照明燈卡片開關(guān)

1、 課程設(shè)計(jì)報(bào)告課 程 光電電路仿真課程設(shè)計(jì) 題 目 照明燈卡片開關(guān) 學(xué) 院 年 級(jí) 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 設(shè)計(jì)時(shí)間 目錄一、緒論3二、內(nèi)容32.1插卡取電開關(guān)的技術(shù)發(fā)展與過程32.2照明燈卡片開關(guān)的外觀結(jié)構(gòu)42.3插卡取電原理52.4電路設(shè)計(jì)圖52.5智能取電開關(guān)給酒店帶來的經(jīng)濟(jì)效益6三、元器件的選擇及功能介紹73.1NE55573.2電容的作用93.3三極管的作用93.4繼電器的工作原理和特性10四、心得體會(huì)11五、參考文獻(xiàn)12一、緒論為了方便客人進(jìn)出酒店房門及節(jié)約用電，用電安全方面設(shè)計(jì)了插卡取電開關(guān)。插卡取電開關(guān)專為酒店客房精心設(shè)計(jì)的節(jié)能產(chǎn)品，又稱插卡取電開關(guān)，當(dāng)酒店

2、的客人進(jìn)入客房時(shí)，將房門卡插入?？ㄈ‰婇_關(guān)中，即可使用客房內(nèi)的照明、電視、空調(diào)等設(shè)備，當(dāng)客人離開客房時(shí)取出房門卡（客人外出客房一定要拔卡出來，因?yàn)榭腿朔祷乜头繒r(shí)需要房門卡來開門），房間的總電源自動(dòng)延時(shí)15秒內(nèi)即可斷電，既可節(jié)電亦能使客房用電更加安全。 取電開關(guān)一般為強(qiáng)電220V供電，采用大功率30A繼電器，負(fù)載6600W，滿足酒店客房的用電負(fù)載；取電開關(guān)上有發(fā)光LED藍(lán)光指示燈，符合現(xiàn)代酒店潮流并方便客人夜間操作。為了讓酒店客房更好地達(dá)到節(jié)電效果，取電開關(guān)更多的使用專卡專用取電，只能通過插入與酒店門鈴開門卡配套的專用卡片才能達(dá)到取電，實(shí)現(xiàn)同一張卡實(shí)現(xiàn)開門和取電。本文主要設(shè)計(jì)了照明燈卡片開關(guān)的原

3、理圖，并用multisim仿真實(shí)現(xiàn)。二、內(nèi)容2.1插卡取電開關(guān)的技術(shù)發(fā)展與過程取電開關(guān)發(fā)展過程和酒店鎖是同步的，因?yàn)橐ㄟ^用開門卡來取電，所以取電開關(guān)必須與酒店鎖的門卡類型相配套。1）機(jī)械式取電開關(guān)：早期的取電開關(guān)實(shí)際上是一個(gè)機(jī)械翹板開關(guān)，通過插入鎖匙牌，將電源的兩個(gè)觸點(diǎn)導(dǎo)通。從而實(shí)現(xiàn)客人離開房間時(shí)，取出鎖匙牌的同時(shí)，觸點(diǎn)斷開，切斷房間電源。熟悉此原理的住店客人有時(shí)會(huì)用梳子等類似鎖匙牌的硬片狀物插入開關(guān)，同樣能取電，所以不能根本解決用電的安全和節(jié)能。目前幾乎已淘汰。2）光電式取電開關(guān)：隨著磁卡酒店鎖的問世，開門、取電只需要一張磁卡，就出現(xiàn)了光電式取電開關(guān)。其原理為通過插卡導(dǎo)通或者阻斷一對(duì)紅外線

4、，控制電路檢測紅外線的通斷，通過繼電器輸出電源的通斷。此原理的取電開關(guān)也稱通用型取電開關(guān)。目前還有少數(shù)酒店使用。3）IC卡取電開關(guān)：主要適用于通過接觸式IC卡取電，主要是檢測IC卡的芯片管腳，判斷有無卡插入和插入的是不是IC卡來輸出電源的通斷。目前所占市場比例也比較少。4）低頻卡取電開關(guān)：適用于125KHz的非接觸式感應(yīng)卡，如EM,TEMIC,TI等感應(yīng)卡，主要是檢測卡的頻率，是否符合125KHz來輸出電源的通斷。目前市場比例較大。5)高頻卡取電開關(guān)：主要適用于13.56MHz高頻感應(yīng)卡，如MIFARE的 S70,S50、還有國產(chǎn)的復(fù)旦卡等，通過識(shí)別此類卡的ID是否符合標(biāo)準(zhǔn)來輸出電源的通斷。目

