光控延時照明電路的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)</p><p>　　設(shè)計(論文)題目:光控延時照明燈電路的設(shè)計</p><p>　　專 業(yè): 應(yīng)用電子技術(shù) </p><p>　　班 級: 應(yīng)電07-2班 </p><p>　　學(xué) 號:

2、 </p><p>　　姓 名: </p><p>　　指導(dǎo)教師: </p><p>　　二00九年十二月十日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。<

3、;/p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　第1章 緒 論2</p><p>　　第2章 設(shè)計框圖及電路系統(tǒng)概述3</p><p><b>　　2.1 目的3</b></p

4、><p>　　2.2 基本部分3</p><p>　　2.3 發(fā)揮部分3</p><p>　　2.4 設(shè)計框圖3</p><p>　　2.5 各個單元框圖原理分析4</p><p>　　第3章 電源電路5</p><p>　　3.1 電路原理圖5</p><p>

5、　　3.2 工作原理分析5</p><p>　　第4章 光耦合電路原理及光耦合器簡單介紹6</p><p>　　4.1 光耦合電路的組成6</p><p>　　4.1.1 光耦合電路原理圖6</p><p>　　4.1.2 工作原理分析6</p><p>　　4.2 光耦合器的組成7</p>

6、<p>　　第5章 鎖定電路原理及其中關(guān)鍵元器件的介紹9</p><p>　　5.1 鎖定電路的組成9</p><p>　　5.1.1 鎖定電路的原理圖9</p><p>　　5.1.2 工作原理分析9</p><p>　　5.2 555定時器的簡單介紹9</p><p>　　第6章 電路的仿真1

7、2</p><p>　　6.1 白天不工作電路的仿真12</p><p>　　6.1.1 仿真電路現(xiàn)象12</p><p>　　6.1.2 仿真電路原理12</p><p>　　6.2 夜晚工作電路的仿真13</p><p>　　6.2.1 仿真電路現(xiàn)象13</p><p>　　6.2

8、.2 仿真電路原理13</p><p><b>　　總 結(jié)14</b></p><p>　　參 考 文 獻15</p><p>　　附錄1 整機電路圖16</p><p>　　附錄2 元器件明細表17</p><p><b>　　摘 要</b></p>

9、;<p>　　本文介紹的是具有延時控制功能的照明燈，它是具有光控制功能的節(jié)能燈頭。結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，使用方便，性能可靠。文中介紹它的組成、功能、工作原理。光控延時照明燈，采用紅外線發(fā)光二極管以及光敏三極管作為雙重光控元件，利用NE555集成塊來控制電路的開關(guān)狀態(tài)。光控延時照明燈一般用于走廊樓道照明。該燈白天由于光線的照射，始終處于關(guān)閉狀態(tài)。一到晚上，該燈就會自動點亮，延時一段時間后，又會自動熄滅。是一種十分實用的節(jié)能照明

10、燈電路，不僅實用于家庭樓道，也同樣實用于公共廁所、公共走廊、住宅區(qū)、工廠、學(xué)校走廊的公共照明。</p><p>　　關(guān)鍵詞 光控；延時；照明燈</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　由于近年來我國的照明器材行業(yè)的迅速崛起，中國已經(jīng)成為電光源產(chǎn)品的主要輸出國之一。照明器材行業(yè)屬一般性競爭行業(yè)，是我國輕工業(yè)對外

11、開放較早的行業(yè)之一。我國加入WTO后，國際上一些知名品牌大企業(yè)相繼進入國內(nèi)產(chǎn)銷領(lǐng)域，使得國內(nèi)競爭國際化。努力增加節(jié)能光源和不同檔次、花樣、用途的照明器具的開發(fā)，加快綠色、節(jié)能光源產(chǎn)品的開發(fā)、推廣和應(yīng)用是我國目前照明器材行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點。我國照明器材行業(yè)將面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，而由此帶來的巨大商業(yè)利益也成為一些企業(yè)矚目的焦點。</p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)

