方便夜灯电路课程设计摘要.docx

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方便夜灯电路课程设计摘要

摘要

在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。

另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。

同时，为了加强我们对电力电子技术的理解和巩固，我花了一个星期的时间进行电力电子技术课程设计，而我设计的课题是方便夜灯电路的设计，我设计了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光双控白炽灯节能电路。

在本课程设计中介绍了多种声光双控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。

白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会使灯泡发亮。

夜晚光暗，电路的拾音器是要检测到有稍微声响，就会自动为行人照明，过几分钟后有自动熄灭，节能节电。

关键词：

自动控制节能信号放大整形光电开关声控开关光控开关延时电路

目录

引言…………………………………………………………………1

一、绪论……………………………………………………2

1课题概述……………………………………………………2

1.1课题研究背景……………………………………………………2

1.2课题研究的目的及意义……………………………………………2

2传统和智能夜灯电路优缺点比较……………………………………2

2.1传统夜灯电路………………………………………………………2

2.2智能夜灯电路………………………………………………………3

二、夜灯电路设计的方案和方法……………………………………………4

1总体方案确定………………………………………………4

2元器件的选择……………………………………………………………4

2.1FIR作用及原理…………………………………………………………4

2.2处理芯片BISS0001作用及工作原理……………………………………5

2.3其他元器件的选择…………………………………………………8

三、夜灯电路控制系统的总体方案设计…………………………………………9

1总体方案设计……………………………………………………………………9

1.1智能控制电路设计……………………………………………………………9

2控制电路功能分析………………………………………………………………9

四、智能夜灯电路的应用及维护………………………………………………10

1夜灯电路在生活中的应用……………………………………………………10

2夜灯电路在生产中的应用……………………………………………………10

3夜灯电路的维护………………………………………………………………10

五、结论………………………………………………………………………11

六、心得体会……………………………………………………………………12

参考文献…………………………………………………………………………13

引言

红外辐射这一物理现象的发现可追溯到19世纪初[1]。

但直到本世纪的50年代，红外技术才开始进入广泛应用的阶段。

非接触测温技术也叫辐射测温，最早的非接触测温就是以光学高温计为代表的亮温法。

以后，人们根据斯蒂芬-玻尔兹曼公式，利用黑体辐射能与热力学温度关系进行测温，这就是全辐射测温和部分辐射测温法。

还有的人在光学高

温计上进行改进，出现了光电高温计、红外温度计等。

非接触红外测温有以下几点优点：

（1）它的测量不干扰被测温场，不影响温场分布，从而具有较高的测量准确度。

（2）测温范围宽。

在理论上无测量上限，可以测量相当高的温度。

（3）探测器的响应时间短，反应速度快，易于快速与动态测量。

（4）不必接触被测物体，操作方便。

（5）可以确定微小目标的温度。

随着科技的不断发展，生产生活对自动智能化的要求越来越高，单片机智能集成芯片迅速的发展起来起来，为了满足夜灯电路具有足够的智能化，应用了BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。

它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。

它不仅能和热释电红外传感器的输出良好地匹配，而且也能和其他多种传感器进行匹配。

它的内都是由运算放大器、电压比较器、与门电路、状态控制器、定时控制器、锁定时间控制器和禁止电路等组成。

本文是有集成电路控制的热释红外感应智能夜灯，具有更高的智能性和实用性，更能满足人们生产生活的需要。

一绪论

随着热释红外感应和自能集成芯片的发展，已经进入到人们的生活中，逐渐的取代了半自动化的地位，所以本文的夜灯电路也用智能化的控制，这种智能的夜灯电路和传统的相比有很多优越性能，更容易被人们所接受。

1课题概述

方便的夜灯电路，夜灯就是当看不见的时候用来照明的，也就是白天不亮黑天亮的照明灯，为了让夜灯更加的节能和智能应用了热释红外感应，由于要实现夜灯电路的方便的特性，想到了智能化控制电路，于是就将集成电路用在了控制电路中来实现它的智能化和方便性，这样就形成了热释红外感应夜灯。

