【毕业设计】利用光敏器件构建楼道电灯控制系统毕业设计说明书

个优秀的智能照明系统有仅可以提升照明环境的品质，还必须做到充分利用和节约能源。

光电开关介绍光电开关的介绍光电开关光电传感器是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。

物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。

光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。

安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中经常用它来记数机械臂的运动次数。

光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。

由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的即电缘绝，所以它可以在许多场合得到应用。

光电开关采用集成电路技术和表面安装工艺而制造的新代光电开关器件，具有延时展宽外同步抗相互干扰可靠性高工作区域稳定和自诊断等智能化功能。

这种新颖的光电开关是种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光红色光绿色光和蓝色光等，可非接触，无损伤地迅速和控制各种固体液体透明体黑体柔软体和烟雾等物质的状态和动作。

接触式行程开关存在响应速度低精度差接触检测容易损坏被检测物及寿命短等缺点，而晶体管接近开关的作用距离短，不能直接检测非金属材料。

但是，新型光电开关则克服了它们的上述缺点，而且体积小功能多寿命长精度高响应速度快检测距离远以及抗光电磁干扰能力强。

目前，这种新型的光电开关已被用作物位检测液位控制产品计数宽度判别速度检测定长剪切孔洞识别信号延时自动门传感色标检出冲床和剪切机以及安全防护等诸多领域。

此外，利用红外线的隐蔽性，还可在银行仓库商店办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用。

图开关传感器光电开关的分类按检测方式分常用光电开关的分类方法按检测方式可分为反射式对射式和镜面反射式三种类型。

对射式检测距离远，可检测半透明物体的密度透光度。

反射式的工作距离被限定在光束的交点附近，以避免背景影响。

镜面反射式的反射距离较远，适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体。

表给出了光电开关的检测分类方式及特点说明。

表光电开关的检测分类方式及特点说明漫反射式光电开关漫反射光电开关是种集发射器和接收器于体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。

当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。

镜反射式光电开关镜反射式光电开关亦是集发射器与接收器于体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜，反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。

对射式光电开关对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。

当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。

当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式槽式光电开关槽式光电开关通常是标准的字型结构，其发射器和接收器分别位于型槽的两边，并形成光轴，当被检测物体经过型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号。

槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。

光纤式光电开关光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，以实现被检测物体不在相近区域的检测。

通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。

按结构分类光电开关按结构可分为放大器分离型放大器内藏型和电源内藏型三类。

放大器分离型是将放大器与传感器分离，并采用专用集成电路和混合安装工艺制成，由于传感器具有超小型和多品种的特点，而放大器的功能较多。

因此，该类型采用端子台连接方式，并可交直流电源通用。

具有接通和断开延时功能，可设置亮音动切换开关，能控制种输出状态，兼有接点和电平两种输出方式。

放大器内藏型是将放大器与传感体化，采用专用集成电路和表面安装工艺制成，使用直流电源工作。

其响应速度局面有和两种，能检测狭小和高速运动的物体。

改变电源极性可转换亮暗动，并可设置自诊断稳定工作区指示灯。

兼有电压和电流两种输出方式，能防止相互干扰，在系统安装中十分方便。

电源内藏型是将放大器传感器与电源装置体化，采用专用集成电路和表面安装工艺制成。

它般使用交流电源，适用于在生产现场取代接触式行程开关，可直接用于强电控制电路。

也可自行设置自诊断稳定工作区指示灯，输出备有固态继电器或继电器常开常闭接点，可防止相互干扰，并可紧密安装在系统中。

光电开关的特点检测距离长如果在对射型中保留以上的检测距离等，便能实现其他检测手段磁性超声波等无法离检测。

对检测物体的限制少由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃塑料木材液体等几乎所有物体进行检测。

响应时间短光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间，响应时间非常短。

分辨率高能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。

也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。

可实现非接触的检测可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤。

因此，传感器能长期使用。

可实现颜色判别通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光光电效应。

通常把光电效应分为类，如表所示。

表光电效应的分类即相关元件光电效应名称现象对应元件外光电效应在光线的作用下，能使电子逸出物体的表面光电管光电倍增管内光电效应在光线的作用下，能使物体的电阻率变小光敏电阻光敏二极管光敏三极管光敏达林顿管及光敏晶闸管光生伏特效应在光线的作用下，物体能产生定方向的电动势光电池光电开关中的主要光电元件光敏电阻光敏电阻如图所示。

