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光敏電阻范文1
【關鍵詞】光敏電阻 熱敏電阻 傳感器 物理 應用
【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）10-0216-02
引言
電阻式傳感器的原理是通過敏感電阻阻值的變化將被測量的物理量，常見的敏感電阻主要有熱敏電阻、光敏電阻、壓敏電阻、磁敏電阻和氣敏電阻等，這些敏感電阻都可以被看做是變阻器。光敏電阻、熱敏電阻等傳感器在生活中的應用是高三物理的一個知識點，應該引起高三物理教學和學習的高度重視。
1.熱敏電阻與光敏電阻介紹
1.1 熱敏電阻
熱敏電阻傳感器通過電阻隨溫度變化的特征，用電阻的變化來反應溫度的變化的裝置。若導體的材料為金屬材料，則溫度和電阻之間呈現正相關的關系，而半導體材料的電阻變化卻和溫度變化呈非線性的負相關的關系。在溫度變化相同的條件下，熱敏電阻的阻值隨溫度的變化是鉑熱電阻的約10倍左右，所以當對精度要求較高時，應用熱敏電阻代替鉑熱電阻來進行測量。熱敏電阻具有很多較為突出的優點，如靈敏度高、體積小、熱慣性小、工作壽命長、測量簡便、價格低廉等。然而，熱敏電阻的缺點也是十分明顯的，比如熱敏電阻的測量結果具有較大的非線性，穩定性及一致性也不理想，在應用熱敏電阻進行測量的過程中通常需要外加補償電路。
1.2 光敏電阻
光敏電阻的又稱為光導管，其原理是基于光電效應，當沒有光照時，光敏電阻的阻值較高，而當光敏電阻受到光照時，光敏電阻的電阻值降低，光照越強，電阻的阻值降低的越多，光照停止，阻值恢復。光敏電阻一般都是由半導體材料所制成的，其結構較為簡單，在玻璃底板涂上一層半導體物質，在半導體物質的兩端裝上金屬電極，將半導體和金屬電極裝入塑料封裝體內。
2.熱敏電阻與光敏電阻的應用
2.1 熱敏電阻的應用
熱敏電阻的阻值隨著溫度的變化而呈現階段性的變化，可以把溫度信號轉化為電信號熱敏電阻可以分為PTC熱敏電阻和NTC熱敏電阻兩類，其中PTC熱敏電阻的特點是電阻值與溫度呈正相關關系，而NTC熱敏電阻則恰恰相反，即電阻值與溫度的變化呈現負相關的關系。其中PTC熱敏電阻的用途主要有自動消磁PTC熱敏電阻、延時啟動熱敏電阻、恒溫加熱熱敏電阻、過流保護熱敏電阻和過熱保護熱敏電阻。其中自動消磁用PTC熱敏電阻通常用于電視劇的消磁電路中，延時啟動PTC熱敏電阻通常應用于空調冰箱制冷等電器的電路中，恒溫加熱PTC熱敏電阻通常應用于熱水器電路中，過流保護熱敏電阻和過熱保護熱敏電阻主要應用于電子鎮流器、電腦、電視等電路中。NTC熱敏電阻按照用途的不同則主要分為功能型NTC熱敏電阻、補償型熱敏電阻和測溫型熱敏電阻?？偠灾?，可以利用熱敏電阻來對溫度進行測量或者控制。熱敏電阻在生活中的應用十分廣泛，如電飯煲、電熱水器、電熨斗、飲水機、空調、電冰箱、溫度報警器、熱熔膠槍等都應用了熱敏電阻。
2.2 光敏電阻的應用
光敏電阻按照光譜特性可以分為三類，分別是可見光光敏電阻、紫外光光敏電阻和紅外光光敏電阻。其中，可見光光敏電阻主要是應用在對于可見光進行自動控制的控制系統中，如光電跟蹤系統，路標燈、航標燈、光控開關等都是對可見光光敏電阻進行的應用，另外可見光光敏傳感器可以和聲敏電阻傳感器一起被用來作為聲光控制開關。紫外光光敏系統由于對于紫外線的敏感度較高，所以一般通常被用來對紫外線進行探測，紅外光敏電阻則主要應用于紅外光譜、紅外通信等方。
3.結語
本文結合高中物理相關知識，首先對熱敏電阻傳感器、光敏電阻傳感器的工作原理、特點和優缺點等內容進行了闡述，在此基礎上對熱敏電阻和光敏電阻的用途進行了分析，研究結果表明，光敏電阻、熱敏電阻等傳感器主要應用于溫度控制、穩壓溫度、溫度補償、各類加熱器、開關電源、溫度控制電路及開關保護電路等諸多方面，與人們的生活具有密不可分的關系。
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光敏電阻范文2
[論文關鍵詞]電視廣告；民族文化
在廣告發展史上，電視廣告的歷史雖然短暫，但由于它所依賴的媒體是目面最有影響力、最具有優勢的媒體之一，因此，電視廣告在各國的廣告媒體中都發揮著最為明顯的優勢作用，有著最為廣泛的影響力。
一、電視廣告界定
1．概念界定
廣告一詞源于國外，長期以來人們對廣告的定義不盡相同，麗電視廣告的含義也是眾說紛紜。王詩文主編的《電視廣告》一書，認為“電視廣告是一種通過電視媒體傳播，運用音畫結合的表達方式、傳播特定廣告信息內容的廣告?！边@種定義方式顯然是從電視媒介的傳播特點角度出發，然而忽略了電視廣告作為一種廣告形式的本質屬性，即商業性。結合國家工商行政管理局編寫的《廣告專業基礎知識》一書中對廣告所做的定義，筆者認為，電視廣告的含義應理解為：以付費的方式，通過電視媒介，運用音畫結合的表達方式、傳播一定的信息，以期達到一定目的的有責任的信息傳播活動。
2．電視廣告的特點