1.1课题研究的背景

随着自动化智能化迅速的发展，人们对生活质量的要求越来越高，国家对环保节能的要求越来越高，以前的半自动化设备逐渐离开了人们的生活，被更具有现代化的设备所代替，所以，生活生产中的那些声光控的电路也不能满足人们的需求，而热释红外感应夜灯能够提供更好的服务。

1.2课题研究的目的及意义

热释电红外感应夜灯，能做到人来灯亮，人走灯灭，并且在白天能自动封锁，灯不会点亮，能够更好的实现夜灯的作用，适用于卫生间、楼道、仓库、居室照明，使用微机技术的红外测温仪，灵活性好，仪器的测温范围改变和扩大都十分方便，容易实现温度的自动控制，采用高位A/D转换，仪器的分辨率和精度可以进一步改善，稳定性和可靠性进一步提高。

热释红外感应夜灯可以更加的方便人们的生活和生产，能够更加的节能环保，避免了资源的浪费，避免的光污染，更符合现在社会的发展需要，更能够方便的普及到人们的生活中，所以，热释红外感应夜灯对社会的发展具有重要意义。

2传统和智能夜灯的比较

传统的夜灯是一种声控电子照明装置，由音频放大器、选频电路、延时开启电路和可控硅电路组成。

智能夜灯是一种热释感应照明装置，由热释红外感应器、BISS0001型红外传感信号、菲涅耳透镜、过零紧凑型固态继电器等组成。

2.1传统夜灯电路

传统夜灯提供了一种操作简便、灵活、抗干扰能力强，控制灵敏的声控灯，它采用人嘴发出约1秒的控制信号“嘶”声，即可方便及时地打开和关闭声控照明装置，并有防误触发而具有的自动延时关闭功能，并设有手动开关，使其应用更加方便。

声控灯由话筒、音频放大器、选频电路、倍压整流电路、鉴幅电路、恒压源电路、延时开启电路、可控延时开关电路、可控硅电路组成。

2.2智能夜灯电路

智能夜灯是一种热释红外感应照明装置，它提供一种操作简便、灵活、抗干扰能强，控制灵敏的热感应灯，它采用感应人体温度控制信号，能够办到人来灯亮，人走灯灭的照明装置，由热释红外感应器、BISS0001型红外传感信号、菲涅耳透镜、过零紧凑型固态继电器等组成。

智能夜灯与传统夜灯的比较具有本质的突破，其综合性能如表1所示：

传统夜灯

智能夜灯

启动方法

一般启动

软启动

光源选择

常用光源

节能光源

控制方法

简单控制

智能控制

能量损耗

较小

更小

可靠性

一般

很高

使用寿命

短

长

环境要求

微小污染

无污染

成本

低

适中

图1

由上表可知，智能夜灯具有节能环保更稳定成本低的特点，比传统夜灯更具有发展前景，在智能照明领域是很有前途的产品。

二夜灯电路设计的方案和方法

热释电红外感应夜灯，能做到人来灯亮，人走灯灭，并且在白天能自动封锁，灯不会点亮，能够更好的实现夜灯的作用，适用于卫生间、楼道、仓库、居室照明，使用微机技术的红外测温仪，灵活性好，仪器的测温范围改变和扩大都十分方便，容易实现温度的自动控制，采用高位A/D转换，仪器的分辨率和精度可以进一步改善，稳定性和可靠性进一步提高。

