光控延时照明灯.docx

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光控延时照明灯

成绩评定：

传感器技术

课程设计

题目光控延时照明灯

摘要

在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，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，为了加强我们对模拟电子技术和数字电子技术的理解合巩固，我花了一个星期的时间进行电子技术课程设计，而我设计的课题是声光控延时照明灯的设计，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路灯。

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，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，过几分钟后又自动熄灭，节能节点。

本电路采用了555电路组成了延时电路，能够准确的延迟30S，同时利用了SN74LS04六非门反相器进行脉冲整形。

主要用到了可控硅、光敏电阻、驻极地传声器等元器件。

关键词：

光控，延时，照明灯。

一、设计目的1

二、设计任务与要求1

2.1设计任务1

2.2设计要求1

三、设计步骤及原理分析2

3.1设计方法2

3.2设计步骤3

3.3设计原理及分析8

四、课程设计小结与体会9

五、参考文献10

一、设计目的

1.学习基本理论在实践中综合运用的初步禁言，掌握模拟电路的设计的基本方法，设计步骤，培养综合设计与实物调试能力。

2.学会光控延迟照明灯的设计方法和性能指标测试。

3.进一步了解光控延迟照明灯的组成框图和各个单元的工作原理以及相互之间的联系。

4.培养实践技能，提高分析和解决问题的能力。

5.提高自己对文献资料的搜索和信息处理能力。

二、设计任务与要求

2.1设计任务

1、查阅传感器有关方面的相关资料，了解此方面的发展状况。

2、掌握所用器件的特性。

3、采用合理的设计方案。

4、设计、实现该系统。

5、撰写设计报告。

2.2设计要求

1.要求电路能够通过照明开光对光线强弱的感应控制照明灯的亮灭。

2.要求电路能够实现有光线时灭，无光线时灯灭，并且照明灯点亮一段时间后自动关断。

可以加声控是设计更完善。

3.更具上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。

4.利用EDA软件画出一套完整的设计电路图。

三、设计步骤及原理分析

3.1设计方法

简易声光控延时照明电路的总体框图为：

电路采用声光两级控制照明电路。

照明灯开关对光线强弱的感应控制照明灯的第一级开关，对声强的感应控制第二级开关。

对于声强的监测是利用MIC的特性，即当其接收到足够的光强时，在其中会产生一个为脉冲波，从而把声信号变为电信号，通过对声强信号的处理可得一个电平信号，为控制电路准备。

延时控制功能通过555定时器构成的可重复触发单稳态电路来实现。

光信号的感应通过光敏三极管来实现，使得光控电路在光强时输出低电位，光弱时输出高电位。

将光控电路的输出作为555定时器的复位端输入。

将声控输出端作为延时电路的输入，从而可以实现在光线强的情况下，即使有足够强的声信号，照明灯电路也不工作。

而在光线弱的情况下，可以通过声信号来控制照明。

在日常生活中，节电节能。

3.2设计步骤

1，电源电路图

图二（电源电路图）的原理：

直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转化为+12V的直流电压。

电路中变压器的常规铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C7、C8、C9和C10完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路来实现。

2.光控控制电路

电路图如图三所示：

光线强时，光敏电阻RL的阻值变小，R9、RL导通，555定时器的复位端4至于低电平；光线弱时，光敏电阻RL的阻值变大，R10导通，555定时器的复位端4至于高电平。

光控控制电路对电路起总控制作用。

3声控控制电路

电路图如图四所示：

图五

MIC接收到足够的声强时，电路产生谐振并输出一个微弱脉冲，从而将声音信号转换为电信信号。

MIC输出信号是一个非常微弱的信号，为了后续电路能够对

声强信号进行处理，必须加入信号放大电路。

图中所示信号放大电路是由电阻R1—R4、T1、T2和C1—C3构成，电路中采用了双三极管构成的放大电路，这样可以使电路的放大的倍数比单管当打电路的倍数增加b倍，从而得到适合的信号。

R2和R3为放大电路的集电极偏置电阻，C1和C2为放大电路的滤波电容。

R1和R4为放大电路的反馈电阻，它们的功能是保证放大电路有一个稳定的静态工作点和稳定的输出电压，C3的作用是减小电路中加入反馈电阻对放大倍数的影响。

电路中的延时控制电路一般采用电平信号触发，因此有必要对放大的交流信号进行整流。

上图中采用了由C4、D1和D2构成的倍压整流电路，倍压整流电路不但能够完成整流的任务，同时还可以将输出电压增大一倍，这样当MIC接受到了足够大的胜强后，声强信号处理电路通过放大和整流就输出了一个高电平信号V。

4.延时控制电路

电路如图五所示：

图七

延时控制电路的核心部分是555集成电路，555集成电路时一种非常有用的，并且应用十分灵活的集成电路。

555集成电路的引脚图和功能表如下图所示，集成电路共有8个引脚，引脚1为接地端，引脚8为电源端，引脚2为触发电平端，引脚3为输出端，引脚4为清零端，引脚5为控制电平端，引脚6为阀值输入端，引脚7为放电端。

