人体检测夜间自动照明灯设计解读.docx

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人体检测夜间自动照明灯设计解读

目录

摘要:

2

关键词2

第1章引言2

第2章电路结构3

第3章电路工作过程3

3.1传感器及信号放大部分4

3.2明暗检测电路5

3.3亮灯时间的控制5

3.4输出电路5

第4章元器件选择6

结论9

致谢辞11

参考文献12

附录A13

人体检测夜间自动照明灯设计

马翔

摘要:

该设计主要介绍的是关于声光控的电路设计。

声光控是通过光敏电阻来实现的，当光敏电阻在背光的的时候灯就会慢慢的熄灭，即这时也是人走过了的时候。

在有的电路中这种原理也可以通过声音的振动来实现，当人走过是只需用手轻拍一下灯就会自动的亮，人离开后又熄灭。

这样就给路人提供了相应的方便，同时，也达到了节电和节能的目的；延长灯的寿命。

在实际生活中节电节能，能够实现更多的自动化。

经过长时间的设计，我最终决定用声光控夜间自动照明电路作为我的毕业设计。

在本设计中介绍了多种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，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，都不会是灯泡发亮。

夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过数十秒后又自动熄灭，节能节电。

关键词：

电路放大光敏电阻可控开关声光控制

第1章引言

现代高层办公大楼中，认为造成能源浪费的现象依然非常严重，无论有人还是无人，经常是“长明灯”。

只能照明系统机能分散控制又能集中管理，在大楼中的中央应控制室，管理人员通过操作键盘即可关闭无人房间的照明灯。

智能调光照明系统中的光线感开关通过测定工作面的照度，与设定值比较，来控制照明开关，这样可以最大限度的利用自然光，达到节能目的，也可以提供一个不受季节与外部环境影响的的相对稳定的视觉环境。

一般来讲，越靠近窗自然光照度高，从而人工照明的照度就低，但合成照度就赢维持的设计照度值。

本文介绍的是一款简单、实用的自动灯控制电路，可以由声、光控制及人体触摸控制。

当有人进入检测范围时，电路将检测到的人体信号转化为电信号，从而控制高亮度EL点亮；当人离开现场时，控制电路延迟一定时间，自动关闭EL，从而达到节能目的。

此设计主要用于楼道、民用卫生间，在断电时，也可通过电路的开关实现应急照明。

在夜间，有人走动或发声时，灯会自动点亮延时数分钟后自动熄灭。

在白天，若触摸电极片A，则自动灯也会受触发而点亮。

电路能够实时检测人体移动信息，从而达到夜间无故障对EL的开断；电路有使传感器失效控制电路，使其在白天不能点亮EL;人工可控制EL不亮、长时间亮及热释电控制关断；为进一步实现节能目的，要求电路电能转化光能效率达到80%以上。

电源直接来源于市网电压220V。

第2章电路结构

整个控制电路由电源电路、声控电路、光控电路、触摸控制电路、延时电路、继电器驱动电路等组成。

电源电路由电源变压器T、整流桥堆UR、三端集成稳压器IC1及滤波电容器C4、C5组成。

照明灯EL与继电器K1的常开触头K1-1串联后，并接在电源变压器的一次（初级）绕组两端。

声控电路由传声器（话筒）BM、数字集成电路IC2内部的非门电路D1、D2及电阻器R1～R4、电容器C1、C2等级成。

光控电路由光敏电阻器RG、电位器RP1、电阻器R4、IC2内部的非门电路D3、二极管VD1等组成。

触摸控制电路由电极片A、电阻器R6、R7、IC2内部的非门电路D4、二极管VD2等组成。

延时电路由电阻器R5、电容器C3、IC3内部的非门电路D5等组成。

继电器驱动电路由继电器K1、二极管VD3、晶体管V及电阻器R8等组成。

第3章电路工作过程

交流220V电压经电源变压器T降压、整流桥堆UR整流、C4滤波及IC1稳压后，在C5两端产生+5V电压，供给继电器和整个控制电路。

接通电源后，整个控制电路工作在守候状态，非门电路D5输出低电平（0V），使晶体管V截止，继电器K1的常开触头不吸合，照明灯EL不亮。

当有人走进该自动灯或有声发出时，传声器BM将声音信号变换成电信号，此电信号经非门电路D1构成的交流线性放大器放大后，经非门电路D2反相后输出高电平，使非门电路D3的输出端变为低电平，二极管VD1导通，非门电路D5的输出端变为高电平，使晶体管V饱和导通，继电器K1的常开触头K1-1吸合，照明灯EL发光。

在白天，即使有人脚步声或其他声响，也不会有高电平加入非门电路D3的输入端，因为光敏电阻器RG受光照而阻值变小，非门电路D3的输入端始终为低电平，输出端也保持高电平，二极管VD1和晶体管V均处于截止状态，照明灯EL不亮。

夜晚，光敏电阻器RG的阻值变大，此时若传声器BM拾取到声音信号，则会有高电平加至非门电路D3的输入端，使二极管VD1和晶体管V导通，继电器K1触头吸合，照明灯EL点亮。

