江西理工大学应用科学学院

光电检测综合课程设计报告

设计题目： 光控自动照明灯

姓 名： 刘文志

学 号： 46

班 级： 测控071班

指导老师： 朱水金

完成时间： 20xx年12月4号

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

目录

目录................................................................................................................................ 1

摘要................................................................................................................................ 2

第一章 引言.................................................................................................................. 3

第二章 设计任务和设计要求...................................................................................... 4

2.1 设计任务设计.................................................................................................. 4

2.2 设计要求.......................................................................................................... 4

第三章 电路原理.......................................................................................................... 5

3.1 总设计原理...................................................................................................... 5

第四章 元器件明细表.................................................................................................. 7

4.2 单向可控硅...................................................................................................... 8

第五章 原理图PCB板 .............................................................................................. 10

第六章 课程设计总结................................................................................................ 11

参考文献...................................................................................................................... 12

1

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

摘要

本课题介绍的光控自动照明灯，电路简单，使用方便，且流过灯泡的电流为半波交流电，所以电灯处于欠压发光状态。通过光控照明电路，以达到节省能源的目的,该设计主要介绍的是关于光控的电路设计。光控是通过光敏电阻来实现的，当光敏电阻在有光的时候灯就会慢慢的熄灭。在较黑暗或完全没有光照的时候灯就会亮起来，这样就达到了节电和节能的目的，和延长了灯的寿命。在实际生活中节电节能，能够实现更多的自动化。

关键字：光电检测、光控灯。

2

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

第一章 引言

近年来光电检测技术在我国得到了迅速的发展，这样标志着中国也将向西方

发达国家一样进入信息社会，计算机技术、通信技术和传感器技术是信息社会的

三大技术支柱。20世纪60年代的激光技术和70年代的光纤技术的迅速发展更

加促进了传感器技术和通信技术的快速发展。目前光导纤维和光电器件已经成为

传感器技术的一个重要方面，它们已广泛应用于科研、生产和社会生活的各个方

面。大学生作为现代化建设的后备力量，了解、学习和掌握光电检测技术方面的

有关知识是相当必要的。

电子实习是电气和电子类专业重要的实践教学环节。通过电子实习，使学生

初次接触生产实际，对常用电子仪器设备及工具的使用获得基本训练，初步掌握

电子产品工艺基本知识和基本技能，同时通过实习使学生树立劳动观点，综合运

用理论知识应用于实践为今后从事生产技术工作打下必要的基础。在电子材料中

最基本的算光控照明灯，它是其他电子照明仪器的基础部分，如声光控照明灯就

是把光控原理作为基础，以及其他的光电电路都会涉及到光控原理，所以充分了

解光控的原理对以后的深入地学习光电检测原理是非常有意义的。

在现在发达的社会，在某些场所灯已经不再满足单纯的手动开关，而是向智

能和人性化方向发展，方便与节能已经是主题口号，所以各种光控灯应运而生，

而在光控的基础上在发展成更实用的声光控照明灯，所以研究光控的原理是非常

有必要的。

光控照明灯指的就是在有光的情况下灯会自动熄灭，当夜幕来临的时候灯会

自动的亮起来，很适合做路灯的控制，起到了很好的节能效果。

3

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

第二章 设计任务和设计要求

2.1 设计任务设计

一个简易光控自动照明灯电路

2.2 设计要求

（1）要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应控制照明灯的亮灭。

（2） 要求电路能够实现有光线时灭，无光线时亮。

（3）根据上述要求选定设计方案，画出总电路图，写出详细的工作原理。

（4）要求应把所有接线的接口端用黑胶布包起来，以防接口相碰导 致短路。

（5）元器件排列必需有规则

（6）焊接美观。

2.3 系统方框图

图2-3 系统方框图

4

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

第三章 电路原理

3.1 总设计原理 总设计电路原理图如下图3-1，可控硅VS构成灯泡Lamp的主回路，控制回路由二极管VD和电阻R1和R2与RG组成的分压器构成。二极管VD的作用是为控制回路提供直流电源。白天自然光线较强，光敏电阻器RG呈现低阻，它与R1和R2分压的结果使可控硅VS的门极处于低电平，可控硅VS关断，灯Lamp不亮。夜幕来临时，照射在RG上的自然光线较弱，RG呈现高电阻，故使VS的门极呈高电平，VS因获得正向触发电压而导通灯Lamp点亮。改变电阻R1和R2总的阻值，可以调整电路的起控点，使电灯在合适的光照度下开始点亮发光。