12、燈的自動發(fā)亮、節(jié)能省電、延長燈的壽命變得越來越重要，而且貼近我們的實際生活。光控電路已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，它不需要開關(guān)，當(dāng)有人經(jīng)過時會自動點亮；廣泛應(yīng)用于走廊、樓道等公共場所，給人們的生活、帶來極大的方便。因此，得到了廣泛的應(yīng)用。光控電路是利用光控制電路工作的電子開關(guān)。該電路在設(shè)計時應(yīng)用了仿真軟件來進行仿真，然后才確定下來的，雖然用的僅僅是EWB軟件，但是在論文中也是比較有特色。能夠使人們在不知不覺中感受方便。</

13、p><p>　　第2章 設(shè)計框圖及電路系統(tǒng)概述</p><p><b>　　2.1 目的</b></p><p>　　1．掌握單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作原理和各元器件的功能。</p><p>　　2．進一步了解光控延時照明燈組成框圖和各個單元工作原理及相互聯(lián)系。</p><p>　　3．掌握自己實際操作動手能

14、力的形成和進一步提高。</p><p>　　4．鍛煉自己對所學(xué)理論知識和技能的綜合運用能力。</p><p>　　5．提高自己對文獻資料的搜索和信息處理能力。</p><p>　　6．培養(yǎng)自己對社會普通科學(xué)知識的了解。</p><p>　　7．增強自身的知識見解和設(shè)計論文的方法。</p><p><b>　　

15、2.2 基本部分</b></p><p>　　1．電源電路，用的是交流電。</p><p>　　2．電轉(zhuǎn)換及放大部分，包括它的組成工作原理。</p><p>　　3．延時部分，包括它的電路及工作原理。</p><p>　　4．光控開關(guān)部分，包括它的組成及工作原理。</p><p><b>　　2.

16、3 發(fā)揮部分</b></p><p>　　1．可以采用不同的原理來完成。</p><p>　　2．可以采用不同的元件來實現(xiàn)各部分的工作。</p><p><b>　　2.4 設(shè)計框圖</b></p><p>　　為了在公共場所，如走廊、衛(wèi)生間等，提供一種方便節(jié)能的燈頭，設(shè)計了以光照控制的開關(guān)。白天，通過光照鎖

17、定燈不會亮；晚上，電路開始工作，有人進入光控區(qū)時，燈變亮，延時一段時間后自動熄滅，從而起到方便節(jié)能的作用。根據(jù)設(shè)計電路得到所要完成的功能和達到的效果。</p><p>　　2.5 各個單元框圖原理分析</p><p><b>　　1．電源電路</b></p><p>　　電源電路為整個電路提供需要的電壓。整機電路圖(見附錄1)中C4、R5、VD

18、、R6及C3組成電源電路，220V交流市電壓經(jīng)VD整流，C3濾波電容，即利用電容通交阻直作用為下一電路提供交流電壓，使整個電路開始工作。</p><p><b>　　2．光耦合電路</b></p><p>　　光敏二極管VTL1在此電路中的作用主要是光敏二極管VTL1接收到VL發(fā)出的紅外線使其導(dǎo)通，從而使光敏二極管集電極與IC芯片2腳相連，為其提供工作電壓。</

19、p><p><b>　　3．鎖定電路</b></p><p>　　VTL2是一個3DU系列的光敏三極管，它的集電極與IC芯片4腳相連，在白天光敏三極管導(dǎo)通，4腳呈現(xiàn)低電平，IC集成塊被鎖死，3腳始終呈現(xiàn)低電平，燈泡不會發(fā)光，只有在夜晚，光敏三極管截止，4腳呈現(xiàn)高電平，IC塊鎖定被解除，整個電路才可以正常工作。</p><p><b>　　

20、4．燈光開關(guān)控制</b></p><p>　　燈光開關(guān)控制電路由VT和EL組成。下面簡單介紹一下電源電路中各元器件的功能和作用。</p><p>　　VT選用的是MAC97A6小型塑封雙向晶閘管，其內(nèi)部相當(dāng)于是由3個PN結(jié)組成，每個PN結(jié)都具有單向?qū)щ娦裕陔娐分邢喈?dāng)于一個自動開關(guān)，決定著3條支路的通斷情況：連接電源的部分；連接芯片IC第3腳電路；連接燈泡電路。</p&g