不管白天和夜间，只有用手触摸电极片A后，人体感应信号将使非门电路D4的输入端变为高电平，其输出端变为低电平，又使二极管VD2导通，非门电路D5的输入端变为低电平，输出端变为高电平，晶体管V饱和导通，继电器K1动作，照明灯EL点亮。

在二极管VD1或VD2导通瞬间，电容器C3通过VD1或VD2被迅速充电，非门电路D5的输入端立即为低电平。

当非门电路D3或D4的输出端由低电平变为高电平（随后又同时变为低电平）使VD1或VD2截止时，电容器C3通过电阻器R5缓慢放电，使非门电路D5的输入端仍维持一段时间的低电平，照明灯EL不会马上熄灭，直到C3放电结束，D5输入端变为高电平，输出端变为低电平，晶体管V截止，继电器K1释放，照明灯EL才熄灭。

在白天，调节电位器RP的电阻值，使非门D3输入端电压低于VCC/3（1.65V）以下，使其驱动端保持高电平，同时，还可以调节光控的灵敏度。

R5、C3为时间常数元件，改变R3的电阻值和C3的电容量，可改变灯亮至灯灭的延迟时间。

电阻值、电容量越大，延迟时间越长。

调节R2的电阻值，可以调节声控的灵敏度。

利用热释电红外传感器可以检测到移动的人体或其他动物（如犬、猫等），下面介绍用双元件热释电红外传感器（以下简称传感器）制作夜间自动照明灯．既可照明，又可防盗（威慑作用）。

3.1传感器及信号放大部分

传感器的输出电压，只要人体移动，就能被检测到。

为了扩大检测范围。

需在传感器前安装菲涅尔透镜，传感器处于透镜的焦点处。

所谓菲涅尔透镜，其光学作用与凸透镜一样。

起会聚光线的作用；它是将凸透镜的凸而去掉．只保留凸面的曲线，这样可减少透镜的厚度和重量：

菲涅尔透镜表面每个锯齿的表而曲线就是凸透镜表面曲线的一部分，且半径相同。

在无红外线射入时，传感器输出vs为0.6~0.8V的偏置电压，当红外线射入传感器时．输出电压叠加在这个偏置电压上，约有0～10mVrms的变化量。

运放ICla组成放大约400倍的带通滤波器，其电压放大倍数Av=1+R4／R3≈417倍。

人的运动频率约为1～10Hz的程度，C3和R4构成低通滤波器，其高频截止频率fh=1／2πC3R4≈16Hz。

C2和R3构成高通滤波器。

其低频截止频率fl＝1／2πC2R3≈0.66Hz。

带通频率为O.66Hz~16Hz。

R1和C1组成低通滤波器。

用来除去来自外部电路的干扰，其高频截止频率fh＝1／2πC1R1≈0.16Hz。

3.2明暗检测电路

为了判别白天或黑夜，用cds（硫化镉）光敏电阻来检测光线的强弱。

。

随照度的不同，其阻值在10kΩ～1MΩ之间。

．CaS接在电源Vcc和C点之间．如果CdS的阻值减少．则C点电压升高，即明亮时阈值电压Vth高：

调整VR1可改变明暗检测的灵敏度。

运放Iclb组成比较器，用R6、R7加入正反馈，使比较器具有约10mv的滞后电压Vh。

Vh=R6（VOH-VOL）／（R6+R7）≈10.5mV。

图2中R6为1.5kΩ，R7为1MΩ，运放的高电平输出VOH为7.0V，低电平输出VOL为0v。

3.3亮灯时间的控制

用555构成定时电路，定时时间5～60s可调．由VR2调节。

设定时间Ton=1.1×C4（VR2+R8）=5.2～60.2s。

当传感器检测到人体信号时，比较器IC1b输出低电平，555输出高电平，使三极管Tr1驱动继电器或蜂鸣器等，定时结束后555输出翻转为低电平，Tr1截止。

3.4输出电路

输出部分由三极管推动继电器吸合。

利用其触点接通灯泡照明。

为了吸收继电器线圈在断电时产生的冲击电流，以保护三极管不被击穿，在线圈两端并联了续流二极管D1；D1的耐压应在继电器驱动电压的3倍以上（这里在30V以上），电流容量在继电器的驱动电流以上（这里在20mA以上）。

继电器RLl选用线圈电压9V、触点电流5A的小型继电器。

第4章元器件选择

T选用10W、二次电压为6V的降压变压器。

UR选用2A、50V整流桥堆，或用四只1N5401硅整流二极管桥式连接后代用。

VD1～VD3均选用1N4148开关二极管：

反向耐压：

75V

反向漏电流：

5-50nA

正向导通压降：

0.75-1V

正向连续导通电流：

150mA

正向瞬间导通电流（小于1秒）：

500mA

反向恢复时间：

4nS。

V选用S9013或C8050硅NPN型晶体管。

C1和C2选用涤纶电容器；C3～C5均选用耐压值为16V以上的电解电容器。

RG选用GRMG45型光敏电阻器。

其余各电阻器选用1/4W碳膜电阻器。

光敏电阻器是一种对光敏感的元件，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。

光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示光敏电阻器的结构、特性及应用．光敏电阻器的结构与特性 光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。

