台灯自动开关盒设计.doc

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1、 目录 摘 要3ABSTRACT31 设计任务和设计要求41.1 设计目的41.2 设计要求4 1.3 功能介绍42 方案設計42.1 设计结构42.2 方案二、设计结构52.3 方案对比论证63 原理图63.1 电路图63.2 电源部分73.3 感应部分83.4 控制部分83.5 元件及元件参数83.6 电路工作原理153.7 电路仿真153.8 PCB元件封装163.9 PCB 三维视图163.10 成果图163.11 元件清单表一览174 设计总结及其体会185 参考文献19摘 要 电路通过使用模拟电子元件和数字电子元件构成一个台灯自动开关盒的设计。采用声控传感专用控制模块制作而成的声控

2、感应自动灯，真正做到有人灯亮，人走灯灭。同时，装置还设置了光敏感应电路，白天电路自动封闭，无论有人否，电灯都不会亮。关键字 ：模拟电子元件；数字电子元件；台灯自动开关盒；声控感应 ABSTRACT Circuit by using analog electronic components and digital electronic components form a desk lamp automatically switch box design. Special control module USES the pyroelectric infrared sensor and the in

3、frared induction automatic lamp, really some lights, people go the lights went out. At the same time, the device is also equipped with electric circuit, the circuit is automatically closed during the day, no matter whether someone, lights are not bright. Key words: analog electronic components; Digi

4、tal electronic components; Desk lamp automatically switch box; light control sensor1 设计任务和设计要求1.1 设计目的设计并制作一个“台灯自动开关盒”1.2 设计要求它有两根交流电源输入线和一个交流电源输出插座，后者可插额定电压为220V，功率不超过60W。1一个光敏元件（光敏管或电池）。可将它安在开关盒上恰当的位置。2一个对人体敏感的传感器，它可以是台灯的金属灯罩。如果灯罩是非金属制器，则可粘贴铝箔或铁皮等作为传感器。3自动开关盒做好后，将台灯（220V，不超过60W）的电源插头插入开关盒的交流电源输出插座

5、。4除220V交流电源外，不许外接其他电源1.3 功能介绍（1）在晚上，当没有光源照射到光敏元件上时，若有人靠近台灯，它便自动接通电源发光。人离开台灯后，它能自动断开电源。（2）在白天有足够的光线（以适合阅读为标准）照射到光敏元件上时，无论是否有人靠近台灯，它都不会亮。2 方案設計 2.1 设计结构 结构图（1）人移动信号声控感应器控制单元台灯光敏感应器 光信号 图（1） 图（1）说明图1中有三个主要部分：（1）光敏传感器，作用就是将感觉到的光信号的强弱转化为电阻的大小，并实时告诉控制元件；（2）声控感应器，其作用是感觉近距离内有没有人靠近，并实时告诉控制元件；（3）控制元件，其作用是根据台灯

6、周围的光线和是否有人靠近来控制灯的亮与灭。2.2 方案二、设计结构 结构图（2） 图（2）图（2）说明 电源电路由降压电容器CO、整流二极管VD5-VD8、稳压二极管VS、降压电阻器R3、滤波电容器C2和三端稳压集成电路lCl组成。【电源部分】红外/发射电路由红外线发射二极管VL、晶体管V4、V5、六非门集成电路IC3、电阻器RIO-RI6、二极管VD9、VDlO和电容器C4、C5组成。红外/接收电路由红外线接收头IC2、晶体管V2、电阻器R4-R7、电容器C3和电感器L组成。【感应部分】光控/继电器驱动电路由光敏晶体管V6、晶体管V3、电阻器R7-R9和继电器K组成。触发延时开关电路由二极管

7、VDl-VD4、晶闸管VT、晶体管Vl、电阻器RI、R2、电容器Cl和继电器K的常开触头组成。【控制部分】2.3 方案对比论证 通过对比论证，可以发现方案一电路简单明了，方便实用，不易受干扰，而且元器件容易买到；所以我们选择了方案一做此课程设计。3 原理图3.1 电路图 图（3） 图（4）3.2 电源部分 在图（3）与图（4）中虚线的左边为电源部分，由电容C1、C2、C3、C4电阻R1，二极管D1、D2、D3、D4，三端稳压器7809共同组成。使用C1和C2将交流220V电降至10V左右，经二极管D1、D2、D3、D4构成的单相整流电桥整流和电容C3滤波后，由三端固定稳压器7809输出稳定的9

8、V直流电压。电容C4用于抑制7809可能产生的自激，电阻R1为泄放电阻，作用是停电以后，释放C1和C2中储存的电荷。3.3 感应部分 （1）声控感应器。感应是否有人经过，识别声音频率。 （2）光敏传感器。光敏电阻GM感知光线的强度，它是电阻值随光线强弱的变化而变化，光强时阻值变小，光弱时阻值变大。3.4 控制部分 由555多谐振荡器，三极管Q1、Q2，电阻R2、R3、R4、R5、R6，R7，电容C7，共同组成。555的1、2、3、4、6、8端分别为接地端、低电平触发输出复位端、高电平触发端、电源端。为了防止光线在一定的范围内发生微小的变化而使得台灯时阴时暗，在555的2端（低电平触发端）接一个

