自動亮度控制臺燈畢業(yè)論文

1、<p>　　畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）</p><p>　　論文（設(shè)計）題目： 自動亮度控制臺燈</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本課程設(shè)計的是一種供夜間閱讀和書寫有的光控制臺燈，歙 周圍書寫區(qū)域內(nèi)的照度免受電源電壓、環(huán)境光變化的影響，使臺燈周圍的光線保持在人眼適宜的范圍內(nèi)，具有自亮度控制的功能。從而實(shí)

2、現(xiàn)臺燈的光線可以隨著臺燈周圍的光線的變化而自動的調(diào)節(jié)自身為管的光量。當(dāng)環(huán)境照度弱時，它發(fā)光亮度大；環(huán)境照度強(qiáng)時，它發(fā)光亮度就暗，從而起到節(jié)能和護(hù)眼睛的作用。</p><p>　　它涉及一種自動調(diào)節(jié)光照亮度的照明燈具。它包括一個帶有光敏傳感器的臺燈，所述的臺燈由電源插頭、開關(guān)、燈泡和聚光燈罩構(gòu)成，使用220伏交流電供電。在所述的臺燈底座的上面設(shè)置一個光敏傳感器，內(nèi)有光敏電阻，它可以隨桌面上亮度的變化而調(diào)節(jié)內(nèi)部電流的

3、變化，從而調(diào)整臺燈亮度的變化，使桌面始終保持適宜的亮度。而當(dāng)臺燈周圍的環(huán)境亮度超過一定的限度時，臺燈會自動關(guān)閉；當(dāng)環(huán)境亮度低于某一限度時，可以自動打開。本實(shí)用新型主要用于照明，亮度自動調(diào)節(jié)，保護(hù)視力。</p><p>　　關(guān)鍵詞:自動控制，采光電路，差動放大電路， 功率放大電路</p><p><b>　　Abstract</b></p><p&g

4、t;　　This course is designed for reading and writing at night, some light control desk lamp, Xi writing in the region around the illumination from the power supply voltage, ambient light changes, so that the light around

5、the lamp to keep fit in the context of the human eye, brightness control feature with self. Can be realized with the lamp light lamp light changes around the automatic regulation of its own to control the amount of light

6、. When the environmental illumination is weak, it is great brigh</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1引言1</b></p><p>　　2自動光控臺燈亮度控制電路功能1</p><p>&l

7、t;b>　　3設(shè)計與論證1</b></p><p>　　3.1單向可控硅的定義1</p><p><b>　　3.2性能2</b></p><p><b>　　3．3光控開關(guān)2</b></p><p><b>　　3．4工作原理3</b></p

8、><p>　　4自動光控臺燈控制電路的綜合設(shè)計4</p><p>　　4．1自動光控臺燈控制電路的實(shí)體設(shè)計4</p><p><b>　　4．2原件清單4</b></p><p>　　4．3自動臺燈亮度控制電路5</p><p>　　4．4工作原理：6</p><p>

9、;　　4．5元件選擇與安裝調(diào)試：6</p><p>　　5.設(shè)計的擴(kuò)展性7</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)8</b></p><p><b>　　致 謝9</b></p><p>　　附錄1：附錄一題目10</p><p><b>　　1引言<

10、;/b></p><p>　　本實(shí)課程設(shè)計的一種夜間閱讀或書寫用的亮度自動控制臺燈，使臺燈周圍書寫區(qū)域內(nèi)的光線的亮度免受電源電壓、環(huán)境光變化的影響，保持在人眼比較適宜的亮度范圍內(nèi)，而且具有光線自動調(diào)節(jié)控制的功能。由于這種光控臺具有保護(hù)眼睛和節(jié)能的作用，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，廣泛的用于公共場所、環(huán)境惡劣區(qū)域的自動照明。 </p><p>　　2自動光控臺燈亮度控制電路功能</p&

