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电力电子设计报告
照明灯自动时控电路的设计
摘要：
本设计主要由单向晶闸管触发电路，继电器控制电路，两个定时电路以及电源等模块构成，定时电路采用定时开关，当定时开关1的设定时间到达时，定时开关1产生一触发信号触发单向晶闸管，使其导通，继电器吸合，灯点亮；当定时开关2的设定时间到达时，定时开关2产生一触发信号触发另一单向晶闸管，导通，继电器断开，灯熄灭，这样便完成了灯的定时点亮与熄灭的功能。
关键词：
时控开关单向晶闸管触发继电器控制电路
1设计目的、技术指标及要求
1.1设计目的
1）加深理解单相交流调压电路的工作原理。
2）了解调压电路在实际中的应用。
3）通过综合设计巩固所学的知识。
4）提高我们的综合实践能力。
1.2功能要求
1）适用范围：
用在照明灯是在固定的时间开，在固定的时间熄灭的场合
2）具体实现：
采用自动时控开关来实现无人控制，实现按时开、关灯。
2设计方案、框图及论证
2.1总体方案论证
方案一：
利用复位-置位触发器555、三极管、定时开关、继电器等器件的工作特性来控制继电器的关断与闭合，使灯亮灭。
采用定时开关1控制开灯的时间，用定时开关2控制关灯的时间。
电路初次通电时，三极管VT1～VT3均处于截止状态，继电器K不动作，灯不亮。
当定时开关1达到所设定的时间时，电容C1隔直，经二极管VD1，VD2整流，使电容C3电压升高而使三极管导通，触发555使继电器K得电吸合，灯亮。
由于定时开关1所触发的信号结束时，电容C3放电结束，三极管VT1截止，但电路一直处于开通状态，直到定时开关2达到所设定的时间。
方案二：
利用晶闸管、定时开关、继电器等器件的工作特性的合计电路。
采用定时开关1控制开灯的时间，用定时开关2控制关灯的时间。
电路初次通电时，单向晶闸管VT1、VT2均处于关断状态，继电器K不动作，灯不亮。
当定时开关1达到所设定的时间时，C1输出的脉冲信号在电阻R1得到上正下负的直流电压，此电压作为晶闸管VT1的门极触发电压，使其开通继电器K得电吸合，灯亮。
由于定时开关1所触发的信号结束时，R1上的正向电压随之消失，但工作在直流回路的单向晶闸管一直处于开通状态，故一直亮。
当定时开关2达到所设定的时间时，C2输出的脉冲信号在电阻R2得到上正下负的直流电压，故使VT2迅速导通，C3储存的电荷通过VT2释放，使VT1承受反电势而关断，继电器K释放，灯灭。
综合方案一、二，两方案均能实现所设计的要求，但方案二的电路设计较一简单，且不需使用555触发器，较一经济实用。
故采用方案二。
2.2整体框图
图1电路整体框图
本设计的总体框图如上图1所示，时控电路用来产生触发信号，缓冲电路可以保证触发信号维持足够长的时间，来使晶闸管可靠导通。
单向晶闸管用来控制继电器的吸合与关闭，通过继电器的吸合与关闭来控制灯的点亮与熄灭。
2.3工作原理
利用晶闸管、定时开关、继电器等器件的工作特性的合计电路。
采用定时开关1控制开灯的时间，用定时开关2控制关灯的时间。
电路初次通电时，单向晶闸管VT1、VT2均处于关断状态，继电器K不动作，灯不亮。
当定时开关1达到所设定的时间时，C1输出的脉冲信号在电阻R1得到上正下负的直流电压，此电压作为晶闸管VT1的门极触发电压，使其开通继电器K得电吸合，灯亮。
由于定时开关1所触发的信号结束时，R1上的正向电压随之消失，但工作在直流回路的单向晶闸管一直处于开通状态，故一直亮。
当定时开关2达到所设定的时间时，C2输出的脉冲信号在电阻R2得到上正下负的直流电压，故使VT2迅速导通，C3储存的电荷通过VT2释放，使VT1承受反电势而关断，继电器K释放，灯灭。
整体电路图如图2：
图2整体电路图
2.4各模块实现
1）时控电路：
此模块可以采用集成的定时开关，但由于价格昂贵且市场缺货，所以我们并没有采用，在此，我们利用带有闹钟的电子钟来代替，它的触发喇叭的信号可以代替时控信号，而且方便可靠。
2）单向晶闸管电路：
为了使电路能实现定时开关的功能，我们采用了单向晶闸管作为控制电路，它能够在门极有触发信号时导通，而且一旦导通将一直保持导通，除非使晶闸管的阳极与阴极之间的电压减小为零。