電視廣告相對于其他的媒介廣告有著自身獨特的優勢和吸引受眾的特殊魅力。首先，電視廣告傳播迅速，覆蓋面廣泛，可以使電視廣告深入到不同消費層次的家庭，產生廣泛的影響，其傳遞信息范圍之大、面積之廣是其他任何媒體都無法比擬的。其次，電視廣告具有聲音及畫面雙重承載與顯示能力，使電視廣告形象具有直觀性、生動性和感染力，讓消費者獲得“既見其人，又聞其聲”的審美感受。在這樣的感受中，容易引發觀眾的情感體驗，產生對產品的認同感，從而促成購買行為。
二、民族文化在電視廣告中的運用
“廣告作為一種文化行為，一種文化體系表現，是現代社會的產物，是現代社會文化中最具活力的文化現象．民族文化是傳統文化，是歷史的積淀?！倍攺V告成為一種文化，就不得不重視民族文化。尤其在受眾接受電視廣告信息時，民族文化心理往往是最為主要的因素，盡管它不為觀眾所察覺，卻始終在潛移默化地發揮著作用。民族文化是指一個民族在長期的社會歷史實踐中創造出的有別于其他民族的物質文明和精神文明。中國人深受儒家思想的影響，孔子推崇的“仁”、“中庸”等思想影響了中華民族數百年，因此中國的傳統文化強調整體，非常重視家庭與親情。
1．“家”文化
家在中國人心目中有著特殊的地位和意義，家是中國人的情感歸屬和生存依托。由家而衍生的親情從古至今為中國人所歌頌。正因如此，電視廣告在創意上與家相聯系，以親情感染觀眾、引起共鳴就成為了電視廣告常用的方法。最典型的例子要數由王姬主演的《孔府家酒·回家篇》，廣告通過一系列畫面，刻畫出離家在外的游子對家鄉的思念之情，以及家的溫馨、祥和，并由小家推及大家，體現了中華民族濃厚的家國思想，賦予了產品獨特的象征意義，廣告語“孔府家酒，叫人想家”也易于引起消費者的情感共鳴，產生品牌認同。廣告播出后，獲得了專家和觀眾的一致贊揚，產品也創下了當年白酒銷量居全國第一的驚人業績。近些年，家文化越來越受到創意人員的重視，在廣告中運用親情策略的例子不勝枚舉。哈藥六廠的公益廣告《洗腳篇》充滿了關愛、孝順、親情，體現了中華民族的傳統美德，受到了電視觀眾的普遍認可。由蔣雯麗領銜主演的太太樂雞精廣告，以蔣雯麗精湛的演技配以滿文軍的歌曲《懂你》，將母愛之偉大和平凡發揮到了極致。中國觀眾對家的眷戀，對親情的高度關注，為電視廣告的創意及策劃提供了廣闊的思路。
2．民俗文化
“中國民俗元素是中華民族寶貴的財富，將中國特有的民族元素運用到廣告當中是中國廣告發展的潮流和趨勢?！泵袼子纸忻耧L或習俗，是一個國家，一個地區或一個民族在地理環境，經濟情況，社會生活等諸多因素綜合作用下，在漫長的社會歷史發展過程中逐漸形成并世代相傳的特殊的風俗習慣和文化事象。民俗文化由于其特有的魅力，近些年來倍受廣告商的青睞。如福文化在我國的民間文化中具有非常重要的地位，寄托了中國老百姓對生活的美好向往，在中國人心目中占有不可替代的地位。近些年打福文化牌的現象在我國比較普遍，如食品類的“福滿多”方便面、酒類行業的“金六?！本啤恍l的“特福牌”電蒸鍋、首飾行業的“天福牌”金銀首飾、“周大?！笔罪椀取?998年金六福白酒電視廣告以廣告語“金六?！袊说母＞啤笔状卧趶V告中將傳統的“?！蔽幕c產品相結合，將金六福的品牌文化提升到一種民族的“?！钡母叨?，贏得了市場強烈反響。膾炙人口的福滿多方便面廣告語“福氣多多，滿意多多”，不僅將品牌名稱巧妙地融合在廣告語中，還以祝愿式的表現形式充分地彰顯了福文化的魅力，體現了深厚的民族文化底蘊。甚至百事可樂、可口可樂、麥當勞等洋品牌及國內的非常可樂等民族品牌也在節日期間不約而同地推出賀歲廣告片，這都體現了人們對民俗文化的日益重視。
三、電視廣告創意的文化策略
中國本土的廣告要得到中國觀眾的認同，為消費者所理解和接受，就必須深入了解中華民族的傳統文化思想，從消費者的接受心理人手，創作具有中國特色的、具有民族文化色彩的廣告，不斷地從民族文化中吸取精華，這樣才能贏得中國消費者的認可，從而達到促成購買的目的。在電視廣告制作中可充分借助電視廣告的各個構成要素，巧妙地融人中華民族文化的精髓，使廣告作品在塑造品牌的同時，兼顧商業性、藝術性與社會性，從而贏得廣告消費者的認可。
1．廣告畫面
畫面素材是電視廣告的主體，也是電視廣告吸引觀眾的首要要素。在電視廣告策劃及創意過程中，可在畫面表現的人、事、物中直接運用民族文化元素進行創意。如在電視畫面中根據表現的主題，直接展示具有中國特色的民俗、人物、歷史、建筑等等，使之與廣告產品巧妙地融合，突出產品的文化價值，從而實現廣告的訴求目的。如90年代紅遍中國的南方黑芝麻糊廣告，通過對古老巷子、油燈等的展現，勾起了人們的懷舊情結，引起消費者的好感。奧運會《迎奧運，樹新風》的系列宣傳片中，故宮、長城、胡同、京戲等形象體現了鮮明的中國特色，與現代都市畫面的結合，給人以貫通古今的審美感受。
2．音樂、音響
音樂、音響在電視廣告中起到渲染氣氛或情感、表達主題的作用。根據廣告表現的主題運用具有民族文化特色的音樂也是廣告創意表達的方式之一。如周潤發代言的《百年潤發》電視廣告，整個廣告以京戲作為背景音樂，巧妙地將中國的國粹融入故事之中，既賦予了產品深刻的文化內涵，同時也寓意著百年潤發這一品牌的悠久。金六福酒的廣告“婚嫁篇”中以手鼓、嗩吶為背景音樂，烘托了婚慶熱鬧、喜慶的氣氛，展示了中國傳統婚禮習俗，同時也深化了“好日子離不開金六福酒”這一主題。
