傳感器課程設計6號設計doc(共18頁)

1、 題 目 光控延時照明燈 摘要(zhiyo)隨著(su zhe)電力電子的蓬勃發(fā)展和迅速換代促進了交流電動機變流(頻)供電技術(shù)(jsh)的迅速發(fā)展和變流(頻)裝置的現(xiàn)代化，其中逆變技術(shù)的發(fā)展是其中具有代表性的一個分支，具有很重要的研究價值。電流控制電壓型逆變器(Current-controlled PWM)，簡稱CC-PWM,是一種電壓型逆變器的直接電流控制方法，即：通過電流的閉環(huán)控制實現(xiàn)逆變器負載電流的準確、及時跟蹤。在CC-PWM電流控制方案中，滯環(huán)電流控制是應用得最經(jīng)常、最廣泛的一種控制方法。本文對滯環(huán)電流控制的電流跟蹤型逆變器進行了原理的分析，并且利用Matlab/Simulink動態(tài)

2、仿真工具對其系統(tǒng)進行了動態(tài)的仿真，驗證了其原理的正確性和可行性，證明了滯環(huán)電流控制具有輸出電流正弦，具有魯棒性好和動態(tài)性能好的突出優(yōu)點。關(guān)鍵詞：逆變器 電流控制 滯環(huán)電流 仿真目 錄TOC o 1-2 u 一 、設計(shj)目的二、設計(shj)任務與要求2.1設計(shj)任務2.2設計要求三、設計步驟及原理分析3.1設計方法3.2設計步驟3.3設計原理分析四、課程設計小結(jié)與體會五、參考文獻 TOC o 1-2 h z u 單相電流跟蹤型逆變器傳感器技術(shù)課程設計PAGE 14 PAGE 15一 、設計(shj)目的 過去，在很多用電的公共場所，常采用由值班人員晚上合閘白天拉閘的控制方式，其

3、缺點是人工控制較繁瑣，操作受人為因素影響，有時天亮著便開了燈，有時天黑卻沒有(mi yu)照明。本文就來介紹一種既實用又便于制作的光控照明燈電路。二、設計(shj)任務與要求 2.1設計任務 設計一個光控延時照明燈2.2設計要求 在光線亮時，節(jié)電開關(guān)呈關(guān)閉狀態(tài)，燈不亮，夜間或光線較暗時，節(jié)電開關(guān)呈預備工作狀態(tài)。當有人經(jīng)過該開關(guān)附近時，紅外傳感器檢測到人體信號把節(jié)電開關(guān)啟動，燈亮，當人離去時，延時4050秒后節(jié)電開關(guān)自動關(guān)閉、燈滅。三、設計步驟及原理分析3.1設計方法教室感應自動照明控制電路由紅外傳感器、放大電路、倍壓整流、光控電路、電子開關(guān)、延時和交流開關(guān)七部分電路組成。3.2設計步驟3.3設

4、計原理(yunl)分析圖2-1紅外線傳感器、光控智能(zh nn)開關(guān)原理圖 原理(yunl)說明電路原理： 紅外傳感器是感應人體信號，VT1、R1、R3、C1組成放大電路。為了獲得較高的靈敏度，VT1 的值選用大于100。R3不宜過小，否則電路容易產(chǎn)生間歇振蕩，C2、D1和D2、C3構(gòu)成倍壓整流電路。R4、R5和光敏電阻D5組成光控電路。有光照射在D5上時，阻值變小，對直流控制電壓衰減很大。VT2、VT3和R7、D3組成的電子開關(guān)截止，C4 內(nèi)無電荷，單向可控硅MCR截止，燈泡不亮。在MCR截止時，直流高壓經(jīng)R9、R10、D4降壓后加到C3、CW1（穩(wěn)壓管）上端。C3為濾波電容，CW1為穩(wěn)壓