本电路另一个特点是它具有软启动功能，因为夜幕降临时，自然光线是逐渐缓慢变弱，所以光敏电阻RG的阻值是逐渐增大，VS门极电平也是逐渐升高，所以可控硅由阻断态变为导通态要经历一个微导通与弱导通阶段，灯泡有一个逐渐变亮的软启动过程。当VS完全导通时，流经Lamp的电流也是半波交流电，即电灯是处于欠压工作状态。这两个因素对延长灯泡寿命极为有利，所以本电路十分适宜路灯使用，可免去频繁更换灯泡的麻烦。

5

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

图3-1 电路原理设计图

6

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

第四章 元器件明细表

VS采用触发电流较小的小型塑封单向可控硅，如2N6565、MCR100-8型等。VD用1N4007型整流二极管。 RG可用MG45型非密封型光敏电阻器，要求亮阻与暗阻相差倍数愈大愈好，电阻可用1/2W碳膜电阻；灯Lamp宜用100W以下的白炽灯泡。在第五章的图5-1是本机印制电路板图，印制电路板尺寸为145mm*95mm,除灯泡外，其余所有元件都可装焊在自制的电路板上。本电路一般情况下不用做任何调试，即可投入使用。如嫌电路起控点不合适，可以适当变更电阻R1和R2总的阻值。阻值大，起控灵敏度低，即环境自然光线要求比较暗的情况下，电灯Lamp才点燃；阻值小，起控灵敏度高，即环境光线稍暗，电灯Lamp即点亮。下面是部分元气件的介绍。

4.1 整流二极管

图4-1 整流二极管

整流二极管一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结，有阳极和阴极两个端子。其结构如图1所示。P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子，在P区和N区间形成一定的位垒。外加使P区相对N区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低的电压降（典型值为0.7V）,称为正向导通状态。若加相反的电压,使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向电流（称反向漏电流），称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性,整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造(掺杂较多时容易反向击穿）。这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，

7

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频半波整流电路，如需达到需连整流桥使用。

4.2 单向可控硅

单向可控硅是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用

图4-2 单向可控硅

下由关断变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。单向可控硅是由三个PN结PNPN组成的四层三端半导体器件与具有一个PN结的二极管相比，单向可控硅正向导通受控制极电流控制；与具有两个PN结的三极管相比，差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。

单向可控硅的工作原理：可控硅导通条件：一是可控硅阳极与阴极间必须加正向电压，二是控制极也要加正向电压。以上两个条件必须同时具备，可控硅才会处于导通状态。另外，可控硅一旦导通后，即使降低控制极电压或去掉控制极电压，可控硅仍然导通。 可控硅关断条件：降低或去掉加在可控硅阳极至阴极之间的正向电压，使阳极电流小于最小维持电流以下。

8

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

表4-1 元器件明细表

9

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

第五章 原理图PCB板

设计出原理图之后，为了方便排版和焊接，需对电路原理图做出应刷电路板，如下图5-1所示为PCB图，作好图后就可以按照PCB图进行排列电子元器件，和确定焊接槽。

图5-1 电路图的PCB图

10

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

第六章 课程设计总结

在本次光电检测系统综合设计中，我们的课题是“光控自动照明灯”。这是一种光照控制照明灯，它可以用于街道，走廊等场合。白天光线较强，在光敏电阻检测下，灯泡不亮；夜晚光照强度较暗，经光敏电阻调节灯泡自动发亮为行人照明。