3．電視廣告語
光敏電阻范文3
關鍵詞：照明路燈；路燈控制器；光敏元件；光照強度；傳感器
中圖分類號：TK519 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）01-0041-02
1 方案論證
隨著能源問題越來越引起人們的重視，節能已經成為生產應用中不可忽視的問題，路燈控制器主要用于安裝在公共場所或道路兩旁，通常能使路燈隨日照光強度的變化而自動開啟和關斷，既滿足行人的需要，更重要的是它能節電。本文了解了常用路燈控制的各種方法及各自的優缺點，通過相互的比較，確定設計方案，并對所用傳感器進行選型，同時加以電路的設計與分析，達到設計目的。
2 電路設計
3 器件的選擇
3.1 IC7812
電子產品中常見到的三端穩壓集成電路有正電壓輸出的78××系列和負電壓輸出的79××系列。用78/79系列三端穩壓IC來組成穩壓電源所需的元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。
3.2 1N4002
幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導體器件之一，其應用也非常廣泛。1N4002是一種整流二極管，它是利用二極管單向導電性，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈動直流電。
3.3 發光二極管
發光二極管的發光原理同樣可以用PN結的能帶結構來解釋。發光二極管作為一種能發光的半導體固體發光元件，具有工作電壓低、功耗小、體積小、效率高等優點，在現代照明技術中有著非常廣泛的應用。因此在一些簡易的光纖傳感器的設計中，如果LED能夠勝任，選用它作為光源即可大大降低整個傳感器的成本。然而LED的發光機理決定了它存在著很多的不足，如輸出功率小、發射角大、譜線寬、響應速度低等。因此，在一些需要功率高、調制速率快、單色性好的光源的傳感器設計中，就不得不以提高成本為代價，選用其他更高性能的光源。
3.4 光敏電阻
光敏電阻的工作原理是內光電效應。在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構成光敏電阻。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。構成光敏電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導體。
半導體的導電能力取決于半導體導帶內載流子數目的多少。當光敏電阻受到光照時，價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導帶，成為自由電子，同時產生空穴，電子-空穴對的出現使電阻率變小。光照愈強，光生電子-空穴對就越多，阻值就愈低。當光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子-空穴對逐漸復合，電阻也逐漸恢復原值，電流也逐漸減小。
4 電路的分析
利用光照強度為傳感器，目前最為常用且性價比較高的就是光敏電阻，利用其光線較強時，電阻值較低，而光線較暗時則電阻較大的特點，利用電橋，可將光線信號轉換成電信號，再通過電壓比較器等方式，可以有效地完成控制需要。這類設計中，只要能將光線信號取出，整個設計也便完成了大半，至于控制部分的設計，可采用繼電器輸出，這樣就算驅動較大的路燈負載，只需再加接觸器便可完成。在本系統的設計中，如何提高系統在光線臨界狀態的穩定性，是設計的難點所在。由于光敏電阻的電阻值變化是連續的，因此在靠近臨界點時，容易造成不穩定，在設計中若能用運放電路來完成處理，則可將運放接成電壓比較器的方式，這樣可以完成較為精確的起控；若采用分立元件來處理，可以采用穩壓管來穩定工作點，只有當分壓大于穩壓管的擊穿電壓時，電路才能起控。
5 結語
本設計中的聲光控路燈控制器可以自動實現白天光線較暗和晚上遇到聲響時，路燈自動點亮，從而實現人來燈亮，人走燈滅，既方便又實用，不僅節約了電能，而且能延長燈泡的使用壽命，可廣泛應用于樓梯、走廊、衛生間及生活小區等公共場所的照明控制。此控制器經濟實用，即使一般的腳步聲也能使燈泡發光，照明效果很好。
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光敏電阻范文4
關鍵詞：Proteus；仿真；光電傳感器；教學
作者簡介：劉丹（1976-），男，湖南長沙人，湖南商務職業技術學院電信系，講師。（湖南 長沙 410205）
基金項目：本文系高等職業學校專業骨干教師國家級培訓項目電氣自動化技術企業頂崗培訓（項目編號：18122302）的研究成果。
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）30-0130-02
