第十二课光控LED模型实验

光控LED模型实验

作者：陈杰

教学目标

知识与技能：

1.    使用光敏三极管控制LED灯。

2.    掌握光敏三极管结构及电气特性。

过程与方法：

1．  创意制作，正确连接物理电路，制作模型。

2．  测试程序，查看实验结果。

情感态度价值观：

    使用光敏三极管控制电器元件进行创意设计，构建实际现实生活中的模型，并予以应用。

教学重点：

了解并掌握光敏三极管的结构及电气特性，正确使用该器件，控制LED。

教学难点：

注意光敏三极管的接法，了解分压电阻的作用

实验器材：

DFROBOTArduino套件、面包板、光敏三极管、导线若干、电阻220欧10K欧、LED灯、Arduino Ide 1.04

【教学过程】

1.情景引入

教师展示使用光敏三极管控制的LED灯的效果图或视频。

图1设计意图：案例引入，器材准备。2.新知讲授本节课实验中使用到了光敏三极管。如下图所示

   图2                                

光敏三极管又称光电三极管，它是一种光电转换器件，其基本原理是光照到P-N结上时，吸收光能并转变为电能。当光敏三极管加上反向电压时，管子中的反向电流随着光照强度的改变而改变，光照强度越大，反向电流越大，大多数都工作在这种状态。

（1.）光敏三极管工作原理　　

光敏三极管有一个对光敏感的PN结作为感光面，一般用集电结作为受光结，光敏三极管采用半导体制作工艺制成的具有NPN或PNP结构的半导体管。它在结构上与半导体三极管相似，它的引出电极通常只有两个，也有三个的。为适应光电转换的要求，它的基区面积做得较大，发射区面积做得较小，入射光主要被基区吸收。和光敏二极管一样，管子的芯片被装在带有玻璃透镜金属管壳内，当光照射时，光线通过透镜集中照射在芯片上。

（2.）连接线路　　

此次实验的电路略显复杂，我们简单讲解一下，LED部分大家都比较清楚，分别从从8、9、10号引脚到地线，中间串接220欧姆的保护电阻，然后就是光敏三极管的部分，光敏三极管有凸起的一边为发射极，此端接A0检测口，同时并联一个10K欧姆的分压电阻到地线以扩展光敏三极管的灵敏度（此处电阻越小灵敏度越高）。另一极使用5V输入。
图3

设计意图：介绍Arduino物理电路连接，为后面正确实验效果奠定基础。

（3.）烧录程序程序代码如下：
int a =100;  
void setup() {
Serial.begin(9600);
   pinMode(8,OUTPUT);
   pinMode(9,OUTPUT);
    pinMode(10,OUTPUT);
}
void loop() {
int n = analogRead(A0);            //读取模拟口A0数值
Serial.println(n);
  if (n<= a)                   //对光线强度进行判断，如果比我们的预设值大 就点亮LED否则就关闭
  {
  digitalWrite(8,HIGH);   
digitalWrite(9, HIGH);
  digitalWrite(10,HIGH);
  //设置方向为正向
  }
else
   if (n<= a+100)                   //对光线强度进行判断，如果比我们的预设值大 就点亮LED否则就关闭
  {
  digitalWrite(8,HIGH);   
digitalWrite(9,HIGH);
  digitalWrite(10,LOW);
  //设置方向为正向
  }
  else
  if (n<=a+200)
  {
  digitalWrite(8,HIGH);   
digitalWrite(9,LOW);
  digitalWrite(10,LOW);
  }
  else
  {
   digitalWrite(8,LOW);   
digitalWrite(9,LOW);
  digitalWrite(10,LOW);     //设置方向为正向
  }
}
将上述代码复制到IDE窗口中，先编译，如果无误后，再上传烧录至控制板中。完成后可以测试实验结果。

三.课堂练习师：今天的实验中倾斜开关的接线虽然简单倾斜，相信都能够完成本课的实验，下面请各位同学将实验中的LED换成蜂鸣器。自行修改电路和程序，完成相应功能。并至少设计一种带有倾斜开关的具体模型。

四．学习总结了解并掌握倾斜开关的结构及电气特性，正确使用该器件，控制LED。
五、课后反馈    本课教学运用器件较少，连线简单，学生普遍完成率非常高，在教师的授课下，学生基本都能完成本课实验。教师应鼓励学生利用已学过的器件，创意设计一些作品。