樓道照明自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)

2012屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)樓道照明自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)姓名：系別：.物理與電氣信息學(xué)院專業(yè)：電子信息工程學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師： 2012年5月13日TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 II\o"CurrentDocument"關(guān)鍵詞 II\o"CurrentDocument"0引言 1\o"CurrentDocument"1設(shè)計(jì)電路時(shí)用到的相關(guān)電子元器件及基礎(chǔ)知識(shí) 1\o"CurrentDocument"1.1光敏電阻的結(jié)構(gòu)和工作原理 1\o"CurrentDocument"1.1.1結(jié)構(gòu) 11.1.2工作原理 1\o"CurrentDocument"1.2新型熱釋電紅外探測(cè)模塊（HN911L） 1\o"CurrentDocument"555單穩(wěn)態(tài)電路類型用途 2\o"CurrentDocument"W7812集成穩(wěn)壓器 3\o"CurrentDocument"光耦合器 31.5.1光耦合器的結(jié)構(gòu) 31.5.2光耦合的主要特點(diǎn) 41.5.3光耦合器的工作原理 4\o"CurrentDocument"2樓道照明燈自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)原理圖 4\o"CurrentDocument"2.1電源電路 4\o"CurrentDocument"2.2光控電路和延時(shí)控制電路 4\o"CurrentDocument"2.3熱釋電紅外感應(yīng)電路 5\o"CurrentDocument"2.4電話控制電路 7\o"CurrentDocument"3元器件的選擇 7\o"CurrentDocument"4結(jié)語 8\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 8\o"CurrentDocument"致謝 8樓道照明燈自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)摘要本論文介紹了樓道照明燈自動(dòng)控制電路，它利用光敏傳感器和熱式電紅外傳感器等器件對(duì)樓道、住宅小區(qū)等處照明燈具進(jìn)行自動(dòng)控制，使電燈白天不亮(光控)，夜間有人來的時(shí)候自動(dòng)點(diǎn)亮，人走后延時(shí)一段時(shí)間自動(dòng)熄滅，從而達(dá)到節(jié)能的目的，同時(shí)還加上一個(gè)電話控制系統(tǒng)以保證電路在異常情況下可以遠(yuǎn)程控制。關(guān)鍵詞紅外感應(yīng)；自動(dòng)照明；光敏電阻；HN911L；延時(shí)Designofautomaticcontrolforcircuitof

corridorlightingAbstractThispapermainlyintroducesthatautomaticcontrolforcircuitofcorridorlighting.Itusephotosensitivesensorandthermalinfraredsensortypeelectricaldevicessuchascorridor,residentialareaoftheplacesuchaslightinglampsandlanternsforautomaticcontrol,makesthelightthedaynotbrightdaytime(light-operated),Thenightwhensomeonetobelit,Peoplegoafteraperiodoftimedelaytogoout,Soastoachievethepurposeofsavingenergy,Alsoaddaphonecontrolsystemtoensurethatthecircuitinexceptionalcasescanremotecontrol.KeywordsInfraredinduction；Automaticlighting；Photoconductiveresistance；HN911L；Delay0引言節(jié)能與環(huán)保已經(jīng)成為當(dāng)代產(chǎn)品開發(fā)的首要考慮因素和最大賣點(diǎn)［1］。