熱釋電紅外自動(dòng)節(jié)能燈設(shè)計(jì)

1、河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院 電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題目：熱釋電紅外自動(dòng)節(jié)能燈題目：熱釋電紅外自動(dòng)節(jié)能燈 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 應(yīng)用電子技術(shù)教育 092 姓名： 崔靖賢 時(shí) 間：2011-12-05 2011-12-23 指導(dǎo)教師： 張偉 邵鋒 徐濤 完成日期：2011 年 12 月 22 日 熱釋電紅外自動(dòng)節(jié)能燈設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1設(shè)計(jì)目的與要求 設(shè)計(jì)一個(gè)熱釋電紅外自動(dòng)節(jié)能燈控制電路，要認(rèn)真并準(zhǔn)確地理解有關(guān)要求，獨(dú)立完成 系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求所設(shè)計(jì)的電路具有以下功能： （1）人在燈亮，人走后延時(shí)燈滅； （2）采用熱釋電紅外傳感器，進(jìn)行人員檢測(cè)； （3）光源負(fù)載為白熾燈。 2設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1）

2、畫(huà)出電路原理圖，正確使用邏輯關(guān)系； （2）確定元器件及元件參數(shù)； （3）電路仿真； （4）sch 文件生成與打印輸出； （5）pcb 文件生成與打印輸出。 3編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告 寫(xiě)出設(shè)計(jì)的全過(guò)程，附上有關(guān)資料和電路圖，有總結(jié)體會(huì)。 4答辯 在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成敘述并回答問(wèn)題。 目錄目錄 1 引 言 .3 2 總體設(shè)計(jì)方案 .3 2.1 設(shè)計(jì)思路.3 2.2 設(shè)計(jì)方框圖.3 3 設(shè)計(jì)原理分析 .3 3.1 前置電路.4 3.2 放大電路.4 3.3 555 延時(shí)器.5 4 總結(jié)與體會(huì) .6 參考文獻(xiàn)： .6 附錄 1 仿真圖： .7 附錄 2 pcb 圖 .7 熱釋電紅外自動(dòng)節(jié)能燈熱釋電紅外自動(dòng)節(jié)能燈

3、摘要摘要：本次設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)模擬和數(shù)字電子電路的學(xué)習(xí)和掌握，自己動(dòng)手動(dòng)腦來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)熱釋電紅外 自動(dòng)節(jié)能燈，通過(guò)紅外線傳感器接收紅外信號(hào)，并利用 555 延時(shí)器來(lái)滿足人來(lái)燈亮，人走后延時(shí)燈 滅的要求。 關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：紅外傳感器 555 延時(shí)電路 可控硅 1 1 引引 言言 日常生活中我們最常見(jiàn)到的聲光控?zé)粜枰送ㄟ^(guò)拍掌或制造其他聲音來(lái)使燈點(diǎn)亮， 本次設(shè)計(jì)的電路具有同樣的效果，但是相對(duì)于聲光控?zé)魜?lái)說(shuō)，熱釋電紅外傳感自動(dòng)節(jié) 能燈更為便捷，當(dāng)人走進(jìn)紅外傳感區(qū)時(shí)，不需要拍掌或制造聲音來(lái)使燈點(diǎn)亮，電路中 的紅外傳感器會(huì)在人走近 6-10 米距離時(shí)自動(dòng)感應(yīng)，從而接通電路，點(diǎn)亮節(jié)能燈，人走 后，燈延時(shí)滅。本設(shè)

4、計(jì)主要應(yīng)用的是 555 延時(shí)電路，通過(guò)對(duì)模擬電子技術(shù)的學(xué)習(xí)和掌 握，自己來(lái)設(shè)計(jì)電路，并掌握基本方法和思路，對(duì)以后的學(xué)習(xí)打下好的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì) 電路之前，我通過(guò)查閱資料，對(duì) 555 延時(shí)電路的基本原理有了進(jìn)一步的了解，從而對(duì) 我設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行定論。 2 2 總體設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)方案 2.12.1 設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路 設(shè)計(jì)題目分析: a) 要求人來(lái)燈亮，需要用到紅外傳感器，傳感器會(huì)在人來(lái)是感應(yīng)紅外線并轉(zhuǎn)變成 電信號(hào)，為后續(xù)電路提供一定的條件。 b) 要求人走后燈延時(shí)滅，選用 555 延時(shí)電路來(lái)完成，延時(shí)時(shí)間由 555 延時(shí)電路上 的 6 腳 7 腳上所接電阻電容值的大小決定，即 t=1.1rc。 c)