21、t;<p>　　EL是一個簡單的照明燈，顯示燈亮滅的情況。亮滅由雙向晶閘管決定，當(dāng)電路滿足工作情況時，IC芯片3腳輸出高電平時候雙向晶閘管導(dǎo)通，這時候EL燈亮。</p><p><b>　　第3章 電源電路</b></p><p><b>　　3.1 電路原理圖</b></p><p>　　3.2 工作原理分

22、析</p><p>　　電源電路中各元器件的功能和作用：</p><p>　　VD是一個整流二極管，對220V交流市電壓進行整流。</p><p>　　C3是一個濾波電容，其大小0.33u/220V對整流220V交流市電壓，進行通交阻直作用，濾除直流成分，使交流成分為下幾個電路部分提供工作電壓。</p><p>　　R5是一個限流電阻，其阻值

23、R5=100K，阻值很大，可以看出是一個限流電阻，使其降壓，防止大電流通過損壞元器件，使電路不能正常工作。</p><p>　　C4是一個保護電容，其大小0.1u/100V，它的作用是保護前面的二極管VD。同時與電阻R5并聯(lián)組成RC諧振電路。</p><p>　　R6是一個限流電阻，其阻值R6=10K，阻值很大，可以看出也是一個限流電阻對整個電路起保護作用。</p><

24、p>　　第4章 光耦合電路原理及光耦合器簡單介紹</p><p>　　光電耦合器是近幾年發(fā)展起來的一種半導(dǎo)體光電器件。由于它具有體積小、壽命長、抗干擾能力強、工作溫度寬及無觸點輸入（輸出），在電氣上完全隔離等特點，被廣泛地應(yīng)用在電子技術(shù)領(lǐng)域及工業(yè)自動控制領(lǐng)域中。它可以代替繼電器、變壓器、斬波器等。也可用于隔離電路、開關(guān)電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換、邏輯電路、過流保護、長線傳輸、高壓控制及電平匹配等。</p>

25、<p>　　4.1 光耦合電路的組成</p><p>　　4.1.1 光耦合電路原理圖</p><p>　　4.1.2 工作原理分析</p><p>　　光耦合電路由R1、R2、VTL1及VT組成。</p><p>　　1．R1、R2為限流電阻，在電路中起保護作用，其中R1=10K、R2=2.2K，由歐姆定律得I=U/R，所以通過

26、R1上的電流I1=(220V-UVL)/R1>UV,UVL很小為0.2，所以忽略，則I1=220V/ R1=220V/10K=22mA。在圖中R1，VL與R2，VTL1組成并聯(lián)電路，構(gòu)成光電耦合電路。</p><p>　　2．VL選用的是型號為HG501的中功率紅外發(fā)射二極管，具有單向?qū)щ娦?，起到開關(guān)作用，工作在導(dǎo)通與截止兩種狀態(tài)。</p><p>　　3．VTL1是光敏二極管，在此

27、電路中，當(dāng)光敏二極管VTL1接收到VL發(fā)出的紅外線時使其導(dǎo)通，從而使光敏二極管集電極與IC芯片2腳相連，為其提供工作電壓。</p><p>　　4.2 光耦合器的組成</p><p>　　光電耦合器主要由兩個元件組成：一是光源，實際上它是一個發(fā)光二極管（LED）。二是光敏器件，它可選用光電池、光敏三極管、光敏單向可控硅等器件。最通用的光電耦合器件是把砷化鉀發(fā)光二極管（LED）和硅光敏三極管

28、封裝在完全與外界光線隔離的外殼中。如圖4-2所示：</p><p>　　光電耦合器的基本工作過程如下：當(dāng)有電流流過LED時，便產(chǎn)生光源，光的強度取決于激勵電流的強度，此光源照射到封裝在一起的光敏三極管上后，控制光敏三極管產(chǎn)生與LED正向電流成比例的集電極電流。圖4-3表示的是線性工作方式的光耦器件。</p><p>　　二極管有正向電流IF時產(chǎn)生光源，使光敏三極管的集電極電流Ic供給負載電

29、阻RL。為了設(shè)計光耦合器件的輸入電路要掌握以下三個參數(shù)：二極管正向電流、二極管正向電壓VF和輸入電壓Vin。</p><p>　　限流電阻R可用下式計算：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　一般說來，二極管的正向電流、電壓曲線由生產(chǎn)廠家給出。這樣，按照曲線，就可以確定工作點，限流電阻R的值也就很容易計算了。在光