光電傳感器是傳感器與檢測技術的一項重要內容，廣泛應用于各種光控電路。光電傳感器能夠將光信號轉換為電信號，利用一些特定材料的光電效應來實現對光信號的檢測。由于是對光信號的檢測，光電傳感器在教學中搭建實物試驗比較困難，內容顯得較為抽象，有一定的教學難度，學生學習也有難度。筆者經過教學實踐，利用計算機仿真技術，通過Proteus軟件，搭建光電傳感器虛擬實驗，取得了較好的教學效果。
一、Proteus仿真教學簡介
Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調試到單片機與電路協同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現了從概念到產品的完整設計。使用Proteus 軟件進行傳感器及其檢測電路設計是虛擬仿真技術和計算機多媒體技術相結合的綜合運用，有利于培養學生的電路設計能力及仿真軟件的操作能力；在教學實踐中，通過使用 Proteus 軟件對學生進行教學，在不需要硬件投入的條件下，學生普遍反映對傳感器的學習比單純學習書本知識更容易接受，更容易提高。實踐證明，使用 Proteus進行系統仿真開發成功之后再進行實際制作能極大提高系統設計效率。
二、光電效應及光電器件的Proteus仿真
1.光電效應
光可以認為是一種能量傳遞的方式，它是由一定能量的粒子組成，這種粒子叫做光子。光的頻率越高，光子的能量越大，用光照射物體，可以看做是光子對該物體的一系列撞擊，物體的粒子接受光子的撞擊后獲得能量，產生的電效應就是光電效應。光電效應分為內光電效應和外光電效應。光照射在某一物體上，使電子從這些物體表面逸出的現象稱為外光電現象，也叫做光電發射。當光照射于某一物體上，使物體的導電能力發生變化，這種現象叫做內光電效應，也叫做光電導現象。利用內光電效應可以制成光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管等光電轉換器件，這些都是常見的光電傳感器。
2.光電器件的Proteus仿真
利用光電效應可以制作出各種類型的光電轉換器件，即光電傳感器。常見的光電器件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池、光電管等。
（1）光敏電阻。光敏電阻是基于內光電效應的光敏傳感器，當有光照射時，其電阻值降低；光照越強，阻值越小。其暗電阻一般為1MΩ，其亮電阻（當光照為10lX時）一般為幾百歐姆到幾千歐姆。光敏電阻一般是將半導體材料粉末燒結在陶瓷襯底上面，形成一層膜，用兩個引線引出。有的在外部用防潮材料或者玻璃外殼將其密封，起到保護作用。按照光譜特性及其工作波長，光敏電阻可分為紫外光、紅外光和可見光光敏電阻。通過Proteus提供的光電元件，搭建的光敏電阻電路如圖1所示，可以通過調節圖中模擬的燈照強度來仿真光照的強度，箭頭向上調節是光照加強，向下調節是光照減弱。通過調節光照強度可以在LDR1中獲得一個隨光照變化的電流，加上電阻分壓電路，就可以構成一個光電電阻的仿真模型。當光照強度越大時，電流越大，電阻越小。此電路中，電流經電阻轉換成電壓，光照越強，輸出電壓越大。
（2）光敏二極管和光敏三極管。光敏二極管是一種利用PN結的單向導電性的結型光敏傳感器，與一般的二極管不同的是，PN結上裝有透明的外殼，用來接受光照。光敏三極管與普通三極管一樣，有PNP和NPN兩種類型，有兩個PN結，其中集電結具有光敏特性，相當于一個光敏二極管。在應用時，集電結反偏、發射結正偏，在光照的影響下可以等效看成是光敏二極管產生的光電流在三極管中進行放大，其光電流比光敏二極管的光電流要大很多，也就是光敏三極管的靈敏度比光敏二極管要高。光敏三極管常用的材料一般是硅，一般只引出集電結和發射結，外形和發光二極管相同。光敏三極管的Proteus仿真電路如圖2所示，光敏三極管跟光敏二極管類似，一般只有E和C極，沒有光照時暗電流非常小，有光照時，電流隨著光照強度增大而增大。在本電路中，發光二極管與光敏三極管是成對出現的，通過RV1來調節發光二極管中的電流，從而達到模擬調節光照強度的目的。電流越大，說明光照越強。光敏三極管感受發光二極管中的光照強度變化，E極和C極間的電流隨著光照強度進行相應變化，通過調節RV1就可以調節光敏三極管的輸出電流。
三、光電傳感器的應用仿真
光電傳感器的應用非常廣泛，直接影響被測對象的光量變化的參數都可以直接檢測，而現實中引起光亮變化的因素有很多，可以是光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可以把其他被測的非電量參數轉換成光量變化來進行檢測，這些參數可以是零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度。光電傳感器還可以應用于物體的形狀、工作狀態的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點，因此在工業自動化裝置和機器人中獲得了廣泛應用。
