、 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求設(shè)計(jì)一個(gè)電路，使其具有以下功能：1、 電路須弱電控制強(qiáng)電2、 本次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，控制電路均采用12V電源供電，要求控制的燈泡能快速反應(yīng)光的變化3、 電路為光控電路，要求，當(dāng)外界有光時(shí)，電路中的燈泡不亮；當(dāng)外界沒有光照時(shí)，電路中的燈泡亮

2、起二、 設(shè)計(jì)思路上圖是該光控遙控開關(guān)電路原理方框圖，由光敏電阻、邏輯電平翻轉(zhuǎn)電路、通斷控制開關(guān)、用電設(shè)備、以及電源電路（12V弱電電源）幾個(gè)部分電路組成。光敏電阻（photovaristor）又叫光感電阻，是利用半導(dǎo)體的光電電阻制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。 通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子空穴對，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。當(dāng)光照在光敏電阻上時(shí)，光敏電阻的組織發(fā)生變化，阻值的變化會(huì)

3、反饋到邏輯電平電路中，轉(zhuǎn)化為電信號，電信號輸入到通斷控制電路中，從而控制電路中燈泡的亮與滅。三、 電路原理1 555工作原理介紹。該電路圖工作原理：555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極型（TTL）工藝制作的稱為 555，用 互補(bǔ)金屬氧化物（CMOS ）工藝制作的稱為 7555，除單定時(shí)器外，還有對應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以

4、實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動(dòng)控制等方面。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) RS 觸發(fā)器，一個(gè)放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3。555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 C1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS

5、 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于VCC /3，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為低電平。它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。2腳：低觸發(fā)端TR。3腳：輸出端Vo4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。6腳：高觸發(fā)端TH

6、。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。555定時(shí)器是美國Signetics公司1972年研制的用于取代機(jī)械式定時(shí)器的中規(guī)模集成電路，因輸入端設(shè)計(jì)有三個(gè)5k的電阻而得名。此電路后來竟風(fēng)靡世界。目前，流行的產(chǎn)品主要有4個(gè)：BJT兩個(gè)：555，556（含有兩個(gè)555）；CMOS兩個(gè)：7555，7556（含有兩個(gè)7555）。555定時(shí)器可以說是模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合的典范。兩個(gè)比較器 C1和 C2各有一個(gè)輸入端連接到三個(gè)電阻R組成的分壓器上，比較器的輸出接

7、到RS觸發(fā)器上。此外還有輸出級和放電管。輸出級的驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA。比較器C1和C2的參考電壓分別為UA和UB，根據(jù)C1和C2的另一個(gè)輸入端觸發(fā)輸入和閾值輸入，可判斷出RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。當(dāng)復(fù)位端為低電平時(shí)，RS觸發(fā)器被強(qiáng)制復(fù)位。若無需復(fù)位操作，復(fù)位端應(yīng)接高電平這里555結(jié)成滯后比較器，當(dāng)陽光照射到光敏電阻時(shí)，555的六號腳產(chǎn)生高電平，3號腳產(chǎn)生低電平，繼電器不導(dǎo)通，所以燈不亮，當(dāng)沒有光照射時(shí)，光敏電阻增大，六號腳產(chǎn)生低電平，三號腳產(chǎn)生高電平，繼電器導(dǎo)通，燈亮，從而實(shí)現(xiàn)電路的控制。 2、繼電器電路原理介紹 繼電器電路原理：電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端

8、加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力下返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷、的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系

9、統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。當(dāng)輸入量(如電壓、電流)達(dá)到規(guī)定值時(shí)，使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開的電器。具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于電力保護(hù)、自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)、遙控、測量和通信等裝置中。電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，

10、銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。一、繼電器測試1、測觸點(diǎn)電阻用萬能表的電阻檔，測量常閉觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)電阻，其阻值應(yīng)為0；而常開觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)的阻值就為無窮大。由此可以區(qū)別出那個(gè)是常閉觸點(diǎn)，那個(gè)是常開觸點(diǎn)。2、測線圈電阻可用萬能表R×10檔測量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開路現(xiàn)象。3、測量吸合電壓和吸合電流找來可調(diào)穩(wěn)壓電源和電流表，給繼電