主要采用集成芯片和热释电红外感应器连成控制电路，又节能灯构成照明电路，其他元件组成保护装置，保证热释电红外感应夜灯电路的正常工作。

1总体方案确定

采用BISS0001型红外传感信号专用处理集成电路制作的感应自动灯电路，工作十分稳定可靠，可用于卫生间、储藏室等自动照明。

PIR可采用P228、PH5324、LH956型等热释电红外传感器，并加装菲涅耳透镜。

SSR采用JCX-2F-DC5V型过零紧凑型固态继电器，它体积小巧，可以直接插焊在印制电路板上。

2元器件的选择

元器件选择的时候要按照经济实惠、结实耐用、环保低能耗的器件，来降低制作的成本、节约资源，保护环境。

2.1FIR作用及原理

PIR的作用是将感应到的光谱转换成电信号，它能感应的光谱波长为8~12um。

任何有温度的物

体都会发出红外线光谱，不同的温度的物体所发出的光谱波长不一样，人体的温度通常为37℃左右，所发出的光谱波长为10um左右。

图2给出了PIR的一个实物图2。

图2

当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而极性相反的电荷，这种现象被称为热释电效应。

PIR正是利用热释电效应将人体与环境的红外线产生热量的差异转换成电压。

而完成热电转换的元件称为热释电元件，这种元件通常采用的材料为LiTaO3、压电陶瓷（PZT）及高分子薄膜（PVFZ）等。

PIR内部电路如图3所示。

红外线光谱经过滤光镜片到达热释电元件，热释电元件受红外线作用产生电荷，电荷再经过场效应管转换成电压。

如图中所示，两个热释电元件串联并且极性相反。

当处在无人的环境中，两个热释电元件产生热释电效应相同，既产生相同数量的电荷，由於极性相反连接，所以互相抵消，此时无电压输出；当处在有人的环境的时候，两个热释电元件感应到红外线变化差异，所产生的电荷不一样，於是产生电压。

图3

2.2处理芯片BISS0001作用及工作原理

BISS0001是一款高性能的传感信号处理集成电路。

静态电流极小，配以热释电红外传感器和少量外围元器件即可构成被动式的热释电红外传感器。

特点：

　　CMOS工艺

　　数模混合

　　具有独立的高输入阻抗运算放大器

　　内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰

　　内设延迟时间定时器和封锁时间定时器

　　采用16脚DIP封装

管脚图：

工作原理

BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路如图5

图5

以下图6所示的不可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。

不可重复触发工作方式下的波形。

首先，根据实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。

然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM（≈0.5VDD）后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。

由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，当VDD=5V时，可有效抑制±1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。

COP3是一个条件比较器。

当输入电压VcVR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。

当A端接0电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。

当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。

在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。

图6

以下图7所示的可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。

可重复触发工作方式下的波形在Vc=0、A=0期间，信号Vs不能触发Vo为有效状态。

在Vc=1、A=1时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并可促使Vo在Tx周期内一直保持有效状态。

在Tx时间内，只要Vs发生上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；若Vs保持为1状态，则Vo一直保持有效状态；若Vs保持为0状态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间Ti时间内，任何Vs的变化都不能触发Vo

图7

2.3其他元器件的选择

菲涅尔透镜：

通常为了提高PIR的感应灵敏度，在实际产品中会加入菲涅耳透镜。

它的作用是聚焦红外光线，另外将红外线分称可见区和盲区，以使红外线以变化的形式作用的PIR上。

图8给出了一种菲涅耳透镜安装。

菲涅耳透镜有折射式和反射式两种类型如图8。

图8

三夜灯电路控制系统的总体方案设计

1总体方案设计

由于各个元器件的都选择好了，热释电红外感应夜灯电路将各元件连接起来，就能形成它的控制电路，就是它的原理图。

1.1智能控制电路设计

如下图9所示就是热释电红外感应夜灯的电路图，

图9

2控制电路功能分析

原理：

220V经过整流变压器变为9V电压和引脚11和引脚7连接为BISS0001提稳定供整流电流，集成电路工作，光敏电阻受光照射，电阻无限小，当有人经过PIR时，PIR感受温度变化产生电压，经过引脚9，BISS0001触发被禁止，整个电路不工作，灯不会亮。