5、值1215V的穩(wěn)壓二極管，保證C3上電壓不超過15V直流電壓。當無光照射D5時，D5 阻值很大，對直流控制電壓衰減很小，VT2、VT3等組成的電子開關(guān)導通，D3 也導通，使C4充電。R8、C5和單向可控制MCR、D6D9組成延時與交流開關(guān)。C4通過R8 把直流觸發(fā)電壓加到MCR控制端，MCR導通，燈泡點亮。燈泡發(fā)光時間長短由C4、R8 的參數(shù)決定，按圖中所給出的元器件數(shù)值（R8為22K），發(fā)光4050秒左右后，MCR截止，燈熄滅。C5為抗干擾電容，用于消除燈泡發(fā)光抖動現(xiàn)象。電路(dinl)各部分介紹紅外線傳感器熱釋電人體(rnt)紅外線傳感器是上世紀80年代末期出現(xiàn)的一種新型傳感器件。現(xiàn)在，已

6、得到越來越廣泛的應用。目前，一些書刊只簡要介紹了被動式熱釋電人體紅外線傳感器的基本應用。本文就主動式和被動式兩方面(fngmin)的基本應用原理作大致介紹。目前(mqin)，市場上出現(xiàn)(chxin)的熱釋電人體紅外線傳感器主要有上海產(chǎn)的SD02、PH5324，德國產(chǎn)的LH1954、LH1958，美國(mi u)HAMAMATSU公司產(chǎn)P2288，日本NIPPON CERAMIC公司的SCA02-1、RS02D等。雖然它們的型號不一樣，但其結(jié)構(gòu)、外型和電參數(shù)大致相同，大部分可以彼此互換使用。利用紅外線的物理性質(zhì)來進行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物

7、質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應快等優(yōu)點。紅外線傳感器包括光學系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路。光學系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏元件應用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號輸出。光電檢測元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫(yī)學、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得

8、到廣泛應用。例如采用紅外線傳感器遠距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位，及時對疾病進行診斷治療（見熱像儀）；利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對地球云層進行監(jiān)視，可實現(xiàn)大范圍的天氣預報；采用紅外線傳感器可檢測飛機上正在運行的發(fā)動機 的過熱情況等。HN911采用熱釋電紅外控制模塊的照明燈，它可以用于衛(wèi)生間、儲藏室、樓梯走廊(zulng)等處，可做到人來燈亮，人走燈滅，并且還具有白天自動封鎖功能。HN911系列模塊是采用新技術(shù)和新工藝，將高靈敏度的熱釋電紅外傳感器、放大器、信號(xnho)處理及輸出電路組裝在一起制成模塊式電路，它具有從信號接收至控制輸出的全部功能。在它的輸出端接上晶體管

9、放大電路或單穩(wěn)態(tài)電路可以驅(qū)動繼電器，接上光耦合電路可以驅(qū)動雙向可控硅。圖2-3 HN911模塊的內(nèi)部電路(dinl)結(jié)構(gòu)單相(dn xin)倍壓整流電路在一些需用高電壓、小電流的地方，常常(chngchng)使用倍壓整流電路。倍壓整流，可以把較低的交流電壓，用耐壓較低的整流二極管和電容器，“整”出一個較高的直流電壓。倍壓整流電路一般按輸出電壓是輸入電壓的多少倍，分為二倍壓、三倍壓與多倍壓整流電路。圖4-4是二倍壓整流電路。電路由變壓器B、兩個整流二極管D1、D2及兩個電容器C1、C2組成。圖2.4單相倍壓整流電路其工作(gngzu)原理如下： e2 正半周（上正下負）時，二極管D1導通，D2

10、截止(jizh)，電流經(jīng)過D1 對C1充電(chng din)，將電容Cl上的電壓充到接近e2 的峰值，并基本保持不變。e2 為負半周（上負下正）時，二極管D2導通，Dl截止。此時，Cl上的電壓Uc1E2與電源電壓e2 串聯(lián)相加，電流經(jīng)D2 對電容C2 充電，充電電壓Uc2e2 峰值12E22E2。如此反復充電，C2 上的電壓就基本上是2E2了。它的值是變壓器電級電壓的二倍，所以叫做二倍壓整流電路。在實際電路中，負載上的電壓Usc=2x1.2E2 。整流二極管D1和D2所承受的最高反向電壓均為2E2。電容器上的直流電壓Uc1=E2，Uc2=2E2?？梢該?jù)此設計電路和選擇元件延時電路分析RC電路