5、前市場應(yīng)用較多。（以上5種類型都是識(shí)別開門卡的類型）6）識(shí)別房號(hào)型取電開關(guān)：是專卡專用開關(guān)之一，通過讀取開門卡內(nèi)的房間地址數(shù)據(jù)，進(jìn)行比較是否是該房間的卡來輸出電源的通斷。有少部分酒店使用。需要與酒店鎖共享寫卡數(shù)據(jù)。7）識(shí)別時(shí)間型取電開關(guān)：是專卡專用開關(guān)之一，通過讀取開門卡內(nèi)的房間地址和時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行比較是否是該房間的有效時(shí)間內(nèi)的卡來輸出電源的通斷。少部分酒店使用。需要與酒店鎖共享寫卡數(shù)據(jù)。8）網(wǎng)絡(luò)型取電開關(guān)：通過讀取開門卡的權(quán)限類型、時(shí)間等數(shù)據(jù)，上傳客控系統(tǒng)，由客控系統(tǒng)執(zhí)行客房用電狀態(tài)。高星級(jí)酒店使用較多。需要與酒店鎖共享寫卡數(shù)據(jù)和客控系統(tǒng)共享傳輸協(xié)議。2.2照明燈卡片開關(guān)的外觀結(jié)構(gòu)2.3插卡取

6、電原理一般插卡取電開關(guān)都有三部分電路組成：高低壓電源轉(zhuǎn)換部分、識(shí)別卡部分和輸出部分。其中電源的轉(zhuǎn)換由多種方式，如開關(guān)電源式、阻容降壓式、變壓器式等。高低壓轉(zhuǎn)換部分將交流電通過整流降壓為直流低壓電源供給識(shí)別部分和輸出部分。識(shí)別卡部分通過檢測插入的卡是否符合預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。輸出部分得到識(shí)別卡部分的符合標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，接通交流電源（火線）。此部分根據(jù)不同的負(fù)載要求，有30A、40A等。2.4電路設(shè)計(jì)圖(1)未插入房卡時(shí)的工作狀態(tài)電路如下：當(dāng)滑動(dòng)變阻器R4滑到最右邊，即R4取到最大值時(shí)，輸?shù)絋RI端的電壓大于THR或DIS端的電壓，使OUT輸出為低電壓，LED1亮，LED2熄滅，繼電器也就不會(huì)工作，燈泡就不會(huì)亮

7、。 (2)插入房卡后的工作狀態(tài)電路如下：當(dāng)滑動(dòng)變阻器R4滑到最左邊，即R4取到最小值時(shí)，輸?shù)絋RI端的電壓小于THR或DIS端的電壓，使OUT輸出為高電壓，LED1熄滅，LED2亮，繼電器就會(huì)工作，繼電器吸合，右邊回路構(gòu)成通路，燈泡就會(huì)亮。2.5智能取電開關(guān)給酒店帶來的經(jīng)濟(jì)效益（1）酒店采用ABLE開關(guān)取電，客人離開房間時(shí)，取走開門卡(客人一定要拔卡出來因?yàn)榭腿诉€要用這卡回來開門)，節(jié)電開關(guān)延遲 20 秒內(nèi)后自動(dòng)切斷酒店的電源，既可給酒店帶來直接的經(jīng)濟(jì)效益(節(jié)省大筆電費(fèi))，延長客房電器壽命，提升客房用電安全系數(shù)，又能有效地達(dá)到酒店節(jié)能，投資最少的成本，達(dá)到酒店“節(jié)能減排”的效果。按一般標(biāo)準(zhǔn)客房

8、的電器配置：左右床頭燈2540W*2          鏡前燈20W           落地?zé)?540W電視120W                    臺(tái)燈2540W    

9、      廊燈25W分體空調(diào)1000W               功率共約：1300W1.3KW按這個(gè)功率計(jì)算，如果酒店有房間100間，每度電0.9元，每個(gè)房間平均每天只要省電1小時(shí)，那么采用ABLE專用插卡節(jié)電開關(guān)后，酒店每年可節(jié)省電費(fèi)：1.3千瓦×100個(gè)房間×1小時(shí)/每天×365天×0.9元/每度電42,705元。（2）酒店客房用電安全如果客人沒有關(guān)閉酒店的

10、電器就外出，服務(wù)員又沒有注意到客人的外出，酒店的電器便長期工作，電器的長期工作會(huì)引致電器本身的發(fā)熱，如果電器發(fā)熱過于厲害，就會(huì)降低電器壽命或燒壞電器，甚至引發(fā)火警5。三、元器件的選擇及功能介紹3.1NE555上圖為555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器（1） VI=0v時(shí)，vo1輸出高電平。（2） 當(dāng)VI上升到2/3vcc時(shí)，vo1輸出低電平。當(dāng)VI繼續(xù)上升，vo1 保持不變。（3） 當(dāng)VI下降到2/3vcc時(shí)，電路輸出跳變位高電平。而且在VI繼續(xù)下降到0v時(shí)，電路的這種狀態(tài)不變。555各功能端的真值表如下表所示：由表可看出，S、R、MR的輸入不一定是邏輯電平，可以是模擬電平，因此，該集成電路兼有模擬

