基于NE555构成的光照控制电路(10页).doc

-基于NE555构成的光照控制电路-第 10 页基于NE555构成的光照控制电路 电子工艺实训 院系：机电工程学院 专业班级：电子信息工程（2） 学号： 姓名：基于NE555构成的光照控制电路一、 电路设计 1、实现功能简介： 通过NE555定时器和由滑动变阻器等效的光敏电阻等构成简单电路实现对灯的智能化控制：（1）白天时，路灯自动关闭（路灯可用发光二极管代替。但必须用继电器控制路灯）； （2）晚上时，路灯自动打开； （3）可以调节亮度触发点。使其白天熄灭，晚上自动点亮。 2.方案论证 利用光照强度为传感器，目前最为常用且性价比较高的就是光敏电阻，利用其光线较强时，电阻值较低，而光线较暗时则电阻较大的特点。总体设计分为两个模块：主控模块，被控模块。主控模块和被控模块之间通过继电器进行连接。 3、电路原理图4、电路线路图（为DXP所画）5、电路工作原理： 该光控自动路灯的电路是变压器降压，经过桥式整流电路和AT7812三端稳压器后的电压作为NE555的工作电压，其中电路中NE555接成双稳态电路。R1（在dxp中）等效为光敏电阻，和电位器组成简单的分压器。NE555的2脚和6脚接白天光敏电阻阻值大约为11.8K，3脚输出端为低电位，电位器不工作，路灯不亮。当夜幕降临时，光敏电阻因为接收光照减少而呈现高阻态。当2、6脚电位在三分之一电源电压以下时双稳态电位器被置位，3脚输出高电位，继电器导通从而使路灯导通发光。通过调节电阻R2可以改变光敏电阻灵敏度，当R2减小时，则路灯亮刚亮时R1临界电阻也减小，即在外界光强较强时路灯就亮，灵敏度提高。同理当电阻R2增大时，灵敏度降低。C1为滤波电容，用以提高5脚电位的稳定性。电阻R可以保护集成LED受电流作用而损坏。二、 电路的仿真：1、 打开Multisim仿真软件 打开Multisim仿真软件在元件库里查找电路图中所需要的元器件，添加至当前页面按照所设计的原理图进行画图。画完之后，认真检查。确定没有错误后，运行，查看是否符合设计要求。并对电阻进行参数的调节，以达到预期设计的要求。2、测试当电阻R2为3.54.6k时，R1为高阻值时3脚输出端为高电平，输出端由高电位跳变为低电位时R1阻值为1.6k，R1为低阻时3脚输出端输出低电平，并且输出端由低电平跳变为高电平时R1阻值为8.56k。 则： VT+=（3.5/（3.5+1.6）*12=8.25V VT-=（3.5/（3.5+8.56）*12=3.48VVT+-VT-=4.77VVCC=12vVT+=2/3VCC=8 VT-=1/3VCC=4=-=÷ø下图是用Multisim软件所画的设计图：注：仿真图上所示电路中光敏电阻用电位器代替3、仿真调试及各数据记录： R1(K)8.508.508.508.508.508.07.56.505.00R2(K)2.53.03.5453.53.53.53.5LED亮亮亮亮灭亮亮灭灭 通过表格可以看出以3.5%5%为界限，改变继电器电流达到导通状态。 通过调试最后优化的电路图如下，将电阻R1的阻值变小可将亮度触发点降低，使灯泡在R1大于62.3%时明,小于62.3%时灭，提高系统的灵敏度。光敏电阻 光敏电阻器又叫光感电阻，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；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）。光敏电阻的阻值随入射光的强弱变化而变化，无光照时的阻值叫暗阻，通常很大；在光线照射时的阻值很小，叫亮阻。光敏电阻的主要参数有亮电阻，暗电阻，光电特性， 光谱特性，频率特性，温度特性。通过测量，得到本次试验中的光敏电阻亮阻值约为3.7K，暗阻值约为8.311.68K。  继电器 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在继电器两端加上一定的电压（本电路继电器在911.89v时起作用），就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。   电位器 电位器是一种可调的电子元件。它是由一个电阻体和一个转动或滑动系统组成。当电阻体的两个固定触电之间外加一个电压时，通过转动或滑动系统改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个与动触点位置成一定关系的电压。 