11、的過渡過程時，不一定只分析電容電壓的變化，可能是任意支路電流或任意元件上的電壓，所以一般用f(t)表示任意一種電量。這里寫出分析RC電路任意電量的過渡過程的步驟： (1)計算換路前最后時刻t=0-時電容電壓uc(0-)的值。分析電路時，要把電容看作開路，按直流電路的分析方法計算；(2)按換路定律(dngl)uc(0+)=uc(0-)，寫出換路后的電容(dinrng)電壓；(3)求電路(dinl)中需要的f(0+)值。注意使用換路后的電路，將uc(0+)作為直流電壓源進行分析；(4)求f()值：注意使用換路后的電路，電容看成開路用直流電路分析方法；(5)求時間常數(shù)t：R是從電容兩端看進去的等效電

12、阻，注意應將電壓源短路、電流源開路，再進行電阻的串并聯(lián)，然后計算tRC。(6)用三要素公式求： 所以RC延時電路的延遲時間可以通過改變RC的值來實現(xiàn)，它具有改變方便，制作簡單的優(yōu)點，因而廣泛用于對延遲時間要求不是很高，很長的電路中。光控電子開關(guān)電路的設計光控電子開關(guān)起到日熄夜亮的控制作用，以節(jié)約用電。圖2-5光控電子(dinz)開關(guān)原理圖工作(gngzu)原理電路(dinl)如圖2-4所示，220V交流電通過燈泡H及整流全橋后XC5215-6BG225I，單向可控硅VS因無觸發(fā)電流而阻斷。此時流過燈泡H的電流2.2mA,燈泡H不能發(fā)光。電阻R1和穩(wěn)壓二極管DW使三極管V偏壓不超過6.8V，對三

13、極管起保護作用。夜晚，亮度小于一定程度時，光敏二極管D呈現(xiàn)高阻狀態(tài)100K，使三極管V正向?qū)?，發(fā)射極約有0.8V的電壓，使可控硅VS觸發(fā)導通，燈泡H發(fā)光。RP是清晨或傍晚實現(xiàn)開關(guān)轉(zhuǎn)換的亮度選擇元件。紅外線傳感器、光控智能開關(guān)的制作與調(diào)試本電路按要求選擇元器件，焊接正確，即可使用推廣。若靈敏度不夠，可減小熱釋電紅外線傳感器串聯(lián)的電阻R1，但R1不夠太小，應視具體情況而定。適當減小R1后靈敏度仍不夠時，可更換耦合電容C1，將1uF換成0.7uF，效果將很顯著。制作的如圖2-3所示。圖2-6紅外線傳感器、光控智能(zh nn)開關(guān)PCB板光控電子(dinz)開關(guān)的安裝(nzhung)與調(diào)試安裝時將

14、它與受控電燈H串聯(lián)，并讓它正對著天幕或房子采光窗前較明亮的空間，避免3米以內(nèi)夜間燈光的直接照射。調(diào)試宜傍晚時進行，調(diào)節(jié)RP阻值的大小，使受控電燈H在適當?shù)牧炼认率键c亮。制作的如圖2-5所示。圖2-7光控電子(dinz)開關(guān)的PCB板四、照明(zhomng)電路中實際中元件的選用(xunyng)及設計電路設計原理HN911是一款新型熱釋電紅外探測采用雙列6腳直插式封裝。其管腳排1所示。該傳感器由于內(nèi)部放大器可以將人體輻射保證了傳感器的工作穩(wěn)定性。HN911可在嚴寒或炎熱等惡劣環(huán)附表為HN911紅外探測模工作原理HN911紅外探測模塊內(nèi)部電路主要放大器、比較器、電1腳輸出高電平,2腳輸動態(tài)時,即有