11、器輸入一組電壓，且在供電回路中串入電流表進(jìn)行監(jiān)測。慢慢調(diào)高電源電壓，聽到繼電器吸合聲時(shí)，記下該吸合電壓和吸合電流。為求準(zhǔn)確，可以試多幾次而求平均值。4、測量釋放電壓和釋放電流也是像上述那樣連接測試，當(dāng)繼電器發(fā)生吸合后，再逐漸降低供電電壓，當(dāng)聽到繼電器再次發(fā)生釋放聲音時(shí)，記下此時(shí)的電壓和電流，亦可嘗試多幾次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。一般情況下，繼電器的釋放電壓約在吸合電壓的1050，如果釋放電壓太小（小于1/10的吸合電壓），則不能正常使用了，這樣會(huì)對電路的穩(wěn)定性造成威脅，工作不可靠。二、繼電器的選用1.先了解必要的條件控制電路的電源電壓，能提供的最大電流；被控制電路中的電壓和電流；被控電

12、路需要幾組、什么形式的觸點(diǎn)。選用繼電器時(shí)，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)。控制電路應(yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。2.查閱有關(guān)資料確定使用條件后，可查找相關(guān)資料，找出需要的繼電器的型號和規(guī)格號。若手頭已有繼電器，可依據(jù)資料核對是否可以利用。最后考慮腳位及尺寸是否合適。因每個(gè)客戶應(yīng)用的范圍不同，對繼電器的腳位及外形尺寸都有要求。3.注意器具的容積。若是用于一般用電器，除考慮機(jī)箱容積外，小型繼電器主要考慮電路板安裝布局。對于小型電器，如玩具、遙控裝置則應(yīng)選用超小型繼電器產(chǎn)品。四、 安裝調(diào)試過程與結(jié)果在焊接安裝之前，我們需要檢查各元件，是否能正常工作：用萬用表檢查、

13、了解元件。發(fā)光二極管有兩個(gè)接線柱，一個(gè)長的一個(gè)短的，長端為正極，短端為負(fù)極。可以利用萬用表測量兩種接法時(shí)的電阻值，可知道當(dāng)正極接到長端，負(fù)極接到短端的時(shí)候，發(fā)光二極管的阻值比較小，此即是二極管的單向?qū)ㄌ匦浴？勺冸娮栌腥齻€(gè)引腳，它的接法和滑動(dòng)變阻器的接法一樣，有三端接入式和兩端接入式，本實(shí)驗(yàn)采用兩端接入式比較簡單。采用兩端接入時(shí)，其中一端必須接在中間的那個(gè)引腳上，另外一個(gè)在剩余的兩個(gè)引腳中，可以任選一個(gè)（兩者的區(qū)別是，滑動(dòng)頭的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不一樣）。選擇好引腳后，可以將其接在萬用表上，測其阻值的大小，轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)頭，看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)阻值是增加還是減小，這樣做對調(diào)試電路時(shí)有好處，可以知道自己旋轉(zhuǎn)的方向是增加

14、電阻還是減小電阻。繼電器是本實(shí)驗(yàn)中引腳最多的器件。根據(jù)以前所學(xué)的知識可知道在繼電器當(dāng)中有一個(gè)帶鐵芯的電磁線圈，線圈一出兩個(gè)引腳，剩下三個(gè)引腳是單刀雙擲開關(guān)的三個(gè)接線柱。判斷方法是：嘗試法。即在五個(gè)引腳中選擇兩個(gè)引腳接入電源，在其中能夠聽到繼電器開關(guān)吸合聲的兩個(gè)引腳即為繼電器線圈引腳。接下來判斷常閉觸點(diǎn)，常開觸點(diǎn)和刀臂觸點(diǎn)。方法也是嘗試法。將萬用表和電阻組成一個(gè)測試電路，在剩下的三個(gè)引腳中選擇兩個(gè)引腳，直到萬用表有度數(shù)為止，此時(shí)，沒有接入的引腳便為常開觸點(diǎn)引腳，另外兩個(gè)是刀臂引腳和常閉觸點(diǎn)引腳。接下來判斷這兩個(gè)引腳。方法依然是猜想驗(yàn)證法。假設(shè)其中一個(gè)是刀臂引腳，將刀臂引腳和常開觸點(diǎn)連接在測試電路