它大多是用作分压器。三、 误差分析： 电路所用滑动变阻器最小变化值为5%最大电阻值，即0.25k。因此两个滑动变阻器是误差主要来源，其次，仿真本身也存在较大误差，各种元器件阻值非理想值，测量结果的影响也会带来误差。四、 元件表：电容 1个 47uf NE555芯片 1个滑动变阻器 1个10K LED 1个电容 1个0.01uf 12V继电器1片三端稳压器1个AT7812 电阻1个400欧光敏电阻1个 整流桥 1个变压器 1个 滑动变阻器 1个15K（后修改） 注：本设计所用仿真软为Multisim五、电路实物 1、实元件用原件表：电容 1个 47uf NE555芯片 1个滑动变阻器 1个10K LED 1个电容 1个0.01uf 12V继电器1片三端稳压器1个AT7805 电阻1个400欧光敏电阻1个 整流桥 1个变压器 1个 排针若干 光敏电阻 杜邦线若 2、经过后期的调试和修改，电路如下：（图略改，查完后原件被需要同学拿走使用，图电位器不是原实验时电位器）3、调试及各数据记录： R1(K)8.568.568.568.568.568.127.316.344.37R2(K)2.53.03.5356.353.53.53.53.5LED亮亮亮亮灭亮亮灭灭通过表格可以看出R2以25%63.5%为界限时，改变继电器电流达到导通状态，LED发光.在R2=3.53(k）时，LED发光最稳定 ，此时通过光照改变光敏电阻的阻值，控制LED明灭。同时接入电路的稳压电路可以稳定的输入电压（经测量大概12.16V）。六、电路不足分析 1、稳压电路的电容取值较小，电容数量不是很够，不能够彻底的做到整容、滤波的作用。解决办法：在三端稳压器AT805后接一个 大概50uF的电容。 2、电路的电位器阻值改变亮度触发点的高低，再改变光敏电阻阻值来改变LED的明灭。但是我在调试、测量时，不小心将电位器的拧松了，有一点接触不良，后期用锡丝焊上，使得给老师看时的亮度触发点较高，所以需要较强的光照才可以使得LED明灭。解决办法：注意度与一些器件的使用极限。 3、在焊接工艺这一块，自己的焊接技巧不是很好，使得熔化的锡丝沾到板上很多地方，而且在修改器件时，自己拆除太过用力，使得有一些线断了，整个板面不是很整洁。解决办法：多练习焊接技巧，拆器件时尽量使用吸锡器。 七、实验心得 在实验中，我刚拿到课题设计的题目时，只知道实验的要求是设计一个光控路灯，规定使用的元器件有光敏电阻、NE555和继电器。老师要求在2天内通过查阅资料设计出电路来，首先我通过网络搜集了一些相关的资料，在网上有关于这方面的设计方案，简单的学习了解之后，发现设计要求不完全一样，网上的方案比我们的要求复杂，我们使用的是220V电压必须添加稳压电路。我从网上的学习还找到了一些建议的参考书目，通过网络搜索和从图书馆借阅的书籍上收集各种有关的资料。 但是设计电路光有整体思路的想法还不够，要熟悉使用的元器件的功能和应用，我们在模拟电路中学过NE555电路的知识，但是隔了一段时间再加上学习的时候多半是分析电路做题求值，另外，对于继电器的功能和应用也不太懂，之前没有接触过继电器，所以在设计电路之前必须把使用的元器件熟悉了解才可以熟练应用。通过网络学习了继电器和光敏电阻的相关应用，为设计电路打下了基础。真正开始设计电路是从分析人家的电路入手，我从借来的书籍里找到了一个不错的设计方案，但是分析理论总是和实际情况有所不同，我把书上的电路图用仿真软件进行了仿真，但是没有出来结果，根本不能实现设计要求，就只能靠自己了。通过仿真软件把自己的想法加到电路里去，不断地尝试、讨论、分析，终于实现了设计目的。这下可以轻松一些了。但是，当分发设计元器件时又遇到了问题，我设计的电路，功能是可以实现，但是一些电阻值还没有确定，还需要不断的进行优化，提高电路变化的灵敏度。在对设计好的电路图进行参数调试的时候，通过电路中电压电流的值进一步分析电路、优化电路，在后期焊接电路时，结合实际光照强度影响光敏电阻的阻值范围，仍然不断地进行尝试和修改，最终定稿。 通过本次课题设计我收获了很多，我对自动光控路灯系统有了一定的了解，对以前在模电中学到的NE555也有了进一步的掌握和应用。我也对Multisim仿真软件的使用更加熟练，真是受益匪浅。在这次课题设计中，大家表现出了良好的团队合作，和不放弃的精神，互相帮助，如期的完成了任务。 感谢这两周里老师的指导，帮助我学习了很多课本以外的知识，拓展了知识面，培养了独立思考的能力和动手实践能力。