方便夜燈電路課程設(shè)計(jì){電力電子}

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　在學(xué)校、機(jī)關(guān)、廠礦企業(yè)等單位的公共場(chǎng)所以及居民的公共樓道，長明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了能源的極大浪費(fèi)。另外，由于頻繁開關(guān)或者人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，增大了維修量、浪費(fèi)了資金。同時(shí)，為了加強(qiáng)我們對(duì)電力電子技術(shù)的理解和鞏固，我花了一個(gè)星期的時(shí)間進(jìn)行電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，而我設(shè)計(jì)的課題是方便夜燈電路的設(shè)計(jì)，我設(shè)計(jì)了一種電路新穎

2、、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、使用壽命長的聲光雙控白熾燈節(jié)能電路。</p><p>　　在本課程設(shè)計(jì)中介紹了多種聲光雙控路燈控制器的組成、性能，適用范圍及工作原理，給出各電路原理圖及元件參數(shù)選擇，節(jié)電效果十分明顯，同時(shí)也大大減少了維修量、節(jié)約了資金，使用效果良好。白天光照好，不管過路者發(fā)出多大聲音，都不會(huì)使燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器是要檢測(cè)到有稍微聲響，就會(huì)自動(dòng)為行人照明，過幾分鐘后有自動(dòng)熄滅，節(jié)能節(jié)電。

3、</p><p>　　關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制 節(jié)能 信號(hào)放大整形 光電開關(guān) 聲控開關(guān) 光控開關(guān) 延時(shí)電路</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1課題概述……………………………………………………1</p><p>　　1.1課題研究背景……………………………………………………1</p>&

4、lt;p>　　1.2課題研究的目的及意義……………………………………………1</p><p>　　1.3傳統(tǒng)和智能夜燈電路優(yōu)缺點(diǎn)比較……………………………………2</p><p>　　1.4傳統(tǒng)夜燈電路 ………………………………………………………2</p><p>　　1.5智能夜燈電路 ………………………………………………………2</p>&l

5、t;p>　　2 夜燈電路設(shè)計(jì)的方案和方法……………………………………………2</p><p>　　2.1方案確定………………………………………………2</p><p>　　2.2 元器件的選擇……………………………………………………………2</p><p>　　2.3 FIR作用及原理…………………………………………………………2</p>&

6、lt;p>　　2.4 處理芯片BISS0001作用及工作原理……………………………………3</p><p>　　2.5 其他元器件的選擇…………………………………………………5</p><p>　　3 夜燈電路控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)…………………………………………6</p><p>　　3.1總體方案設(shè)計(jì)………………………………………………………………6&

7、lt;/p><p>　　3.2智能控制電路設(shè)計(jì)……………………………………………………………6</p><p>　　3.3控制電路功能分析……………………………………………………………6</p><p>　　4 智能夜燈電路的應(yīng)用及維護(hù)………………………………………………7</p><p>　　4.1夜燈電路在生活中的應(yīng)用………………………………

8、……………………7</p><p>　　4.2夜燈電路在生產(chǎn)中的應(yīng)用……………………………………………………7</p><p>　　4.3夜燈電路的維護(hù)………………………………………………………………7</p><p>　　5結(jié)論………………………………………………………………………8</p><p>　　心得體會(huì)……………………………………

9、………………………………9</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………10</p><p><b>　　1 課題概述</b></p><p>　　方便的夜燈電路，夜燈就是當(dāng)看不見的時(shí)候用來照明的，也就是白天不亮黑天亮的照明燈，為了讓夜燈更加的節(jié)能和智能應(yīng)用了熱釋紅外感應(yīng)，由于要實(shí)現(xiàn)夜燈電路的方便的特性，

10、想到了智能化控制電路，于是就將集成電路用在了控制電路中來實(shí)現(xiàn)它的智能化和方便性，這樣就形成了熱釋紅外感應(yīng)夜燈。</p><p>　　1.1 課題研究的背景</p><p>　　隨著自動(dòng)化智能化迅速的發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來越高，國家對(duì)環(huán)保節(jié)能的要求越來越高，以前的半自動(dòng)化設(shè)備逐漸離開了人們的生活，被更具有現(xiàn)代化的設(shè)備所代替，所以，生活生產(chǎn)中的那些聲光控的電路也不能滿足人們的需求，而熱

