閃爍警示燈電路的設(shè)計

1、東 北 石 油 大 學(xué)課 程 設(shè) 計課 程 光電檢測技術(shù) 題 目 閃爍警示燈電路的設(shè)計 院 系 電子科學(xué)學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師 2015年3月13日東北石油大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書課程 光電檢測技術(shù)題目 閃爍警示燈電路的設(shè)計專業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 姓名 學(xué)號 主要內(nèi)容： 應(yīng)用Y976報警專用集成電路，光敏電阻等電子原器件，設(shè)計一當(dāng)夜幕來臨時，它能驅(qū)動紅色警示燈閃閃發(fā)光，以起到告警指示作用?；疽螅?） 研究Y976報警專用集成電路，光敏電阻的功能特性。2） 設(shè)計閃爍警示燈電路的功能框圖。3） 設(shè)計光電檢測電路、音頻電路、信號控制電路4） 設(shè)計5伏直流電源電路。5） 調(diào)試安裝。6

2、） 完成課程設(shè)計總結(jié)報告。主要參考資料：1）陳有卿編著. 新穎集成電路制作精選M.人民郵電出版社, 2005.4.2) 陳振官，陳宏威等編著.光電子電路制作實例M. 2006.4.3) 黃繼昌等編著.檢測專用集成電路及應(yīng)用M. 2006.10.完成期限 2015.3.92015.3.13 指導(dǎo)教師 專業(yè)負(fù)責(zé)人 2015年3月6日第1章 概述隨著改革開放的發(fā)展，電子電器也得到了飛速的發(fā)展。人們生活水平有很大提高。各種電器生活用品如：電動自行車、摩托車、汽車等貴重東西也為許多家庭所擁有。警示燈在我們?nèi)粘Ｉ钪杏锰幏浅V泛，例如：警示燈一般用在維護道路安全，通常是用在警車工程車、消防車急救車防范管理

3、車道路維修車牽引車緊急A/S車、機械設(shè)備等開發(fā)。然而，這時候，一些不法分子也越來越多。人們的安全意識還依然很淡薄，導(dǎo)致了許多嚴(yán)重的事故。因此，為了減少這樣的事情發(fā)生，人們便發(fā)明了示警閃光燈，提示人們道路上注意安全，因此減少了許多不該發(fā)生的事故。隨著科技的進步閃爍警示燈也將更加廣泛的應(yīng)用與推廣。1.1 閃爍警示燈的介紹、意義和作用在我們?nèi)粘Ｉ钪泻凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，有好多情況下需要安裝警示燈或標(biāo)志燈以提醒人們注意。例如道路施工時，需在施工現(xiàn)場掛上紅色安全警示燈以確保行人和行車的安全。高層建筑物的頂端按有關(guān)的規(guī)定必須設(shè)置紅色警示燈以確保飛機安全飛行。為引起大家注意，在一般情況下，多采用紅色的警示燈且最

4、好能發(fā)出閃爍光。但有時后在某些情況下又不需要其工作比如某些大型的器物，白天很明顯，只需在夜間提醒人們注意。光源采用10mm四元素超高亮度發(fā)光二極管（LED），使用壽命10萬小時；發(fā)光二極管角度在2530°時光源飽滿，使可視角度范圍擴大；太陽能黃閃燈均采用單晶硅太陽能供電，蓄電池功率15W，電池充滿電，可連續(xù)工作170個小時；所含LED的管粒為120粒，增加使用壽命和發(fā)光亮度，有較強的視覺沖擊感，提醒司機、行人注意前方有危險；透光鏡片的外表面采用傾斜面設(shè)計，能防止透光鏡片積累灰塵；外觀為LED光源所設(shè)計，結(jié)構(gòu)為超薄化，燈具厚度（400mm透光面的燈具為150mm）；外殼采用聚碳酸酯（P

5、C）材料一次注塑成型，密封采用硅橡膠密封件，防塵、防水、阻燃、抗老化，燈具外殼使用壽命10年。一般情況下，警示燈是按車種和用處可以提供多樣的長度的產(chǎn)品的，有燈罩組合的構(gòu)造，需要時一邊方向的燈罩可以組合復(fù)合顏色。此外，還可以根據(jù)光源形式的不同，分為：1燈泡轉(zhuǎn)燈；2 LED閃光；3 氙氣燈管頻閃，其中LED閃光形式的是燈泡轉(zhuǎn)燈形式的升級版，使用壽命更長，更節(jié)能，更低熱！由于人們越來越重視警示燈的作用，對它工作原理的掌握也變的越來越重要，所以本文主要介紹閃爍警示燈的主要原理，它的主要組成的部件的原理。第2章 閃爍警示燈電路工作原理2.1 電路工作原理電路主要采用新穎報警集成電路Y976和光敏電阻器R

