照明灯卡片开关文档格式.docx

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2.5智能取电开关给酒店带来的经济效益6

三、元器件的选择及功能介绍7

3.1NE5557

3.2电容的作用9

3.3三极管的作用9

3.4继电器的工作原理和特性10

四、心得体会11

五、参考文献12

一、绪论

为了方便客人进出酒店房门及节约用电，用电安全方面设计了插卡取电开关。

插卡取电开关专为酒店客房精心设计的节能产品，又称插卡取电开关，当酒店的客人进入客房时，将房门卡插入专卡取电开关中，即可使用客房内的照明、电视、空调等设备，当客人离开客房时取出房门卡（客人外出客房一定要拔卡出来，因为客人返回客房时需要房门卡来开门），房间的总电源自动延时15秒内即可断电，既可节电亦能使客房用电更加安全。

取电开关一般为强电220V供电，采用大功率30A继电器，负载6600W，满足酒店客房的用电负载；

取电开关上有发光LED蓝光指示灯，符合现代酒店潮流并方便客人夜间操作。

为了让酒店客房更好地达到节电效果，取电开关更多的使用专卡专用取电，只能通过插入与酒店门铃开门卡配套的专用卡片才能达到取电，实现同一张卡实现开门和取电。

本文主要设计了照明灯卡片开关的原理图，并用multisim仿真实现。

二、内容

2.1插卡取电开关的技术发展与过程

取电开关发展过程和酒店锁是同步的，因为要通过用开门卡来取电，所以取电开关必须与酒店锁的门卡类型相配套。

1）机械式取电开关：

早期的取电开关实际上是一个机械翘板开关，通过插入锁匙牌，将电源的两个触点导通。

从而实现客人离开房间时，取出锁匙牌的同时，触点断开，切断房间电源。

熟悉此原理的住店客人有时会用梳子等类似锁匙牌的硬片状物插入开关，同样能取电，所以不能根本解决用电的安全和节能。

目前几乎已淘汰。

2）光电式取电开关：

随着磁卡酒店锁的问世，开门、取电只需要一张磁卡，就出现了光电式取电开关。

其原理为通过插卡导通或者阻断一对红外线，控制电路检测红外线的通断，通过继电器输出电源的通断。

此原理的取电开关也称通用型取电开关。

目前还有少数酒店使用。

3）IC卡取电开关：

主要适用于通过接触式IC卡取电，主要是检测IC卡的芯片管脚，判断有无卡插入和插入的是不是IC卡来输出电源的通断。

目前所占市场比例也比较少。

4）低频卡取电开关：

适用于125KHz的非接触式感应卡，如EM,TEMIC,TI等感应卡，主要是检测卡的频率，是否符合125KHz来输出电源的通断。

目前市场比例较大。

5）高频卡取电开关：

主要适用于13.56MHz高频感应卡，如MIFARE的S70,S50、还有国产的复旦卡等，通过识别此类卡的ID是否符合标准来输出电源的通断。

目前市场应用较多。

（以上5种类型都是识别开门卡的类型）

6）识别房号型取电开关：

是专卡专用开关之一，通过读取开门卡内的房间地址数据，进行比较是否是该房间的卡来输出电源的通断。

有少部分酒店使用。

需要与酒店锁共享写卡数据。

7）识别时间型取电开关：

是专卡专用开关之一，通过读取开门卡内的房间地址和时间数据进行比较是否是该房间的有效时间内的卡来输出电源的通断。

少部分酒店使用。

8）网络型取电开关：

通过读取开门卡的权限类型、时间等数据，上传客控系统，由客控系统执行客房用电状态。

高星级酒店使用较多。

需要与酒店锁共享写卡数据和客控系统共享传输协议。

2.2照明灯卡片开关的外观结构

2.3插卡取电原理

一般插卡取电开关都有三部分电路组成：

高低压电源转换部分、识别卡部分和输出部分。

其中电源的转换由多种方式，如开关电源式、阻容降压式、变压器式等。

高低压转换部分将交流电通过整流降压为直流低压电源供给识别部分和输出部分。

识别卡部分通过检测插入的卡是否符合预设的标准。

输出部分得到识别卡部分的符合标准信号，接通交流电源（火线）。

此部分根据不同的负载要求，有30A、40A等。

2.4电路设计图

（1）未插入房卡时的工作状态电路如下：

当滑动变阻器R4滑到最右边，即R4取到最大值时，输到TRI端的电压大于THR或DIS端的电压，使OUT输出为低电压，LED1亮，LED2熄灭，继电器也就不会工作，灯泡就不会亮。

（2）插入房卡后的工作状态电路如下：

当滑动变阻器R4滑到最左边，即R4取到最小值时，输到TRI端的电压小于THR或DIS端的电压，使OUT输出为高电压，LED1熄灭，LED2亮，继电器就会工作，继电器吸合，右边回路构成通路，灯泡就会亮。

2.5智能取电开关给酒店带来的经济效益

（1）酒店采用ABLE开关取电，客人离开房间时，取走开门卡（客人一定要拔卡出来因为客人还要用这卡回来开门），节电开关延迟20秒内后自动切断酒店的电源，既可给酒店带来直接的经济效益（节省大笔电费），延长客房电器寿命，提升客房用电安全系数，又能有效地达到酒店节能，投资最少的成本，达到酒店“节能减排”的效果。