5、 由于紅外傳感器接收到的信號(hào)會(huì)非常微弱，所以要用放大電路來(lái)放大，放大電 一般采用運(yùn)放來(lái)完成。 結(jié)論：通過(guò)分析得出電路最前端采用紅外傳感器接收信號(hào)，然后由運(yùn)放對(duì)信號(hào)進(jìn)行 放大，觸發(fā) 555 電路，使燈點(diǎn)亮. 2.22.2 設(shè)計(jì)方框圖設(shè)計(jì)方框圖 圖 1 設(shè)計(jì)方框圖 紅外傳感器放大電路延時(shí)電路白熾燈 3 3 設(shè)計(jì)原理分析設(shè)計(jì)原理分析 由傳感器接收到紅外信號(hào)，經(jīng)兩個(gè) ca3140 運(yùn)放放大，以足以驅(qū)動(dòng) 555 延時(shí) 電路，運(yùn)放放大后的信號(hào)接 555 延時(shí)器的 2 腳，用來(lái)觸發(fā) 555 工作，3 腳輸出接 可控硅，當(dāng)可控硅導(dǎo)通后，白熾燈即點(diǎn)亮。 3.13.1 前置電路前置電路 紅外傳感頭由熱釋電紅外傳感

6、器 p228 和菲涅爾光學(xué)透鏡組成，可使遙感距 離在 10 米開(kāi)外，p228 輸出的人體移動(dòng)時(shí)的傳感信號(hào)的頻率大致在 0.3 到 5hz 范 圍內(nèi)，據(jù)此可設(shè)計(jì)放大該微弱信號(hào)的高增益低頻放大器。 vt1 采用高增益高頻小功率管 2n3904，它和 r2，c2 組成前置放大器，對(duì) p22 8 檢測(cè)到的紅外電信號(hào)進(jìn)行前置放大，從集電極取出的放大后的電信號(hào)并將其直 接耦合到 ic1 運(yùn)算放大級(jí). 3.23.2 放大電路放大電路 ptc1 gnd 3 2 1 u2a 5 6 7 u2b ca3140 100k r4 1.5k r6 2m r5 0.033uf c4r7 gnd vcc 圖 2 放大電路

7、ic1 采用低噪聲，高增益運(yùn)放 ca3140，它與 r5， r4， c4 等組成高增益低 頻放大器，其通頻帶為 0.1 到 8hz，閉環(huán)增益高達(dá) 20 倍。 ic2 也采用 ca3140 器件，但這里利用它與 r7，ic1 輸出的固定電位組成一個(gè) 電壓比較器，當(dāng)輸入到 ic2 同向端的信號(hào)大于調(diào)定的反向端的基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較 器輸出高電平脈沖，并經(jīng) r7 加至 vt2 的基極，vt2 和 r8 組成一個(gè)倒相放大器， ca3140 經(jīng)它放大后為 ic3 提供負(fù)跳變觸發(fā)脈沖，使觸發(fā)器置位，為 555 提供工作電壓， 其 3 腳轉(zhuǎn)成高電平，加至可控硅的控制端，可控硅觸發(fā)導(dǎo)通，白熾燈得電點(diǎn)亮。 可控硅導(dǎo)

8、通時(shí)間取決于 555 的單穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)時(shí)間，即單穩(wěn)電路的充電時(shí)間常數(shù)，其 值為 t=1.1r10c7. 3.33.3 555555 延時(shí)器延時(shí)器 沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí) u1 處于高電平（u1vcc/3） ，如果接通電源后 q=0，uo=0，t 導(dǎo)通， 電容通過(guò)放電三極管 t 放電，使 uc=0，u0 保持低電平不變，如果接通電源后 q=1，放 電三極管就會(huì)截止，電源通過(guò)電阻 r 向電容 c 充電，當(dāng) uc 上升至 2vcc/3 時(shí)，由于 r=0， 圖 3 555 延時(shí)電路 s=1，鎖存器置 0，uo 為低電平，此時(shí)，放電三極管導(dǎo)通，電容 c 放電，uo 保持低電平 不變，因此電路通電后在沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，

