可控智能小台灯设计毕业设计
目 录 第一部分 设计任务与调研 ………………………………………………………3 第二部分 设计说明 …………………………………………………………………4 第三部分 设计成果 …………………………………………………………………9 第四部分 结束语 ……………………………………………………………………10 第五部分 致谢 …………………………………………………………………………11 第六部分 参考文献 …………………………………………………………………12
第一部分 设计任务与 调研 主要内容 制作一个自动调光台灯。
1.以人体红外辐射传感控制电路实现人体距离台灯的自动检测，实现自动感应开关灯（1m 范围），达到智能控制。
2.用光敏电阻根据外界的光照实现自动调光。
3.采用可控硅驱动 40w 白炽灯（或采用 5WLED 灯）。
1 1.1 设计方法（一）检测光的传感器称为光传感器，通常是指将光信号转换为电信号的一种传感器。用光电传感器进行非电量的测量时，只需将非电量信号转化成为光信号即可。由于光传感器都具有结构简单、非接 触性、可靠性高、反应快等优点，在军用及民用中极为广泛，因此，其种类繁多，常用的光传感器包括：光敏电阻、光电管、光电倍增管、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD 和 CMOS 图像传感器等。它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲击接合处就会产生电流。
图 图 1.1 光电式传感器的组成 光传感器的物理基础是光电效应。光电效应通常分为内光电效应、外光电效应和光生伏特效应。
光敏电阻主要是根据敏感材料 CdS、CdSe 的内光电效应（光电导效应：高电阻率半导体受光照吸收光子能量后，产生电阻率降低而易于导电的现象）制成的。它是一种物质半导体充电器件，它具有灵敏度高、光谱响应范围宽、体积小、重量轻、机械强度高，耐冲击、耐振动、抗过载能力强和寿命长等特点。内光电效应的物理过程是：光照射到半导体材料上，材料中处于价带的电子吸收光子能量，越过禁带跃入导带，从而形成自由电子，与此同时价带也会相应地形成自由空穴，即激发出电子—空穴对，从而使导电性能增强，光线越强，阻值越低。
第二部分 设计说明 1 2.1 光敏电阻--简介 图 图 2.1 光敏电阻器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（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达 1~10M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm 的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。
2 2.2 光敏电阻--工作原理 图 图 2.1
光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。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。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。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—空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到波长的光线照射时，电流就会随光强的而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也加交流电压。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。
1 2.2.1 自动调光台灯电路图 根据光照控制自动调光台灯电路图工作原理，当开关S拨向位置2时，它是一个普通调光台灯。RP、C 和氖泡 N 组成张弛。
根据光照控制自动调光台灯电路根据光照强度自动调节台灯的亮度。
根据光照控制自动调光台灯电路图 图 图 2 2.2 根据光照 控制自动调光台灯电路图 3 2.3 工作原理 当开关 S 拨向位置 2 时，它是一个普通调光台灯。RP、C 和氖泡 N 组成张弛振
荡器，用来产生脉冲触发可控硅VS。一般氖泡辉光导通电压为60-80V,当C充电到辉光电压时 N 辉光导通,VS 被触发导通。调节 RP 能改变 C 充电速率,从而能改变 VS 导通角,达到调光的目的。R2、R3 构成分压器通过 VD5 也向 C 充电,改变R2、R3 分压也能改变 VS 导通角,使灯的亮度发生变化。
当S拨向位置1时,光敏电阻RG取代R3,当周围光线较弱时,RG呈现高电阻,VD5右端电位升高,电容 C 充电速率加快,振荡频率变高,VS 导通角增大电灯两端电压升高、高度增大。当周围光线增强时,RG 电阻变小,与上述相反,电灯两端电压变低高度减小。
元器件选择与制作元器件清单见下表。
编 号 名 称 型 号 数 量 R1 电阻 100K 1/8W 1 R2 电阻 47K 1/8W 1 R3 电阻 10K 1/8W 1 RP 可调电阻 200K 1 RG 光敏电阻 MG45 1 C 涤纶电容器 0.022uF CL11 400V 1 VD1--VD5 整流二极管 IN4007 5N 氖泡导通电压为 60 80V NH 416 1 VS 单向可控硅 1A/400V 任何型号 1 S 单刀双掷开关 1 调试时将 RP 调到阻值为零位置 S 置于位置 2，用万用表测电灯两端交流电应在 200V 以上，如低于200V可略减小 R1或增大R3阻值，使之达到要求。光敏电阻 RG 应安装在台灯底座侧面台灯光线不能直接照射的地方，用来感受周围环境照度。调光台灯的灯泡宜用 40W 的白炽灯。调整好的电路即可投入使用，S 拨向2 为普通调光台灯，调 RP 可选择适当的高密度，S 拨向 1 为自动台灯，先调 RP选择好适当亮度，如环境照度变暗时台灯亮度会逐渐变亮增大照度。
第三部分 设计成果 图 图 3.1 图 图 3.2
第四部分 结束语 在选题中感觉这个课题可查阅的资料挺多，也在生活中经常用到，但是现代人对外观、智能化的要求越来越高，所以我选择了自动调光台灯的设计，不过过程中会出现很多问题，比如灯泡不亮，不可调光。由 BT33组成的单结晶体管张弛振荡器停振，可造成灯泡不亮，不可调光。可检测 BT33是否损坏，C 是否漏电或损坏等。电位器顺时针旋转时，灯泡逐渐变暗。这是电位器中心抽头接错位置所致。
调节电位器 RP 至最小位置时，灯泡突然熄灭。可检测R4的阻值，若 R4的实际阻值太小或短路，则应更换 R4。以后自动调光台灯会更普遍应用于生活中。
第五部分 致谢 毕业设计暂告收尾，这也意味着我在技术学院大学的三年的学习生活既将结束。回首既往，自己一生最宝贵的时光能于这样的校园之中，能在才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。在这三年的时间里，我在学习上和思想上都受益非浅。这除了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。
本次毕业设计是在我的指导老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此谨向刘老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在此，我还要感谢在一起愉快的度过大学生活的三十多名同学正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。时间的仓促及自身专业水平的不足，毕业设计肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此设计的老师们多予指正，不胜感激！
第六部分 参考文献 【1】王兆安．电力电子技术第四版．西安交通大学出版社，2002 【2】王葵．电力系统自动化第二版．中国电力出版社，2007 【3】霍姆斯．电力电子变换器 PWM 技术原理与实践．人民邮电出版社，2010 【4】李学海．经典80C51单片机轻松入门与上手．清华大学出版社，2009 【5】谢自美．电子线路设计-实验-测试[M]．华中科技大学出版社，2000 【6】洪乃刚．电力电子技术基础．清华大学出版社，2008 【7】张兴．高等电力电子技术．机械工业出版社，2011
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