上面已經搭建好了光敏電阻和光敏三極管兩個光敏器件的仿真模型，利用這兩個光敏器件再設計出適當的電路就可以制作出光敏傳感器的應用電路。在實際教學中，通過分析兩個光控電路實例可以加深對光敏傳感器的理解，掌握被測參數怎樣轉換為電信號進行處理，對掌握光敏器件的使用、光電傳感器的實際應用、掌握光控電路的設計方法都有很大的幫助，可以引導學生進一步設計和制作出光電傳感器應用的實際產品。
1.光電報警電路
很多場合需要根據光照的實際情況實現不同控制，完成不同的工作。本實例是利用光敏電阻設計一個弱光報警電路，可以根據光線的強度發出報警信號。如圖3所示，LDR1為光敏電阻，可以通過調節強、弱按鈕來調節光照的強度，同時調節光敏電阻內電流的大小。LDR1、RV1、R1構成了光電測量電路，將光信號轉換為電壓信號。Q1、Q2組成的是開關電路，控制下一級自激振蕩電路，Q3、Q4是自激振蕩電路，輸出脈沖信號。當光照較強時，光敏電阻內的電流較大，經過電阻RV1轉換為電壓后，輸出的電壓較?。妷号c光照強度成反比），此時三極管Q1、Q2截止，Q3、Q4電路不工作。當光照變弱，輸出的電壓變大，在該電路中，電壓約為2.1V，三極管Q1、Q2導通，Q3、Q4電路工作。Q3、Q4電路為自激振蕩電路，電路工作時產生脈沖信號，如圖4所示，此信號加載在揚聲器上，發出“滴滴”的報警聲音。這樣就實現了光照較弱時自動報警的功能。
2.光電路燈控制電路
利用光敏三極管來實現路燈的控制，白天光線較強，路燈熄滅，晚上光照弱，路燈亮。該電路也可以采用光敏二極管來實現，光敏二極管和光敏三極管在應用上除了光電流不同之外，其應用的電路的結構基本是一樣的。不管是光敏二極管還是光敏三極管都是將光信號轉換成電流，其檢測電路的設計應該是將電流轉換成電壓，利用電壓來控制相應的電路，實現自動控制的目的。電路設計如圖5所示，U1（OPTOCOUPLER-NPN）為光電耦合型NPN三極管模型，可以通過調節輸入電流模擬光照強度的變化來控制光敏三極管的輸出電流。RV1、U1組成光電檢測電路，通過RV1來調節光電三極管的輸入電流，模擬光照變化。U2（施密特非門40106）、三極管Q1構成開關電路，直流繼電器LR1是驅動電路，作用是驅動路燈D2。
電路工作原理分析：在白天，光照較強，光敏三極管輸出的電流較大，轉換成電壓后輸出的電壓比較高，經過40106這個施密特非門，變成低電平加在三極管的基極，此時三極管截止，路燈不亮。在晚上，光照較弱，光敏傳感器輸出地電壓較低，經40106非門后變成高電平加在三極管基極，三極管導通，繼電器線圈得電，路燈被點亮。
四、小結
光敏傳感器是將光信號轉換為電信號的器件，在實際教學中，實物實驗搭建比較困難，學習內容抽象，不易理解。通過計算機仿真技術，用Proteus軟件設計光電器件的模型，模擬其將光信號轉換為電信號的過程，能夠很好地理解光電傳感器的性能及其工作原理。在兩個實例電路的分析中，光電傳感器的使用方法、光控電路的設計、電路參數的調節、變化規律都很直觀。通過教學實踐證明，在光電傳感器的教學中采用Proteus仿真教學能夠降低教學難度，提高學生的學習興趣，教學效果有較大提高。
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光敏電阻范文5
關鍵詞:節能;交通事故;自動調光;脈寬調制;BTS629
中圖分類號:TP368.1文獻標識碼:B
文章編號:1004-373X(2009)10-156-02
Design and Implementation of Automatic Dimming Device Based on BTS629
YU Jindong,WU Li
(Guangdong Construction Vocational Institute,Guangzhou,510450,China)
Abstract:To achieve automatic dimming,giving a brief analysis of automatic dimming principle of BTS629 by using PWM technology to achieve continuous control for power on lamp or LED lighting,then using this IC chip to design an automatic adjustment device for light by adding a photosensitive resistance to it,and comparing voltage design calculation method for dimming through measuring the photosensitive resistance.The device can be widely used for lighting applications in buildings,streets,and mobiles,which can bring energy-saving effect significantly.
