河南理工大学。
数字电子课程设计报告。
电光源与自然光源自动切换电路设计》
姓名。学号： 31423523510321
专业班级： 电气 0 -03
指导老师： 王允健
所在学院： 电气学院
2024年1月22日。
目录。一．设计指标2
二．系统框图2
三．单元电路设计3
四．元器件清单5
五．电路优缺点分析6
六．改进意见6
七．心得体会6
附录8电光源与自然光源自动切换电路设计。
摘要：煤矿矿井内均为电光源照明，电路通断时，可能产生明火，造成安全隐患。如果考虑将自然光引入到井下进行照明，可谓安全、环保又节能，但是阴天下雨时自然光强度不够，这时需要电光源来补充照明，基于此，设计一种电光源与自然光源自动切换电路。
关键词：电光源自然光源自动切换。
一．设计指标：
设置一基准光强l0，当自然光强度小于l0时，电路控制自动切换至电光源；当自然光强度大于l0时，关闭电光源，自动切换至自然光源。
二．系统框图：
u0>uu0三．单元电路设计：
1.光信号采集与处理模块：
光敏电阻r3受光照阻值发生变化。调节滑动变阻器r7，使电压比较器异名端电势u2为5v。当自然光强度充足时，r3电阻值较小，电压比较器同名端电势u3较低， u32.继电控制模块：
继电器常闭端接入电光源回路。当output端为高电平时，input端点为高电平，q2导通，继电器线包有电流流过，继电器打向常开端，电光源回路处于断开状态，此时利用充足的自然光进行照明。
当自然光强度减小时，r3电阻值增大，电压比较器同名端电势u3升高， 当u3>u2，电压比较器输出端为高电平，此时三极管q1导通，q1集电极被拉低，output端点为低电平，input端点也为低电平，q2截止，此时继电器线包没有电流流过，继电器打向常闭端，电光源回路处于导通状态，此时利用电光源进行照明。
四．元器件清单：
五．电路优缺点分析：
优点：1.与单片机控制方案相比较，电路以简单的结构实现了自然光源与电光源的切换，设计成本低廉，性能稳定；
2.可以实现模块集成，进一步降低成本；
3.推广性强，应用领域较广。
缺点：1.基准电压为一孤立的点，若比较电压与基准电压刚好相等，则可能造成状态切换不稳定；
2.自然光源与电光源切换后，光照强度发生了跳变。
六．改进意见：
1.设计基准电压为一区间，提高状态切换的稳定性及电路整体的稳定性；
2.改进电路性能，使光源切换后光强度不发生变化。
七．心得体会：
1. 数电课程设计培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题和提高实践能力的重要环节。两个星期以来，从选题到定稿，从理论到实践，学到了很多很多的东西，不仅巩固了书本上所学的东西，而且学到了很多书本上没有的东西；
2. 这次数电课程设计使我明白了理论与实践相结合的重要性，而只有理论知识是远远不够的，只有理论与实践相结合，才能有效提高实际动手能力；
3. 同时，查阅参考书等的独立思考能力是非常重要的，在设计电路时，遇到了很多不理解的东西，通过网络与相关参考书，最终理解了原理，使问题得到了解决。
参考文献：数字电子技术》 艾永乐、付子义中国电力出版社。
模拟电子技术》 艾永乐、付子义中国电力出版社。
自动控制原理》第五版胡寿松科学出版社。
附录一：pcb原理图。
图1 光信号采集与处理模块。
图2 继电控制模块。
附录二：元件清单。
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