1、河北科技大學課程設計報告學生姓名：王宇超學號： 09L0701133專業班級：電子信息工程L091課程名稱： 傳感器原理及應用學年學期：2 0 1 1 20 1 2 學年第一學期指導教師：陳書旺20 11 年12月課程設計成績評定表學生姓名王宇超學號09L0701133 成績專業班級電信L091起止時間2011年11月25號至2011年12月1號設計題目延時燈指 導 教 師 評 語指導教師：年 月 日目錄一、延時燈的應用二、工作原理及電路圖三、元器件的選擇制作與調試五、設計作品成圖 六、檢驗效果 七、電路的改造心得體會延時燈的應用延時燈是一個應用光電二極管有趣的光控小電路，晚上把它放在電燈或臺

2、燈 旁邊，一旦關閉電燈，這個延時小燈就立即點亮進行照明，使我們不必摸黑上床, 七八秒后小燈又會自動熄滅，給我們帶來許多方便，又達到節約用電的目的。晚 上出門前使用這個小燈，在關掉房間的照明燈后也可以給我們帶來一絲光亮。晚 上突然停電或保險絲熔斷時，它同樣發出亮光，使你盡快找到火柴并點亮蠟燭。手動 延時照明，睡覺前將該燈放在枕邊或床頭，半夜醒來可以看表或起床方便時，只 要按一下按鍵，小燈便延時點亮幾秒，既滿足了照亮要求，又防止開關電燈時強 光突變對眼睛造成的不良刺激，使你睡意不被驅走!工作原理及電路圖此延時燈主要是一個單穩態電路。VT2和VT3組成一個復合管，它的放大倍數等于兩個三極管放大倍數的

3、乘積。這是因為小燈泡的工作電流較大，為了能 驅動它，在這里是用了復合電路。R3為VT1提供了基極電流，而VT2的基極電 流則直接從VT1的集電極電阻上得到。VT1集電極與VT2基極之間是直接耦合 的，而VT2和VT3的集電極與VT1基極之間的耦合則由C2來完成。R2是VT1 的集電極負載，VT1和VT3的集電極負載是小燈泡。單穩態電路的特點是它只有一個穩定狀態o電路在沒有得到觸發信號時,選擇合理的R3使VT1穩定在飽和狀態，此時它的集電極電壓為0.3V以下。這樣 使VT2和VT3穩定在截止狀態，即為單穩態電路的穩定狀態。當一個負脈沖通過C1到達VT1的基極時，VT1開始趨向截止，它的集電極電流

4、減小、電壓升高；經過直接耦合，使VT2的基極電壓升高，VT2和VT3開始導通，它們的集電極電流電壓下降，經過電容C2的耦合又使VT1的基極電壓進一步下降（雖然這是負脈沖已經不再存在），形成一個正反饋，很快達到一個新的狀態。此時VT1截止，VT2和VT3飽和導通，小燈泡亮。這就是單穩態電i的暫穩態現象。但暫穩態是不能持久的。在暫穩態期間，電容C2通過電阻器R3進行放電,著放電的進行，VT1的基極電壓逐漸升高，當它達到0.5V以上時VT1開始導通，正反饋現象再次發生，整個電路很快又回到VT1飽和導通以及VT2與VT3截止狀態。C2通過R3的放電過程決定了電路暫穩態的維持時間。這個時間為 0.7R3

5、C2。在本電路中 R3進行放電,著放電的進行，VT1的基極電壓逐漸升高，當它達到0.5V以上時VT1開始導通，正反饋現象再次發生，整個電路很快又回到VT1飽和導通以及VT2與VT3截止狀態。C2通過R3的放電過程決定了電路暫穩態的維持時間。這個時間為 0.7R3C2。在本電路中 t=0.7x 100 xlOOOx 100 x 10=7 （秒）。改變R3或C2的參數，可以延長或縮短電路的延遲時間。電路復原后，C2通過小燈泡和VT1的發射極進行充電。充電完成后，電路才可以接受下一次的觸發。這個單穩態電路需要一個負脈沖來進行觸發，這個負脈沖如何得到?因為當光線突然變暗時，光電二極管的電阻值會立即增大

6、，而R1的阻值確是不會變化的,所R1上的端電壓會立即下降。由于C1兩端的電壓是不會突變的，所以這個突然下降的電壓就會形成一個負脈沖加到VT1的基極上，觸發了單穩態電路的翻轉。RE3 EfPD光電二極管 心一電源電壓R負戟電阻反向電壓 巧照度増人（無光照時）光照下）心門光照下）反向電流立PD -J觸發耦合電容器Cl的容量大小也直接影響著觸發效果。本電路中，只有當光 線發生瞬間強烈變化時電路才能觸發。如果將小燈由亮處慢慢移動到暗處，則電 路會被觸發。如果將C1增大到4711F,會發現它對光線的要求不一樣了。C1容量 增大，它會影響到電路的穩定性，使小燈不能熄滅。為了彌補這個缺陷，可以將 光電二極管

