应物 0-光控节能路灯电路设计.docVIP

东 北 石 油 大 学 课 程 设 计 2013年3月1日 东北石油大学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 姓名 学号 090 主要内容： 应用光敏二极管，与非门，继电器等，设计一光控节能电路，实现节能路灯控制。 基本要求： 研究光敏二极管，与非门，继电器的功能特性，实现节能。 设计光控节能路灯电路的功能框图。 设计光控节能路灯电路中的光电转换电路、驱动电路、逻辑电路。 使电路的工作电流不大于1mA。 调试安装。 完成课程设计总结报告。 主要参考资料： 1）陈梓城编著，实用电子电路设计与调试[M]， 北京：中国电力出版社，2006.6. 2) 陈振官等编著，光电子电路制作实例 [M]，北京：国防工业出版社2006.4. 3) 黄继昌等编著，检测专用集成电路及应用 [M]， 北京：人民邮电出2006.10. 完成期限 2013.2.25~2013.3.1 指导教师 专业负责人 2013年2月25日 概述 光电检测技术是一种非接触测量的高新技术。它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示。通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的。然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律，以便于进行相应的电路改进，更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性，从而了解非电量的状态。微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号，同时提高检测系统输出信号的信噪比。 。,光电转换元件一般采用光敏二极管,通过对光敏二极管微弱光电流的检测,来获取光信息或其它信息(如位移、张力、压力、温度等) ,其原理是把调制到光载波上的有用信号解调出来,实现光信号到电信号的转换。因光纤末端输出的光信号通常是很微弱的,转换后的电信号也非常微小,由于背景噪声、电路噪声、元器件噪声的影响,要做到精确测量有较大难度。因此,光电检测放大电路中抗干扰功能的设计非常重要 ,它是提高信号检测灵敏度和精度的关键。另一方面,作为前置放大器必须有信号频率范围所需的带宽、高稳定性和小增益误差,以保证输出信号有高的信噪比。 本文设计了实用电路,并分析了系统稳定性，并通过计算，选择元器件自行组装电路，进行调试，来分析说明这一特点。 课题作用、实用价值 所谓光控路灯，就是能够在黄昏时自动接通路灯的电源，在黎明时自动关闭路灯，实现对路灯的自动控制。关于路灯自动控制的电路。基本原理都是相同的，即利用自动控制理论如何让实现自动控制。实现方式可谓各种各样，五花八门，这也是由于具体的使用要求和环境的差异所决定的。常见的控制方式有声控，光控以及声光结合的控制，当然还可以利用单片机，DSP等微控制器来实现。在保证足够可靠性的基础上，为了尽量节约成本，利用简易的分立元件来实现，显得既经济又实用，在提倡节约型社会的今天无疑值得推广。 光电二极管的发展前景 光敏二极管也叫光电二极管。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，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漂移，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。常见的有2CU、2DU等系列。 图3-1 设计框图 图3-2 关于光控节能路灯的设计图 3.2理论计算：器件功能参数 3.2.1 光电二极管 普通二极管在反向电压作用时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光。光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。 图3-3光电二极管结构示意图 3,2,2 IN4007 IN4007是一般常用的整流管，一般并联在线圈上，目的是为了防止线圈的断电瞬间存在的过渡过程产生较高的电压破坏电路，接在电路中应该正接负，负接正，即常态下二极管是截至的，在断电的瞬间导通释放储