由于我國(guó)在新能源研發(fā)方面處于落后局面目前市場(chǎng)上的普通型開關(guān)、拉線開關(guān)占據(jù)著燈具開關(guān)市場(chǎng)的主要位置。然而由于許多不可控因素的出現(xiàn)及人們?nèi)粘Ａ?xí)慣所限造成了大量的電能的浪費(fèi)A4］。這種現(xiàn)象在我們的生活中隨處可見。非常安靜的樓道內(nèi)、燈火通明衛(wèi)生間無人使用卻不熄滅燈光。全國(guó)每年因此而損耗的電能可以以億度計(jì)量，同時(shí)因燈具使用時(shí)間的過長(zhǎng)也縮短了燈具的使用壽命頻繁的更換燈具也造成了人力財(cái)力的大量浪費(fèi)。所以通過這種直接和間接的損耗每年電能的損失就達(dá)數(shù)億元囪。近十年以來我國(guó)建筑體系的不斷發(fā)展也對(duì)照明系統(tǒng)提出了更高的要求回。隨著大量采用電子技術(shù)的家用電器面市、住宅電子化出現(xiàn)如］。近幾年樓宇智能化智能家居是以家為平臺(tái)兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通訊、信息家電、網(wǎng)絡(luò)家電、自動(dòng)化和智能化集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理、控制于一體的高效、舒適、安全、便利、節(jié)能、健康、環(huán)保的家居環(huán)境。其中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)照明系統(tǒng)可以減少電能浪費(fèi)成為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化住宅的重要一筆［10~13］。本課題從實(shí)際出發(fā)對(duì)紅外線樓道自動(dòng)照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，有效節(jié)省照明用電費(fèi)用，方便了人們夜間在樓到中行走。1設(shè)計(jì)電路時(shí)用到的相關(guān)電子元器件及基礎(chǔ)知識(shí)1.1光敏電阻的結(jié)構(gòu)和工作原理1.1.1結(jié)構(gòu)光敏電阻器的結(jié)構(gòu)和電路圖形符號(hào)如圖1所示。/電層.光敏層\_ 1 圖1光敏電阻器的結(jié)構(gòu)（左）和電路圖形符號(hào)（右）光敏電阻器（photovaristor）又稱光導(dǎo)管，它幾乎都是用半導(dǎo)體材料制成的光電器件。如圖1所示的光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也可以加交流電壓。無光照時(shí)候，光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中電流（暗電流）很小，當(dāng)光敏電阻受到一定波長(zhǎng)范圍的光照時(shí)，它的阻值（亮電阻）急劇減少，電路中電流迅速增大。一般希望暗電阻越大越好，亮電阻越小越好，此時(shí)光敏電阻的靈魂度高。實(shí)際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐級(jí)，亮電阻在幾千歐以下。1.1.2工作原理用于制造光敏電阻的材料主要是金屬硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常接出引線，封裝在具有透光的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子一空穴對(duì)增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子一空穴對(duì)將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當(dāng)波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增加而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也可以加交流電壓。1.2新型熱釋電紅外探測(cè)模塊（HN911L）熱釋電紅外傳感器是最常用的紅外檢測(cè)器之一，其工作原理是利用熱釋電效應(yīng)，即在鈦酸鋇、

