光敏电阻传感器实验报告
光敏传感器实验报告学院 专业 学号 姓名 时间目 录一、摘要 .1二、设计要求 .3三、方案设计 .51、方案说明 62、方案论证 .7四、光敏电阻的结构和原理 .7五、光敏传感器的工作原理 .8六、电路的工作原理 .9七、单元电路设计、参数计算和器件选择 101、单元电路设计 52、参数计算 53、器件选择 6八总结 12九参考文献 13摘要光 传 感 器 是 利 用 光 敏 元 件 将 光 信 号 转 换 为 电 信 号 的 传 感 器 ， 它 的 敏 感 波 长在 可 见 光 波 长 附 近 ， 包 括 红 外 线 波 长 和 紫 外 线 波 长 。 光 传 感 器 不 只 局 限 于 对光 的 探 测 ， 它 还 可 以 作 为 探 测 元 件 组 成 其 他 传 感 器 ， 对 许 多 非 电 量 进 行 检 测 ，只 要 将 这 些 非 电 量 转 换 为 光 信 号 的 变 化 即 可 。光照强度自动检测显示系统，该系统可以自动检测光照强度的强弱并显示让人们知道此时光照强度的强弱。人们可以设定光照强度的范围，一旦超出此范围该系统可以发出警报通知或直接采取措施使光照强度在此范围内。人们可以通过看此装置的显示了解现在的光照状态，做合理的光照调节。该设计可分为三部分即光照检测部分、信号处理部分、光强显示部分。还可加上报警部分。对于光照检测部分可利用光敏电阻传感器作为检测元件，它可以完成从光强到电阻值的信号转换，再把电阻值转换为电信号就可以作为系统的输入信号。对输入信号处理后，就可以用来显示了。对于显示部分可利用发光二极管来显示，不同的光强对应于不同的发光二极管点亮，就能简单的显示出不同的光强了。关键词光敏电阻；光电传感器；光照强度；发光二级管the The light sensor is the use of photosensitive element will be optical signals are converted to electric signals of sensors, its sensitive wavelength in the visible light wavelength near, including infrared wavelength and ultraviolet wavelength. The light sensor is not limited to light detection, it also can be used as detection components other sensors, for many non-electricity testing, as long as these non-electricity conversion for light signal can be change. Light intensity automatic detection display system, this system can automatically detect the intensity of illumination intensity and display to let people know the strength of the light intensity at this time. People can be set illumination intensity range, once beyond this range the system can issue warning notice or directly to take measures to make the light intensity in this range. People can see through this device display learn now light condition, to do a reasonable light regulation. This design can be divided into three parts namely light detection part, signal processing part, intensity of light display section. Still can add alarm part. For light detection part available photosensitive resistance sensor as the test components, it can complete from intensity to resistance signal conversion, again resistance are converted to electric signals can serve as the system signal. For signal processing, they can be used to display the. To display part available light emitting diode to display, different intensity of light corresponding to the different light emitting diode light, you can simply shows the different light intensity. Keywords photosensitive resistance; Photoelectric sensor; Light intensity; leds 二、设计要求设计一个光照强度自动检测、显示、 (报警)系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警(弱、适宜、强)1、根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型1自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出；2传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计；3完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计；4完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算(备注1. 含各种元件参数的计算过程或依据 2. 选定最接近计算结果的元件规格)；5设计结束后，进行仿真调试。2、仿真调试方案给出系统整机电路图。3、完成课程设计报告三、方案设计1、方案说明1传感器选择选用光敏电阻作为采集光照信号的传感器。2电阻测试在室外太阳光强照射下、室内适宜光照下、室内昏暗条件下三种光照条件下分别测的光敏电阻的阻值为15.6k 欧。3方案原理图系统功能描述考虑到系统的实用价值, 确定了光照适宜时的光敏电阻值的范围为 1.43.6k 欧，当光照过强时，LED1 点亮，蜂鸣器报警；光照适宜时，LED2点亮；黑暗时，LED3 点亮，蜂鸣器也报警。即光照不适宜时就会报警，所以该系统不但可以完成光强的显示、报警，而且可以判断光照是否适宜。原理框图如下LED 显示电路报警电路光敏电阻光敏电阻信号转换电路 信号处理电路图 1 原理框图2、方案论证1光照强度的信号采集部分采用光敏电阻作为信号采集器件。光敏电阻是基于光电导效应的一种光电器件，无光照时, 光敏电阻值(暗电阻)很大, 电路中电流(暗电流)很小； 当受到光照时，半导体材料电导率增加，电阻减小。其阻值随光照增强而减小。光敏电阻作为光电式传感器的一种，它具有灵敏度高、光谱响应范围宽；体积小、重量轻、机械强度高、耐冲击、耐震动、抗过载能力强和寿命长等特点。所以选择光敏电阻采集光照信号，并把不同的光照强度转化为不同的电阻值。把光敏电阻串联在直流电路中即可把不同的电阻值转化为不同的电压值，电路如原理图所示。于是，就把对光照信号的处理转化为对电压信号 V 的处理。2信号处理部分采用集成电压比较器 LM339N 作为信号处理的核心元件，电路连接如原理图所示。光强、适宜、黑暗三种光照状态转换为三个电压值 V1，V2，V3 作为比较器的输入电压；两个比较器设置两个参考电压 Vref1，Vref2 。工作过程分析如下光照较强时 V1 Vref1Vref2，两个比较器的输出电压分别为(5V ，0V) ；光照适宜时 Vref1V2 Vref2， 两个比较器的输出电压分别为(-5V，0) ； 光照黑暗时 V315.6k取 R15.6k 时， 4由系统功能及比较器工作原理得Vref1 2VVVCR67.45.120192.3.01232 8.56.12031 Vref25mA。于是可得I 5mA 5所以R2668；取 R2402 即可满足条件。3、器件选择电源VCC5V。基准电阻精度为 1的金属膜电阻。用来分档，故应等于光敏电阻三种状态下阻值。R1240 R21.5 k R3150 k光敏电阻5537。发光二极管SM210363 。蜂鸣器无源 1206 分体 5.5 欧蜂鸣器表 1 比较器 LM339 主要参数表参数名称 符号 数值 单位电源电压 VCC 18 或 36 V差模输入电压 VID 36 V共模输入电压 VI -0.3VCC V功耗 Pd 570