Keywords:energy-saving;traffic accident;automatic dimming;PWM;BTS629
0 引 言
在世界能源越來越匱乏的今天,節能顯得尤為重要。如果建筑物內照明燈具、街道路燈、汽車行駛照明燈等照明系統,能夠根據環境自然光照強度自動調節其功率,則將會帶來巨大的節能效益。例如,當環境自然光強烈時減小燈具的功率;當光強較弱時增大其功率。然而,若依靠人工實現這種調節將會帶來增加人力成本,調節滯后,不夠精確靈敏等諸多不便。另外,在汽車燈光照明應用中,駕駛員在行駛中開關汽車行駛照明燈,容易使注意力分散而造成道路交通事故。為此,在建筑、街道、汽車等的照明系統中采用自動調光技術既能節約大量能源,又可以減少人力投入,快捷靈敏,尤其在汽車上得到應用可使駕駛員集中注意力,從而利于避免交通事故的發生。
1 BTS629集成IC的自動調光工作原理
BTS629是西門子公司研制生產的一款采用脈寬調制(PWM)技術對照明燈具及LED的功率進行連續控制的集成電路,具有欠壓、過壓自動停機,過載及溫度超限自動保護,靜電泄放(ESD)及射頻干擾(RFI)最小化功能特點;控制應用電路簡單容易操作,特別適合于燈光自動調節的應用需求。BTS629的自動調光應用原理框圖如圖1所示。
內部主要包括時鐘發生器、脈寬比較器、邏輯電路、限流電路和電力場效應晶體管(P-MOSFET),輔助部分有過/欠壓檢測(Over/Under Voltage Detection)、過壓保護(Overvoltage Protection)、溫度檢測和用于輸出參考電壓的電壓調節模塊。時鐘波形序列和由IC外部提供的比較電壓VC(PIN2腳)輸入脈寬比較器,經過脈寬調制產生與輸入比較電壓VC保持同步變化的等幅不等寬脈沖序列,即PWM波。該PWM波與過/欠壓檢測和溫度傳感信號一起提供給邏輯控制電路,產生控制P-MOSFET門極導通與關斷的開關信號。整個電路的工作過程是:當輸入比較電壓VC增大時,PWM波的占空比增大,每個開關周期管子的導通時間增加,主電路輸出的平均電壓增大;反之,主電路輸出的平均電壓減小;當發生欠/過壓或過載溫度升高時,由控制邏輯電路自動減小脈寬以保護電路[1]。
PWM調制技術基于采樣控制理論的沖量等效原理:即沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環節上時產生的效果相同,如圖2所示。將圖2(a)中正弦半波在時間上7等分,每一段記為TPWMi,則每一段正弦脈沖波形的沖量Ii(面積)各不相同,若在TPWMi段的中心處生成一個幅度相同的矩形脈沖,且使該等幅矩形脈沖序列符合2個條件:
(1) 其每個脈沖與對應的正弦分段脈沖的沖量Ii相等;
(2) 矩形脈沖序列足夠高,以使得各個脈沖在TPWMi的中心處互不重疊,則可得到圖2(b)所示的等幅矩形脈沖序列,該序列每個脈沖的周期均為TPWMW,而脈沖寬度各不相同。這種方法稱為脈寬調制技術,該方法得到的脈沖系列稱PWM波。那么根據沖量等效原理可知,該PWM波與正弦半波相同,若以此波的脈沖作為全控型開關管的門極控制信號則可方便地得到所需波形的功率形式。
如圖3所示電路,以鋸齒波和直流電壓信號作為比較器的輸入信號,經過比較輸出PWM波,其脈沖序列的周期TPWMW與鋸齒波的周期TSAW相等,而每個脈沖的寬度ton與直流電壓信號的幅值Vin成正比;由于直流信號幅值Vin不變,所以所有的脈沖寬度ton亦保持不變,將寬度與周期的比值記為占空比D=ton/TPWMW,則有UO=DUIN。由此可見,若增大Vin,則D隨之增大,從而電路輸出電壓UO亦增大。
圖1中系統的開關周期TPWMW由時鐘發生器電路產生的時鐘波形周期決定,可通過PIN5 腳外接編程電容Ct進行設定,對于BTS629和BTS629A兩種型號的Ct分別取47 nF和68 nF。該開關頻率編程電容一旦選定,則TPWMW即可確定。從PIN7腳輸出的電壓UOUT由PIN2腳輸入的比較電壓VC決定,而PIN7的電流則基本保持不變,從而改變系統的輸出功率P,以實現燈具調光作用。