7、的負極從電源正極上斷開，接到電容C2端。電路原理圖延時燈的電路連接圖三、元器件的選擇VT1VT3選用9014NPN型三極VD選用直徑3mm光電二極管SA選用2小型開關EL選用1.5/0.25A小燈泡RI選用51K電阻R2選用4.7K電阻R3選用100K電阻C1選用10uF電容C2選用100uF電容電容電阻TO921 BETTER2.6ASEICOlLGOTOfi電容電阻TO921 BETTER2.6ASEICOlLGOTOfi三極管四、制作與調試再焊裝前首先要對所用的元器件進行檢測，電路對電阻器、電容器、三極管沒有什么特殊要求。電路中的光電二極管是一個重要器件，它透明外形與普通 發光二級管一樣

8、，使用時要注意它的極性。透明外殼中電極小的一端是觀點二極 管的正極；電極大的一端是光電二極管的負極。如果用萬用電表的歐姆檔進行測 量，當黑表筆接光電二極管的負極、紅表筆接光電二極管的正極時，它的電阻值 會隨光電的強弱而變化，光線暗時它的電阻值可大于100K歐姆，光線亮時它的 電阻值只有數百歐。因此光電二極管在電路中都是反向連接的，即光電二極管的 負極接在電源的正極上。對檢查好的元器件引線要進行鍍錫處理，保證焊接的可 靠性。然后依次將電阻器、電解電容器、三極管焊到電路板上。電路中的小燈泡、開關和電池極片用導線進行連接。多跟導線在使用時首先要剝取3mm的絕緣皮，將松散的線頭捻緊并鍍錫，這樣才能保證

9、焊接的質量。五、設計作品圖片正面效果圖反面焊接圖檢驗效果制作好的電路經過檢查，可通過電試驗，選一較暗的房間，把照明燈打開,使光電二極管受到光照，然后關掉照明燈，光控延時小燈就會亮起來。七、電路的改造知道了光控延時燈的工作原理就可以動手對它進行調整和改造。除了可以改 造它的延遲時間外，還可以改變它的觸發方式，可以手動觸發，也可以用聲控。聲控延時燈：話筒將聲信號轉化為電信號，經過電容C1交流耦合至三極管VT1放大，在經過C2與VT3構成的電壓并聯正反饋單穩態延時電路最后經過VT4放大。當發出聲響時，燈將點亮，10秒后自動熄滅；增大R4和C4的數值 可以延長延時時間。八、心得體會課程設計是培養學生綜

10、合運用所學知識、發現、提出、分析和解決實際問題,煉實踐能力的重要環節，是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。也 為我們提供了一個很好的展現應用自己所掌握知識的平臺又是檢驗自己所學 知識的考核。隨著科學技術發展的日新日異，傳感器已經成為空前活躍的領域, 在生活中可以說得是無處不在。課程知識的適實用性很強，作為新時代的大學生不僅理論知識要過強硬，實踐能力更不可或缺，而課程設計就是把課本理論 知識與實踐相統一的有效途徑。它不僅讓我們提高動手設計電路圖、選擇適合 的元件、親自焊接檢測的動手能力還讓我們提高學會參考有用的書籍，查閱文 獻的學習能力。過獨立思考，深入鉆研有關問題，學會自己分析解決問題的

11、方 法，培養嚴肅.認真的工作作風和科學態度。這次課程設計使我從傳感器材料到結構設計到制造工藝都有了較全面的了 解，在對我以后認證實驗及性能優化、分析改進方面，以及實踐與理論結合結合 方面有較大幫助。比如光電二極管，它在我的設計中有著非常重要的作用。光電 二極管(Photo-Diode)和普通二極管一樣，也是由一個PN結組成的半導體器 件，也具有單方向導電特性。但在電路中它不是作整流元件，而是把光信號轉換 成電信號的光電傳感器件。在有光時電阻才幾百歐，沒有光照時電阻可以達到一 百千歐。而且它對光的要求比光敏二極管要高。光電二極管在一般的日常燈光或 者稍微遠距離的光的敏感度不強，只有在近距離或較強

12、的燈光下才行。因為它的 這個特性，我一直以為我第一次做出來的成品是個不合格的，然后我開始檢査我 的電路是不是焊接錯誤或者是虛焊，要么是電路元件的損壞(尤其是三極管特別 容易壞，在焊接的高溫時間長點它就壞掉)。我就用萬用表開始檢測，結果發現這 些都沒錯誤，然后我試著改變光強，從最初的日光變成了近距離的臺燈光線，最 后成功的達到了我的預期效果。從這我深刻體會到課內還有很多學不到的東西, 比如獨立思考解決問題，出現差錯的隨機應變，受益非淺。課本永遠是課本不能 代替一切，紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。我還上網査了一些資料發現，不僅可以做光控的延時燈還可以做聲控手動觸 發的延時燈，改變R3或C2的參數可以增加或減少燈亮的時間。知道了要完成一 件事有很多途徑，條條大路通羅馬，培養我們的發散思維能力提醒我們要多方向的分析問題和解決問題。做完課程設計后還有很多地方還沒考慮到，有些東西還沒徹底了解透。譬如, 電路元器件的選擇為何一定要是這樣