30、耦器件的輸出部分，有意義的參數(shù)是光敏三極管的集電極電流Ic。在光敏三極管的集電極生成的電流的大小，與二極管的正向電流IF和光耦器件的直流電流傳輸率或稱耦合系數(shù)η成正比。如果二極管的正向電流是已知的。光敏三極管的集電極電流可由下式進行計算：</p><p><b>　　（4-2）</b></p><p>　　在生產(chǎn)廠家提供的資料中，會給出在特定的集電極—發(fā)射極電壓Vce

31、下的交流電流傳輸率曲線，從這個曲線中，可以求出集電極和發(fā)射極電流，為了得到負載電壓Vout，可以選擇合適的負載RL值。</p><p>　　第5章 鎖定電路原理及其中關(guān)鍵元器件的介紹</p><p>　　5.1 鎖定電路的組成</p><p>　　5.1.1 鎖定電路的原理圖</p><p>　　5.1.2 工作原理分析</p>

32、<p>　　鎖定電路由R3、VTL2和IC組成。R3是一個限流電阻，保護光敏二極管VTL2，串聯(lián)在VTL2的集電極，其阻值R3=5.1K。VTL2是一個3DU系列的光敏三極管，它的集電極與IC芯片4腳相連，只有當(dāng)4腳輸出高電平時光敏三極管才導(dǎo)通，整個電路才可以正常工作。所以可以明顯看出此電路實現(xiàn)的是一個鎖定功能，只有IC芯片4腳為高電平時電路才工作。</p><p>　　5.2 555定時器的簡單介紹

33、</p><p>　　555定時器是一種多用途的數(shù)字—模擬混合集成電路，利用它可以方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。由于使用靈活、方便，所以555定時器在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到應(yīng)用。</p><p><b>　　電路組成</b></p><p>　　555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖5-1

34、所示。它由內(nèi)部含有三個5千歐電阻組成的電阻分壓器、兩個電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、集電極開路的放電三極管VT以及緩沖器等組成。圖5-2為555定時器的外引線排列圖。</p><p>　　圖5-1 CB555的電路結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖5-2外引線排列圖</p><p><b>　?。?）電阻分壓器</b></p>

35、<p>　　由三個3到5千歐的電阻R組成，為變壓比較器C1和C2提供基準(zhǔn)電壓。</p><p><b>　?。?）電壓比較器</b></p><p>　　由C1和C2組成，當(dāng)控制電壓輸入端CO懸空時，C1和C2基準(zhǔn)電壓分別為2/3Vcc和1/3Vcc。</p><p>　　C1的反向輸入端TH稱為555定時器的高觸發(fā)端，C2的同向輸入

36、端稱為555定時器的低觸發(fā)端。</p><p>　?。?）基本RS觸發(fā)器 </p><p>　　基本RS觸發(fā)器由兩個與非門G1和G2構(gòu)成。比較器C1的輸出作為置0輸入端，若C1輸出為0，則Q=0；比較器C2的輸出作為置1輸入端，若C2輸出為0，則Q=1。</p><p>　　是定時器的復(fù)位輸入端，只要=0，定時器的輸出端OUT則為0。正常工作時，必須使處于高電平。&

37、lt;/p><p><b>　?。?）放電管VT</b></p><p>　　VT是集電極開路的三極管，VT的集電極作為定時器的引出端D。</p><p><b>　?。?）緩沖期</b></p><p>　　緩沖器由G3和G4構(gòu)成，用于提高電路的負載能力。</p><p>&l

38、t;b>　　2．工作原理</b></p><p>　　555定時器的工作原理比較簡單。</p><p>　　為置0輸入端，當(dāng)=0時，定時器的輸出OUT為0；當(dāng)=1時，555定時器具有以下功能：</p><p>　?。?）當(dāng)高觸發(fā)端TH>2/3Vcc，且低觸發(fā)端>1/3Vcc時，比較器C1輸出為低電平；C1輸出的低電平將RS觸發(fā)器置于0狀