2 基于集成IC BTS629的自動調光電路設計
在實際應用中,可根據控制應用的需求靈活選擇PIN2腳比較電壓VC的輸入方式。為了實現自動調光功能,該設計中采用光敏電阻RO和固定電阻R1,并接在參考電壓Vref(PIN3)腳和地之間,以光敏電阻的壓降作為比較電壓VC輸入PIN2,如圖1所示。光敏電阻是用光電導體制成的光電器件,又稱光導管,其基于光電效應工作,沒有極性,使用時等同于電阻器。工作原理是:當無光照射時,光敏電阻值(暗電流)很大,電路中電流很小;當光敏電阻受到一定波長范圍的光照時,其電阻值(亮電流)急劇減少,因此電路中電流迅速增加。電路中Vref保持不變,這使得電阻R1上的電壓降隨著光照的強弱變化呈現正特性變化,則取自光敏電阻RO兩端的比較電壓VC隨著光照的強弱變化呈現出負特性,即當光照度強烈時,RO電阻值減小,比較電壓VC亦減小
;當光照度變弱時,RO電阻值增大,比較電壓VC亦增大。由此可使由比較電壓VC控制的輸出電壓UO隨著光照的強弱變化亦呈現出負特性,從而控制照明燈具獲得隨光照強弱呈反向變化的功率以實現自動調光:即當光照度強烈時照明燈具功率降低,當光照度變弱時照明燈具功率增大[2-4]。
BTS629的工作電壓(PIN4-GND)在5.5~16.9 V之間,負載電流(PIN4~PIN7)理論值最大為14 A,輸出參考電壓Vref=2.5 V,占空比變化范圍在8%~98%之間。該設計中供電電源為直流12 V,則負載獲得電壓變化范圍在0.96~11.76 V之間變化,也即當完全無光照射和自然光照射時分別輸出0.96 V和11.76 V;而光敏電阻在無光照射和自然光照射時的阻值分別為100 kΩ和100 Ω。為了使VC在8%Vref~98%Vref范圍內變化,確保D
3 結 語
利用BTS629構成的PWM自動功率連續控制電路可靈活構成自動調光裝置,該裝置可廣泛應用于建筑、街道、汽車等照明應用場合,控制應用電路簡單可靠,節能效果顯著。
參考文獻
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光敏電阻范文6
摘 要：通過分析現階段太陽能跟隨器的特點，利用物聯網技術將比較控制式跟隨與時鐘式跟隨兩種方式結合在一起，闡述了太陽能跟隨器在沼光一體化系統中的工作原理和軟硬件實現方案，并驗證了此跟隨器具有更高的可靠性和光電轉換效率。
關鍵詞：沼光一體化；太陽能跟隨器；物聯網；光敏電阻
中圖分類號：TP391.8 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2013）08-0011-03
0 引 言
光伏發電技術是一種可再生能源技術，而光伏發電太陽能電池板的光電轉換效率是人們一直關注的話題。本文以當前廣泛研究的光伏發電技術在沼光一體化系統中的應用為對象，旨在研制一種構造簡單、成本低、精度高、實用性強的太陽能跟隨器，用以提高系統中原有太陽能電池板的太陽能轉換效率。
1 太陽能跟隨器在系統中的作用
沼光一體化供電系統的結構如圖1所示，主要包括沼氣池發電單元、太陽能發電單元、24 V直流蓄電池供電單元和物聯網通信接口及主控單元等四個部分[1]。其中，太陽能發電單元的工作主要由光電轉換裝置即太陽能電池帆板完成，該部分配裝了太陽能電池帆板的方位角和俯仰角控制裝置，即太陽能跟隨控制結構，配以本文所述的太陽能跟隨器，從而在原有的基礎上提高了該單元的光電轉換效率。
2 太陽能跟隨器的設計
2.1 太陽能跟隨器的發展現狀
現在用于太陽能跟隨的裝置種類比較多，按照其工作原理的不同，太陽能跟隨器主要分為壓差式太陽能跟隨器、控放式太陽能跟隨器、時鐘式跟隨器和比較控制式太陽能跟隨器等。
2.1.1 壓差式太陽能跟隨器
壓差式跟隨器主要設計為密封方形容器，當入射太陽能發生偏斜時，密閉容器側面受光面積不同，會產生壓力差，在壓力的作用下，使跟隨器重新對準太陽。該類型跟隨器精度較低，且受溫度影響比較大。