6、G等元器件組成。2.1.1 新穎報警集成電路Y976Y976是采片j標(biāo)準(zhǔn)8腳雙列塑料封裝的CMOS報警集成電路，各管腳引線功能示意見圖2.1：1腳為輸出端OUT，不需外接功放三極管就可直接驅(qū)動揚聲器發(fā)聲；2腳與3腳為告警模式選擇端，可按地或懸空處理，以獲得不同的報警聲響；4腳為地端Vss；5腳為功能控制輸入端，當(dāng)接邏輯低電平時，電路不工作，接邏輯高電平時，電路方能正常工作；6、7腳為外接振蕩電阻端；8腳為電源正端VDD。本警示燈主要利用其輸出端OUT去直接驅(qū)動可控硅工作，井利用其5腳與光敏電阻器RG等來構(gòu)成光控電路。圖2.1 Y976集成電路2.1.2 光敏電阻器光敏電阻器又稱光導(dǎo)管，特性是在

7、特定光的照射下，其阻值迅速減小，可用于檢測可見光。 光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。 通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子空穴對，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強。光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器。主要用于光的測量、光的控制、和光電轉(zhuǎn)換。如圖2.2：光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便能夠吸收更多的光能。該類電阻器的特點是入射光越強，電

8、阻值就越小，入射光越弱，電阻值就越大。如聲控?zé)糁胁捎昧斯饷綦娮杵髯鳛榘滋炜刂茻艄獾难b置。特性：光敏電阻器是利用半導(dǎo)體光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種特殊電阻器，對光線十分敏感，它的電阻值能隨著外界光照強弱（明暗）變化而變化。它在無光照射時，呈高阻狀態(tài)；當(dāng)有光照射時，其電阻值迅速減小。圖2.2 光敏電阻器2.2電路整體框圖閃爍報警等電路整體框圖如圖2.3所示，主要由電源電路、超低頻振蕩器、光控電路、調(diào)光控制電路組成。電源電路超低頻振蕩器光控電路調(diào)光控制電路圖2.3 電路整體框圖2.3 元器件的選擇Rl-R4和R6、R7選用1/4W的金屬膜電阻器或碳膜電阻器;R5選用1/2W的金屬膜電阻器。Cl選用耐壓值為6

9、30V的滌綸電容器或CBB無感電容器;C2-C4均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器。VDl-VD5均選用1N4007型硅整流二極管。Vl選用3DU系列的光敏晶體管;V2選用S9013型硅NPN晶體管。VS選用1N4742(1W、l2V)型硅穩(wěn)壓二極管。VT選用TLC336A型 (HL為lOOW時)雙向晶呵管，若HL的功率增大,則VT的電流容量也應(yīng)相應(yīng)增大。IC選用NE555或CD7555型時基集成電路。VLC選用MOC302O或MOC302l、MOC3041等型號的光耦合器。第3章 電路設(shè)計及工作原理3.1 閃爍警示燈的設(shè)計3.1.1 電源電路電路設(shè)計電源電路由降壓電容器Cl、電阻器R5、整流

10、二極管VDl-VD4、濾波電容器C2和穩(wěn)壓二極管VS組成。圖3.1 電源電路3.1.2超低頻振蕩器設(shè)計超低頻振蕩器由時基集成電路IC（Y496）和電阻器Rl、R2、電容器C3等組成。圖3.2 超低頻振蕩器3.1.3光控電路電路設(shè)計光控電路由光敏晶體管Vl、晶體管V2、電阻器R3、R4和IC（Y976）內(nèi)電路組成。圖3.3 光控電路電路3.1.4調(diào)光控制電路設(shè)計調(diào)光控制電路由二極管VD5、電容器C4、光電穗合器VLC、電阻器R6、R7、雙向晶閘管VT和警示燈HL組成。 圖3.4 調(diào)光控制電路 3.2 整體電路圖圖3.5 電路圖交流220V電壓經(jīng)Cl降壓、VDl-VD4整流、C2濾波及VS穩(wěn)壓后，

11、產(chǎn)生l2V直流電壓，供給超低頻振蕩器電路。超低頻振蕩器電路振蕩工作后，從lC的3腳輸出IHz左右的超低頻方波信號。當(dāng)IC的3腳輸出的方波信號為正脈沖時，VD5導(dǎo)通，VLC內(nèi)部的發(fā)光二極管發(fā)光，光控晶閘管導(dǎo)通，并觸發(fā)雙向晶閘管VT導(dǎo)通，警示燈HL點亮。當(dāng)lC的3腳輸出的方波信號變?yōu)樨?fù)脈沖時，VD5截止，電容器C4上充得的電壓經(jīng)R6對VLC內(nèi)部的發(fā)光二極管放電，使其發(fā)光由強變?nèi)?，光控晶閘管和雙向晶閘管VT的導(dǎo)通量也由大變小，警示燈HL由亮變暗。當(dāng)HL尚未熄滅時，超低頻振蕩器下一個周期的正半波信號又到來，使VD5導(dǎo)通，HL又由暗變亮。如此循環(huán)往復(fù)，警示燈HL工作在 "亮+暗+亮+暗&quo