当光敏电阻不受光照射时，有人经过PIR感受到温度变，PIR产生电压脉冲，经引脚14输入放大脉冲信号，引脚1允许重复触发，经过引脚12、13、14、15多级放大，经引脚2输出到继电器SSR使它导通，照明电路接通；人离开时因为受到引脚5、6的影响触发封锁，导致需要一定时间灯才能渐渐熄灭。

FIR功能：

感受光源提供触发脉冲。

BISS0001功能：

整个电路的核心，提供指令使各部分动作、放大脉冲信号。

IN4001功能：

整流二极管，整流作用。

A27805功能：

稳压电路，稳压作用。

电容功能：

滤波作用

四智能夜灯电路的应用及维护

智能夜灯电路应用广泛各各行业都能涉及到，但是在生产生活应用时也应该合理的维护，适当的应用这样才能延长其使用寿命。

1夜灯电路生活中应用

夜灯电路在生活中常用在卫生间、楼道走廊、自动门等等，因为卫生间空气潮湿，电路板容易受潮导致电路故障，楼道灰尘过多容易当道菲涅尔透镜，使其灵敏度降低，等等方面所以，在使用时应该正常的维护，以使它能够更好的工作。

2夜灯电路在生产中应用

生产过程中使用热释电感应夜灯，应该注意将FIR放到一个温度稳定的地方，防止导致温度变化不定使PIR感温紊乱，导致不能正常工作，工厂中更应该及时检测维修，因为人口密集环境不好容易导致电路坏掉。

3夜灯电路的维护

维护注意事项：

1、菲涅尔透镜保持干净，防止感应不灵敏；

2、集成芯片固定好防止脱落，不能正常工作；

3、线路顺畅无老化电线；

五结论

智能夜灯电路应用广泛各各行业都能涉及到，但是在生产生活应用时也应该合理的维护，适当的应用这样才能延长其使用寿命。

夜灯电路在生活中常用在卫生间、楼道走廊、自动门等等，因为卫生间空气潮湿，电路板容易受潮导致电路故障，楼道灰尘过多容易当道菲涅尔透镜，使其灵敏度降低，等等方面所以，在使用时应该正常的维护，以使它能够更好的工作。

生产过程中使用热释电感应夜灯，应该注意将FIR放到一个温度稳定的地方，防止导致温度变化不定使PIR感温紊乱，导致不能正常工作，工厂中更应该及时检测维修，因为人口密集环境不好容易导致电路坏掉。

本文是有集成电路控制的热释红外感应智能夜灯，具有更高的智能性和实用性，更能满足人们生产生活的需要。

六心得体会

通过此次课程设计，我对电力电子技术这门课程有了进一步的学习。

并且在其中了解和熟悉了它的应用。

学习到了如何让应用理论知识验证并解决实际生活中遇到的相关问题以及各种元器件的工作原理和实际应用。

此次课程设计过程中有可也有甜，从开始时满腹盛情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无穷。

与此同时，明白了一些做人、做事的道理，付出一定会有回报，而不努力永远不会成功。

遇到问题要多思考，多请教，多差资料，不可一知半解，要懂得互学互助，共同进步。

对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。

挫折是一份财富，经历是一份拥有。

这次实习将会成为我人生旅途的美好回忆。

参考文献

[1]王煜东．传感器及应用[M]．北京：

机械工业出版社，2008：

139-256．

[2]陈永甫．红外探测与控制电路[M]．北京：

人民邮电出版社，2004：

428-432．

[3]王庆有．光电技术[M]．北京．电子工业出版社，2008：

37-105．

[4]陈永甫．红外探测与控制电路北京[M]．北京．人民邮电出版社，2004：

50-92．

[5]杨帮文．新型集成器件实用电路[M]．北京．电子工业出版社，2004:

70-108．

[6]陈黎敏．传感器技术及其应用[M]．北京．机械工业出版社，2009:

10-120．