2.1.2 控放式太陽能跟隨器
控放式太陽能跟隨器類似流沙計時裝置，是在太陽能接收器的西側放置一重物，作為在陽光接收器向西的轉動力，并利用控放式自動跟隨裝置對此動力的釋放加以控制，慢慢釋放此轉動力，使太陽能接收器向西隨著時間做偏轉運動。很明顯該裝置精度很低，且只能控制一個角度，局限性很大。
2.1.3 時鐘式跟隨器
時鐘式跟隨器采用定時法，由電控系統根據時間來控制裝置的俯仰角度，控制精度較高。但是，由于電控系統的時鐘誤差會累積并不斷增大，加上白晝時長等因素的影響，系統的跟隨精度會下降，因而需要定期調整，操作不夠便捷。
2.1.4 比較控制式太陽能跟隨器
利用光敏電阻在光照射時阻值發生變化的原理，將四個完全相同的光敏電阻分別放置于太陽能接收器的四個方向上。裝置跟隨驅動電動機轉動，保證東西兩個光敏電阻上的光照強度相同即可完成跟隨。該裝置精度較好，電路簡單，但是不能適應自然界中光線的變化，實際跟隨效果不理想。
2.2 太陽能跟隨系統的結構設計
本系統將太陽能電池板的跟隨控制分為方位角和俯仰角兩個測控單元。又考慮到系統采用的電池板及支架重量和刮風天氣等因素的影響，本系統的電池板方位角控制采用大功率三相步進電機驅動，而俯仰角則采用兩項交流液壓泵控制驅動。系統俯仰角及方位角的控制結構如圖2所示[2]。
2.3 系統跟隨裝置設計原理
圖3所示是一個太陽跟隨裝置的原理示意圖。該太陽能跟隨裝置設計為一個墨黑色方形盒子，頂部正中心開一小孔，小盒子內有兩個環形排列的16個光敏電阻，其中心也放有一只光敏電阻，共計17只光敏電阻。系統電控單元通過多路復用AD轉換的形式可以獲取每個光敏電阻上的光強度，然后對比各電阻上的光強度，從而控制器可以進行響應的控制。
系統工作時，盒子上表面與太陽能電池板放置并保持平行，面向南方擺出約60°的仰角。在跟隨太陽能的位置時，電池板和太陽的初始狀態可能如圖3（a）所示，太陽能穿過盒子上表面中心的小孔后照射在外環側排列的光敏電阻上。系統電控單元將測得該電阻上及附近電阻受光強較大，通過比較和判斷，該系統將逐步驅動系統的俯仰角和方位角做出調整，最終達到如圖3（b）中所示的位置，從而達到電池板始終保持與太陽能垂直的效果，即實現了太陽能跟隨的目的。
基于以上原理，本系統的太陽能跟隨裝置完全可以避免寒暑季節、氣溫、風速風向等外界因素的影響，只要是有太陽的天氣，都能夠精確地找尋到太陽的位置。
2.4 太陽能跟隨系統主控電路設計
通過系統結構和設計原理分析，該裝置需要測量17個AD量，并控制可以驅動大扭矩步進電機的驅動器及液壓泵電磁閥。一般的主控芯片都沒有多達17個的AD量采集接口，所以系統選擇兩個8路單端模擬量多路復用開關芯片MPC508，并通過STC12C5A60S2實現電路的驅動控制功能等。系統電路設計原理框圖如圖4所示。
2.4.1 方位角跟隨機構
系統方位角步進電機選用三相步進電機3M2060，額定工作電壓范圍80～220 V，可以直接接到沼光一體化系統的沼氣發電輸出上，其工作力矩大，定位精度高。主控制芯片的三個I/O管腳分別連接三相電機驅動器2M2060的使能、方向、和驅動信號接線端，從而實現對太陽跟隨器方位角的調整。而通過PB3控制固態繼電器MGR-3 032 3810Z的通斷可控制步進電機的工作，圖5所示為方位角跟隨控制電路原理框圖。
2.4.2 俯仰角跟隨機構
該機構通過交流液壓泵實現太陽能跟隨器系統的俯仰角控制功能，圖6所示為系統俯仰角跟隨控制電路原理框圖。通過控制固態繼電器的通斷，可以驅動液壓泵的正反轉，進而控制俯仰角的變化。其中，交流電源跟方位角供電電源一樣，均由沼光一體化系統自發電供應。
2.4.3 太陽能跟隨器主控機構
圖7所示為太陽能跟隨器主控制器的PCB實物正面部分，可見該圖包括光敏電阻陣列、方位角驅動接口、俯仰角驅動接口，其他功能電路略。
3 太陽能跟隨器在互聯網中的應用
首先，沼光一體化系統是基于物聯網技術完成的，系統設計包括了有線通信及GSM遠程控制測量反饋功能[3]，對于解決偏遠山區或小型手工業工廠的供電問題具有深遠意義。