39、態(tài)，即Q=0，使得定時器的輸出OUT為0，同時放電管VT導(dǎo)通。</p><p>　　（2）當(dāng)?shù)陀|發(fā)端<1/3Vcc，且低觸發(fā)端TH<2/3Vcc時，比較器C2輸出為低電平；C2輸出的低電平將RS觸發(fā)器置為1狀態(tài)，即Q=1，使得定時器的輸出OUT為1，同時放電管VT截止。</p><p>　　（3）當(dāng)TH<2/3Vcc、>1/3Vcc時，定時器的輸出OUT和放電管VT

40、的狀態(tài)保持不變。</p><p>　　根據(jù)以上分析，可以得出555定時器的功能表，見表5-1。</p><p>　　表5-1 555定時器的功能表</p><p><b>　　第6章 電路的仿真</b></p><p>　　此次電路仿真運用的EWB仿真軟件，在仿真過程中也遇到少許問題，例如EWB元器件庫中沒有光電耦合器之

41、類的元器件而只能用開關(guān)代替。而且在仿真電路時不能改變元器件庫里面設(shè)置好的元件參數(shù)。但是，通過努力，最終仿真還是比較成功。對于白天不工作和夜晚工作的電路都通過了仿真。</p><p>　　6.1 白天不工作電路的仿真</p><p>　　6-1白天有光照不工作的仿真圖</p><p>　　6.1.1 仿真電路現(xiàn)象</p><p><b&g

42、t;　　燈泡不亮。</b></p><p>　　6.1.2 仿真電路原理</p><p>　　如圖6-1，白天有光照射時，VTL2呈現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)，使IC的4腳（復(fù)位端）為低電平，整個控制電路白天被鎖定而不工作，不管有無人進入控制區(qū)燈泡都不會亮。</p><p>　　6.2 夜晚工作電路的仿真</p><p>　　圖6-2晚上無光照電

43、路工作的仿真圖</p><p>　　6.2.1 仿真電路現(xiàn)象</p><p><b>　　燈泡發(fā)光。</b></p><p>　　6.2.2 仿真電路原理</p><p>　　如圖6-2，在晚上，VTL2因無光照射而呈現(xiàn)截止?fàn)顟B(tài)，IC的4腳變?yōu)楦唠娖?，整個光控電路開始進入工作狀態(tài)。</p><p>

44、;　　當(dāng)有人進人光控區(qū)后，VTLl截止、VT2飽和，IC的2腳變?yōu)榈碗娖?，IC的3腳輸出高電平，使VT受觸發(fā)而導(dǎo)通（相當(dāng)于仿真圖中開關(guān)閉合），照明燈EL被點亮。</p><p>　　當(dāng)人離開光控區(qū)時，光線照射使VTL1飽和、VT2截止，IC的2腳變?yōu)楦唠娖?，電源?jīng)過RP對C1充電，當(dāng)充電結(jié)束時，IC塊7腳變?yōu)楦唠娖?，電路發(fā)生翻轉(zhuǎn)，IC塊暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，其3腳恢復(fù)低電平，使VT截止，照明燈EL熄滅。</p>

45、;<p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我受到了一次應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題的全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在綜合知識的選用方面，在產(chǎn)品開發(fā)的基本思想、方法方面，以及在常用電路分析思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步。為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。這次在指導(dǎo)老師的幫助下，在同學(xué)的幫助下，基本上完成了設(shè)計任務(wù)，在電路分析

46、與設(shè)計方面也有了一定的提高，為今后走上工作崗位打下了專業(yè)基礎(chǔ)。在這次的畢業(yè)設(shè)計中，讓我深深地體會到進行電子產(chǎn)品的開發(fā)不是一件簡單的事情，它需要設(shè)計者具有全面的專業(yè)知識、縝密的思維、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度以及較高的分析問題、解決問題的能力，而我在很多方面還有欠缺。最后，我要衷心感謝老師在我的設(shè)計過程中給予我的極大幫助，使我能夠及時、順利地完成此次的畢業(yè)設(shè)計。同時，也要感謝我的老師和同學(xué)們在本畢業(yè)設(shè)計過程中給予我的支持和幫助。</p>

47、<p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　?。?］高吉祥．電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計．北京：電子工業(yè)出版社，2002年［2］彭介華．電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)．北京：高等教育出版社，1997年［3］畢滿清．電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計．北京：機械工業(yè)出版社，2001年</p><p><b>　　附錄1 整機電路圖</b>