圖2光敏電阻電流大小受光照的影響圖2光敏電阻電流大小受光照的影響一類晶體上、下表面設(shè)置電極，在上表面加以黑色膜，若有紅外線間歇地照射，其表面溫度上升△T,其晶體內(nèi)部的原子排列將產(chǎn)生變化，引起自發(fā)極化電荷，在上下電極之間產(chǎn)生電壓AU。常用的熱釋電紅外線光敏元件的材料有陶瓷氧化物和壓電晶體，例如，鈦酸鋇、鉭酸鋰、硫酸三甘肽及鈦鉛酸鉛等。熱釋電紅外傳感器的電路圖、外形圖如圖3所示。圖3熱釋電紅外傳感器的電路圖（a）及外形圖（b）熱釋電紅外溫度傳感器的特點(diǎn)是反應(yīng)速度快、靈敏度高、準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍廣、使用方便，尤其非接觸式測(cè)量使紅外溫度傳感器和以紅外傳感器為核心的紅外測(cè)溫模塊、紅外測(cè)溫儀在工業(yè)場(chǎng)所、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。主要應(yīng)用于鐵路、車輛、石油化工、食品、醫(yī)藥、塑料、橡膠、紡織、造紙、電力等行業(yè)的溫度測(cè)量、溫度檢測(cè)、設(shè)備故障的診斷，特別適用于高溫和危險(xiǎn)場(chǎng)合的遠(yuǎn)距離測(cè)溫。1.3555單穩(wěn)態(tài)電路類型用途555單穩(wěn)工作方式，可分為2種。如圖4和圖5所示。圖4（a）人工啟動(dòng)單穩(wěn)（b）工啟動(dòng)單穩(wěn)第1種（圖4）是人工啟動(dòng)單穩(wěn)，又因?yàn)槎〞r(shí)電阻定時(shí)電容位置不同而分為2個(gè)不同的單元，并分別以（a）和（b）為代號(hào)?！癛T-6.2-CT”⑴特點(diǎn)：人工啟動(dòng)，V0=0，穩(wěn)態(tài)；V。=1,暫穩(wěn)態(tài)

（td）o（2）公式：Td=1.1RT*CT。（3）用途：定時(shí)，延時(shí)?！癈T-6.2-RT”⑴特點(diǎn)：人工啟動(dòng)，V0=1,穩(wěn)態(tài)；V^=0,暫穩(wěn)態(tài)（td）。（2）公式：Td=1.1RT*CT。（3）用途：定時(shí)，延時(shí)。第2種（圖5）是脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)，也可以分為2個(gè)不同的單元。他們的輸入特點(diǎn)都是"RT-7.6-CT",圖5（a）脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)（b）脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)都是從2端輸入（a）電路的2端不帶任何元件，具有最簡(jiǎn)單的形式（b）電路則帶有一個(gè)RC微分電路。其公式都為：Td=1.1RT*CT，用途：定（延）時(shí)、消抖動(dòng)、分（倍）頻，脈沖輸出、L、C速率檢測(cè)。1.4W7812集成穩(wěn)壓器W7800系列三端式集成穩(wěn)壓器的輸出電壓是固定的，在使用中不能進(jìn)行調(diào)整。W7800系列三端式穩(wěn)壓器輸出正極性電壓，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V七個(gè)檔次，輸出電流最大可達(dá)1.5A（加散熱片）。同類型78M系列穩(wěn)壓器的輸出電流為0.5A，78L系列穩(wěn)壓器的輸出電流為0.1Ao圖6為W7800系列的外形和接線圖，它有三個(gè)引出端：輸入端（不穩(wěn)定電壓輸入端）標(biāo)以“1”輸出端（穩(wěn)定電壓輸出端） 標(biāo)以“3”公共端 標(biāo)以“2”集成穩(wěn)壓器為三端固定正穩(wěn)壓器W7812,它的主要參數(shù)有：輸出直流電壓U0=+12V，輸出電流L:0.1A，M:0.5A，電壓調(diào)整率10mV/V，輸出電阻R0=0.15Q，輸入電壓UI的范圍15?17V。因?yàn)橐话鉛I要比U0>3~5V，才能保證集成穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)。1.5光耦合器1.5.1光耦合器的結(jié)構(gòu)光電耦合器的主要結(jié)構(gòu)是把發(fā)光器件和光接收器件組裝在一個(gè)密閉的管殼內(nèi)，然后利用發(fā)光器件的管腳作輸入端，而把光接收器的管腳作為輸出端。當(dāng)在輸入端加電信號(hào)時(shí)，發(fā)光器件發(fā)光。這樣，光接收器件由于光敏效應(yīng)而在光照后產(chǎn)生光電流并由輸出端輸出。從而實(shí)現(xiàn)了以“光”為媒介的電信號(hào)傳輸，而器件的輸入和輸出兩端在電氣上是絕緣的。這樣就構(gòu)成了一種中間通過光傳輸信號(hào)的新型半導(dǎo)體電子器件。光電耦合器的封裝形式一般有管形、雙列直插式和光導(dǎo)纖維連接三種。1.5.2光耦合的主要特點(diǎn)（1） 輸入和輸出端之間絕緣，其絕緣電阻一般都大于10MQ,耐壓一般可超過1kV,有的甚至可以達(dá)到10kV以上。（2） 由于“光”傳輸?shù)膯蜗蛐?，所以信?hào)從光源單向傳輸?shù)焦饨邮掌鲿r(shí)不會(huì)出現(xiàn)反饋現(xiàn)象，其輸出信號(hào)也不會(huì)影響輸入端。（3） 由于發(fā)光器件（砷化鎵紅外二極管）是阻抗電流驅(qū)動(dòng)性器件，而噪音是一種高內(nèi)阻微電流電壓信號(hào)。