光控节能路灯的设计——课程设计.docVIP

东 北 石 油 大 学 课 程 设 计 2014年2月28日 东北石油大学课程设计任务书 课程 光电检测技术 题目 光控节能路灯电路的设计 专业 电子科学与技术 姓名 王光宇 学号 100901240109 主要内容： 应用2DU光敏二极管等器件，设计光控节能电路，实现节能路灯控制。 基本要求： 研究2DU光敏二极管的功能特性。 设计光控节能路灯电路的功能框图。有详细的电路设计说明。 设计光控节能路灯电路中的光电检测电路、驱动电路、逻辑电路。 对电路进行仿真研究。 调试安装。 完成课程设计总结报告。 主要参考资料： 1）陈有卿编著. 新颖集成电路制作精选[M].人民邮电出版社, 2005.4. 2) 陈振官，陈宏威等编著.光电子电路制作实例[M]. 2006.4. 3) 黄继昌等编著.检测专用集成电路及应用[M]. 2006.10. 完成期限 2014.2.24~2014.2.28 指导教师 专业负责人 2014年2月24日 第1章 概述 课题作用、实用价值 光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术。1962年半导体激光器的诞生是近代科学技术史上一个重大事件。经历十多年的初期探索，从70年代后期起，随着半导体光电子器件和硅基光导纤维两大基础元件在原理和制造工艺上的突破，光子技术与电子技术开始结合并形成了具有强大生命力的信息光电子技术和产业。光电子技术是一个比较庞大的体系，它包括信息传输，如光纤通信、空间和海底光通信等；信息处理，如计算机光互连、光计算、光交换等；信息获取，如光学传感和遥感、光纤传感等；信息存储，如光盘、全息存储技术等；信息显示，如大屏幕平板显示、激光打印和印刷等。其中信息光电子技术是光电子学领域中最为活跃的分支。在信息技术发展过程中，电子作为信息的载体作出了巨大的贡献。但它也在速率、容量和空间相容性等方面受到严峻的挑战。采用光子作为信息的载体，其响应速度可达到飞秒量级、比电子快三个数量级以上，加之光子的高度并行处理能力，不存在电磁串扰和路径延迟等缺点，使其具有超出电子的信息容量与处理速度的潜力。充分地综合利用电子和光子两大微观信息载体各自的优点，必将大大改善电子通信设备、电子计算机和电子仪器的性能。在医疗应用设备中，光电二极管也有着广泛的应用，例如计算机断层成像（computed tomography, CT）以及脉搏探测器。 PIN结型光电二极管一般不用来测量很低的光强。然而，如果光强足够大，雪崩光电二极管、感光耦合元件或者光电倍增管就能发挥作用，例如天文学、光谱学、夜视设备、等应用产品。 常见的有2CU、2DU等系列。 第3章 光控节能路灯的设计 3.1电源变换模块电路设计 一般地，电源变换采用整流滤波后稳压的方法。具体电路如下： 首先，市电经过变压器耦合进行降压，然后通过一个由二极管组成的整流桥进行整流。二极管整流的原理是：如上图，当变压器副边输出在正半周时，电流分别经过D1，R2，D4回到变压器；当变压器副边输出在负半周时，电流分别经过D3，R2，D2回到变压器。这样，不管是在正半周还是负半周，始终有电流流过R2，而且方向不变。这叫做全波整流。 电容C1起着滤波的作用。即滤去交流分量。我们可以看一下C1端输出的波形：可见，其输出基本上为一个定值，电压波动很小。一般地，电容越大，滤波效果愈好。 最后一部分是集成的三段稳压器。只要提供的输入电压满足其要求，它的输出端就能输出一个稳定的电压。我们结合整个电源模块来看一下各个部分的波形： 其中，T3是变压器副边输出电压，T1是滤波后输出电压，T2是三端稳压器的输出。可见，经过三端稳压器后，输出电压的纹波更小。 通过如上处理，交流输入可以相当于一个稳定的直流输出，这给后面的控制部分提供了稳定的直流电压。 3.2开关控制模块电路设计 开关控制模块主要用555定时器搭成的斯密特触发器构成。 下面介绍一下此模块的原理： 555定时器是一个多功能的集成芯片，利用它可以极其方便的构成多谐振荡器，单稳态触发器，斯密特触发器。而本文正是使用555定时器构成斯密特触发器来完成对开关的控制功能。它的内部组成如下： 它主要分为3个部分：比较部分，锁存部分，输出部分。 比较部分有放大器C1，C2组成。由图可见,。根据输入端口和与这两个电压的关系组合，可以使锁存器处于不同状态，从而输出处于相应的状态。 根据电压比较器的特点和与非门锁存器的真值表，我们可以得到如下的状态关系表： 状态 0 1 0 on 0 1 1 保持 保持 保持 1 0 1 off 1 0