本次的光控自动照明灯的设计将我们所学知识应用于实践，深化了对数字电路设计、和模拟电子设计的认识，使我们在设计的实践中获得新知。通过一年的理论知识的学习和课设的实践操作，是我对理论知识有了更深的了解，同时对本专业的应用领域有了更全面的认知。在老师耐心指导和同学的帮助下，让我学会了分析电路、设计电路的步骤以及计算机辅助作图等。在此设计中利用到了三极管的放大 、光敏效应， 让我们进一步巩固和掌握前面所学的基础知识，加深对了对模拟电路、数字电路的理解，对元器件的使用更加清楚。

设计一开始无从下手，经过到处查阅资料还有老师的帮助下，终于顺利展开并得以圆满完成。我自知这次的设计多有不足，辛苦付出效果也不是很好，很多东西平时学得也不透彻，每一次的课程设计都从每一个细节都在锻炼着我们，从中收获良多，能把知识真正转化为自己的。

这次课程设计我们整个小组都很认真。中间有很多困难，通过自身努力和老师的帮助，顺利解决了，而且我们学到敢于面对和解决问题的精神，所以我要感谢老师在课程设计上给予我们的指导、支持和帮助，这是我们能顺利完成这次课设的主要原因，尤其是老师对于技术上的指导，让我们能把系统做得更加完善。在此期间，我学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。

我也要感谢帮助过我的同学们，他们也为我解决了不少设计上的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做课程设计的环境。

本次课程设计中，我们负责采购的同学为元器件的采购付出了很多时间和精力，所以在此我要向他们表示最真诚的感谢。他们在老师统筹安排下，与人方便，我表示衷心感谢。

11

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

参考文献

[1]廖常初，电路基础及应用.第2版.北京.机械工业出版社.2007

[2]李振声，实验电子技术[M].国防工业出版社.2003

[3]任为民，电子技术基础课程设计[M].中央广播电视大学出版社，1997

[4]王兆安，电力电子技术[M].机械工业出版社，2000

[5]廖常初，光敏电阻应用技术.北京.机械工业出版社.2005

[6]谢克明，电工电子技术简明教程[M].高等教育出版社，2003

[7]韩振振，数字电路逻辑设计[M].大连理工大学出版社，2000

12

第二篇：光电检测课程设计报告

光电检测综合课程设计报告

设计题目： 光控自动照明灯

姓 名： 刘文志

学 号： 46

班 级： 测控071班

指导老师： 朱水金

完成时间： 20xx年12月4号

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

目录

目录................................................................................................................................ 1

摘要................................................................................................................................ 2

第一章 引言.................................................................................................................. 3

第二章 设计任务和设计要求...................................................................................... 4

2.1 设计任务设计.................................................................................................. 4

2.2 设计要求.......................................................................................................... 4

第三章 电路原理.......................................................................................................... 5

3.1 总设计原理...................................................................................................... 5

第四章 元器件明细表.................................................................................................. 7

4.2 单向可控硅...................................................................................................... 8

第五章 原理图PCB板 .............................................................................................. 10

第六章 课程设计总结................................................................................................ 11

参考文献...................................................................................................................... 12

1

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

摘要

本课题介绍的光控自动照明灯，电路简单，使用方便，且流过灯泡的电流为半波交流电，所以电灯处于欠压发光状态。通过光控照明电路，以达到节省能源的目的,该设计主要介绍的是关于光控的电路设计。光控是通过光敏电阻来实现的，当光敏电阻在有光的时候灯就会慢慢的熄灭。在较黑暗或完全没有光照的时候灯就会亮起来，这样就达到了节电和节能的目的，和延长了灯的寿命。在实际生活中节电节能，能够实现更多的自动化。

