課程設(shè)計---室內(nèi)環(huán)境亮度監(jiān)控裝置設(shè)計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　1 設(shè)計要求1</b></p><p><b>　　2總體設(shè)計1</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計分

2、析1</b></p><p><b>　　2.2總體框圖2</b></p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計.............................................2</p><p><b>　　3.1感光電路3</b></p><p>　　3.2控制

3、電路...........................................3</p><p>　　3.3 手控制電路........................................3</p><p>　　3.4 總體框圖..........................................4</p><p>　　4 仿真

4、及調(diào)試........................................5</p><p>　　5 元器件基本原理..........................................7</p><p>　　5.1光敏電阻器.........................................7</p><p>　　5.2 L

5、M339N集成塊......................................8</p><p><b>　　6參考資料9</b></p><p>　　室內(nèi)環(huán)境亮度監(jiān)控裝置設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文設(shè)計一款結(jié)構(gòu)簡單的光控自動窗簾，它是根據(jù)

6、周圍環(huán)境的亮度來實現(xiàn)窗簾的自動開、關(guān)的，它包括光感應(yīng)電路，電機正、反轉(zhuǎn)電路，自動停轉(zhuǎn)電路。</p><p>　　光感應(yīng)電路是由一個光敏電阻組成，由于繪制電路圖的軟件Multisim10沒有光敏元件，電路圖的光敏電阻是用可變電阻R3組成的，將R3阻值調(diào)到5%代表光電阻約為25kΩ，調(diào)到100%代表暗電阻約為500kΩ（真正的暗電阻一般在幾MΩ）。</p><p>　　控制電機正反轉(zhuǎn)的控制電路

7、由兩片LM339N集成運放組成的。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】光控 LM339N 自動停轉(zhuǎn)電路</p><p><b>　　1設(shè)計要求</b></p><p>　?。?）白天室內(nèi)需要陽光照明，窗簾自動拉開。</p><p>　?。?）晚上窗簾自動拉合。</p><p>　　（3）設(shè)置兩個手動

8、開關(guān)，打到一個開關(guān)時窗簾拉開，打到另一個開關(guān)窗簾拉合。</p><p><b>　　2總體設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計分析</b></p><p>　　要實現(xiàn)白天拉開，晚上拉合，需要一只光敏電阻與兩片集成電壓比較器配合使用。</p><p>　　要實現(xiàn)手動控制功能，可以設(shè)置兩

9、只電阻，一只與光敏電阻的光電阻阻值相近，另一只與光敏電阻的暗電阻阻值相近。</p><p><b>　　2.2總體框圖  </b></p><p>　　其基本設(shè)計框架圖如下</p><p>　　圖1.1簡易窗簾自動開閉電路的總體框圖</p><p><b>　　3系統(tǒng)硬件設(shè)計</b><

10、;/p><p><b>　　3.1 感光電路</b></p><p>　　該電路中感光電路主要由一個光敏電阻組成。</p><p>　　光敏電阻與碳膜電阻和金屬膜電阻不同，它對光的變化非常敏感，在光的照射下，阻值會明顯變小，所以腳它光電導器件。</p><p>　　制作光敏電阻的半導體材料有硅、鍺、硫化鎘等，常見的對可見光敏

11、感的是硫化鎘光敏電阻。</p><p>　　光敏電阻的結(jié)構(gòu)簡單，它是在陶瓷基片上積淀一層光敏半導體，再接上兩根引出電極組成的。 該電路中的 R3選用硫化鎘光敏電阻（電路圖中用可變電阻代替）。</p><p><b>　　圖3-1感光電路</b></p><p><b>　　3.2 控制電路</b></p>&

12、lt;p>　　控制電路由兩片LM339N集成運放組成。如下圖：</p><p><b>　　圖3-2控制電路</b></p><p>　　當Va= Vb時，Vc＝Ｖｄ，電機不工作。</p><p>　　當Va> Vb時，Vc>Ｖｄ，電機正轉(zhuǎn)，窗簾拉合。</p><p>　　當Va<Vb時，Vc&l

13、t;Ｖｄ，電機反轉(zhuǎn)，窗簾拉開。</p><p><b>　　3.3手動控制電路</b></p><p><b>　　電路圖如圖3-3。</b></p><p>　　圖3-3 手動控制電路</p><p>　　如圖3-3斷開開關(guān)J4可以關(guān)閉自動開合功能，這時閉合J3相當于光敏電阻處于光電阻狀態(tài)，窗簾拉

14、開;閉合開關(guān)J5相當于光敏電阻處于暗電阻狀態(tài)，窗簾拉合。</p><p><b>　　3.4總體框圖</b></p><p>　　圖3-4光控自動窗簾的電路圖</p><p>　　光控自動窗簾的電路工作原理：</p><p>　　如圖3-4所示，該光控自動窗簾電路采用兩片LM339N集成塊作為主要控制元件，R6與R7為其

15、上拉電阻。</p><p>　　光敏電阻器R3與R1、R2、R4構(gòu)成光感應(yīng)電路。</p><p>　　J1與J2為自動停轉(zhuǎn)開關(guān)。</p><p>　　首先可以調(diào)節(jié)R4來調(diào)整光照強度臨界點，在臨界點下a、b兩點的電位相等從而使c、d兩點的電位相等電機M不工作。</p><p>　　在清晨，環(huán)境光線較強，光敏電阻器R3呈低阻值狀態(tài)，使a點電平比b