9、三极管Q2，以锁定台灯的工作状态。这是一个应用模拟电子和数字电子技术设计的自动开关盒，电路简单，实践方便，能给我们的生活带来一定的便利。3.5 元件及元件参数声控传感器 全称是声控延时开关，是一种内无接触点，在特定环境光线下采用声响效果激发拾音器进行声电转换来控制用电器的开启，并经过延时后能自动断开电源的节能电子开关。 光敏电阻 结构通常由光敏层、玻璃基片（或树枝防潮膜）和电极等组成的。 特性光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。它在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小。 按制作材料分类：多晶和单

10、晶光敏电阻器，还可分为硫化镉（CdS）、硒化镉(CdSe) 、硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)、锑化铟(InSb) 光敏电阻器等。 三端集成稳压器的电路结构及主要特性参数 三端集成稳压器大多采用串联稳压方式。从图所示方框图中可以看出，它由启动电路、基准电路、误差放大器、调整管、取样电阻及保护电路等组成。它与分立元件的串联调整稳压器电路工作原理完全相同。下圖CW7800稳压集成电路原理框图 图（5） 2.稳压器的主要参数(1)输出电压V。 输出电压是指稳压器的各工作参数符合规定时的输出电压值。对于固定输出稳压器，它是常数;对于可调式输出稳压器，它是输出电压范围。(2)输出电压偏差 对于固定输

11、出稳压器，实际输出的电压值和规定的输出电压Vo之间往往有一定的偏差。这个偏差值一般用百分比表示，也可以用电压值表示。(3)最大输出电压ICM 最大输出电流指稳压器能够保持输出电压不变的最大电流。(4)最小输入电压Vimin 输人电压值在低于最小输入电压值时，稳压器将不能正常工作。(5)最大输人电压Vimax 最大输入电压是指稳压器安全工作时允许外加的最大电压值。 说明:(4)、(5)两项也常用输人电压的范围来表示。(6)最小输入、输出电压差(Vi-Vo) 它是指稳压器能正常工作时的输入电压U与输出电压八是最小电压差值。(7)电压调整率SV 电压调整率是指当稳压器负载不变而输入的直流电压变化时，

12、所引起的输出电压的相对变化量。电压调整率用来表征稳压器维持输出电压不变的能力。(8)电流调整率SI电流调整率是指，当输入电压保持不变而输出电流在规定范围内变化时，稳压器输出电压相对变化的百分比。 (9)输出电压温漂ST输出电压温漂也称输出电压的温度系数。其定义为，在规定的温度范围内，当输入电压和输出电流不变时，单位温度变化引起的输出电压变化量。 （10）输出阻抗Z输出阻抗指，在规定的输入电压和输出电流的条件下，在输出端上所测得的交流电压与交流电流之比。输出阻抗反映了在动态负载状态下，稳压器的电流调整率 (11)输出噪声电压VN它是指当稳压器输入端无噪声电压进入时，在其输出端所测得的噪声电压值。

13、输出噪声电压是由稳压器内部产生的，它对许多负载是有害。 半导体二极管 一个PN结的两端，各引一根电极引线，并用外壳封装起来，就构成了半导体二极管；由P区引出的电极称为阳极（正极），由N区引出的电极称为阴极（负极）。二极管的种类很多，按制造材料分，常用的有硅二极管和锗二极管；按用途分，常用的有，整流二极管，稳压二极管，开关二极管和普通二极管等；按结构、工艺分，常见的有点接触型，面接触型等。 半导体三极管 双极型三极管（BJT）是半导体三极管的一种类型，由于它有空穴和电子两种载流子参与导电，故称为双极型。它又称为双极型晶体管，通常称为半导体三极管，三极管。晶体管等。它的种类很多，按制造材料分，有硅

14、管和锗管；按功率大小分，有大、中、小功率管；按工作频率分，有高频管和低频管等。 桥式整流电路 输出电压UO(AV) 图（6）由图（6）的波形图可知，桥式整流电路的输出电压波形与全波整流电路一样，所以其输出电压平均值 （公式1）输出电压的脉动系数S （公式2）整流二极管正向平均电流ID(AV) 在桥式整流电路中，整流二极管D1、D3和D2、D4是两两轮流导通的，因此，流过每个整流二极管的平均电流是电路输出电流平均值的一半， （公式3）最大反向电压URM 桥式整流电路因其变压器只有一个副边绕组，在U2正半周时，D1、D3导通，D2、D4截止，此时D2、D4所承受的最大反向电压为U2的最大值，即 （

