自动调光台灯的设计)

时间：2025-04-04

成绩评定：

传感器技术

课程设计

题目自动调光台灯的设计

摘要

台灯在当今社会已经相当普及，它主要用于卧室床头柜或书房写字台，造型色彩千变万化。本课程设计的是一种供夜间阅读和书写的台灯，它可使得周围书写区域的照度免受电源电压、环境光变化的影响，使台灯周围的光线保持在人眼适宜的范围内，具有亮度自控制的功能。从而实现台灯的光线可以随着台灯周围光线的变化而自动调节自身的亮度。当环境照度弱时，它发光亮度大,环境照度强时，它发光亮度就暗，从而起到节能和保护眼睛的作用。

现在的台灯不仅在功能上日趋向智能化，同时在外观上已逐步向组合化、装饰化、情趣化方向发展。自动调光台灯是自动调节光照亮度的照明灯具。它通过光敏传感器来实现自动控制，是由电源插头、开关、灯泡和聚光灯罩构成，一般使用220V交流电供电。在上述台灯底座的上面设置一个光敏传感器，内有光敏电阻，它随桌面上的亮度变化而变化，从而调整台灯亮度的变化，从而保护人的眼睛。

关键词：台灯自动调光光敏电阻

一、设计目的 -------------------------- 1

二、设计任务与要求 --------------------- 1

2.1设计任务 ------------------------- 1

2.2设计要求 ------------------------- 1

三、设计步骤及原理分析 ----------------- 1

3.1设计方法 ------------------------- 1

3.2设计步骤 ------------------------- 6

3.3设计原理分析 ---------------------- 7

四、课程设计小结与体会 ----------------- 8

五、参考文献 -------------------------- 8

一、设计目的

本设计的目的主要是从用户的实际需要出发，设计一个可以自动调光的台灯，以保护人的视力，从而提高实用价值，降低成本，并且做到美观。

二、设计任务与要求

2.1设计任务

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的照度自动调节，当周围环境照度较弱，台灯亮度增大，反之则减小。

2.2设计要求

1．可工作在常温、常压、静态、良好的环境中；

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；

6．拟定实施方案,描述设计思路；

7．详尽规划内容。

三、设计步骤及原理分析

3.1设计方法

（一）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、光电管、光电倍增管、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲击接合处就会产生电流。

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。它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。

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。

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。

h hc 1.24 Eg

式中，h为普朗克常数, 、分别为入射光的频率和波长。

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