電工電子課程設(shè)計(jì)(感應(yīng)燈)

1、題目：聲光雙控開關(guān)設(shè)計(jì)班級(jí)：*學(xué)號(hào)：*姓名：*指導(dǎo)：*時(shí)間：*景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書目錄1、總體方案與原理說明. 12、單元電路1橋式整流電路 . 23、單元電路2降壓濾波電路 . 34、單元電路3聲音信號(hào)輸入電路 . 45、單元電路4光信號(hào)輸入電路 . 56、單元電路5延時(shí)控制電路 . 67、單元電路6外接電路 . 78、總體電路原理相關(guān)說明. 89、總體電路原理圖. 910、元件清單. 1011、參考文獻(xiàn). 1112、 設(shè)計(jì)心得體會(huì). 121、總體方案與原理說明隨著人們生活現(xiàn)代化水平不斷提高，國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力的供需矛盾日益加劇生產(chǎn)更多的電即意味著要消耗更多的煤、石

2、油、天然氣、核原料等不可再生資源，還會(huì)帶來許多相應(yīng)的環(huán)境問題。為此，我們應(yīng)該從身邊做起，珍惜并節(jié)約每一度電。所以，現(xiàn)在很多住宅樓道都安裝了自動(dòng)控制樓道燈。圖1 聲光雙控電路框圖如圖1所示，本設(shè)計(jì)主要由橋式整流電路、降壓濾波電路、聲音信號(hào)輸入電路、光信號(hào)輸入電路、延時(shí)控制電路以及外接電路6部分組成。橋式整流電路將220V市電變成脈動(dòng)直流電壓，再經(jīng)過限流，穩(wěn)壓，濾波輸出12V直流電壓，為集成塊及三極管提供電源。聲音信號(hào)和光敏電阻感受到的光信號(hào)以“與”的關(guān)系來控制集成塊輸出高低電平，構(gòu)成的延時(shí)電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)延時(shí)，然后集成塊的輸出控制晶閘管的導(dǎo)通和斷開，從而控制燈泡的亮與滅。12、單元電路1橋式整流電

3、路圖2 橋式二極管整流電路它是由圖2中的二極管D2、D3、D4、D5組成。其功能是將220V的交流市電轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電壓。整流電路的工作原理 ： 橋式整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電二極管橋式整流電路輸入、輸出之間的數(shù)量關(guān)系及二極管選擇的條件： 輸出電壓VO、輸出電流IO與輸入電壓V2的關(guān)系：VO=2×0.45V2=0.9V2IO=0.9×(VO/RL）二極管所承受的電流及耐壓值IV=IO/2=0.45×(VO/RL）VRM=V2m單向橋式整流電路二極管選擇條件：IVZIO/2=0.45×(VO/RL）VRMV2m路，如圖4所示。整流電路中的二極管

4、是作為開關(guān)運(yùn)用，具有單向?qū)щ娦浴?3、單元電路2降壓濾波電路圖3 降壓濾波電路由圖8中的電阻R7、電容C2和穩(wěn)壓管D6組成。電路中燈泡也起到了很重要的降壓作用。橋式整流電路輸出的脈動(dòng)直流電壓經(jīng)過R7限流降壓，電容C2濾波，從而得到比較小的直流電壓加到穩(wěn)壓管D6上，獲得12V的直流電壓，作為控制電路的直流電源。34、單元電路3聲音信號(hào)輸入電路圖4 聲音信號(hào)電路由圖8中的駐極體話筒MIC、電阻R1、R2、R3、電容C1和三極管Q1組成。 駐極體話筒的基本結(jié)構(gòu)是由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個(gè)上面有若干小孔的金屬電極（背電極）構(gòu)成。駐極體面與背電極相對(duì)，中間有一個(gè)極小的空氣隙，形成一個(gè)以空氣隙和

