声光触摸三控自动灯电路毕业设计要点.pdf
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1、信息职业技术学院 毕业设计说明书 ( 论文) 设计题目 : 声光触摸三控自动灯电路 专业: 应用电子技术 班级: 班 学号: 3 姓名: 指导教师 : 二 00 九年十二月十一日 信息职业技术学院毕业设计( 论文) 任务书 学 生 姓 名 学号班级应电 07-2 班专业应用电子技术 设计(或论文)题目声光触摸三控自动灯电路 指导教师姓名职称工作单位及所从事专业联系方式备 注 工程师 高级工程师8 设计(论文)内容: 1查阅声光控触摸三控灯的相关资料,了解此方面的发展状况; 2利用模拟电子技术、数字电子技术相关知识设计电路; 3采用合理的设计方案; 4设计、实现该电路;对设计电路进行仿真实验,验
2、证电路实现功能; 5撰写论文。 进度安排: 57 周:根据要求设计出方框图和原理电路图。根据电路分析其工作原理; 89 周:根据电路完成仿真图; 1015 周:根据设计撰写论文,并在老师指导下修改、完成论文; 16 周:进行毕业答辩。 主要参考文献、资料( 写清楚参考文献名称、作者、出版单位) : 1 邱寄帆 , 唐程山数字电子技术. 人民邮电出版社,2005 2 张树江 , 王成安 . 模拟电子技术 . 大连理工大学出版社,2005 3 无线电杂志社. 无线电制作精汇.人民邮电出版社,2001 4 孙余凯,项绮明等编著. 精选实用电子电路260 例 . 北京:电子工业出版社,2007 审 批
3、 意 见 教研室负责人: 年月日 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) I 目 录 摘要 1 第 1 章引言 2 第 2 章电路设计依据及方框图 3 第 3 章单元电路设计 5 3.1 电源电路设计 5 3.2 光控电路 5 3.2.1 光敏电阻的制作材料及其结构原理 . 6 3.2.2 光敏电阻器的特性及主要参数. 6 3.2.3 光敏电阻的检测 . 7 3.2.4 光控电路设计 . 8 3.3 声控电路 8 3.3.1 声传感器 (驻极体话筒 ) 8 3.3.2 声控电路设计 . 10 3.4 人体触摸控制电路 11 第 4 章电路仿真 13 第 5 章电路元器件的选择 14 总结
4、15 致谢 17 参考文献 18 附录电路整机图 19 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 1 页 摘要 随着科技的发展,各种声控、光控、触摸开关如同雨后春笋般的出现。这些开关广 泛应用于楼道、厅堂乃至家居照明设备的控制。但无论是声控延时开关、触摸延时开关 还是光控开关,在使用中都存在一些问题。三种智能控制开关都有其缺点和应用局限。 本设计将声控延时开关、触摸延时开关和光控开关有机整合,并配以逻辑判断电路 和延时电路,来控制继电器的吸合与断开,从而控制照明设备。通过三种技术的有机结 合,延伸了智能控制开关的应用范围。设计从声音检测电路、触摸检测电路、光照检测 电路等方面出发,详细设
5、计了声光控触摸延时开关的电路结构和组成。有效地克服了三 种控制方式单独使用时的缺点和问题,更加有效地方便人们使用和节约能源。 关键词延时自熄开关;光敏电阻;声控传感器 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 2 页 第 1 章引言 国标 GB50096-1999 住宅建筑设计规范规定,住宅公共部分应设人工照明,除高 层住宅的电梯厅和应急照明灯外,均应采用节能自熄开关。采用自熄开关的主要目的是 改善人们的居住环境及节能。 目前市场上所遇到的自熄开关主要有声光控延时开关,天黑以后,当有人走过楼梯 通道发出脚步声或其它声音时,楼道灯会自动点亮提供照明,当人们走过楼道延时几秒 钟后会自动熄灭。
6、在白天,即使有声音,楼道灯也不会亮,既可以达到节能的目的,但 在有光无声的状态下开灯检查却不行。我设计的声、光、触摸三控延时电路就解决了这 个问题,在任何状态下用手摸到触摸开关铜片,人体的静电感应电压经电子线路放大后 就能将开关启动,实际使用价值更大。 触摸电极片用 12 平方厘米的铜片做成代替触点开关, 使用寿命长。声控灵敏度高, 夜间的脚步声、说话声等均可将开关启动。电路光控强度可调,性能可靠,电路稳定。 在本设计中介绍了声光触摸三控自动灯的组成、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。其电路主要是由
7、电源电路、声控电路、光控电路、人体触摸控制 电路等 4 大部分组成。 在做电路设计时运用了模拟电子线路的基本知识与数子电子技术 的基础知识。其知识的普遍性、实用性运用的非常好。各部分电路的结构清晰、明了、 直观,这对电路的分析起了很大的帮助。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 3 页 第 2 章电路设计依据及方框图 本电路设计的是一款以CD4069 数字芯片以及声控元件、光敏电阻及人体触摸控制 的照明灯电路。将该装置安装在楼道、走廊或卫生间等场所,在夜间,有人走动或发声 时,灯会自动点亮延时数秒后自动熄灭。在白天,若触摸电极片M ,则会受触发而点亮。 电路方框图,如图2-1 所示
8、。 图 2-1 电路方框图 该声、光、触摸三控延时照明灯电路由电源电路、声控电路、人体触摸控制电路、 继电器驱动电路等组成,电路中采用了CD4069非门集成芯片作为声、光、触摸三控延 时照明灯电路桥梁, CD4069集成电路采用 14 脚双列直插式封装,其内部电路方框图如 图 2-2 所示。 声控电路 光控电路 人体触摸电路 电 源 电 路 灯 控 电 路 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 4 页 图 2-2 CD4069 芯片内部电路方框图 集成芯片 CD4069 是一种 CMOS 通用 6 非门集成电路,广泛应用于各个领域,可以构 成振荡器、缓冲器、触发器、反相器等。 系统的
9、工作过程先要判断电网电压是否正常,不正常电路就不能工作,如果电网电 压是正常的,电源电路则对电网电压进行降压、整流、滤波、稳压。然后探测是否有声 音信号发出,没有声音信号则灯泡不亮。如果有声音信号则输出控制信号。最后探测光 线是否充足,光线充足灯泡不会亮。只有光线不充足时灯才亮。灯亮以后,经过一段时 间的延时,既当人离开房间的时候,灯就会自动熄灭。不管白天和夜间,只要用手触摸 电极片 M ,照明灯 EL变亮。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 5 页 第 3 章单元电路设计 31 电源电路设计 电子电路要正常工作,电源必不可少,并且电源性能对电路、电子仪器和电子设备 的使用寿命、