11、釋紅外感應(yīng)夜燈能夠提供更好的服務(wù)。</p><p>　　1.2 課題研究的目的及意義</p><p>　　熱釋電紅外感應(yīng)夜燈，能做到人來燈亮，人走燈滅，并且在白天能自動(dòng)封鎖，燈不會(huì)點(diǎn)亮，能夠更好的實(shí)現(xiàn)夜燈的作用，適用于衛(wèi)生間、樓道、倉庫、居室照明，使用微機(jī)技術(shù)的紅外測(cè)溫儀，靈活性好，儀器的測(cè)溫范圍改變和擴(kuò)大都十分方便，容易實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制，采用高位A/D轉(zhuǎn)換，儀器的分辨率和精度可以進(jìn)一步

12、改善，穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)一步提高。 </p><p>　　熱釋紅外感應(yīng)夜燈可以更加的方便人們的生活和生產(chǎn)，能夠更加的節(jié)能環(huán)保，避免了資源的浪費(fèi)，避免的光污染，更符合現(xiàn)在社會(huì)的發(fā)展需要，更能夠方便的普及到人們的生活中，所以，熱釋紅外感應(yīng)夜燈對(duì)社會(huì)的發(fā)展具有重要意義。</p><p>　　1.3 傳統(tǒng)和智能夜燈的比較</p><p>　　傳統(tǒng)的夜燈是一種聲控電子照明裝置，

13、由音頻放大器、選頻電路、延時(shí)開啟電路和可控硅電路組成。</p><p>　　智能夜燈是一種熱釋感應(yīng)照明裝置，由熱釋紅外感應(yīng)器、BISS0001型紅外傳感信號(hào)、菲涅耳透鏡、過零緊湊型固態(tài)繼電器等組成。</p><p>　　1.4 傳統(tǒng)夜燈電路</p><p>　　傳統(tǒng)夜燈提供了一種操作簡(jiǎn)便、靈活、抗干擾能力強(qiáng)，控制靈敏的聲控?zé)?，它采用人嘴發(fā)出約1秒的控制信號(hào)“嘶”聲

14、，即可方便及時(shí)地打開和關(guān)閉聲控照明裝置，并有防誤觸發(fā)而具有的自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉功能，并設(shè)有手動(dòng)開關(guān)，使其應(yīng)用更加方便。聲控?zé)粲稍捦?、音頻放大器、選頻電路、倍壓整流電路、鑒幅電路、恒壓源電路、延時(shí)開啟電路、可控延時(shí)開關(guān)電路、可控硅電路組成。</p><p>　　1.5 智能夜燈電路</p><p>　　智能夜燈是一種熱釋紅外感應(yīng)照明裝置，它提供一種操作簡(jiǎn)便、靈活、抗干擾能強(qiáng)，控制靈敏的熱感應(yīng)燈，它

15、采用感應(yīng)人體溫度控制信號(hào)，能夠辦到人來燈亮，人走燈滅的照明裝置，由熱釋紅外感應(yīng)器、BISS0001型紅外傳感信號(hào)、菲涅耳透鏡、過零緊湊型固態(tài)繼電器等組成。</p><p>　　智能夜燈與傳統(tǒng)夜燈的比較具有本質(zhì)的突破，其綜合性能如表1-1所示：</p><p><b>　　表1-1</b></p><p>　　由上表可知，智能夜燈具有節(jié)能環(huán)保更穩(wěn)

16、定成本低的特點(diǎn)，比傳統(tǒng)夜燈更具有發(fā)展前景，在智能照明領(lǐng)域是很有前途的產(chǎn)品。</p><p>　　2 電路設(shè)計(jì)的方案和方法</p><p>　　熱釋電紅外感應(yīng)夜燈，能做到人來燈亮，人走燈滅，并且在白天能自動(dòng)封鎖，燈不會(huì)點(diǎn)亮，能夠更好的實(shí)現(xiàn)夜燈的作用，適用于衛(wèi)生間、樓道、倉庫、居室照明，使用微機(jī)技術(shù)的紅外測(cè)溫儀，靈活性好，儀器的測(cè)溫范圍改變和擴(kuò)大都十分方便，容易實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制，采用高位A/