5、駐極體作絕緣介質(zhì)，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極。由于駐極體薄膜上分布有自由電荷。當(dāng)聲波引起駐極體薄膜振動(dòng)而產(chǎn)生位移時(shí)；改變了電容兩極板之間的距離，從而引起電容的容量發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定，根據(jù)公式：Q =CU所以當(dāng)C變化時(shí)必然引起電容器兩端電壓U的變化，從而輸出電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)聲電的變換。由于實(shí)際電容器的電容量很小，輸出的電信號(hào)極為微弱，輸出阻抗極高，可達(dá)數(shù)百兆歐以上。因此，它不能直接與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器。通常用一個(gè)專用的場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)二極管復(fù)合，組成阻抗變換器。 聲音信號(hào)輸入電路的工作原理：當(dāng)沒有聲音時(shí)，三

6、極管Q1工作在飽和狀態(tài)，CD4011的2腳為低電平；當(dāng)有聲音時(shí)，聲音信號(hào)經(jīng)話筒MIC轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后經(jīng)C1耦合至三極管Q1放大，Q1由飽和進(jìn)入放大狀態(tài)，其集電極由低電平轉(zhuǎn)變成高電平并送入集成電路CD4011的2腳。45、單元電路4光信號(hào)輸入電路R4RG圖5 光信號(hào)輸入電路它是由圖8中的電阻R4和光敏電阻RG組成。光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。構(gòu)成光敏電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導(dǎo)體。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，價(jià)帶中的

7、電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時(shí)產(chǎn)生空穴，電子空穴對(duì)的出現(xiàn)使電阻率變小。光照愈強(qiáng)，光生電子空穴對(duì)就越多，阻值就愈低。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子-空穴對(duì)逐漸復(fù)合，電阻也逐漸恢復(fù)原值，電流也逐漸減小。光信號(hào)輸入電路的工作原理：光的強(qiáng)弱經(jīng)光敏電阻RG轉(zhuǎn)換為高、低電平后送入集成電路CD4011的1腳。由降壓濾波電路知，光敏電阻和R4的總電壓U為12V,白天光線射到光敏電阻RG上時(shí)，其阻值變得很小，約為20K,則光敏電阻的電壓U1為：U1=U×RG/(R4+RG)=12V×20/(180+20)=1.2VCD4011

8、的1腳為低電平，則3腳被鎖定為高電平，與2腳的輸入高低電平無關(guān)，所以電路封鎖了聲音通道，使聲音信號(hào)不能通過，即燈泡亮滅不受聲音控制。這時(shí)，門U1A的3腳輸出的高電平經(jīng)過門U1B、U1C、U1D三次反相后成低電平，晶閘管D7無觸發(fā)信號(hào)不導(dǎo)通，燈不亮。夜晚，RG因無光線照射呈高阻，約為10M。則光敏電阻的電壓U2為：U2=U×RG/(R4+RG)=12V×10000000/(180+10000000)12V則與非門U1A的輸入端1腳變成高電平，門U1A的3腳輸出狀態(tài)受2腳輸入電平的控制，這為聲音通道的開通創(chuàng)造了條件。56、單元電路5延時(shí)控制電路D1R6圖6 延時(shí)控制電路延時(shí)控制

9、電路的工作原理：見圖8的電路圖，在白天時(shí)，與非門U1A的輸入端1腳為低電平，則3腳被鎖定為高電平，與2腳的輸入高低電平無關(guān)，所以電路封鎖了聲音通道，使聲音信號(hào)不能通過，即燈泡亮滅不受聲音控制。這時(shí)，門U1A的3腳輸出的高電平經(jīng)過門U1B、U1C、U1D三次反相后成低電平，晶閘管D7無觸發(fā)信號(hào)不導(dǎo)通，燈不亮。當(dāng)在夜晚同時(shí)有聲音信號(hào)時(shí)，與非門U1A的輸入端1腳和2腳都為高電平，則其輸出為低電平，再經(jīng)與非門U1B反相輸出高電平，通過隔離二極管D1給電容C3充電，當(dāng)C3充電電壓達(dá)到與非門U1C的閾值電平時(shí)，使與非門U1D輸出高電平，通過R5觸發(fā)可控硅D7使其導(dǎo)通，主回路便有較大的電流通過白熾燈使其發(fā)光

