基于光敏二极管的LED灯控制.doc

《感测技术基础》课程设计报告

班别：电子信息工程1班
小组成员：陈楚溪、方云珍、林潮旁
设计题目：基于光敏二极管的LED灯控制
设计时间：2012年5月
任课教师：廖国武

基于光敏二极管的LED灯控制

目录
1、 摘要
2、引言
3、设计内容及要求
4、原理介绍
5、电路设计与分析
5.1、电路元器件介绍
5.2、设计思路
5.3、设计电路
6、电路的安装及调试
6.1、电路的安装及调试
6.2、安装调试过程中所遇问题及解决方法
7、总结
8、参考文献

1、摘要：
时代的发展必将伴随着科技的进步。在这个日益发展的社会，能源问题日益凸显！不管是日常生活还是科技中，节能与方便快捷受到人们的重视！光敏传感器是可以根据光照的强弱导通或是截止的电子元件，它的产生与广泛应用为我们解决这一类问题找到了途径。目前很多城市路灯控制系统多数处于人工管理的状态，使路灯管理和和维护的成本加大。智能化的控制电路为这一问题找到了解决的途径。光控路灯系统不仅可以给行人带来更大的方便，还不需要人工需要更多的操控，能自动切换路灯的开关状态，体现了现代科技的智能化，同时也有效的降低了路灯管理和维护的费用。

关键词：光敏二极管、自动控制电路、智能化
2、引言：
随着社会的发展，日常生活中的节能与人性化的控制日益受到人们的重视，光控就是其中之一！光控最大的优点就是可以根据环境的变化不需要人工操作自动导通或是截止电路，达到电路的智能控制。光敏传感器有二极管、三极管，根据二极管、三极管容易受环境影响的性质，光照弱的时候，二极管导通，电路增大，光照增强的时候，二极管导通电流减弱，可以等效为截止，电路短路，以此达到控制电路。
本设计所介绍的是光敏二极管控制电路，使用的是光敏二极管。设计电路可以根据环境光照强度的变化自动控制发光二极管的亮与灭。此设计主要是用于需要根据光照自动控制设备的运行。
3、设计内容及要求：
1）、利用光敏二极管S9014设计光敏控制电路；
2）、根据环境光照强度，修改电路元器件参数。
3）、装置的结构和电路原理图；
4）、调试过程，说明可能出现的问题及处理方法；
5）、分析存在的问题。
4、原理介绍：
光敏二极管：
光线射入PN接面，P区电洞、N区电子大量发生，产生电压（光电效应）。借由测量此电压或电流，可作为光感应器使用。有PN、PIN、萧特基、APD等类型。太阳电池也是利用此种效应。
光电二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。

光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的，其管芯是一个具有光敏特征的PN结构，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时，有很小的饱和反向漏电流，即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时，饱和反向漏电流大大增加，形成光电流，它随入射光强度的变化而变化。当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下飘移，使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。光敏二极管两种工作状态：
1） 当光敏二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，光照强度大，反向电流越大，大多数都工作在这种状态。
2） 光敏二极管上不加电压，利用P-N结在受光照时产生正向电压的原理，把它用作微型光电波，一般作光电检测器。
光敏二极管分有P-N结型、PIN结型、雪崩型和肖特基结构型，其中用得最多的是P-N结型，价格便宜。
一定范围内，光敏二极管光电流与光照强度呈线性关系，所以适合检测方面的应用。如图所示：

5、电路设计及分析：
5.1电路元件及介绍
根据设计出的电路图选择相应的元器件，如下：
（1）光敏二极管（一个）
（2）晶体管（2SC9014一个）
（3）二极管（IN4007 一个）
（4）发光二极管（小灯泡）
（5）小型继电器
（6）电阻（910K两个、1K两个、10K一个）
5.2设计思路
光敏二极管控制电路设总体方框图如图所示，采用光敏二极管、晶体管、二极管、发光二极管小型继电器及电阻元件。

5.3设计电路

6、电路的安装及调试:
6.1电路元件的安装及调试
1)安装：按照电路图将元件安装到蜂窝板上，注意合理布局，整体美观。
2）调试：二极管、光敏二极管，用指针式万用表两表笔分别接二极管的两极，凸面朝向阳光，应为低电阻，若为高祖，对调两表笔为低阻说明此管是好的。检查电路在通电调试之前，必须认真检查电路连线是否正确，对照电路图按照一定顺序逐级检测，特别要注意电源是否接错，电源与地是否有短接，二极管是否接反，轻轻按压元器件，以保证元器件管脚与蜂窝板连接紧密。
6.2安装调试过程所遇问题及解决方法
故障寻、检查用方法如下：
1、 直观检查法
2、 电阻法
3、 电压法
电压法用万用表测量电路中各点对地的电阻以及元器件的阻值，以此来判断故障部位测量晶体管的管脚电压和集成块各脚的电压或波形，据此电压值判断故障。测量晶体管的管脚电压和集成块各脚的电压或波形，据此电压值判断故障。
实物图：

7、总结：
光敏控制电路实现了节能与便捷的双重功能，生活的应用很多，如声光双控灯、微波感应灯和远红外感应灯等，据调查，微波感应灯的抗干扰性能不是很理想：红外感应灯的性能比较理想，但价格较高，多用于一些管理完善的宾馆等场所。从性价比角度考虑的话，普通住宅楼、办公楼道等普通场所还是以声光双控灯为主。本次设计本组设计的是楼道声光控制灯应用中光控制部分的设计。我学会了很多知识，掌控了光敏控制的工作原理、更多的电子器件。

8、参考文献：
[1] 感测技术基础（第三版） 孙传友、张一主编，电子工业出版社，2012