15、移動發(fā)熱物體傳感器接收到紅外輸出幅度約1mV、頻率0.3的微弱信號。該信號經(jīng)放大器放由比較器比較,經(jīng)信號處理電路處最后由延時輸出電路輸出用做驅(qū)HN911模塊內(nèi)放大器具有溫度補探測器工作時,人體輻射和周當背景紅外輻射增強。工作(gngzu)原理采用(ciyng)HN911熱釋電紅外控制(kngzh)模塊的照明燈電路原理圖如圖3-1所示，電路中ICl為HN911熱釋電紅外傳感控制模塊，平時2腳輸出高電平，當它探測到人體發(fā)出的紅外光線時，其輸出端2腳可輸出脈沖寬度大于2s的負脈沖信號，并直接加至555時基集成電路IC3的觸發(fā)端2腳。 圖3-1采用HN911熱釋電紅外控制模塊的照明燈電路原理圖HN91

16、1系列模塊共有3種型號，即通用型（HN911T）、微功耗型（HN911L）和低溫型（HN911D）。HN911系列模塊具有良好的抗干擾性能，尤其是抗電磁波性能十分優(yōu)良，并可在一20（T型和L型）到一3000 (D型）的低溫下穩(wěn)定地工作。HN911系列模塊能在低溫下穩(wěn)定地工作，主要得益于它的溫度補償電路。該電路能在因環(huán)境溫度變化將使放大器的增益發(fā)生變化時及時進行補償，使放大器的增益一直保持穩(wěn)定。HN911的輸出端輸出的是一個脈沖寬度大于2s的脈沖信號，其中1腳輸出的是正脈沖信號，2腳輸出的是負脈沖信號。電路中IC3接成典型的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，電路翻轉(zhuǎn)置位，3腳輸出高電平，VT3迅速導通，繼電器K吸合

17、，其常開觸點閉合可以接通被控照明燈的電源，使其通電發(fā)光。此時電源經(jīng)R2向C3充電，約經(jīng)t二11 RZ C3時間，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，電路復位，3腳恢復低電平，VI3截止，k釋放，被控照明燈熄滅。如果有人在IC1的探測范圍內(nèi)不斷活動，IC1的2腳將不斷有負脈沖輸出，所以照明燈不會熄滅，直至人離開，延遲I 1 RZ C3時間后，照明燈才熄滅。調(diào)節(jié)電位器RP1可以調(diào)整IC1模塊的探測靈敏度。111RL, R3, R4等組成光控制電路。在白天，光敏電阻器RL受自然光線照射呈低電阻，VT1導通，故IC3的4腳在低電平，所以IC3被強制復位，3腳始終保持低電平，照明燈不會被點亮。只有到了晚上，RL失去自然光線照射

18、，呈高電阻，VT1截止，從而解除對IC3的強制復位，電路才能被觸發(fā)工作。調(diào)節(jié)RP2可以改變電路的光控制靈敏度。VT2與R6組成自保電路，它可以解決晚上自身燈光對電路的干擾。晚上，當有人走進IC1的探測范圍，IC3翻轉(zhuǎn)置位，K吸合，由它控制的照明燈點亮。555時基集成電路3腳輸出的高電平，同時又經(jīng)R6加至VT2的基極，使VT2迅速導通，故使VT1截止，這就保證了555時基集成電路的4腳電平不會因為RL受自身光線照射而跌落。如果沒有自保電路，RL在安裝時必須要避開自身燈光的照射，否則電路不能正常工作。IC2為7805三端穩(wěn)壓集成電路，它為HN911熱釋電紅外傳感模塊提供穩(wěn)定的5V工作電壓。元器件選

19、擇(xunz)ICl選用(xunyng)HN911熱釋電紅外控制(kngzh)模塊；IC2選用LM7805三端穩(wěn)壓集成電路；IC3選用NE555時基集成電路。RL應選擇MG45型光敏電阻器，要求亮阻小于5kn，暗阻大于 IMn，如MG44-03、MG45-13等型號。其他元器件無特殊要求可按圖3-1所標型號及參數(shù)選用。四、課程設計小結(jié)與體會通過這次畢業(yè)設計，使我受到了一次應用所學的專業(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用型人才打下良好的基礎。這次在指導老師的幫助下，在同學的幫助下，基本上完成了設計任務，在電路分