11、和數(shù)字電路的特色。NE555 引腳介紹NE555為8腳時(shí)基集成電路，各腳主要功能如下：1地GND（參考電壓：0V）2觸發(fā)（參考電壓：4.8V）3輸出（參考電壓：7.5V）4復(fù)位（參考電壓：12V）5控制電壓（參考電壓：4.5V）6門限（閾值）（參考電壓：2V）7放電（參考電壓：2V）8電源電壓Vcc（參考電壓12V）555集成電路的框圖及工作原理555集成電路開始是作定時(shí)器應(yīng)用的，所以叫做555定時(shí)器或555時(shí)基電路。但后來經(jīng)過開發(fā)，它除了作定時(shí)延時(shí)控制外，還可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制及計(jì)量檢測11。此外，還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路，用于交流信號(hào)源、電源變換、頻率

12、變換、脈沖調(diào)制等。由于它工作可靠、使用方便、價(jià)格低廉，目前被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中，555集成電路內(nèi)部有幾十個(gè)元器件，有分壓器、比較器、基本R-S觸發(fā)器、放電管以及緩沖器等，電路比較復(fù)雜，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體，如圖所示2。3.2電容的作用電容器的基本作用就是充電與放電，但由這種基本充放電作用所延伸出來的許多電路現(xiàn)象，使得電容器有著種種不同的用途，例如在電動(dòng)馬達(dá)中，我們用它來產(chǎn)生相移; 在照相閃光燈中，用它來產(chǎn)生高能量的瞬間放電等等; 而在電子電路中，電容器不同性質(zhì)的用途尤多，這許多不同的用途，雖然也有截然不同之處，但因其作用均來自充電與放電1。3.3三極管的作用三極管的主要作用是電流放

13、大，以共發(fā)射極接法為例（信號(hào)從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當(dāng)基極電壓UB有一個(gè)微小的變化時(shí)，基極電流IB也會(huì)隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流IB越大，集電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)（=IC/IB, 表示變化量。），三極管的放大倍數(shù)一般在幾十到幾百倍。3.4繼電器的工作原理和特性繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控

14、制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用1。（一）電磁繼電器的工作原理和特性電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器

15、的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。熱敏干簧繼電器的工作原理和特性熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測和控制溫度的新型熱敏開關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導(dǎo)熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵(lì)磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動(dòng)開關(guān)動(dòng)作。恒磁環(huán)能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。 固態(tài)繼電器（SSR）的工作原理和特性固態(tài)繼電器是一種兩個(gè)接線端為輸入端，另兩個(gè)接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離。固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類型可分為交流型和

16、直流型。按開關(guān)型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。（2）繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)額定工作電壓：是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號(hào)不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。直流電阻：是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量。吸合電流：是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常使用時(shí)，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對(duì)于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的1.5倍，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。釋放電流：是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)

17、，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。 觸點(diǎn)切換電壓和電流：是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時(shí)不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。四、心得體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)給我們帶來了許多的新知識(shí)，增強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力，給生活增添了快樂，同時(shí)也告訴我們應(yīng)該與互相幫助、相互團(tuán)結(jié)的團(tuán)隊(duì)精神。課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)習(xí)過程中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，是鍛煉我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)正確分析和解決實(shí)際問題的一個(gè)重要方面，也是培養(yǎng)應(yīng)用型專門人才的要求。本課題主要是設(shè)計(jì)了插卡取電開關(guān)的電路圖，剛開始時(shí)還對(duì)題目理解不透徹，設(shè)計(jì)方向出了錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)成了房間電路的設(shè)計(jì)，后來去圖書館查取了許多的資料后才有所明白。這個(gè)課程設(shè)計(jì)我們小組一共做了三遍，第一遍說實(shí)話只是照搬的一幅圖，但是后來發(fā)現(xiàn)這種實(shí)際應(yīng)用圖在multisim中無法實(shí)現(xiàn)，要把很多東西用基本元器件替換掉。第二遍我們自己設(shè)計(jì)了一幅圖出來，但是其間也遇到了很多困難，比如說仿真時(shí)電壓不穩(wěn)定，還有就是輸出電壓不夠高來驅(qū)動(dòng)繼電器后續(xù)電路的工作，所以后來我們?cè)O(shè)計(jì)了在555輸出管腳后加一個(gè)三極管放大電路來完善不足，但是沒有加延時(shí)電路，仿真結(jié)果也不穩(wěn)定。之后再反復(fù)的討論和上網(wǎng)查閱資料的過程中，我們完成了第三遍的電路圖，終于做出了滿意的效果。實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)了我在實(shí)踐中研究問題，分析問題和解決問題的能力以及培養(yǎng)了