11、gt;<p>　　臺燈底座的上面安裝了一個光敏傳感器，里面有光敏電阻器，它可以隨著臺燈周圍光線亮度的變化而調(diào)節(jié)內(nèi)部輸入的220v電壓、電流的變化，從而調(diào)整臺燈燈管發(fā)光亮度的變化，使桌面始終保持人眼適宜的亮度。而當(dāng)臺燈周圍的環(huán)境亮度超過一定的限度時，臺燈會自動關(guān)閉，停止發(fā)光；當(dāng)環(huán)境亮度低于某一限度時，可以自動打開。</p><p><b>　　3設(shè)計與論證</b></p&g

12、t;<p>　　3.1單向可控硅的定義</p><p>　　可控硅(SCR: Silicon Controlled Rectifier)是可控硅整流器的簡稱。可控硅有單向、雙向、可關(guān)斷和光控幾種類型它具有體積小、重量輕、效率高、壽命長、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于可控整流、調(diào)壓、逆變以及無觸點(diǎn)開關(guān)等各種自動控制和大功率的電能轉(zhuǎn)換的場合。</p><p>　　單向可控硅是一種可控

13、整流電子元件，能在外部控制信號作用下由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通，但一旦導(dǎo)通，外部信號就無法使其關(guān)斷，只能靠去除負(fù)載或降低其兩端電壓使其關(guān)斷。單向可控硅是由三個PN結(jié)PNPN組成的四層三端半導(dǎo)體器件與具有一個PN結(jié)的二極管相比，單向可控硅正向?qū)ㄊ芸刂茦O電流控制；與具有兩個PN結(jié)的三極管相比，差別在于可控硅對控制極電流沒有放大作用。</p><p>　　單向可控硅是三個電極，有陰極（K）、陽極（A）、控制極（G）。雙向可控硅等

14、效于兩只單項可控硅反向并聯(lián)而成。即其中一只單向硅陽極與另一只陰極相邊連，其引出端稱T2極，其中一只單向硅陰極與另一只陽極相連，其引出端稱T2極，剩下則為控制極（G）。</p><p><b>　　3.2性能</b></p><p>　　性能的差別：將旋鈕撥至R×1擋，對于1-6A單向可控硅，紅筆接K極，黑筆同時接通G、A極，在保持黑筆不脫離A極狀態(tài)下斷開G極

15、，指針應(yīng)指示幾十歐至一百歐，此時可控硅已被觸發(fā)，且觸發(fā)電壓低（或觸發(fā)電流小）。然后瞬時斷開A極再接通，指針應(yīng)退回∞位置，則表明可控硅良好。</p><p><b>　　3．3光控開關(guān)</b></p><p>　　1.首先可以確定光控開關(guān)不屬于光電開關(guān)。</p><p>　　2.光電開關(guān)是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。它是利用

16、被檢測物體對紅外光束（區(qū)分點(diǎn)）的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。光電開關(guān)在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。根據(jù)檢測方式的不同，紅外線光電開關(guān)可分為： </p><p>　　1）漫反射式光電開關(guān)</p><p>　　2）鏡反射式光電開關(guān)</p><p><b>　　3

17、）對射式光電開關(guān)</b></p><p><b>　　4）槽式光電開關(guān)</b></p><p><b>　　5）光纖式光電開關(guān)</b></p><p>　　3.光控開關(guān)，它的“開”和“關(guān)”是靠可控硅的導(dǎo)通和阻斷來實(shí)現(xiàn)的，而可控硅的導(dǎo)通和阻斷又是受自然光（區(qū)分點(diǎn)）的亮度（或人為亮度）的大小所控制的。該裝置適合作為

18、街道、宿舍走廊或其它公共場所照明燈，起到日熄夜亮的控制作用，以節(jié)約用電。</p><p>　　4.光電開關(guān)應(yīng)用的環(huán)境是影響其長期工作可靠性的重要條件。當(dāng)光電開關(guān)工作于最大檢測距離狀態(tài)時，由于光學(xué)透鏡會被環(huán)境中的污物粘住，甚至?xí)灰恍?qiáng)酸性物質(zhì)腐蝕，以至降低使用參數(shù)特性。但光控開關(guān)不受“檢測距離”這一指標(biāo)的影響。和臺燈的耐久性,最后綜合考慮臺燈的加工難易等.抓住設(shè)計的核心與關(guān)鍵是權(quán)衡設(shè)計方案的必要條件. </