16、點電位低，使U1A輸出低電平，U2A輸出高電平，即Vc<Ｖｄ，電動機M正轉(zhuǎn)，驅(qū)動窗簾拉合。當窗簾拉合到位后，滑動觸頭開關(guān)J2被觸動而接通，使Vc＝Ｖｄ＝０，電動機M停轉(zhuǎn)。</p><p>　　當夜幕降臨時環(huán)境光線較弱，光敏電阻器R３的阻值變大，Vc>Ｖd，電機M反轉(zhuǎn)，驅(qū)動窗簾拉開。當窗簾拉和到位后，滑動觸頭來關(guān)J1被接通，使Vc=Ｖd=0，電動機M停轉(zhuǎn)。</p><p><

17、;b>　　4 仿真及調(diào)試</b></p><p>　　本次設(shè)計是利用Multisim10中的數(shù)字萬用表測量不同光照下電機兩端的電壓進而判斷電機的工作情況來進行仿真的。</p><p>　　調(diào)節(jié)可變電阻R3的阻值來模仿光敏電阻在不同光照情況下的阻值。</p><p>　　1、在光照強度臨界點下的仿真（使R3=R4），在此情況下電機兩端的電壓很小，電流

18、接近于0，電機不工作。如下圖所示：</p><p>　　圖3-1光照臨界點情況下</p><p>　　2、在光照較強時的仿真（將R3調(diào)為5%），在此情況下電機正轉(zhuǎn)。如下圖所示：</p><p><b>　　, </b></p><p><b>　　圖3-2光亮情況下</b></p>&

19、lt;p>　　3、在光弱時的仿真（將R3調(diào)為100%），再次情況下電機反轉(zhuǎn)。如下圖所示:</p><p><b>　　圖3-3光弱情況下</b></p><p>　　由于Multism中的電機為虛擬的，在實際情況下可以在電機兩端各接入一個相應(yīng)集成運放以及改變LM339的上拉電阻來得到我們想要的的電壓，在這里只是對電機兩端的電壓及經(jīng)過其的電流進行分析以此來判斷電機

20、的工作情況。</p><p><b>　　5 元器件基本原理</b></p><p><b>　　5.1光敏電阻器</b></p><p>　　光敏電阻器又稱光導管，特性是在特定光的照射下，其阻值迅速減小，可用于檢測可見光。 </p><p>　　光敏電阻器是利用半導體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入

21、射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當它受到光的照射時，半導體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子—空穴對，參與導電，使電路中電流增強。</p><p>　　根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，

22、用于探測紫外線。</p><p>　　紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導彈制導、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關(guān)門戶，航標燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械上的自動保

23、護裝置和 “位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。</p><p>　　光敏電阻器及其類型、主要參數(shù)</p><p>　　文字符號： “RL”、“ RG”或“R”結(jié)構(gòu)——通常由光敏層、玻璃基片（或樹枝防潮膜）和電極等組成的特性——光敏電阻器是利用半導體光電導效應(yīng)制成的一種特殊電阻器，對光線十分敏感，它的電阻值能隨著外界光照強弱（

24、明暗）變化而變化。它在無光照射時，呈高阻狀態(tài)；當有光照射時，其電阻值迅速減小。</p><p>　　作用與應(yīng)用——廣泛應(yīng)用于各種自動控制電路（如自動照明燈控制電路、自動報警電路等）、家用電器（如電視機中的亮度自動調(diào)節(jié),照相機的自動曝光控制等）及各種測量儀器中。</p><p>　　5.2 LM339N集成塊</p><p>　　1、LM339引腳圖與功能簡介 L

25、M339集成塊內(nèi)部裝有四個獨立的電壓比較器，該電壓比較器特點是：</p><p>　　1）失調(diào)電壓小，典型值為2mV；</p><p>　　2）電源電壓范圍寬，單電源為2-36V，雙電源電壓為±1V-±18V；</p><p>　　3）對比較信號源的內(nèi)阻限制較寬；</p><p>　　4）共模范圍很大，為0~（Ucc-1.

26、5V）Vo；</p><p>　　5）差動輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；</p><p>　　6）輸出端電位可靈活方便地選用。</p><p>　　LM339集成塊采用C-14型封裝，圖1為外型及管腳排列圖。由于LM339使用靈活，應(yīng)用廣泛，所以世界上各大IC生產(chǎn)廠、公司竟相推出自己的四比較器，如IR2339、ANI339、SF339等，它們的參數(shù)基本一致

27、，可互換使用。 </p><p>　　LM339類似于增益不可調(diào)的運算放大器。每個比較器有兩個輸入端和一個輸出端。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用“+”表示，另一個稱為反相輸入端，用“-”表示。用作比較兩個電壓時，任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇LM339輸入共模范圍的任何一點），另一端加一個待比較的信號電壓。當“+”端電壓高于“-”端時，輸出管截止，相當于輸出端開路。

28、當“-”端電壓高于“+”端時，輸出管飽和，相當于輸出端接低電位。兩個輸入端電壓差別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把LM339用在弱信號檢測等場合是比較理想的。LM339的輸出端相當于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時輸出端到正電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻，選3-15K）。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值。因為當輸出晶體三極管截止時，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負載的值。

29、</p><p><b>　　5 參考資料</b></p><p>　　[1]童詩白 華成英主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）.北京：高等教育出版社，2006.5</p><p>　　[2]王松武主編.電子創(chuàng)新設(shè)計與實踐（第二版）. 北京：國防工業(yè)出版社，2010.5</p><p>　　[3]王冠華主編.Multisim