10、。當(dāng)聲音消失后，與非門U1A的輸入端的2腳變?yōu)榈碗娖剑瑒t其輸出端為高電平，從而使與非門U1B輸出為低電平，因D1的阻斷作用，電容C2只能通過R5緩慢放電，經(jīng)過大約1分鐘下降到與非門U1C的閾值電壓以下，使與非門U1D輸出低電平，當(dāng)交流電過零點(diǎn)時(shí)，可控硅自動(dòng)關(guān)斷，白熾燈熄滅。延時(shí)時(shí)間理論值為：t=2RC=2×10uF×1M62.8S67、單元電路6外接電路P1圖7 外接電路為白熾燈。78、總體電路原理相關(guān)說明系統(tǒng)采用CD4011為核心控制晶閘管的通斷。其工作電路如圖8所示。二極管D2-D5組成橋式整流電路將220V市電變成脈動(dòng)直流電壓，再經(jīng)過R7限流，D6穩(wěn)壓，C2濾波輸出1

11、2V直流電壓，為集成塊CD4011及三極管Q1提供電源。駐極體話筒MIC的聲音信號(hào)和光敏電阻RG感受到的光信號(hào)以“與”的關(guān)系來控制CD4011輸出高低電平，經(jīng)過C3和R6構(gòu)成的延時(shí)電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)延時(shí)，然后CD4011的輸出控制晶閘管的導(dǎo)通和斷開，從而控制燈泡的亮與滅。89、總體電路原理圖P1圖8 總體電路原理圖910、元件清單1011、參考文獻(xiàn)1夏克組,鄭聚爽.一種聲光雙控節(jié)能自動(dòng)開關(guān)的研制J.中國照明電器.2011,(03)2索明何,王立剛,饒運(yùn)濤.基于555定時(shí)器的雙光雙控照明燈設(shè)計(jì)J.科技信息(科學(xué)教研).2008.(01)3夏克組,鄭兆聚.一種聲光雙控節(jié)能自動(dòng)開關(guān)的研制J.電器開關(guān).2

12、001.(01)4李麗軍.聲光雙控延時(shí)節(jié)能燈J.電子制作.2005.(04)5王曉靜.聲光延時(shí)控制電路的制作J.電子測(cè)試.2009.(04)6焦忠平.照明燈聲光控制電路及制作J.科教文匯(中旬刊).2007.(05)7廖貽謀.聲光控延時(shí)燈J.電子世界.2005.(10)8趙陽.聲光控制延時(shí)開關(guān)電路的設(shè)計(jì)與制作J.電子制作.2007.(10)9盧濤.聲光控節(jié)能燈的制作J.電子制作.2006.(10)10葉永茂.聲光控延時(shí)節(jié)電開關(guān)J.電子科技.2000.(03)1112、設(shè)計(jì)心得體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)成功地制作出了一個(gè)節(jié)能的聲光雙控電子開關(guān)，它能實(shí)現(xiàn)以下功能：1.白天正常光照下，無論有無聲音，燈泡不亮；2.夜晚無聲音的時(shí)候，燈不亮；有聲音觸發(fā)時(shí)，燈亮；3.燈亮一定時(shí)間以后，自動(dòng)熄滅且延時(shí)20S左右；4.靈敏度較高本設(shè)計(jì)安全節(jié)電、使用壽命長且成本低。達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了聲光雙控且能自動(dòng)延時(shí)，可廣泛使用于公共場(chǎng)所的照明控制，在日常生活中具有很大的實(shí)用性。通過本課程設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步熟悉了各元器件的工作原理及功能，比如駐極體話筒和可控硅的管腳分布、參數(shù)及工作原理，