因此光電耦合器件的共模抑制比很大，所以，光電耦合器件可以很好地抑制干擾并消除噪音。（4） 容易和邏輯電路配合。（5） 響應(yīng)速度快。光電耦合器件的時(shí)間常數(shù)通常在微秒甚至毫微秒級(jí)。1.5.3光耦合器的工作原理在光耦合器輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小，該光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電-光-電的轉(zhuǎn)換。2樓道照明燈自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)原理圖樓道照明燈自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)總電路圖如圖7和圖10所示，它由電源電路、光控電路和延時(shí)控制電路、熱釋電紅外感應(yīng)電路以及電話控制電路四部份組成°220V電壓經(jīng)過電源電路部分進(jìn)行降壓、整流、濾波及穩(wěn)壓后，為其它電路提供12V的直流工作電壓。同時(shí)通過光敏電阻、新型熱釋電紅外傳感器及時(shí)基集成電路NE555共同控制，使白天燈不亮，夜間有人來的時(shí)候燈自動(dòng)點(diǎn)亮，人走后延時(shí)一段時(shí)間自動(dòng)熄滅，從而達(dá)到節(jié)能的目的。電路還加上一個(gè)電話控制系統(tǒng)以保證電路在異常情況下可以遠(yuǎn)程控制。2.1電源電路電源電路如圖8所示，它由電阻R6、電容C3?C5、IC3集成穩(wěn)壓器和整流二極管VD1?VD4組成，通過降壓、橋式整流、濾波與穩(wěn)壓后，為光控電路和延時(shí)控制提供穩(wěn)定的12V直流電源。2.2光控電路和延時(shí)控制電路光控電路和延時(shí)控制電路如圖9所示圖7樓道照明燈自動(dòng)控制電話控制電路光控電路由光敏電阻器RG、可變電阻PG1、電阻器R2、R3和晶體管V1組成。延時(shí)控制電路由電阻器R3?R5、電容器C1、C2、可變電阻PG3、時(shí)基集成電路NE555、晶體管V2、JZC-6F電磁繼電器、二極管VD1及開關(guān)S1、S2組成。白天，RG受光照射而呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，使晶體管V1的基極電位低，從而使IC2的2腳電壓高于2Vcc/3，其3腳輸出低電平，使晶體管V2處于截止?fàn)顟B(tài)，不能夠驅(qū)動(dòng)常開繼電器工作，使電路處于截止?fàn)顟B(tài)，EL不亮。夜晚，RG因?yàn)闆]有光照（或光照極弱）而呈現(xiàn)高阻態(tài)，使晶體管V1的基極電位高，從而使IC2的2腳電壓低于Vcc/3，其3腳輸出高電平，使晶體管V2導(dǎo)通，從而驅(qū)動(dòng)常開繼電器，電路導(dǎo)通，EL亮。同時(shí)，C1通過PG3緩慢放電，使IC3的3號(hào)腳電壓下降，直到晶體管V2截止，EL熄滅。

1KPG1R1200IC1HN911LW78121C31KPG1R1200IC1HN911LW78121C30.01uW7812圖9光控電路和延時(shí)控制電路調(diào)節(jié)PG2的阻值，可改變光控的靈敏度。調(diào)節(jié)PG3的阻值，可以改變延時(shí)的時(shí)間。開關(guān)S1，S2為應(yīng)急開關(guān)，將S1接通，不管白天還是晚上，EL都亮。將S2接通，C1的電量被放掉，EL熄滅。2.3熱釋電紅外感應(yīng)電路熱釋電紅外感應(yīng)電路如圖11所示，它由新型熱釋電紅外探測(cè)模塊（HN911L），電阻R1和PG1組成。HN911L內(nèi)部集成有高靈敏度熱釋電紅外傳感器PIR、放大器、信號(hào)處理電路、輸出電路等，能夠遙測(cè)人體移動(dòng)時(shí)所發(fā)出的微弱紅外信號(hào)。當(dāng)有人在附近走動(dòng)時(shí)PIR會(huì)將人體發(fā)出的紅外信號(hào)變換成電信號(hào)，該電信號(hào)經(jīng)過放大、整形處理后，使1號(hào)腳輸出高電平經(jīng)晶體管V1到IC2的2號(hào)腳為低電平，最后使IC3的3號(hào)腳輸出高電平，晶體管V2導(dǎo)通，使繼電器動(dòng)作，EL亮。調(diào)節(jié)RP1的阻值，可以改變HN911L監(jiān)測(cè)的靈敏度。

路電制控動(dòng)自燈明照道樓

