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：AC 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备注：状态一：有光照射，发光二极管LED发光，蜂鸣器不响状态二：遮光，发光二极管LED不发光，蜂鸣器响四、讨论及猜想1，在测量的时候发现在状态二的时候，E点的电压不稳定，有时高，有时低问题解释：在状态二下，E点出的电压可能不稳定，原因是在不同的遮光情况下电阻R1所分的电压在变化：具体是这样的，当遮光不够的时候，光敏电阻的阻值不够大，R1所分的电压比较大；当遮光足够的时候，光敏电阻的阻值接近最大值，R1所分的电压值非常小。

2，应用猜想：本实验的的电路经过适当的改进可以做成我们生活中所看到的各种自动调节电路，比如楼道的路灯等。

五、实验总结及个人感想在这次试验中，首先要感谢*老师对我的信任，允许我把实验器材带来自己做，我才有了充分的时间对这些器件进行深入了解。

其次，在这次试验中我自己学到了很多的知识，了解了关于二极管，三极管，电阻，光敏电阻等器件的知识。

深刻的体会到当一种知识迫切的需要的时候，这时通过各种方式去学比被动的去学获得的更多，更牢记。

物理是一门关于实验的学科，光学习理论知识而不具体的实践就会丧失创新的能力。

当你真正的站在实验台前，仔细的研究那些电子元件的时候，以前的知识会立刻涌现，很多的新问题会马上出现，带着这些问题去查资料自己会获得很多。

图书馆，网络，这些蕴藏知识的宝库里，会成为有用的资源。

这是一种学习素养的培养，也是提升自己动手能力的机会。

六、参考资料一、实验中所用到的数据资料（均来自网络）1、蜂鸣器的分类，结构原理，用途：1）蜂鸣器的分类蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。

2）结构原理○1压电式蜂鸣器压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。

有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。

多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。

当接通电源后（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ 的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。

压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。

在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。

○2电磁式蜂鸣器电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。

接通电源后，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。

3）蜂鸣器用途1．蜂鸣器的作用蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

2、电阻色环对照表：四色环电阻读法颜色 第1位数第2位数 第3位数第4位：误差 黑 0 0 ±20% 棕 1 1 10 1 ±1% 红 2 2 10 2 ±2% 橙 3 3 10 3 黄 4 4 10 4 绿 5 5 10 5 ±0.5% 蓝 6 6 10 6 ±0.25% 紫 7 7 10 7 ±0.1% 灰 8 8 10 8 ±0.05%白 9 9 10 9 金 10-1±5%银10-2±10%五色环电阻读法 色 彩 数 值数 值 数 值 乘数(倍率)误差 代号1、误差色环与阻值色环之间的隔距较大。

黑 0 0 0 100棕 1 1 1 101±1% (F) 2、认色环时，从最边上一条开始算起。

红 2 2 2 102±2% (G)橙 3 3 3 103黄 4 4 4 104绿 5 5 5 105±0.5% (D) 蓝 6 6 6 106±0.25% (C) 例：(1)色环为：黄 紫 红 金阻值=47×102=4700Ω=4.7K Ω误差为±5%紫 7 7 7 107±0.10% (B) 灰888108±0.05%白999109±50%(2)色环为： 黄 蓝 黄 棕 棕阻值=464×10=4640Ω=4.64K Ω误差为±1%二、参阅资料《普通物理实验（三）讲义》****大学理学院 物理实验教研室编 《电子技术基础》（模拟部分）康华光主编 高等教育出版社。