光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感。

它在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小。

RP1选用小型合成碳膜微调电位器。

传声器BM选用录音机用驻极体传声器（话筒）

IC1选用LM7805三端集成稳压器；IC2选用CD4069六非门数字集成电路。

触摸电极片可用金属片自制，剪成1～2㎡的圆形或方形。

结论

当夜晚来临时，路灯、楼道灯、电梯灯、车库灯、人灯等各个地方都可以利用自动照明灯，这样可以节约用电。

人体检测夜间自动照明灯虽然不是很重要的设计，但也相对于有其存在的意义，有些场所为节能，或者说也为了方便人们设计了装置，当人在漆黑的夜间看不到开关，容易发生意外的地方，此装置就可以自动检测到人，及时的亮起来，以便防止不必要的意外，所以它的存在也是相当的有意义。

最近我又对它有了更深的了解，我发现它还有防盗的功能，可以起到威慑作用。

小偷一进来就马上亮灯，哪个小偷敢进？

所以这个设计一举两得，是个挺好的设计！

在完成这次毕业设计的过程中，我也巩固自己所学的知识。

而且也明白了在以后的学习、工作、生活中要多动手、动脑。

想和做是分不开的，一定要把想和做联系起来。

用思想指导自己，用动手证明自己的思路。

在设计的过程中，我对课本的知识有了更深的认识，对我们所学的知识更深刻的得到应用，使我们进一步提高了设计能力和动手能力，让我们的思维更活跃了同时让我们对芯片的使用有了更深的理解和认识，对芯片的功能加以灵活运用。

让我们把自己所学的知识与实际操作相接合，善于巧妙的应用所学的芯片连接电路。

在试验的过程中难免会出现一些问题，当遇到问题时一定要用心排除，运用所学的知识进行分析。

随着电子工业日新月异地飞速发展，新知识、新技术的不断涌现，本次毕业设计将理论和实践做到综合化、实施化、注重动手能力的培养，有利于我们在学习过程中掌握与活学活用。

有利于培养学生的创新能力和应用能力，提高了同学处理实际问题的能力，拉近与现实的距离。

同时告诉我们在今后我们工作中肯定会遇到一些实际操作问题，要看我们如何去解决，而不应该有问题了就停在原地希望同伴来解决，要学会耐心分析。

从这次设计中，我意识到要做好一件事情，必须具有扎实的知识基础，端正实验态度，严谨的实验作风以及“信心、虚心、耐心”只有这样，将来无论是在做事还是做人上，才能取得成功。

通过严格的科学训练和工程设计实践，树立严肃认真，一丝不苟，实事求是的科学发展观，培养我们的动手能力和实际操作能力，并培养策划能力，在以后的生产工作中打好基础。

通过这个毕业设计使我们学到了许多，作为一名当代大学生，要学会利用计算机、图书来查找资料，这样使我们对知识会有一个全面的了解，也会使我们全面发展。

致谢辞

大学生活即将匆匆忙忙地过去，但我却能无悔地说：

“我曾经来过。

”大学三年，但它给我的影响却不能用时间来衡量，这三年以来，经历过的所有事，所有人，都将是我以后生活回味的一部分，是我为人处事的指南针。

回首三年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。

感谢老师三年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。

学友情深，情同兄妹。

三年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。

毕业设计，也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。

想借此机会感谢三年以来给我帮助的所有老师、同学，你们的友谊是我人生的财富，是我生命中不可或缺的一部分。

我的毕业指导老师郑田娟老师，在大一时就教我们，有时我会犯错，但她能以一位长辈的风范来原谅我的无知和冲动，给我不厌其烦的指导。

在此，特向她道声谢谢。

就要离开学校，走上工作的岗位了，这是我人生历程的又一个起点，在这里祝福大学里跟我风雨同舟的朋友们，一路走好，未来总会是更加绚烂缤纷的。

参考文献

[1]苏玉刚、陈渝光.电力电子技术[M].重庆：

重庆大学出版社,2003年.

[2]李宏.电力电子设备用器件与集成电路指南[M].北京：

机械工业出版社，2001年.

[3]王兆安、黄俊.电力电子技术[M].北京：

机械工业出版社,2006年.

[4]徐德鸿、马皓.电力电子技术[M].北京：

北京科技出版社,2006年.

[5]陈坚.电力电子技术及应用[M].北京：

中国电力出版社,2006年.

附录A

读书的好处

1、行万里路，读万卷书。

2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

3、读书破万卷，下笔如有神。

4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。

——达尔文

5、少壮不努力，老大徒悲伤。

6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。

——颜真卿

7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

8、读书要三到：

心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。

10、一日无书，百事荒废。

——陈寿

11、书是人类进步的阶梯。

12、一日不读口生，一日不写手生。

13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。

——高尔基

14、书到用时方恨少、事非经过不知难。

——陆游

15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德

16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。

——笛卡儿

17、学习永远不晚。

——高尔基

18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。

——刘向

19、学而不思则惘，思而不学则殆。

——孔子

20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。

——培根