17、D轉(zhuǎn)換，儀器的分辨率和精度可以進(jìn)一步改善，穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)一步提高。主要采用集成芯片和熱釋電紅外感應(yīng)器連成控制電路，又節(jié)能燈構(gòu)成照明電路，其他元件組成保護(hù)裝置，保證熱釋電紅外感應(yīng)夜燈電路的正常工作。</p><p><b>　　2.1 方案確定</b></p><p>　　采用BISS0001型紅外傳感信號(hào)專用處理集成電路制作的感應(yīng)自動(dòng)燈電路，工作十分穩(wěn)定可靠，可用于

18、衛(wèi)生間、儲(chǔ)藏室等自動(dòng)照明。PIR可采用P228、PH5324、LH956型等熱釋電紅外傳感器，并加裝菲涅耳透鏡。SSR采用JCX-2F-DC5V型過零緊湊型固態(tài)繼電器，它體積小巧，可以直接插焊在印制電路板上。</p><p><b>　　2.2元器件的選擇</b></p><p>　　元器件選擇的時(shí)候要按照經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、結(jié)實(shí)耐用、環(huán)保低能耗的器件，來降低制作的成本、節(jié)約資

19、源，保護(hù)環(huán)境。</p><p>　　2.3 FIR作用及原理</p><p>　　PIR的作用是將感應(yīng)到的光譜轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，它能感應(yīng)的光譜波長為8~12um。任何有溫度的物</p><p>　　體都會(huì)發(fā)出紅外線光譜，不同的溫度的物體所發(fā)出的光譜波長不一樣，人體的溫度通常為37℃ 左右，所發(fā)出的光譜波長為10um左右。圖2給出了PIR的一個(gè)實(shí)物圖2-1。

20、 </p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　當(dāng)一些晶體受熱時(shí)，在晶體兩端將會(huì)產(chǎn)生數(shù)量相等而極性相反的電荷，這種現(xiàn)象被稱為熱釋電效應(yīng)。PIR正是利用熱釋電效應(yīng)將人體與環(huán)境的紅外線產(chǎn)生熱量的差異轉(zhuǎn)換成電壓。而完成熱電轉(zhuǎn)換的元件稱為熱釋電元件，

21、這種元件通常采用的材料為LiTaO3、壓電陶瓷（PZT）及高分子薄膜（PVFZ）等。</p><p>　　PIR內(nèi)部電路如圖2-2所示。紅外線光譜經(jīng)過濾光鏡片到達(dá)熱釋電元件，熱釋電元件受紅外線作用產(chǎn)生電荷，電荷再經(jīng)過場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)換成電壓。如圖中所示，兩個(gè)熱釋電元件串聯(lián)并且極性相反。當(dāng)處在無人的環(huán)境中，兩個(gè)熱釋電元件產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)相同，既產(chǎn)生相同數(shù)量的電荷，由於極性相反連接，所以互相抵消，此時(shí)無電壓輸出；當(dāng)處在有人的

22、環(huán)境的時(shí)候，兩個(gè)熱釋電元件感應(yīng)到紅外線變化差異，所產(chǎn)生的電荷不一樣，於是產(chǎn)生電壓。</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p>　　2.4 處理芯片BISS0001作用及工作原理</p><p>　　BISS0001是一款高性能的傳感信號(hào)處理集成電路。靜態(tài)電流極小，配以熱釋電紅外傳感器和少量外圍元器件即可構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外

23、傳感器。</p><p>　　特 點(diǎn)：　　CMOS工藝　　數(shù)?；旌稀　【哂歇?dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器　　內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾　　內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器　　采用16腳DIP封裝</p><p><b>　　管腳圖：</b></p><p><b>　　圖2-3</b></p>

24、<p><b>　　工作原理</b></p><p>　　BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐啡鐖D2-4 </p><p><b>　　圖2-4</b></p><p>　　以下圖2-5所示的不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作

25、過程。 不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形。首先，根據(jù)實(shí)際需要，利用運(yùn)算放大器OP1組成傳感信號(hào)預(yù)處理電路，將信號(hào)放大。然后耦合給運(yùn)算放大器OP2，再進(jìn)行第二級(jí)放大，同時(shí)將直流電位抬高為VM(≈0.5VDD)后，將輸出信號(hào)V2送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號(hào)Vs。由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，當(dāng)VDD=5V時(shí)，可有效抑制±1V的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。 COP3是一個(gè)條件比較器