图3单向晶闸管控制电路
3）继电器控制电路：
通过继电器的吸合与关闭能有效地控制灯的开通与熄灭具体电路如图4：
图4继电器控制电路
3测试与调试
3.1测试与调试前的准备工作
电路焊制完成后，将定时开关1和2分别接在电路中相应位置，并设置好开关时间，其中定时开关1用来设置灯的开通时间，定时开关2用来设置灯熄灭时间，由于本设计我们没有买到定时开关，所以就利用闹钟代替，将闹钟触发闹铃的信号线引出来代替定时开关。
例如将闹钟设置为下午六点，则六点的时候将有一触发信号产生，用此信号来出发晶闸管。
另外对于电源部分我们通过利用小车的电池只做了一个9V左右的电源，来给电路供电。
另外的两路电源是你通过时控开关和变压器降压后的12V电源。
3.2测试方法
1）将灯与继电器的常开端相接，如原理图示；
2）将时控开关1设置如下：
开时为下午六点，关是下午六点零一分，为了利于调试我们将时控开关2定于六点零三分开并于六点零四分关。
3）接通电源，可见开关1开时指示灯1和实验灯都亮，一分钟之后1开关关断，2开关打开时，实验灯会熄灭，可见实验的结果是完全正确的，达到了预期的目的。
3.3测试结果
经测试发现，可见开关1开时指示灯1和实验灯都亮，一分钟之后1开关关断，2开关打开时，实验灯会熄灭，可见实验的结果是完全正确的，达到了预期的目的，完成了设计所要求的功能，适合用在需要灯按时开通与关断的场所。
4.设计总结
通过的几次实验的学习，更能认识和理解电力电子技术这门课。
我们共五次实验：
矩形波同步移项触发电路、单相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流及有源逆变电路、三相交流调压电路以及这一次的日光灯调光电路。
基于这些实验，我对电力电子技术有了更深的认识。
在实验中我们要注意一些问题：
双踪示波器有两个探头，可同时观测两路信号，但这两个探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生短路。
为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。
当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观测到两个信号，而不发生意外。
触发脉冲是从外部接入DJK02面板上晶闸管的门极和阴极，此时，应将所用晶闸管对应的正桥触发脉冲或反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置，并将U1f和U1r悬空，避免误触发。
在设计过程中，对不同方案的构思、分析，这些工作可以培养我们的分析问题，解决问题和创新的能力。
在方案确定后，对存在的问题进行反复修改，使其达到了最优方案。
在这段时间里,李老师对我们的实验，设计都给出了很多指导，平时李老师对我们的实验就要求严格,在确保机器正常的情况下必须把实验结果得出来，如果没有结果那就要重新实验，找出其中的问题，直到明白原理，知道实验的来龙去脉，才真的是在实验，达到实验的目的，在此我们感谢李老师一直以来的关心与指导!
参考文献：
《实用灯光控制电路300例》陈有卿编著中国电力出版社
《电力电子技术题例与电路设计指导》石玉栗书贤机械工业出版社第一版
《电力电子变流技术》作者:
黄俊等机械工业出版社
《电力电子技术》作者：
郭世明西南交通大学出版社
附录一实物图
附录二元器件清单
序号
名称
型号
数量
价格
1
电阻
10kΩ
2
0.2元
1kΩ
3
0.3元
2
电容
0.47uF
2
1元
330uF极性电容
1
2元
22uF
1
2元
3
二极管
1N60、2AP9系列
4
2元
4
二极管
1N4007
4
1元
5
发光二极管
LED
2
1元
6
继电器
JZC-22F、DC5V
1
3元
7
万用板
1
8元
8
晶闸管
2N6565
2
12元
9
自动时控开关
KG316T
2
60元
总价
91.5元
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