19、p><p><b>　　3．4工作原理</b></p><p>　　對于開關(guān)電路，往往要求控制電路和開關(guān)電路之間要有很好的電隔離，這對于一般的電子開關(guān)來說是很難做到的，但采用光電耦合器就很容易實(shí)現(xiàn)了。下圖（a）所示電路就是用光電耦合器組成的簡單開關(guān)電路。在圖中，當(dāng)無脈沖信號輸入時，三極管BG處于截止?fàn)顟B(tài)，發(fā)光二極管無電流流過不發(fā)光，則a、b兩端電阻非常大，相當(dāng)于開關(guān)“斷開

20、”。當(dāng)輸入端加有脈沖信號時，BG導(dǎo)通，發(fā)光二極管發(fā)光，則a、b兩端電阻變得很小，相當(dāng)于開關(guān)“接通”。故稱無信號時開關(guān)不通，為常開狀態(tài)。下圖中（b）所示電路則為“帶閉”狀態(tài)，因?yàn)闊o信號輸入時，雖BG截止，但發(fā)光二極管有電流通過而發(fā)光，使a、b兩端處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于開關(guān)“接通”。當(dāng)有信號輸入時，BG導(dǎo)通，由于BG的集電結(jié)壓降在0．3V以下，遠(yuǎn)小于發(fā)光二極管的正向?qū)妷海园l(fā)光二極管無電流流過不發(fā)光，則a、b兩端電阻于開關(guān)“斷開”，故稱

21、“常閉”式?？梢?，開關(guān)a、b端在電路中不受電位高低的限制，但在使用中應(yīng)滿足a端電為正，b端為負(fù)，并使U&ab＞3V為好，同時還應(yīng)注意Uab應(yīng)小于光電BVceoBVceo。</p><p>　　4自動光控臺燈控制電路的綜合設(shè)計</p><p>　　4．1自動光控臺燈控制電路的實(shí)體設(shè)計</p><p>　　由底座：軟管、燈罩、照明燈、手動亮度調(diào)節(jié)器、和亮度檢測器

22、、所構(gòu)成的亮度自動控制臺燈。其特征在于臺燈里設(shè)有亮度自動控制裝置、亮度控制選擇器、磁性電源開關(guān)。</p><p><b>　　4．2原件清單</b></p><p>　　4．3自動臺燈亮度控制電路　</p><p>　　光控自動調(diào)光臺燈電路的原理是用臺燈發(fā)光情況來調(diào)整自己的燈光亮度。開燈之初，燈光處于最暗的擋位，利用開燈后電燈發(fā)出的光線來自行調(diào)

23、整電燈的亮度，形成一種正反饋的調(diào)節(jié)狀態(tài)。隨著電燈發(fā)光強(qiáng)度的增大，對電路的調(diào)整強(qiáng)度也在增大，直到燈光達(dá)到最高亮度為止。這一種自動調(diào)光臺燈，它有一只光電探頭放在書本附近，可使書本上的照度自動調(diào)到合適的數(shù)值，既可減少手動調(diào)光的麻煩，又可保護(hù)視力。同時，它具有穩(wěn)光功能，當(dāng)電源電壓波動時，臺燈亮度保持不變。如果要象普通調(diào)光臺燈一樣調(diào)光，只要改變探頭和燈泡的距離即可，使用起來十分有效。這種自動調(diào)光電路既可以防止開燈時的強(qiáng)光對眼睛的剌激，又可以起到保

24、護(hù)燈泡的作用。</p><p><b>　　4．4工作原理</b></p><p>　　電路如上圖所示。交流電壓經(jīng)橋堆整流后，一路經(jīng)R1由穩(wěn)壓管VD鉗位后得9V的脈動直流電壓供控制電路使用；另一路加到電燈H和可控硅VS兩端。改變VS的導(dǎo)通角即可改變電燈H的亮度；H中通過的是脈動直流電流?？刂齐娐肥褂妹}動直流電源可保證輸出的觸發(fā)脈沖與可控硅VS的陽極電壓同步。圖中光敏電

