传感器与测控电路课程设计---自动调光台灯控制电路设计

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1、 传感器与测控电路传感器与测控电路 课程设计课程设计 设计课题：自动调光台灯控制电路设计 指导老师： 单位：湖南科技大学机电工程学院 作者： 班级：07 级测控一班 传感器与测控电路课程设计 1 目目 录录 一、 设计题目与要求2 二、 基本原理简述2 三、 设计总体方案拟定8 四、 传感器的结构设计及计算8 五、 测控电路设计与计算9 六、 精度误差分析 11 七、 抗干扰措施 11 八、 参考文献 12 九、 附录 13 传感器与测控电路课程设计 2 一、设计题目与要求一、设计题目与要求 设计课题： 用光敏电阻制作一个自动调光台灯。 使台灯的亮度根据周围环境照度自动调 节，当周围环境照度较

2、弱，亮度增大，反之则较小。 基本要求： 1、 工作在常温、常压、静态、环境良好； 2、 精度：0.1%FS； 3、 分辨率：按参考文献上常用传感器类比； 4、 测量范围：按参考文献上常用传感器类比； 5、 传感器及其辅助结构设计（传感器结构简图 1 张） ； 6、 电路设计（控制流程图 1 张；硬件电路及分析，系统电路图 1 张） 。 二、基本原理简述二、基本原理简述 1、光传感器 检测光的传感器称为光传感器， 通常是指将光信号转换为电信号的一种传感器。 用光电 传感器进行非电量的测量时， 只需将非电量信号转化成为光信号即可。 由于光传感器都具有 结构简单、非接触性、可靠性高、反应快等优点，在

3、军用及民用中极为广泛，因此，其种类 繁多，常用的光传感器包括：光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、红外线传感器、光电耦 合器件、电荷耦合器件、颜色传感器、光纤传感器、紫外线和放射线传感器等多种。 图 1 光电式传感器的组成 光传感器的物理基础是光电效应。 光电效应通常分为内光电效应、 外光电效应和光生伏 特效应。 光敏电阻主要是根据敏感材料 CdS、CdSe 的内光电效应（光电导效应：高电阻率半导 体受光照吸收光子能量后，产生电阻率降低而易于导电的现象）制成的。是一种物质半导体 充电器件，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 振动、抗过载能力强和寿命长等特点。

4、内光电效应的物理过程是： 光照射到半导体材料上， 材料中处于价带的电子吸收光子能 量，越过禁带跃入导带，从而形成自由电子，与此同时价带也会相应地形成自由空穴，即激 发出电子空穴对，从而使导电性能增强，光线越强，阻值越低。 如图 2 所示，为了使电子能从键合状态过渡到自由状态，即实现能级的跃迁，入射光的 能量必须大于光电材料的禁带宽度Eg， 亦即入射光的频率应高于由Eg 决定的红限频率 。 gEhch24.1 式中，h 为普朗克常数,、分别为入射光的频率和波长。 传感器与测控电路课程设计 3 图 2 半导体能带图及内光电效应 图 3 光敏电阻工作原理图 图 4 光敏电阻结构图 光敏电阻的基本特性包括伏安特性、光照特性、光电灵敏度、光谱特性、频率特性