光控开关电路

光控开关的制作

一、实验目的和要求

1、了解光控电路的基本原理；

2、掌握电子电路的基本调试方法。

二、实验原理

常用的光探测器件是硫化镉（Cds ）光敏电阻，它是由半导体材料制成的。当光照射到光敏电阻时，光子被Cds 半导体物质吸收，激发出更多的电子空穴对，使载流子数目增加，从而导致光敏电阻阻值（暗阻）在1~10M Ω之间；在强光条件下，电阻阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。

本实验是用光敏电阻作为光探测器件。如图所示， 图1 光控开关电路图 在由电阻R1、光敏电阻Cds 和可调电阻W 组成的分压偏置。

电路中，当A 点电压低于晶体三极管基极的导通电压时，晶体三极管BG1、BG2均处于截止状态，发光二极管LED 不发光，表示继电器J 处于释放状态，继电器J 的常闭触点接通蜂鸣器B 使之发声。当照射在光敏电阻Cds 上的光强增大，使光敏电阻阻值减小，分压偏置电路中的A 点电压升高，当超过三级管导通电压时，晶体三极管BG1、BG2导通，发光二极管LED 亮；继电器J 吸合，常闭触点打开，蜂鸣器B 停止发声。

三、实验内容及步骤

1、本实验元件清单

电阻：R1（5.1k Ω)、R2（470Ω）各一个，可调电阻W （5k ）一个，光敏电阻一个，继电器，蜂鸣器，三极管BG 两个（9013），发光二极管LED （5mm)。 辅助器件：万用表，直流电源（6V ），导线若干，面包板一个。

2、用万用表检查、了解元件； (1)一般电阻

电阻的阻值是可以根据电阻上的色环判断： 1）、四环电阻阻值等于前两位对应的数值乘上第三位对应的倍率，第四位为误差范围； 2）、五环电阻阻值等于前三位对应的数值乘上第四位对应的倍率，第五位为误差范围。

○1电阻R0为五环型

色环颜色：棕 黑 黑 棕 棕 阻值=100×10² =1000Ω 误差为±1%

实测阻值为992Ω 图2 电阻R0 本实验R1用两个R0的电阻并联成；

○2电阻R2为四环型

色环颜色 ：绿 棕 红 金 阻值=51×10² =5100Ω=5.1k Ω 误差为±5%

实测阻值为5.02k Ω 图3 电阻R2

○3光敏电阻

A 、在光照情况下，测量光敏电阻的阻值，即为光敏电阻的亮阻；

B 、在遮光情况下，测量光敏电阻的阻值，即为光敏电阻的暗阻； （2)发光二极管

发光二极管有两个接线柱，一个长的一个短的，长端为正极，短端为负极。可以利用万用表测量两种接法

时的电阻值，可知道当正极接到长端，负极接到短端的时候，发光二极管的阻值比较小，此即是二极管的单向导通特性。 （3）可变电阻

可变电阻有三个引脚，它的接法和滑动变阻器的接法一样，有三端接入式和两端接入式，本实验采用两端接入式比较简单。采用两端接入时，其中一端必须接在中间的那个引脚上，另外一个在剩余的两个引脚中，可以任选一个（两者的区别是，滑动头的转动方向不一样）。选择好引脚后，可以将其接在万用表上，测其阻值的大小，转动滑动头，看顺时针转动时阻值是增加还是减小，这样做对调试电路时有好处，可以知道自己旋转的方向是增加电阻还是减小电阻。 （4）蜂鸣器

本实验所用的蜂鸣器和平时看到的扬声器、耳机等发声器件有微小的差别，它里边多了一个振荡器，输入电流时振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。可以尝试的将其正负极接上电源，可看到只有正负极接入正确时，蜂鸣器才会发声。也可根据蜂鸣器上的引线长度按来判断正负极（长正短负）。所以在实验室中要把蜂鸣器的正负极接正确。 （5）三极管

三极管有两种，一种是PNP 管，一种是NPN 管，本实验用的是PNP 管。 三极管有三个引脚，分别是基极（b)，发射极(e)，集电极(c)。本实验所用的三极管判断极点的方法是，面对有型号标记的一面，然后看着三个引脚，从左到右依次是，发射极(e)，基极(b)，集电极(c ）。接线时三个极端不能接错，否则三极管就没有起到作用。

集电极和基极之间形成集电结，发射极和基极之间形成发射结，三极管起

放大作用的条件，发射结正向偏置，集电结反向偏置。正向偏置时必须达到正 图4三极管符号、管脚排列向偏置电压，即为导通，否则，为截止状态。 （6）继电器（如图5）

继电器是本实验中引脚最多的器件。根据以前所学的知识可知道在继电器当中有一个带铁芯的电磁线圈，线圈一出两个引脚，剩下三个引脚是单刀双掷开关的三个接线柱。判断方法是：尝试法。即在五个引脚中选择两个引脚接入电源，在其中能够听到继电器开关吸合声的两个引脚即为继电器线圈引脚。接下来判断常闭触点，常开触点和刀臂触点。方法也是尝

试法。将万用表和电阻组成一个测试电路，如图6所示。 图5 继电器引脚底视图 在剩下的三个引脚中选择两个引脚，直到万用表有度数为止，此时，没有 接入的引脚便为常开触点引脚，另外两个是刀臂引脚和常闭触点引脚。接 下来判断这两个引脚。方法依然是猜想验证法。假设其中一个是刀臂引脚， 将刀臂引脚和常开触点连接在测试电路上，然后在线圈引脚上接入电源， 此时刀臂引脚掷向常开触点一端，常开触点和刀臂引脚接通，如果猜想正 确则万用表会有读数，否则，万用表没有读数，猜想的引脚为常闭引脚。 （7)面包板

本实验所用的面包板的内部链接在破坏背面的绝缘胶带的情况下，可以 图6 测试电路 揭开胶带看其内部线路的构造，以防不知道内部线路差错电路。当然最好的

办法是：用测试电路在插孔上来回实验，猜想验证其内部构造。 3、了解实验原件及器材后，按照原理图（图1）在面包板上连接电路； 4、调节可调电阻W 的阻值，使发光二极管在不同环境下感光灵敏；

5、调试电路：本实验电路在普通灯光下的正常工作状态：发光二极管LED 发光；继电器J 吸合，蜂鸣器B 不发声。在刚下变暗的情况下调节W ，发光二极管是LED 熄灭；继电器释放；蜂鸣器B 发声。

6、调试完成后，记录两种工作状态的A 、C 、D 、E 、F 各点电压参数，进行比较。 表1：实验中测量两种状态下A 、C 、D 、E 、F 各点电压数据记录：

A

C D E F 状态一 2.51V 3.17V 3.17V 1.29V 1.91V 状态二 4.39V 0.00V 4.69V 0.27V 0.00V