25、阻RG用作探頭。VT1(9012)、R2、R3等組成誤差放大器，VT1實(shí)質(zhì)上起到一個可變電阻的作用。VT2(BT33)、C1等組成張弛振蕩器，作為VS的觸發(fā)電路。當(dāng)探頭處的照度發(fā)生變化時，如改變探頭和燈泡的距離使探頭處照度降低，則RG的阻值增大，VT1的基極電位降低，其集電極電流增加，從而使C2的充電時間縮短，使觸發(fā)脈沖相位前移、VS導(dǎo)通角增大，燈的亮度增加；反之，當(dāng)探頭處照度增加時，會使燈的亮度減弱?？梢娙籼筋^處的照度基本保持不變，就

26、可實(shí)現(xiàn)自動調(diào)光的目的。同上分析，在探頭位置不變的情況下，當(dāng)電源電壓發(fā)生波動時，也能使燈的亮度保持不變，起到穩(wěn)光作用。C1、L組成噪音濾波電路，可抑制對其他電子設(shè)備的射頻干擾。</p><p>　　4．5元件選擇與安裝調(diào)試</p><p>　　整流橋堆用1A/400V的；VS用1A/400V的單向可控硅；VT2用分壓比η＜0.7的單結(jié)晶體管，如BT33B，其基極間電阻Rbb應(yīng)盡量大一些，以控

27、制電路的總電流。光敏電阻RG電好選用亮阻在5～10KΩ之間的，如MG4354、MG4534等。整個裝置除RG外可裝在臺燈的底座內(nèi)。RG用兩根導(dǎo)線引出裝在帶透明窗內(nèi)的塑料盒內(nèi)作探頭用。</p><p>　　調(diào)試工作應(yīng)在自然光線較暗的情況下進(jìn)行。調(diào)試時將探頭放在離燈泡40～50cm處，調(diào)節(jié)R4，亮度應(yīng)明顯發(fā)生變化。在探頭附近放一個照度計，可憑自己的直觀確定。如果R4調(diào)到最大時燈泡仍然沒有變暗，則說明RG的亮阻太大，應(yīng)

28、調(diào)換或增大R4的阻值。經(jīng)上述調(diào)試后，在一定范圍內(nèi)改變探頭與燈泡的距離，燈泡的亮度應(yīng)發(fā)生變化，而探頭處的照度基本保持不變。</p><p><b>　　5.設(shè)計的擴(kuò)展性</b></p><p>　　如果這個自動光控電路，我們把感光電路改成聲音控的話，這樣的話主可以得到一臺聲控臺燈，由聲音電子控制器，由拾聲器、音頻放大電路、開關(guān)電路、輸出電路、執(zhí)行電路等組成。其中開關(guān)電路

29、由射極耦合觸發(fā)電器、積分延時電路、單穩(wěn)態(tài)電路三單元構(gòu)成。本電子控制器能聲控開燈，延時照明一分鐘左右自動熄滅。如果要長時間照明使用，只要在開燈后把延時控制電位器調(diào)到最大值，本電子控制器并具有一定的抗干擾聲性能。</p><p>　　這種多功能視力保護(hù)臺燈。該臺燈由電源電路、調(diào)光電路、循環(huán)控制電路、光控報警電路、紅外測控報警電路、低頻閃光電路、語言提示電路、催眠和叫醒電路等組成，它能進(jìn)行自動和手動調(diào)光；自動控制作息時

30、間，弱光開燈，強(qiáng)光報警，能提醒糾正坐姿，還有緩解眼睛疲勞、催眠和叫醒、語言提示和視力檢測等功能。該臺燈功能齊全、電路設(shè)計合理、安全方便、效果理想，是其它各種保健臺燈所不能相比的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 童詩白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2001.</p><p>　

31、　[2]牛強(qiáng)軍,高峰.基于單片機(jī)的通信系統(tǒng)控制器[J].微計算機(jī)信息,2004,8:21-22.</p><p>　　[3]聶毅,聶輝.植物溫室單片機(jī)控制系統(tǒng)[J].微計算機(jī)信息,2002,8:36-37.</p><p>　　[4] Roger Bate, Sandy Shrum, CMM Integration Framework[J], CMU/SEI Spotlight 1998.