9、電路只有一種穩(wěn)定狀態(tài) uo=0. 若觸發(fā)輸入端施加觸發(fā)信號(hào)（uivcc/3）,電路的輸出狀態(tài)由低電平跳變到高電平， 電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，放電三極管 t 截止，此后電容 c 充電，當(dāng) c 充電至 uc=2vcc/3 時(shí)， 1 2 3 4 5 6 7 8 555 0.01uf c c 1 1k r? res2 gnd vcc uo u1 電路的輸出電壓 uo 由高電平翻轉(zhuǎn)到低電平 ，同時(shí) t 導(dǎo)通，于是電容 c 放電，電路返 回到穩(wěn)定狀態(tài)。 表 1 555 定時(shí)器功能表 輸入輸出 c1 反向輸入端c 正向輸入端復(fù)位端輸出端放電管 t 00導(dǎo)通 2vcc/32vcc/3vcc/310導(dǎo)通 vcc/3 1

10、不變不變 4 4 總結(jié)與體會(huì)總結(jié)與體會(huì) 紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行，是實(shí)習(xí)三周以來(lái)最大的體會(huì)，以前只是單純 的學(xué)習(xí)理論知識(shí)，書(shū)上寫(xiě)什么，就認(rèn)為是什么，根本不加以思考，研究，但真正自己 動(dòng)手設(shè)計(jì)電路，才發(fā)現(xiàn)很多知識(shí)還有更廣的拓展范圍，比如電路中要用到可控硅，隨 便就從元件庫(kù)中調(diào)出來(lái)一個(gè)，以為所有的可控硅的性能都一樣，但實(shí)際上卻還有很大 的差別。我在經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)后對(duì)自己的認(rèn)識(shí)又有了很高的提升。在這次課程設(shè)計(jì)中， 我對(duì)模擬電子技術(shù)的掌握程度又有了很大的提升。很多原來(lái)我不懂的知識(shí)或者本來(lái)不 熟悉的知識(shí)都讓我掌握了，并且應(yīng)用能力有了很大的提高。 經(jīng)過(guò)這三周課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我感覺(jué)有很大的收獲：首先，通

11、過(guò)學(xué)習(xí)新的知識(shí)使 自己的學(xué)習(xí)能力有一個(gè)質(zhì)的提高，同時(shí)又加深自己對(duì)課本知識(shí)的理解，也達(dá)到復(fù)習(xí)課 本的目的。在此期間，我充分的利用圖書(shū)館以及互聯(lián)網(wǎng)資源查資料，學(xué)到了許多課本 以外的知識(shí)，能對(duì) dxp 和 multisim10.0 等仿真軟件進(jìn)行操作，能達(dá)到學(xué)以致用的目的。 對(duì)我們學(xué)生來(lái)說(shuō)，理論與實(shí)際同樣重要，這是我們以后在工作中說(shuō)明自己能力的一個(gè) 重要標(biāo)準(zhǔn)。 參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)： 1 康華光 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社 2模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì) 哈爾濱工程大學(xué)出版社 3 陳永甫 紅外探測(cè)與控制電路人民郵電出版社 附錄附錄 1 1 仿真圖及仿真圖及 pcbpcb 圖圖： r1 10m

12、r2 10k r3 100mx1 120v_100w v1 120 vrms 60 hz 0 j1 key = a 5 6 vcc out u1 555_timer_rated gnd dis rst thr con tri c1 10nf 3 c2 100uf r4 3k 9 v2 9 v q1 2n3904 d1 mac228a-8 84 r5 10k 7 12 2 1 0 附錄附錄 2 2 pcbpcb 圖圖: : 附錄附錄 3 3 schsch 文件文件 q2 2n3904 10nf c 8100pf c 7 c ap q3 triac2 3 4 5 6 7 1 vc c 555 gnd uo ui1 ui2 r d非 uic uo 8 u3 ptc 1 9.1k r 9 9.1k r 8 r es2 3k r 10 r es2 ds 1 lamp b t2 b attery gnd 3 2 1 u2a c a3140 5 6 7 u2b c a3140 q1 2n