26、。當(dāng)輸入電壓VcVR時(shí)，COP3輸出為高電平，進(jìn)入延時(shí)周期。 當(dāng)A端接0電平時(shí)，在Tx時(shí)間內(nèi)任何V2的變化都被忽略，直至Tx時(shí)間結(jié)束，即所謂不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。當(dāng)Tx時(shí)間結(jié)束時(shí)，Vo下跳回低電平，同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器而進(jìn)入封鎖周期Ti。在Ti時(shí)間內(nèi)，任何V2的變化都不能使Vo跳變?yōu)橛行顟B(tài)（高電平）,可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。</p><p><b>　　圖2-5</b>&

27、lt;/p><p>　　以下圖2-6所示的可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。 可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形在Vc=0、A=0期間，信號(hào)Vs不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。在Vc=1、A=1時(shí)，Vs可重復(fù)觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)，并可促使Vo在Tx周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)。在Tx時(shí)間內(nèi)，只要Vs發(fā)生上跳變，則Vo將從Vs上跳變時(shí)刻起繼續(xù)延長一個(gè)Tx周期；若Vs保持為1狀態(tài)，則Vo一直保持有效狀態(tài)；若Vs保持為0狀態(tài)，則在Tx

28、周期結(jié)束后Vo恢復(fù)為無效狀態(tài)，并且，同樣在封鎖時(shí)間Ti時(shí)間內(nèi)，任何Vs的變化都不能觸發(fā)Vo</p><p><b>　　圖2-6</b></p><p>　　2.5其他元器件的選擇</p><p><b>　　菲涅爾透鏡：</b></p><p>　　通常為了提高PIR的感應(yīng)靈敏度，在實(shí)際產(chǎn)品中會(huì)加

29、入菲涅耳透鏡。它的作用是聚焦紅外光線，另外將紅外線分稱可見區(qū)和盲區(qū)，以使紅外線以變化的形式作用的PIR上。圖2-7給出了一種菲涅耳透鏡安裝。菲涅耳透鏡有折射式和反射式兩種類型如圖8。</p><p><b>　　圖2-7</b></p><p>　　3 夜燈電路控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1總體方案設(shè)計(jì)&l

30、t;/b></p><p>　　由于各個(gè)元器件的都選擇好了，熱釋電紅外感應(yīng)夜燈電路將各元件連接起來，就能形成它的控制電路，就是它的原理圖。</p><p>　　如下圖3-1所示就是熱釋電紅外感應(yīng)夜燈的電路圖，</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　3.2 智能控制電路設(shè)計(jì)</p&g

31、t;<p>　　原理：220V經(jīng)過整流變壓器變?yōu)?V電壓和引腳11和引腳7連接為BISS0001提穩(wěn)定供整流電流，集成電路工作，光敏電阻受光照射，電阻無限小，當(dāng)有人經(jīng)過PIR時(shí)，PIR感受溫度變化產(chǎn)生電壓，經(jīng)過引腳9，BISS0001觸發(fā)被禁止，整個(gè)電路不工作，燈不會(huì)亮。</p><p>　　當(dāng)光敏電阻不受光照射時(shí)，有人經(jīng)過PIR感受到溫度變，PIR產(chǎn)生電壓脈沖，經(jīng)引腳14輸入放大脈沖信號(hào)，引腳1允

32、許重復(fù)觸發(fā)，經(jīng)過引腳12、13、14、15多級(jí)放大，經(jīng)引腳2輸出到繼電器SSR使它導(dǎo)通，照明電路接通；人離開時(shí)因?yàn)槭艿揭_5、6的影響觸發(fā)封鎖，導(dǎo)致需要一定時(shí)間燈才能漸漸熄滅。</p><p>　　FIR功能：感受光源提供觸發(fā)脈沖。</p><p>　　BISS0001功能：整個(gè)電路的核心，提供指令使各部分動(dòng)作、放大脈沖信號(hào)。</p><p>　　IN4001功能：