32、9</p><p>　　[5] J P Kuilboer,N Ashrafi, Software Process and Produt Improvement[J]. An Empirical Assessment,2000.4 </p><p>　　[6] 馮民昌，北方交通大學(xué),模擬集成電路系統(tǒng)(第2版)[H]。北京中國鐵道出版社1998</p><p>　　[7

33、]楊素行，模擬電子電路[J],北京.中央廣播電視大學(xué)出版社.1994</p><p>　　[8] 楊素行，清華大學(xué)電子學(xué)教研室組編,模擬電子技術(shù)簡明教程(第二版)[M],北京,高等教育出版社,1998</p><p>　　[9] 童詩白，清華大學(xué)電子學(xué)教研組編,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第二版)][J]。北京高等教育出版社,1988</p><p>　　[10] 童詩白，清

34、華大學(xué)電子學(xué)教研組編,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(上下冊)[J]。北京人民教育出版社,1983</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)論文暫告收尾，這也意味著我在鄭州交通學(xué)院大學(xué)的三年的學(xué)習(xí)生活既將結(jié)束?；厥准韧?，自己一生最寶貴的時光能于這樣的校園之中，能在眾多學(xué)富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過，實(shí)是榮幸之極。在這三年的時間里，我在學(xué)習(xí)上和思

35、想上都受益非淺。這除了自身努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的</p><p>　　本次畢業(yè)論文是在我的指導(dǎo)老師姜海姜老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，姜老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。兩年多來，姜老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向

36、姜老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。</p><p>　　在此，我還要感謝在一起愉快的度過大學(xué)生活的六十多名同學(xué)正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。</p><p>　　時間的倉促及自身專業(yè)水平的不足，整篇論文肯定存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)和錯誤。懇請閱讀此篇論文的姜海老師多予指正，不勝感激！</p><p><b>　　附

37、錄1：附錄一題目</b></p><p><b>　　1．整體電路原理圖</b></p><p>　　光控自動臺燈電路見圖5-1，當(dāng)功能開關(guān)S撥向位置2時，它是一個普通調(diào)光臺燈。RP、C和氖泡HD組成張弛振蕩器，用來產(chǎn)生脈沖，觸發(fā)可控硅VS。一般氖泡輝光導(dǎo)通電壓為60～80V，當(dāng)C充電到輝光電壓時，VS即被觸發(fā)導(dǎo)通。調(diào)節(jié)RP能改變C充電速率，從而能改變VS

38、導(dǎo)通角，達(dá)到調(diào)光目的。R2、R3構(gòu)成分壓器，通過VD5也向C充電，改變R3、R2分壓也能改變VS的導(dǎo)通角，使燈的亮度發(fā)生變化。</p><p>　　圖5-1整體電路原理圖</p><p>　　當(dāng)S撥向位置1時(即圖示位置)，光敏電阻RG取代R3位置，當(dāng)周圍光線較弱時，RG呈現(xiàn)高電阻，VD5右端電位升高，電容C充電速率加快，振蕩頻率變高，VS導(dǎo)通角增大，電燈兩端電壓變高，亮度增大。當(dāng)周圍光線

39、增強(qiáng)時，RG電阻變小，與上述相反，電燈兩端電壓變低，亮度減小。VS選用2N6565。</p><p><b>　　2．調(diào)試和使用</b></p><p>　　將RP調(diào)到阻值為零位置，S置于位置2，用萬用表測電燈兩端交流電壓應(yīng)在200V以上，如低于200V可略減小R1或增大R3阻值，使之達(dá)到要求。光敏電阻RG應(yīng)安裝在臺燈度座側(cè)面臺燈光線不能直接照射到的地方，用來感受周圍