12、t;的閃爍狀態(tài)。在白天，Vl受光照射而呈低阻狀態(tài)，使V2導(dǎo)通，IC因4腳變?yōu)榈碗娖?(0.7V左石)而不工作，3腳元輸出，VLC和VT均截止，HL不亮。夜晚，Vl呈高阻狀態(tài)，V2截止，IC正常工作。調(diào)整電阻器R2的阻值，可改變超低頻振蕩器的工作頻率，從而改變警示燈HL的閃光頻率。適當(dāng)改變電容器C4的電容量，使HL在VD5截止后不致過暗，又要有明顯的閃爍感。第4章 電路安裝與調(diào)試4.1 電路焊接的注意事項在連接電路的過程中要注意各個點的相互關(guān)系，各個引腳的位置，以免連錯。在焊接的過程中還要注意焊點的質(zhì)量，避免過焊和稀焊的現(xiàn)象出現(xiàn)。另外，在連接光電跟蹤傳感接收頭電路時應(yīng)注意電阻間的關(guān)系以及兩個晶體

13、管之間的關(guān)系，要盡量選的對稱，否則將會對實驗結(jié)果造成影響。在連接好電路后，要先進行檢查，確認(rèn)無誤后再接通電源，以免燒壞元件。在進行試驗的過程中要防止外界光源的干擾影響試驗效果。4.2安裝調(diào)試在實驗條件下，對電路進行性能測試，所得結(jié)果基本符合實驗要求。在性能上也有所改進，然而仍然存在不足。在具體調(diào)試過程中應(yīng)注意操作，嚴(yán)格按實驗流程進行，以免對結(jié)果產(chǎn)生誤差或者破壞試驗，燒壞元件調(diào)節(jié)電位器RP1可以改變電路的光控靈敏度，在需要告警的光照度下，H閃爍發(fā)光。調(diào)節(jié)電位器RP2的阻值，改變集成塊輸出脈沖的頻率，即改變警示燈的閃爍頻率。第5章 結(jié)論經(jīng)過反復(fù)調(diào)試后實訓(xùn)基本達(dá)到了預(yù)期效果，雖然在時間上沒有要求那么

14、精確（亮0.2s，熄0.2s，再亮0.2s，之后熄1.5s）,但我覺得此次實訓(xùn)還是成功的。按要求完成了設(shè)計而且基本功能都實現(xiàn)了。本次實訓(xùn)安排了六個教學(xué)日的時間，還未接到具體實訓(xùn)內(nèi)容的時候，感覺要六日的時間那么實訓(xùn)具體內(nèi)容可能會很難，但實際并沒有那么可怕，在自己的獨立思考和老師的指導(dǎo)下，我用三個周的時間就完成了電路的設(shè)計與調(diào)試工作。通過本次實訓(xùn)我有以三點體會：一是要學(xué)會深刻分析對象，你要做什么，通過仔細(xì)深刻的分析題目及要求，找到切入點，然后才好下手。就我這次設(shè)計而言，閃光警燈，要求LED燈閃爍，那么怎樣LED燈才會閃爍呢？在它的正向兩端加上大于0.7v的有一點規(guī)律的電壓或脈沖就可實現(xiàn)了。按具體要

15、求選用設(shè)計；二是要會獨立思考問題，在剛拿到題目的時候我首先并沒有去思考這個課題應(yīng)該怎么做，而是去向同學(xué)詢問以前誰做過這個課題，導(dǎo)致耽擱了我三天的時間還一無所獲，后來我改正了這一錯誤觀念，獨立思考，查閱資料，向同學(xué)老師請教，最終完成了設(shè)計方案；三是要膽大心細(xì)，這里我所說的膽大并非指胡搞亂搞，而是以理論為依據(jù)，大膽創(chuàng)新、思維活躍。心細(xì)要求的是要注意細(xì)節(jié)問題，有時候一個細(xì)節(jié)問題就會決定設(shè)計的成敗，我此次前后設(shè)計的兩個電路雖然在理論上都是可行的，但在實際中就會導(dǎo)致兩種不同的結(jié)果，成功或是失敗，這根源就在于我不夠膽大、不夠心細(xì)，后在胡老師的指導(dǎo)下，改進創(chuàng)新才達(dá)到了預(yù)期的效果。 總之，無論在以后的學(xué)習(xí)生活還是走入社會，無論我們做什么事，都應(yīng)該要深刻分析對象，學(xué)會獨立思考，做到膽大心細(xì)，才會更容易成功。同時非常感謝老師此次實訓(xùn)對我們指導(dǎo)。參考文獻1閻石,數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社 2劉霞,侯傳教等,電子設(shè)計與實踐M.電子工業(yè)出版社 3張永林等,光電子技術(shù)M.高等教育出版社4黃繼昌,檢測專用集成電路及應(yīng)用M.人民郵電出版社5陳振官,光電子電路及制作實例M.國防工業(yè)出版社東北石油大學(xué)課程設(shè)計成績評價表課程名稱光