10、使用性能等影响很大,尤其在带有感性负载的电路和设备(如电机)中, 对电源的性能要求更高。其次,电路还必须简单,能输出后继电路需要的电压和电流。 一般电源电路主要由变压器、整流电路、滤波电路和三端稳压器等组成。电源电路的设 计框图如图 3-1 所示。 图 3-1 电源电路 220V的交流电经电路降压、整流、滤波、稳压最终获得直流电压供给控制电路。电 路中,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 C4 、C5 组成。照明灯 EL与继电器 K的常开触头 K1串联后,并接在电源变压器的一次绕组两端, 电路部分因先将频率为50HZ 、有效值为 220V的单相交流电压
11、转换为幅值稳定的直流电 压。因而需通过变压器T降压后得到后面电路所需要的电压,再通过UR对交流电压进 行整流,整流滤波电路输出电压会随着电网电压的波动而波动,随着负载电阻的变化而 变化,为了获得良好的直流电压,必须采取整流措施,并在电路中串接一个三端集成稳 压器 IC1,对电路电压进行稳压。 32 光控电路 在电子电路中,常用光敏器件构成光控电路。所谓光敏器件通常是指能将光能转变 成为电信号的半导体传感器。常用的光敏器件有光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 6 页 321 光敏电阻的制作材料及其结构原理 光敏电阻是采用半导体材料制作,利用内光电效
12、应工作的光电元件。它在光线的作 用下其阻值往往变小,这种现象称为光导效应,因此,光敏电阻又称光导管。 用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采 用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极,然后 接出引线,封装在具有透光镜的密封壳体内,以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里, 它的电阻值很高,当受到光照时,只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度,则价带中 的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带,并在价带中产生一个带正电荷的空穴,这 种由光照产生的电子空穴对增加了半导体材料中载流子的数目,使其电阻率变小,从 而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强,阻
13、值愈低。入射光消失后,由光子激发产生的电 子空穴对将逐渐复合,光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。 在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压,其中便有电流通过,受到适当波长的光 线照射时,电流就会随光强的增加而变大,从而实现光电转换。光敏电阻没有极性,纯 粹是一个电阻器件,使用时既可加直流电压,也可以加交流电压。如图3-2 所示。 图 3-2 光敏电阻结构示意图及图形符号 在本设计中光敏电阻是RL,正如原理所说,在白天由于光照强度大,RL光敏电阻 的阻值很小,前一级电信号来时,由于阻值小使得RL两端的电压很低,无法使后一级 电路正常工作,从而使灯炮在白天不会亮;在而夜晚光敏电阻RL的阻值很大,前一级
14、来信号时,由于阻值大使得RL两端的电压高,所以能够使下一级正常工作。 322 光敏电阻器的特性及主要参数 光敏电阻器是根据半导体的光敏导电效应制成的,使用时给它施加以直流或交流偏 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 7 页 压。它是用硫化镉 (CdS)或硒化镉 (CdSe)材料制成的特殊电阻器,它对光线非常敏感。 无光线照射时呈高阻态,暗阻值一般可达15M欧姆以上;有光照时材料中变激发出自 由电子与空穴,使其电阻减小,随着照度的增高,电阻值迅速降低,亮阻值可小至1k 欧姆以下。可见光敏电阻的暗值与亮阻值之比约为1500倍,暗阻愈高愈好。 光敏电阻器的外型及符号如图所示。其结构特征是
15、把条状的光敏材料封装在圆形管 壳内,有的还用玻璃透明材料制成防护罩。和普通电阻器一样,它也有两根引线。 光敏电阻器的主要参数见表3-1: 表 3-1 几种光敏电阻器的参数 型号 亮阻 /k 暗 阻 /k 峰值波 长 /nm 时间常 数/ms 极限电 压/V 温度系数 /( C) 工作温 度 /( C) 消耗功 率/mV 材 料 RG-CdS-A 100 520 100 520 100 520 100 - -30 60 30 CdS JN54C69 50 100 最低 20 - - 100 - -30 60 60 CdS 通过对表中各光敏电阻参数的对比,本次设计选择了消耗功率比较低的、型号为 J
16、N54C384光敏电阻。 323 光敏电阻的检测 用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住,此时万用表的指针基本保持不动,阻值接 近无穷大。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零,说明光敏电阻已 烧穿损坏,不能再继续使用。 将一光源对准光敏电阻的透光窗口,此时万用表的指针应有较大幅度的摆动,阻值 明显减些小此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至无穷大,表明光敏电阻内 部开路损坏,也不能再继续使用。 将光敏电阻透光窗口对准入射光线,用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动,使 其间断受光,此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在 四川信息职业技术学院毕业设计说明书
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