实验3指导

实验3光敏传感器的应用—光敏电阻一实验目标通过光敏电阻的集成应用，学习传感元件的信号处理方法和应用思路二实验元件电阻，光敏电阻，NE555,三极管，电池等三实验原理1.通识光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。图1为实物与结构图图1光敏电阻实物与结构图光敏电阻的结构很简单，图1为金属封装的硫化镉光敏电阻的结构图。在玻璃底板上均匀地涂上一层薄薄的半导体物质，称为光导层。半导体的两端装有金属电极，金属电极与引出线端相连接，光敏电阻就通过引出线端接入电路。为了防止周围介质的影响，在半导体光敏层上覆盖了一层漆膜，漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率最大。为了提高灵敏度，光敏电阻的电极一般采用梳状图案，如图2-1（b）所示。图2-1（c）为光敏电阻的接线图。图2原理介绍2.(1)暗电阻光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流。(2)亮电阻光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。(3)光电流亮电流与暗电流之差称为光电流。3.分类1）按半导体材料分：本征型光敏电阻、掺杂型光敏电阻。后者性能稳定，特性较好，故大都采用它。2）、根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：a、紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。b、红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。c、可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。4.实验任务设计一个路灯自动控制开关电路，用光敏传感器实现自控，能在天黑时自动点亮路灯，天亮后又自动关灯。控制电路可以用电池供电，熄灯后电路耗电小。BAT19VR110k7.0LDR1LDRR4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U1555D1LED-REDD2LED-BLUER2510R330kR4510R51kQ1ZTX500RL19VD3DIODEL19VLDR1(1)图3实验原理图设计思想：就是通过光敏电阻遇关改变阻值从而影响端电压的特性，利用555定时器构成的施密特触发器来控制继电器的关断与闭合，使路灯亮灭。施密特触发器是一种整形电路，它能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。与普通触发器相比，它有以下特点：（1）具有两个稳定的状态，但没有记忆作用，输出状态需要相应的输入电压来维持。（2）属于电平触发，能对变化缓慢的输入信号作出响应，只要输入信号达到某一额定值，输出即发生翻转。(3)具有回差特性，电路对从低电平上升和从高电平下降的输入信号具有不同的阈值电压，这种回差特性使其具有较强的抗干扰能力。利用555定时器构成的施密特触发器，当在白天时，输出产生高电平，继电器触点断开，路灯不亮；当在黑夜时，输出产生低电平，继电器触点闭合，路灯亮。工作原理：当白天有光照射的情况下，光敏电阻呈低阻状态，2处于高电平，使触发器的输出端输出低电平，继电器断开路灯不亮，控制指示灯LED1亮。当黑夜无光照射的情况下，光敏电阻呈高阻状态，2处处于低电平，使触发器的输出端输出高电平，继电器得电，触点闭合，路灯亮，控制指示灯LED2亮。四实验过程与步骤1.研读实验原理2.启动proteus,仿真图33.思考与改动：（1）如何控制220V市电上的电灯？（2）如何调整光的灵敏度或阈值？（3）如何调整使得在有光的时候，继电器运作？4.提交原始仿真图和上面3上个改动的仿真图附录：555器件介绍：NE555是一种应用极其广泛的电路，它有很多优异的性能，如：定时精度高；工作速度和可靠性高；电源电压范围宽，能和数字电路直接连接；输出功率大，可直接驱动小电器；结构简单，使用灵活。用它可组成各种波形的脉冲振荡器、定时延时电路、双稳触发电路、检测电路、电源变换电路，频率变换电路等等，被广泛应用于自动控制、测数，通讯等各个领域，可创新、制作许多电子产品。12658437Ov,vI2I1vvICVCCvO555DR电路符号施密特触发器——具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。CC&&&1RSG5kΩ5kΩ5kΩ12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)电源复位v阈值输入控制电压触发输入O(7)vT,放电端(1)用555定时器构成的施密特触发器电路组成及工作原理