按一般标准客房的电器配置：

左右床头灯25~40W*2 

镜前灯20W 

落地灯25~40W

电视120W 

台灯25~40W 

廊灯25W

分体空调1000W 

功率共约：

1300W＝1.3KW

按这个功率计算，如果酒店有房间100间，每度电0.9元，每个房间平均每天只要省电1小时，那么采用ABLE专用插卡节电开关后，酒店每年可节省电费：

1.3千瓦×

100个房间×

1小时/每天×

365天×

0.9元/每度电＝42,705元。

（2）酒店客房用电安全

如果客人没有关闭酒店的电器就外出，服务员又没有注意到客人的外出，酒店的电器便长期工作，电器的长期工作会引致电器本身的发热，如果电器发热过于厉害，就会降低电器寿命或烧坏电器，甚至引发火警[5]。

三、元器件的选择及功能介绍

3.1NE555

上图为555定时器构成的施密特触发器

（1）VI=0v时，vo1输出高电平。

（2）当VI上升到2/3vcc时，vo1输出低电平。

当VI继续上升，vo1保持不变。

（3）当VI下降到2/3vcc时，电路输出跳变位高电平。

而且在VI继续下降到0v时，电路的这种状态不变。

①555各功能端的真值表如下表所示：

由表可看出，S、R、MR的输入不一定是逻辑电平，可以是模拟电平，因此，该集成电路兼有模拟和数字电路的特色。

②NE555引脚介绍

NE555为8脚时基集成电路，各脚主要功能如下：

1地GND（参考电压：

0V）

2触发（参考电压：

4.8V）

3输出（参考电压：

7.5V）

4复位（参考电压：

12V）

5控制电压（参考电压：

4.5V）

6门限（阈值）（参考电压：

2V）

7放电（参考电压：

8电源电压Vcc（参考电压12V）

③555集成电路的框图及工作原理

555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器或555时基电路。

但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测[11]。

此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。

由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体，如图所示[2]。

3.2电容的作用

电容器的基本作用就是充电与放电，但由这种基本充放电作用所延伸出来的许多电路现象，使得电容器有着种种不同的用途，例如在电动马达中，我们用它来产生相移;

在照相闪光灯中，用它来产生高能量的瞬间放电等等;

而在电子电路中，电容器不同性质的用途尤多，这许多不同的用途，虽然也有截然不同之处，但因其作用均来自充电与放电[1]。

3.3三极管的作用

三极管的主要作用是电流放大，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。

但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。

IC 

的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数β（β=ΔIC/ΔIB, 

Δ表示变化量。

），三极管的放大倍数β一般在几十到几百倍。

3.4继电器的工作原理和特性

继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。

故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用[1]。

（一）①电磁继电器的工作原理和特性

电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。

只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。

当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。

这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：

继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；

处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

②热敏干簧继电器的工作原理和特性

热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。

它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。

热敏干簧继电器不用线圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。

恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。

③固态继电器（SSR）的工作原理和特性

固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。

固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。

按开关型式可分为常开型和常闭型。

按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。

（2）继电器主要产品技术参数

①额定工作电压：

是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。

根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。

②直流电阻：

是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。

③吸合电流：

是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。

在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。

而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。

④释放电流：

是指继电器产生释放动作的最大电流。

当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。

这时的电流远远小于吸合电流。

⑤触点切换电压和电流：

是指继电器允许加载的电压和电流。

它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。

四、心得体会

本次课程设计给我们带来了许多的新知识，增强了我们的动手能力，给生活增添了快乐，同时也告诉我们应该与互相帮助、相互团结的团队精神。

课程设计是我们学习过程中一个十分重要的环节，是锻炼我们运用所学知识正确分析和解决实际问题的一个重要方面，也是培养应用型专门人才的要求。

本课题主要是设计了插卡取电开关的电路图，刚开始时还对题目理解不透彻，设计方向出了错误，设计成了房间电路的设计，后来去图书馆查取了许多的资料后才有所明白。

这个课程设计我们小组一共做了三遍，第一遍说实话只是照搬的一幅图，但是后来发现这种实际应用图在multisim中无法实现，要把很多东西用基本元器件替换掉。

第二遍我们自己设计了一幅图出来，但是其间也遇到了很多困难，比如说仿真时电压不稳定，还有就是输出电压不够高来驱动继电器后续电路的工作，所以后来我们设计了在555输出管脚后加一个三极管放大电路来完善不足，但是没有加延时电路，仿真结果也不稳定。

之后再反复的讨论和上网查阅资料的过程中，我们完成了第三遍的电路图，终于做出了满意的效果。

实验过程中培养了我在实践中研究问题，分析问题和解决问题的能力以及培养了良好的工程素质和科学道德，例如团队精神、交流能力、独立思考、测试前沿信息的捕获能力等；

提高了自己动手能力，培养理论联系实际的作风，增强创新意识。

五、参考文献

[1]何希才．新型电子电路应用实例[M]．北京：

科学出版社，2005.

[2]王桦.555集成电路在照明节能中的应用[J].中国科技信息，2010.

[3]康华光，陈大钦．电子技术基础（模拟部分）（第四版）[M]．北京：

高等教育出版社，1999.

[4]康华光.《电子技术基础》数字部分（第四版）北京，高等教育出版社出版，2006.

[5]徐文武，蔡本晓.一种基于光电识别的插卡式电子开关的设计[J].杭州电子科技大学理学院，20099（9）.