15、公式4）同理，在U2负半周时，D1、D3也承受同样大小的反向电压。变压器副边电流的有效值I2流过变压器副边绕组的电流正半周是半个正弦波，负半周是另一半正弦波，所以副边电流中无直流分量，变压器副边电流的有效值 （公式5） 桥式整流电路与单相半波整流电路和单相全波整流电路相比，其明显的优点是输出电压较高，纹波电压较小，整流二极管所承受的最大反向电压较低，并且因为电源变压器在正负半周内都有电流流过，所以变压器绕组中流过的是交流，变压器的利用率高。在同样输出直流功率的条件下，桥式整流电路可以使用小的变压器，因此，这种电路在整流电路中得到广泛应用。 555定时器构成多谐振荡器555 定时器的电路结构及其

16、功能 图（7）定时器的内部逻辑电路和外引脚图，从结构上看， 555 电路由 2 个比较器、 1 个基本 RS 触发器、 1 个反相缓冲器、 1 个集电极开路的放电晶体管和 3 个 5k 电阻组成分压器组成。图（7）如图（8），由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端放电，使电路产生振荡。电容C在2/3Vcc和1/3Vcc之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，对应的波形如图（8）所示。 图（8）输出信号的时间参数是： T= =0.7（R1+R

17、2）C =0.7R2C 其中，为VC由1/3Vcc上升到2/3Vcc所需的时间，为电容C放电所需的时间。555电路要求R1与R2均应不小于1K，但两者之和应不大于3.3M。外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此，这种形式的多谐振荡器应用很广。3.6 电路工作原理 当光线不够强，且有人靠近的时候，声控感应器检测到人活动时的移频信号，感应器的控制电路将输出一个低电平，在图2中我们可以看到这个低电平加在了Q2管的基极，三极管Q2截止，从而使得Q2的集电极处于高电平，由555定时器构成的多谐震荡器便开始工作。输出高电

18、平。当人远离时，声控感应器感应.最终555定时器构成的多谐震荡输出低电平，灯不亮。当光线足够强，无论是否检测到人，都不工作。输出低电平。3.7 电路仿真图 图（9） 3. 8 PCB元件封装 图（10）3.9 PCB 三维视图 图（11） 3.10 成果图 图（12） 3.11 元件清单表一览电路元件统计表标号型号封装形式数量交流电源220V50HZ无1电容400V334JPOLAR-0.62400V475JPOLAR-1.01JTA104JRAD-0.22晶体三极管2N2904TO-92A12N3906TO-92A1整流桥RS102ZLQ1声控感应器MICPHONEHW1三端稳压器L7809

19、WYG1光敏电阻RAD-0.11555定时器NE555PDIP-81LED灯SIP-21电阻(含一滑动变阻器)各种无64 设计总结及其体会 值得珍惜的一次电子课程设计实习开始了，虽然只有短短的两周时间，对于我们这些在书本的大风大浪中都已经经历了那么多的学子们来说，看来真的没那么简单，事实也的确如此。课我们完全可以激发我们的自主学习和实际的动手能力，导师领进门，修行在个人。在实际的学习和实践中，我们也充分的认识到了我们的不足和需要改进的地方，书本和实践实乃天壤之别，要了解的东西和需要查阅资料远远比书上一笔带过的简略的介绍要多得多。为此，我们大部分时间是在实验室和图书馆度过的。虽然是辛苦了点。但是

20、，获益良多。两点一线的生活顿时感到生命的充实。在一切的准备工作都已经宣告完毕 的时候。我们又遇到了许多棘手的问题亟待解决。皇天不负有心人，历经辗转，问题基本解决。网上精心细致挑选好所的必需的元件，最后的电路板的焊接是重头戏，這個过程绝不是一帆风顺的，仅仅完成的一次的焊接就花费了我们两天的时间，从全班的情况的来看，我们果然也在之列，经过测试后，我们的第一次焊接时宣告失败的。正好又赶上期末考试，在这冲突的时间内，完全没有影响已经指定好的计划。早上看书，晚上实验室。时间越来越来紧张。电路还是有点问题的，我们到最后都没放弃过。在答辩的当天，我们终于找出了问题的关键所在，最后的测试我们喜笑颜开。坚持不懈的我们最后还是被眷顾了。答辩过程也算是比较顺利的，虽然其中有点小插曲。之后，我们完善总结了了许多。不得不说！这次的电子课程设计实践课程。令我们在实践学习中成长了许多。更重要的是对团结合作精神的培养，小组员之间相互帮助，相互讨论，一起努力，一起奋斗！最深有体会的一点是：书本的理论是远远不够的，学以致用才是硬道理！5 参考文献 电子技术基础（第五版）主编：康光华 高等教育出版社 Protel Dxp 2004 原理图与电路板设计实用教程 電子工業出版社 基于Proteus的单片机语言程序设计与仿真编著：陈忠平電子工業出版社17