关键字：光电检测、光控灯。

2

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

第一章 引言

近年来光电检测技术在我国得到了迅速的发展，这样标志着中国也将向西方

发达国家一样进入信息社会，计算机技术、通信技术和传感器技术是信息社会的

三大技术支柱。20世纪60年代的激光技术和70年代的光纤技术的迅速发展更

加促进了传感器技术和通信技术的快速发展。目前光导纤维和光电器件已经成为

传感器技术的一个重要方面，它们已广泛应用于科研、生产和社会生活的各个方

面。大学生作为现代化建设的后备力量，了解、学习和掌握光电检测技术方面的

有关知识是相当必要的。

电子实习是电气和电子类专业重要的实践教学环节。通过电子实习，使学生

初次接触生产实际，对常用电子仪器设备及工具的使用获得基本训练，初步掌握

电子产品工艺基本知识和基本技能，同时通过实习使学生树立劳动观点，综合运

用理论知识应用于实践为今后从事生产技术工作打下必要的基础。在电子材料中

最基本的算光控照明灯，它是其他电子照明仪器的基础部分，如声光控照明灯就

是把光控原理作为基础，以及其他的光电电路都会涉及到光控原理，所以充分了

解光控的原理对以后的深入地学习光电检测原理是非常有意义的。

在现在发达的社会，在某些场所灯已经不再满足单纯的手动开关，而是向智

能和人性化方向发展，方便与节能已经是主题口号，所以各种光控灯应运而生，

而在光控的基础上在发展成更实用的声光控照明灯，所以研究光控的原理是非常

有必要的。

光控照明灯指的就是在有光的情况下灯会自动熄灭，当夜幕来临的时候灯会

自动的亮起来，很适合做路灯的控制，起到了很好的节能效果。

3

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

第二章 设计任务和设计要求

2.1 设计任务设计

一个简易光控自动照明灯电路

2.2 设计要求

（1）要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应控制照明灯的亮灭。

（2） 要求电路能够实现有光线时灭，无光线时亮。

（3）根据上述要求选定设计方案，画出总电路图，写出详细的工作原理。

（4）要求应把所有接线的接口端用黑胶布包起来，以防接口相碰导 致短路。

（5）元器件排列必需有规则

（6）焊接美观。

2.3 系统方框图

图2-3 系统方框图

4

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

第三章 电路原理

3.1 总设计原理 总设计电路原理图如下图3-1，可控硅VS构成灯泡Lamp的主回路，控制回路由二极管VD和电阻R1和R2与RG组成的分压器构成。二极管VD的作用是为控制回路提供直流电源。白天自然光线较强，光敏电阻器RG呈现低阻，它与R1和R2分压的结果使可控硅VS的门极处于低电平，可控硅VS关断，灯Lamp不亮。夜幕来临时，照射在RG上的自然光线较弱，RG呈现高电阻，故使VS的门极呈高电平，VS因获得正向触发电压而导通灯Lamp点亮。改变电阻R1和R2总的阻值，可以调整电路的起控点，使电灯在合适的光照度下开始点亮发光。

本电路另一个特点是它具有软启动功能，因为夜幕降临时，自然光线是逐渐缓慢变弱，所以光敏电阻RG的阻值是逐渐增大，VS门极电平也是逐渐升高，所以可控硅由阻断态变为导通态要经历一个微导通与弱导通阶段，灯泡有一个逐渐变亮的软启动过程。当VS完全导通时，流经Lamp的电流也是半波交流电，即电灯是处于欠压工作状态。这两个因素对延长灯泡寿命极为有利，所以本电路十分适宜路灯使用，可免去频繁更换灯泡的麻烦。

5

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

图3-1 电路原理设计图

6

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

第四章 元器件明细表

VS采用触发电流较小的小型塑封单向可控硅，如2N6565、MCR100-8型等。VD用1N4007型整流二极管。 RG可用MG45型非密封型光敏电阻器，要求亮阻与暗阻相差倍数愈大愈好，电阻可用1/2W碳膜电阻；灯Lamp宜用100W以下的白炽灯泡。在第五章的图5-1是本机印制电路板图，印制电路板尺寸为145mm*95mm,除灯泡外，其余所有元件都可装焊在自制的电路板上。本电路一般情况下不用做任何调试，即可投入使用。如嫌电路起控点不合适，可以适当变更电阻R1和R2总的阻值。阻值大，起控灵敏度低，即环境自然光线要求比较暗的情况下，电灯Lamp才点燃；阻值小，起控灵敏度高，即环境光线稍暗，电灯Lamp即点亮。下面是部分元气件的介绍。