15、上，然后在線圈引腳上接入電源，此時(shí)刀臂引腳擲向常開觸點(diǎn)一端，常開觸點(diǎn)和刀臂引腳接通，如果猜想正確則萬用表會(huì)有讀數(shù)，否則，萬用表沒有讀數(shù)，猜想的引腳為常閉引腳。本實(shí)驗(yàn)所用的面包板的內(nèi)部鏈接在破壞背面的絕緣膠帶的情況下，可以揭開膠帶看其內(nèi)部線路的構(gòu)造，以防不知道內(nèi)部線路差錯(cuò)電路。當(dāng)然最好的辦法是：用測試電路在插孔上來回實(shí)驗(yàn)，猜想驗(yàn)證其內(nèi)部構(gòu)造。 檢查無誤后，即可按照電路圖焊接電路板，焊接時(shí)要分清楚各個(gè)電阻的阻值大小，整流二極管的組裝方向，以及555定時(shí)器的安裝方向要安裝正確，光敏二極管和LED燈的安裝要分清楚正負(fù)極。 在焊接元器件的時(shí)候要注意不要產(chǎn)生虛焊，由于某些元器件的焊盤之間的距離過

16、小，在焊接的過程中要小心焊接不能讓兩個(gè)焊盤連接產(chǎn)生短路。元器件的安裝和焊接完成以后要對所設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試的過程中，要注意電源電壓不能太高調(diào)試過程中通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R3的阻值來調(diào)節(jié)光控開關(guān)的靈敏度。如果滑動(dòng)變阻器R3的阻值過大可能導(dǎo)致光控開關(guān)的靈敏度過低，而使光控開關(guān)不能工作。通過調(diào)試要找到一個(gè)合適的臨界點(diǎn)，使所設(shè)計(jì)的光控開關(guān)工作恰到好處。五、 總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)，我們歷時(shí)兩周，在這次課程設(shè)計(jì)之前我們老師就給我們說過讓我們提前為這次課程設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備，所以在這次課程設(shè)計(jì)開始之前我們就想好了自己要設(shè)計(jì)的課題，也為此做了相應(yīng)的準(zhǔn)備。本次設(shè)計(jì)開始之前準(zhǔn)備的時(shí)候感覺設(shè)計(jì)的課題沒有多大的難度，因?yàn)樽约?/p>

17、心想著各種元器件的功能自己已經(jīng)了解，設(shè)計(jì)光控開關(guān)的原理自己在心里也很清楚，想到這次的課程設(shè)計(jì)應(yīng)該不會(huì)有太大的困難。但是當(dāng)課程設(shè)計(jì)開始之后發(fā)現(xiàn)事實(shí)情況并沒有自己想象的那么容易。 首先，在用Multisim仿真軟件進(jìn)行電路仿真的時(shí)候我們就遇到了困難。在用Multisim軟件仿真的時(shí)候我們無法模擬出光照強(qiáng)度的變化，也就是說我們無法用光敏二極管來進(jìn)行電路的仿真，最后我們選擇了用滑動(dòng)變阻器來代替光敏二極管，從而解決了這個(gè)問題。其次我們在進(jìn)行調(diào)試時(shí)出現(xiàn)燈泡不會(huì)完全熄滅的情況，檢查電路發(fā)現(xiàn)并無錯(cuò)誤，最后放棄修改，誰知道回到宿舍用手電照著光敏電阻調(diào)試發(fā)現(xiàn)，原來是光照不夠強(qiáng)烈，問題不攻自破。本次課程設(shè)計(jì)，我最大的收獲就是通過自己反復(fù)的查閱資料，反復(fù)的翻看課本對各個(gè)以前自己自認(rèn)為已經(jīng)掌握的知識有了更深層次的認(rèn)識，對各種元器件的用法有了更深的了解。而且通過電路的仿真與PCB板的制作我對Multisim仿真軟件的功能和操作有了更加熟悉的掌握。今天我已明白課程設(shè)計(jì)對我來說的意義，它不僅僅是讓我們把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力，更重