路電制控動(dòng)自燈明照道樓2.4電話控制電路電話控制電路如圖7所示它由整流二極管VD5?VD8、光耦合器VLC以及電話線L1、L2組成。主要用于應(yīng)急控制，保證在異常情況下可以遠(yuǎn)程控制。平時(shí)電話線路沒有電流通過，光耦合器內(nèi)部的發(fā)光二極管不發(fā)光，光敏晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)摘機(jī)撥打電話或有人打電話進(jìn)來時(shí)，電話線中有電流通過，使光耦合器內(nèi)部的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏晶體管導(dǎo)通，輸出低電平，接入IC2的2號(hào)腳，使IC2的3號(hào)腳輸出高電平，晶體管V2導(dǎo)通，使繼電器動(dòng)作，EL亮。9014V1R2RG2.7K9014V1R2RG2.7KS2S1圖11熱釋電紅外感應(yīng)電路3元器件的選擇IC1：HN911LIC2:NE555型時(shí)基集成電路IC3：W7812K:JZC-6F電磁繼電器，額定電壓12V，吸和電壓＜9V，線圈直流電阻400QRG：MG45-13型光敏電阻，額定功率10Mw，最高工作電壓50V，亮電阻＜5K。暗電阻＞5M。。VD1?VD4和VD5?VD8：均選用IN4007型硅整流二極管VLC：選用4N25型光耦合器V1：S9014V2：S9013RP1：1kARP2：410KRP3：50KR1：200R2：2.7KR3：3kQ 1R4：1MR5：1KR6：10KC1：220UC2：0.01UC3：0.01UC4：220UC5：0.47UVD1：IN41484結(jié)語采用新型熱釋電紅外傳感器(HN911L)組成的新型熱釋電紅外模塊電路作為紅外線光控電路，通過已學(xué)的模擬電子和電路知識(shí)設(shè)計(jì)紅外感應(yīng)燈控制開關(guān)電路，再利用由光敏電阻組成的光敏電路來控制感應(yīng)燈開關(guān)的觸發(fā)與否，將控制開關(guān)與節(jié)能燈組成節(jié)能樓道照明系統(tǒng)。紅外線感應(yīng)樓道照明系統(tǒng)特點(diǎn)：1.基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品，當(dāng)有人進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)，專用傳感器探測(cè)到人體紅外光譜的變化，感應(yīng)開關(guān)自動(dòng)接通負(fù)載。人不離開且在活動(dòng)時(shí)，感應(yīng)燈持續(xù)導(dǎo)通；人離開后，感應(yīng)燈延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉負(fù)載，人到燈亮，人離燈熄，親切方便，清潔節(jié)能。2.具有過零檢測(cè)功能：無觸點(diǎn)電子感應(yīng)燈，接通負(fù)載的瞬間無大的沖擊電流，延長(zhǎng)負(fù)載使用壽命，無觸點(diǎn)、開關(guān)無火花。3.應(yīng)用光敏控制：感應(yīng)燈自動(dòng)測(cè)光，光線強(qiáng)時(shí)不感應(yīng)。參考文獻(xiàn)何社成，李友玲.電源開關(guān)控制保護(hù)應(yīng)用電路[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2007.⑵陳永甫，紅外探測(cè)與控制電路[M].北京：人民郵電出版社，2004.閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第三版)[M].北京：高等教育出版社.1989.高吉祥.基本技能訓(xùn)練與單元電路設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社.2007.顧光旭.智能密碼電子鎖設(shè)計(jì)[J].鹽城工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,8(01)：30-40.洪家平.基于PIC系列單片機(jī)的智能濕度測(cè)量[J].儀器儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量，2006,(5)44-46.曹勝男，劉理云，賀小華.一種簡(jiǎn)易光控照明電路的設(shè)計(jì)[J].甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2009,23(1):57-59.索明何，王立剛，饒運(yùn)濤.基于555定時(shí)器的聲光雙控照明燈設(shè)計(jì)[J].科技信息(科學(xué)教研),2008(1):246.趙海蘭.智能溫度傳感器DS18B20,[J].電子世界,2003⑺:46-47.邢獻(xiàn)芳.數(shù)字式溫濕度數(shù)據(jù)采集器的研制[J].工業(yè)計(jì)量,2006,16(6):11-13.PuRuiliang,GONGPeng,MICHISHITARyo,eta1.Assessmentofmulti-resolutionandmulti-sensordataforurb