数字电路光控照明灯自动开关电路课程设计 马彩兵.docx

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数字电路光控照明灯自动开关电路课程设计马彩兵

陕西科技大学课程设计成绩考核表

课程设计名称：

专业：

班级：

学号：

姓名

下表由指导教师按实际情况进行填写：

考核内容

所占比例

得分

设计方案

15％

说明书

15％

图纸、程序、计算、作品等的完成质量

30％

创新与发挥情况

10％

答辩（口试）情况

20％

出勤率

10％

指导教师

评语

总评成绩

评定等级

成绩与等级对应表

优

90－100

良

80－89

中等

70－79

及格

60－69

不及格

59分以下

指导教师签字：

教研室主任签字：

200年月日

职业技术学院

学生课程设计报告

课程名称：

专业班级：

姓名：

学号：

学期：

目录

摘要：

………………………………………………………………………………1

一、课程设计目的:

………………………………………………………………2

二、课程设计题目描述和要求:

………………………………………………2

三、课程设计报告内容…………………………………………………………2

四、主要元器件介绍……………………………………………………………6

五、仿真结果………………………………………………………………………12

六、心得体会………………………………………………………………………13

七、参考文献………………………………………………………………………14

光控照明灯自动开关电路

摘要：

自动控制电路是一种采用声响效果激发拾音器进行声电转换来控制电器的开启，并经过延时后能自动断开电源的节能电子开关。

用光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出声音时,楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。

在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。

在本设计中介绍了声光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，本设计还增加了扩展功能，采用热释电红外探头将接收到的微弱信号加以放大，然后使晶闸管导通，制成红外热释电感应开关。

本开关能探测来自移动人体的红外辐射，只要人体进入探测区域，开关会自动开启。

关键字：

光敏电阻可控开关延迟电路话筒放大热释电传感器

AutomaticDesignoftheLightingCircuit

Abstract:

Theautomaticcontrolcircuitisasoundeffectsstimulatepickupforacoustic-electricconversiontocontroltheopeningoftheelectricalandenergy-savingelectronicswitchofthepowerautomaticallydisconnectedafteradelay.Switchonthesoundandlightcontroldelayswitchinsteadoftheresidentialareaofthecorridor,onlyafterdark,throughthestaircases,thesoundcorridorlanternautomaticlights,lighting,whenpeopleenterthehouseoroutoftheapartment,Thecorridorlightsautomaticallyswitchoffthedelayafterafewminutes.Duringtheday,evenifthereissound,thecorridorlightsarenotbright,youcansaveenergy.Thisdesign,soundandlightcontrolthecompositionofthestreetlampcontroller,performance,scopeofworksgiventothecircuitdiagramandcomponentparameterselection,thedesignalsoaddsextendedfunctionality,pyroelectricinfraredsensorwillreceivetheweaksignaltobeamplified,thenthethyristor,madeinfraredpyroelectricsensorswitch.Thisswitchcandetectinfraredradiationfromthemobilebody,aslongasthehumanbodyintothedetectionregion,theswitchwillautomaticallyopen.

Keyword:

 Photoresistor,Controllableswitch,Delaycircuit,Microphoneamplification,lightcontrolcircuit,Pyroelectricsensor

一、课程设计目的:

1.了解自控照明灯电路组成及工作原理.

2．了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。

3．希望通过本次研究能够有新的突破，研究出更加高效的照明电路。

二、课程设计题目描述和要求:

设计一个适宜路灯使用光控照明灯自动开关电路，具有延长灯泡寿命的设计；

设计备注：

1.光控照明灯白天自动关闭照明灯。

2.当黄昏光线变暗时，点亮照明灯。

3.进行电源电路设计。

4.完成光控电子开关电路设计。

5.本电路具有适宜路灯使用的软启动功能，即夜幕降临时，自然光线是逐渐缓慢变弱，灯泡有一个逐渐变亮的软启动过程。

三、课程设计报告内容

3.1实验任务：

1．用中、小规模集成电路设计电源电路。

2．设计演示处理电路。

3．将各个分电路组成一受到光控的开关。

4．调节可变电阻可以改变红外线传感器的灵敏度。

3.2课程设计题目描述和要求:

3.2.1原理框架图：

3.2.2方案设计及工作原理

本设计主要有电源模块，光控模块，红外控制模块，延时模块组成。

3.2.3电源模块

电源模块的整流电路采用桥式整流电路，二极管稳压电路加上滤波电容。

可控硅开关起开关作用，非常重要，由这个开关去控制整流电路的工作与否，从而控制灯的亮和灭。

图3-2电源模块原理图

3.2.4光控模块

为实现声控功能，要设制话筒放大电路，主要是由话筒拾音电路（就是把声音信号变为电信号电路，由于声音微小，所以加放大电路）和放大电路组成。

光敏控制电路实现光控的功能，可以有光敏电阻来实现。

音频放大电路因话筒输出的音频信号小，不能满足检波的需要，设制三极管音频放大电路，倍数几千上万倍。

检波电路音频信号是交流信号，不用交流信号控制可控硅，需转换为直流信号，才能控制可控硅，因是小信号，要反映信号的蜂值电路线变化。

延迟电路在灯点亮时需要有延迟，检波输出直流电压通过延迟电路是电压消失，保持一段时间，所保持时间的长短由延迟电路的参数决定，实际上延迟电路由RC电路组成，时间常数τ=RC，这是可控制电压。

控制电路是控制可控硅栅极的开关电路，它的输入由延时端的延时电路送来的电压控制，输出控制可控硅的导通情况。

图3-3声光控及延时部分原理图

3.2.5红外控制模块

由人体热释电传感器接收人体发出的红外线，把信号传送给红外线控制模块，由它发出信号来控制晶闸管的导通，从而控制电路的通断。

光敏电阻可以使电路只在白天工作，调节可变电阻可以改变红外线传感器的灵敏度。

图3-4红外控制部分原理图

3.2.6工作原理

电路的工作电源由交流220v经过全波整流并有电阻、分压，电容滤波后获得。

在白天光线明亮时，光敏电阻的阻值较小，远小于，与分压后，使得与非门的一个输入端电位接近0，因此输出为高电平，经过反相后输出低电平，二级管截止，输出高电平，输出低电平，晶闸管无触发信号处于关闭状态，灯灯泡不亮。

此时即使有声音信号输入，也使输入为低电平，电路不会被触发。

在夜间光线较暗时，光敏电阻的阻值变得较大，远大于的阻值，与电阻分压后接近电源电压，使的一个输入端为高电平，如果有声音信号由驻极体话筒接受，经电容耦合到晶体管的基极，音频信号的负半周使晶体管瞬间截止，的2输入端跳变为高电平，此时的两个输入端均为高电平，输出为低电平，输出为高电平，隔离二极管导通，并迅速对电容充电，输出为低电平，输出为高电平，晶闸管获得触发信号导通，灯泡点亮。

当声音信号消失后，输出端恢复原态，但电容上已充满电荷，可以使输出仍为高电平，并持续一段时间。

到电容放电完毕后，输入高电平，输出低电平，晶闸管失去触发信号关闭，灯泡熄灭。

红外控制模块采用pir传感器和人体热释电红外控制模块来完成，pir是人体专用红外线传感器，Twh9513是热释电红外控制模块之一，采用直流12伏供电，可以直接驱动晶闸管。

其中G、D、S引脚接热释电传感器，是内部电路的公共端，接电源负极，OT是控制信号输出端，可提供驱动电流，V+是电源正极，接12V直流电源，R接300~1兆欧的电位器，用来调节电路的控制灵敏度。

是光控端，外接光敏电阻，可使电路仅在夜间工作。

热释电红外传感器的输出的信号经内部电路处理后在OT端输出高电平，驱动晶闸管导通，光敏电阻在白天阻值较小，与R10分压后使模块的输出为低电平，电路不工作，到了晚上，阻值升高，输出为高电平电路工作，调节电位器可以控制电路的探测灵敏度。

通过这两个元件的协同工作能很好的完成红外控制功能。

四、主要元器件介绍

4.1Cd4011

图4-1Cd4011内部结构图

与非门选用cmos数字集成电路Cd4011，它采用5v直流电压供电，其里面含有四个独立的与非门电路。

内部结构见上图，vss是电源的负极，vdd是电源的正极。

4.2晶闸管

图4-2晶闸管外形图

可控硅的原理：

可控硅是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件,一般由两晶闸管反向连接而成.它的功用不仅是整流，还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。

可控硅和其它半导体器件一样，其有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。

它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。

图4-3晶闸管原理图

晶闸管在工作过程中，它的阳极A和阴极K与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。

从晶闸管的内部分析工作过程：

晶闸管是四层三端器件，它有、、三个PN结图一，可以把它中间的NP分成两部分，构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管图。

当晶闸管承受正向阳极电压时，为使晶闸管导通，必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。

图中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。

因此，两个互相复合的晶体管电路，当有足够的门极电流流入时，就会形成强烈的正反馈，造成两晶体