在半导体光敏材料两端装上电极引线将其封装在带有透明窗的管壳里。

两电极常做成梳状，可增加灵敏度，如图所示。

图光敏电阻原理图外形图图形符号光敏二极管光敏二极管如图所示。

从图可以看出，光敏二极管在电路中，处于反向偏置状态。

当光照射在光敏二极管的结又称阻挡层上时，在结附近产生的电子空穴对数量也随之增加，当在光敏二极管两端施加电压后，流过结的光电流也相应增大，光电流与光照度成正比。

图光敏二极管外形图内部结构结构简化图图形符号负极引脚管芯外壳聚光镜正极引脚光敏三极管光敏三极管与普通三极管相似，也有电流放大作用。

型光敏三极管示意图如图所示。

多数光敏三极管的基极没有引出线，只有正负两个引脚，所以其外形与光敏二极管相似，从外观上较难区别。

图光敏三极管示意图内部组成原理电路图形符号集电极引脚管芯外壳聚光镜发射极引脚光线通过透明窗口落在集电结上，当电路按图所标示的电压极性连接时，集电极电流是原始光电流的倍光电开关的基本原理在图中，当无脉冲信号输入时，三极管处于截止状态，发光二极管无电流流过不发光，则两端电阻非常大，相当于开关断开。

当输入端加有脉冲信号时，导通，发光二极管发光，则两端电阻变得很小，相当于开关接通。

故称无信号时开关不通，为常开状态。

下图中所示电路则为带闭状态，因为无信号输入时，虽截止，但发光二极管有电流通过而发光，使两端处于导通状态，相当于开关接通。

当有信号输入时，导通，由于的集电结压降在以下，远小于发光二极管的正向导通电压，所以发光二极管无电流流过不发光，则两端电阻极大，相当于开关断开，故称常闭式。

图光点接近开关原理光电接近开关光电接近开关电路原理图如图所示，图中的元件参数见附表。

由构成多谐振荡器，从脚输出的方波信号。

经驱动红外发射管向外发射频率为红外调制信号。

之所以选用的红外调制信号，是由于选用的红外接收头的频率响应为。

当有障碍物靠近时，红外线反射回来被所接收，当接收到的红外信号足够强时输出为低电平，否则为高电平。

如果用供电，输出为电平可直接与微处理器相接。

多谐振荡器的振荡频率计算公式为。

调试时使输出波形的占空比尽量为，经过试验发现只要占空比偏离不太多则无影响，但频率不要偏离太多，否则探测精度会下降，频率偏离太大时则无响应。

经过计算在为时调到左右实际有所偏差。

图光点接近开关工作原理图微调电阻微调电阻二极管红外发射管微调电阻微调电阻附表元件参数红外发射管的发射功率可通过改变的阻值进行调节，发射管的发射电流大小决定了探测距离的大小。

如果不需调节探测距离的大小，可用固定阻值的电阻代替。

红外接近开关的关键并不在于电路，而是在结构上，特别是和的位置不能随便放置。

该红外接接近开关做成探头状，把整个电路板安装在根塑料管内，并引出三根导线电源地输出。

放置在塑料管的前端，并用不透光的塑料片把隔开，为了防止向旁边漏射出红外线可用黑色电胶布在的周围绕两圈，只让红外线从的前方发出电路板隔光塑料片可用硅胶进行固定，其结构如图所示。

图光电接近开关原理图光电开关与光电耦合器的区别光电耦合器就是我们所说的光耦，它的原理是通过发光二极管照射三极管从而使得三极管导通和关短，通过调节二极管电压大小调节发光强度，从而使流过三极管的电流变化，常常用光藕是来反馈用。

而光电开关原理类似，不过它只是用来当作开关用的，也就是发光就三极管开通就是，这需要个挡光的东西，但并不需要调节电流大小，般用在般控制上，不能精确表针。

楼道光电开关自动照明系统总体设计照明系统的构成传统照明控制系统比如说，以前的工厂，公司，学校等是人为控制的。

是以照明配电箱通过手动开关来控制照明灯具的通断，或通过回路中串入接触器，实现远距离控制。

传统的照明电路只是为灯提供定的电压使其发光，这种灯只，具有很大弊端，特别是在些集体工作地。

而今出现的建筑物自控系统，是以电气触点来实现区域控制定时通断中央监控等功能。

光电开关系统电路对射式光电开关，因其抗干扰性好探测灵敏度高工作温度范围宽等优点被广泛应用于防盗报警自动门感应灯等工业和生产领域。

具有性能指标高致性好功耗低外围电路简单安装调试方便工作可靠性高等优。

图光电开关电路楼道光电开关自动照明系统设计方案本电路主要用到的元件是两对对射式光电开关，每对对射式光电开关由发射器和接收器主成。

这里我们假设把对开关安装在上楼的楼梯口，另对光电开