节能光控台灯的设计

邓云+张浩+杜振叶+王文华+白康宁

摘要：台灯是人们生活中日常用品之一。光线过弱，过强都会对人眼造成伤害，并且现在市场上销售的台灯大都不能自动灵活的调节光亮，造成不必要的浪费，并且对眼睛有不良的影响，本设计的光控自动调节台灯具有亮度自动调节功能和防近视自动调节；报警器；自动报警，智能，方便，而且环保等优点。

关键词：光敏电阻；采光电路；三极管放大器

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）15-0235-02

1概述

目前，我们所用的台灯，基本都是装有两个按钮，一个是电源开关，另外一个是控制“亮”和“较亮”。功能较为单一，它只是能实现单一光照的电路，不能调节，且目前，由于学习任务的急剧增多，青少年伏案阅读学习是由于坐姿不正确以及台灯的光亮不能与环境相融，所以很容易近视。所以旧式功能单一的台灯不能适合人们的需求，如今，随着光电技术的发展，我们可以在原有台灯的基础上，加上一些光敏电阻、555定时器，二极管或门，三极管功率放大电路自动组成光控电路，就可以实现台灯光自动调节，与环境光互相补偿，当环境光强时，台灯光线减弱，当环境光弱时，台灯增强，这可以使台灯节约很多电量，并且利用三极管横流的特性，光控台灯稳定、低频闪，可以有效保护眼睛。

2台灯工作原理及电源模块

2.1原理图

此台灯工作原理图由三部分组成：电源模块，光控模块，低光报警模块。如下：

2.2电源设计

为了使用方便，本项目电源部分采用USB供电，只需要一个手机转换头和一根USB电源线即可。

3灯光与外界感应模块

光电转换部分的图所示，该晶体管Q1选择晶体管c9014，晶体管放大200-600倍的集电极最大允许电流从0.1A。

R0型电位器，可调范围1k-10k电位器3296-w103。

光敏电阻Rg2选择Φ3系列模型gl3516光敏电阻，该光敏电阻电压为100V，暗电阻10MΩ，最大功率为50MW，峰值波长540nm，反应时间30毫秒，1-10k亮电阻范围。

通过上述计算结果。台灯的亮度可以随环境照明条件自动变化，当环境光亮度更亮时，台灯可以自动减少52%的亮度，当环境光线太暗时，可自动增加灯的亮度12.7%。环境光变化之间的灯光会自动调整亮度。用户将在一个舒适的眼睛环境。

这里值得注意的是，环境光是一个环境光灯的亮度范围，因为光敏电阻Rg2是一个可移动的探针，使用台灯，如阅读，探头应放在附近的书更真实。

4台灯告警模块

4.1灯光告警设计方案

低光报警电路实现低光时自动报警。这种变化的光（光强度），光敏电阻急剧增加，改变输入，555个定时器来改变输出信号，从而使喇叭或蜂鸣器自动报警。

4.2原理图和电路分析

由555定时器和光敏电阻作为主要组成部分的低光报警电路，其核心部件是555定时器，将定时器连接成多谐振振荡电路，构成信号的产生电路。低光报警电路在低光或暗下，依靠电阻值的光敏电阻增加555定时器振荡输出方波，触发蜂鸣器响，实现低光报警。

关于振荡电路，555定时器为其核心。输入控制信号通过电阻R3和光敏电阻Rg1，主要由两个比较器的输出电平控制蜂鸣器LS1，发光二极管D4工作，和功能的555定时器。由双比较器的输出决定了放电管的触发和状态的电压控制。电源和地面之间电压时5浮顶销，然后电压比较器C1相输入电压VCC 2/3，C2的反相输入电压VCC的1/3。如果输入端TR的电压小于VCC 1/ 3，比较器C2输出是0，它可以使RS触发器置1，使输出值为1。如果TH的阈值输入电压大于VCC 2/3，而TR的电压是大于1/3vcc，C1的输出为0，C2的输出是1，RS触发器设置为0，所以，产量低。

在电路调试，自然光110 lux，Rg1在光、555无输出频率时，蜂鸣器将不健全。Rg1好，光照是弱，当转移到一定值时，启动电路，扬声器“嘟……”的声音，然后增加一点光，使电路发生停振，报警试验成功。

当光线小于（110力士），蜂鸣器报警发出声音，同时，发光二极管D4发光，这表明现在处在低光环境。当光线强度大于110力士，蜂鸣器和二极管D4均无反应。

5 总结

电路的实现也可以选择单片机，但由于学科选修，模拟电路可以模拟信号是准确的，实时处理，单片机是不容易实现这些要求，以及单芯片成本较高，模拟电路在微弱信号放大上具有无可比拟的优势。所以我选择用模拟电路来实现电路的功能。

参考文献：

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