4.1 整流二极管

图4-1 整流二极管

整流二极管一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结，有阳极和阴极两个端子。其结构如图1所示。P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子，在P区和N区间形成一定的位垒。外加使P区相对N区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低的电压降（典型值为0.7V）,称为正向导通状态。若加相反的电压,使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向电流（称反向漏电流），称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性,整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造(掺杂较多时容易反向击穿）。这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，

7

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频半波整流电路，如需达到需连整流桥使用。

4.2 单向可控硅

单向可控硅是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用

图4-2 单向可控硅

下由关断变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。单向可控硅是由三个PN结PNPN组成的四层三端半导体器件与具有一个PN结的二极管相比，单向可控硅正向导通受控制极电流控制；与具有两个PN结的三极管相比，差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。

单向可控硅的工作原理：可控硅导通条件：一是可控硅阳极与阴极间必须加正向电压，二是控制极也要加正向电压。以上两个条件必须同时具备，可控硅才会处于导通状态。另外，可控硅一旦导通后，即使降低控制极电压或去掉控制极电压，可控硅仍然导通。 可控硅关断条件：降低或去掉加在可控硅阳极至阴极之间的正向电压，使阳极电流小于最小维持电流以下。

8

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

表4-1 元器件明细表

9

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

第五章 原理图PCB板

设计出原理图之后，为了方便排版和焊接，需对电路原理图做出应刷电路板，如下图5-1所示为PCB图，作好图后就可以按照PCB图进行排列电子元器件，和确定焊接槽。

图5-1 电路图的PCB图

10

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

第六章 课程设计总结

在本次光电检测系统综合设计中，我们的课题是“光控自动照明灯”。这是一种光照控制照明灯，它可以用于街道，走廊等场合。白天光线较强，在光敏电阻检测下，灯泡不亮；夜晚光照强度较暗，经光敏电阻调节灯泡自动发亮为行人照明。

本次的光控自动照明灯的设计将我们所学知识应用于实践，深化了对数字电路设计、和模拟电子设计的认识，使我们在设计的实践中获得新知。通过一年的理论知识的学习和课设的实践操作，是我对理论知识有了更深的了解，同时对本专业的应用领域有了更全面的认知。在老师耐心指导和同学的帮助下，让我学会了分析电路、设计电路的步骤以及计算机辅助作图等。在此设计中利用到了三极管的放大 、光敏效应， 让我们进一步巩固和掌握前面所学的基础知识，加深对了对模拟电路、数字电路的理解，对元器件的使用更加清楚。

设计一开始无从下手，经过到处查阅资料还有老师的帮助下，终于顺利展开并得以圆满完成。我自知这次的设计多有不足，辛苦付出效果也不是很好，很多东西平时学得也不透彻，每一次的课程设计都从每一个细节都在锻炼着我们，从中收获良多，能把知识真正转化为自己的。

这次课程设计我们整个小组都很认真。中间有很多困难，通过自身努力和老师的帮助，顺利解决了，而且我们学到敢于面对和解决问题的精神，所以我要感谢老师在课程设计上给予我们的指导、支持和帮助，这是我们能顺利完成这次课设的主要原因，尤其是老师对于技术上的指导，让我们能把系统做得更加完善。在此期间，我学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。

我也要感谢帮助过我的同学们，他们也为我解决了不少设计上的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做课程设计的环境。

本次课程设计中，我们负责采购的同学为元器件的采购付出了很多时间和精力，所以在此我要向他们表示最真诚的感谢。他们在老师统筹安排下，与人方便，我表示衷心感谢。

11

题目：光控自动照明灯 设计者：刘文志

参考文献

[1]廖常初，电路基础及应用.第2版.北京.机械工业出版社.2007

[2]李振声，实验电子技术[M].国防工业出版社.2003

[3]任为民，电子技术基础课程设计[M].中央广播电视大学出版社，1997

[4]王兆安，电力电子技术[M].机械工业出版社，2000

[5]廖常初，光敏电阻应用技术.北京.机械工业出版社.2005

[6]谢克明，电工电子技术简明教程[M].高等教育出版社，2003

[7]韩振振，数字电路逻辑设计[M].大连理工大学出版社，2000

12