从功能表中可以看出：

555集成电路通过改变THR和TRIG端的电压值，来影响输出端和放电短的状态；同时它还具有储存信号的功能，因此555集成电路的应用十分广泛。

需注意是控制电平端CV01t,当它接入任意电压Vcv01t时，THR和TRIG端的变化分界点就不再是（1/3）Vcc和（2/3）Vcc，而是（1/2）Vcv01t和Vcv01t。

如图所示，延时控制电路包括两部分：

第一部分是由三极管构成的触发信号产生电路；第二部分是由555定时器构成的可重复触发的单稳态电路。

首先，声强信号处理电路的输出信号接V1接三极管T1的基极。

因为MIC接收到了足够大的声强后，V1为高电平，则三极管T1饱和，使三极管T1的集电极和发射极之间的Vce约为0.3V,Vce接入555集成电路的TRIG端作为触发电平。

555集成电路构成的可重复触发的单稳态电路处于稳态时，Vthr<（2/3）Vcc,Vtrig>（1/3）Vcc,Q=0,放电管导通。

当Vtrig=Vce=0.3V时，电路进入暂稳态，此时Q=1，放电管截止。

同时直流电源通过可变电阻R2对电容C1充电，使得Vthr的值渐渐上升，当Vthr的值大于（2/3）Vcc时，电路重新进入稳态，Q=0，放电管导通。

电路暂稳态的持续时间，即C1的充电时间取决于可变电阻R2和电容c1的数值，其计算公式为（设可变电阻R2=1M）：

t=Tw=（1.1R2*C1=1.1*1000000*50）/1000000=55S

当MIC持续接收到足够大的声强时，那麽V1一直为高电平，T1始终饱和导通，Vce持续为0.3V，这样使T2始终导通，电容C1就可以T2进行放电，电路将无法对电容C1进行充电。

这样电路就一直处于暂稳态，知道声强信号消失，电路才能重新进入稳态，从而可以满足设计要求。

由于照明灯通过的是大电流，直流电源一般无法提供大电流和大功率，因此照明灯需要交流供电，因此电路中开关需要采用继电器电路。

而一般555定时器的输出无法驱动继电器，因此需要加入放大电路。

图中三极管T3构成电流放大电路。

T3为共集电极电路，当输入为高电平时，三极管到通并饱和，输出电流放大Ｂ倍，当输入为低电平时，三极管截止，没有电流通过。

继电器接T3的发射极，当电流驱动时，开关吸合，照明灯通电：

当没有电流通过时，开关断开，照明灯不通电，同时在继电器两端并联二极管以利保护。

5.总电路图

图8

3.3设计原理分析

光线强时，光敏电阻RL的阻值变小，R9、RL导通，555定时器的复位端4至于低电平；光线弱时，光敏电阻RL的阻值变大，R10导通，555定时器的复位端4至于高电平。

MIC接收到足够的声强时产生谐振并输出一个微弱脉冲，将声音信号转换为电信信号，T1、T2和C1—C3构成，电路中采用了双三极管构成的放大电路，C4、D1和D2构成的倍压整流电路，输出了一个高电平信号V。

V作用在T3上时，T3饱和，b-c之间0.3v，使VTRIG<（1/3）Vcc，VTHR>（2/3）Vcc.使Q端输出为1，间接使T5导通，线圈产生磁场吸合开关，让其闭合，照明灯亮。

此时DIS截止，使C5充电，当其两端电压大于（2/3）Vcc时，VTRIG>（1/3）Vcc。

使555定时器的输出端为0，及使开关断开（放电的过程）。

当VTRIG>（1/3）Vcc，VTHR<（2/3）Vcc，555定时器的3端保持，照明灯电路不亮，达到延时的功能。

四、课程设计小结与体会

通过对简易光控延时照明灯电路的设计，使自己有很大的收获。

首先，进一步培养了自己思考、分析、设计、制作和检查电路的能力，在其中自己学会了好多的方法。

其次，自己在这一段时间里掌握了好多知识，查阅了许多关于电子设计方面的参考资料。

此次课程设计我学会了不同的元件来组成电路实现相同的功能，从中比较分析而确定最优的设计组合。

在课程设计过程中我练习用了protel软件绘制电路图，更加熟悉了该软件。

通过课程设计，我学会了充分利用图书馆资源和网络资源进行自主学习研究，对常见的集成电路器件的功能和引脚接法有了进一步的了解和认识。

这让我明白了阅读查找文献的重要性，平时多积累知识，真正到了用的时候，做题才会得心应手。

五、参考文献

1刘修文，电子控制电路300例，机械工业出版社，2005年4月

2张晓东、吴有仓，电工实用电子制作，国防工业出版社，2005年1月

3李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月

4王景先，电子设计软件应用，清华大学校内出版社，2003年

5姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月

6蔡忠法，电子技术试验与课程设计，浙江大学出版社，2003年7月

7刘行景，实用电子电路精选，化学工业出版社，2004年3月