33、整流二極管，整流作用。</p><p>　　A27805功能：穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓作用。</p><p><b>　　電容功能：濾波作用</b></p><p>　　4 智能夜燈電路的應(yīng)用及維護(hù)</p><p>　　智能夜燈電路應(yīng)用廣泛各各行業(yè)都能涉及到，但是在生產(chǎn)生活應(yīng)用時(shí)也應(yīng)該合理的維護(hù)，適當(dāng)?shù)膽?yīng)用這樣才能延長其使用壽命。

34、</p><p>　　4.1 夜燈電路生活中應(yīng)用</p><p>　　夜燈電路在生活中常用在衛(wèi)生間、樓道走廊、自動(dòng)門等等，因?yàn)樾l(wèi)生間空氣潮濕，電路板容易受潮導(dǎo)致電路故障，樓道灰塵過多容易當(dāng)?shù)婪颇鶢柾哥R，使其靈敏度降低，等等方面所以，在使用時(shí)應(yīng)該正常的維護(hù)，以使它能夠更好的工作。</p><p>　　4.2 夜燈電路在生產(chǎn)中應(yīng)用</p><p>

35、;　　生產(chǎn)過程中使用熱釋電感應(yīng)夜燈，應(yīng)該注意將FIR放到一個(gè)溫度穩(wěn)定的地方，防止導(dǎo)致溫度變化不定使PIR感溫紊亂，導(dǎo)致不能正常工作，工廠中更應(yīng)該及時(shí)檢測(cè)維修，因?yàn)槿丝诿芗h(huán)境不好容易導(dǎo)致電路壞掉。</p><p>　　4.3 夜燈電路的維護(hù)</p><p><b>　　維護(hù)注意事項(xiàng)：</b></p><p>　　1、菲涅爾透鏡保持干凈，防止感應(yīng)

36、不靈敏；</p><p>　　2、集成芯片固定好防止脫落，不能正常工作；</p><p>　　3、線路順暢無老化電線；</p><p><b>　　5 結(jié)論</b></p><p>　　智能夜燈電路應(yīng)用廣泛各各行業(yè)都能涉及到，但是在生產(chǎn)生活應(yīng)用時(shí)也應(yīng)該合理的維護(hù)，適當(dāng)?shù)膽?yīng)用這樣才能延長其使用壽命。</p>

37、<p>　　夜燈電路在生活中常用在衛(wèi)生間、樓道走廊、自動(dòng)門等等，因?yàn)樾l(wèi)生間空氣潮濕，電路板容易受潮導(dǎo)致電路故障，樓道灰塵過多容易當(dāng)?shù)婪颇鶢柾哥R，使其靈敏度降低，等等方面所以，在使用時(shí)應(yīng)該正常的維護(hù)，以使它能夠更好的工作。</p><p>　　生產(chǎn)過程中使用熱釋電感應(yīng)夜燈，應(yīng)該注意將FIR放到一個(gè)溫度穩(wěn)定的地方，防止導(dǎo)致溫度變化不定使PIR感溫紊亂，導(dǎo)致不能正常工作，工廠中更應(yīng)該及時(shí)檢測(cè)維修，因?yàn)槿丝诿芗?/p>

38、環(huán)境不好容易導(dǎo)致電路壞掉。</p><p>　　本文是有集成電路控制的熱釋紅外感應(yīng)智能夜燈，具有更高的智能性和實(shí)用性，更能滿足人們生產(chǎn)生活的需要。</p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)電力電子技術(shù)這門課程有了進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。并且在其中了解和熟悉了它的應(yīng)用。學(xué)習(xí)到了如何讓應(yīng)用理論知識(shí)驗(yàn)證并解決實(shí)際

39、生活中遇到的相關(guān)問題以及各種元器件的工作原理和實(shí)際應(yīng)用。此次課程設(shè)計(jì)過程中有可也有甜，從開始時(shí)滿腹盛情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無不令我回味無窮。與此同時(shí)，明白了一些做人、做事的道理，付出一定會(huì)有回報(bào)，而不努力永遠(yuǎn)不會(huì)成功。遇到問題要多思考，多請(qǐng)教，多差資料，不可一知半解，要懂得互學(xué)互助，共同進(jìn)步。對(duì)我們而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實(shí)習(xí)將會(huì)成為我人生旅途的美好回憶。</