電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)聲光雙控延時(shí)照明節(jié)能燈

1、題目 聲光雙控延時(shí)照明節(jié)能燈班級 09材成（2）班 學(xué)號 姓名 指導(dǎo) 江老師 時(shí)間 2011年6月 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書姓名 _ 班級 09材成（2）班 指導(dǎo)老師 江老師設(shè)計(jì)課題：聲光雙控延時(shí)照明節(jié)能燈 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1 電路主要由5個(gè)電路組成；2 電路有延時(shí)電路、檢波電路、整流電路、電容濾波電路、晶體管電路等等；3 用簡單的電路圖繪圖軟件繪出整體電路圖，在電路圖中加上自己的班級名稱、學(xué)號、姓名等信息；4 對整體電路原理進(jìn)行完整功能描述；5 列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單；設(shè)計(jì)步驟1、 查閱相關(guān)資料，開始撰寫設(shè)計(jì)說明書；2、 先給出總體方案并對工作原理進(jìn)行大致的說明；3、 依次對各部分

2、分別給出單元電路，并進(jìn)行相應(yīng)的原理、參數(shù)分析計(jì)算、功能以及與其他部分電路的關(guān)系等等說明；4、 列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單；5、 總體電路的繪制及總體電路原理相關(guān)說明；6、列出設(shè)計(jì)中所涉及的所有參考文獻(xiàn)資料。參考文獻(xiàn)1 彭介華. 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo). 北京：高等教育出版社，1997.2 李振聲. 實(shí)驗(yàn)電子技術(shù). 北京：國防工業(yè)出版社，2001.3 盧結(jié)成，高世忻等. 電子電路實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用課題設(shè)計(jì). 合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2002.4 編寫委員會. 中國集成電路大全. 北京：國防工業(yè)出版社，1985.目錄1、 總體方案與原理說明. . . . . . . . . . . . . . . . . .

3、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12、 延時(shí)電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33、 檢波電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44、 整流電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55、 電容濾波電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66、 晶閘管的工作原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77、 總體電路原理圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、.88、 元件清單. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9參考文獻(xiàn). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10設(shè)計(jì)心得體會. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11111、總體方案與原理說明（1）整體框圖：感光檢音延時(shí)反相反相、放大整形控制門電子開關(guān)燈圖1整體框圖（2）原理如下：由四個(gè)二極管組成的橋式整流電路將輸入電路的220v50hz交流電壓變換成脈動(dòng)直流。該脈動(dòng)直流電壓一路由r3和r1、c3分壓并濾波后得到傳感及邏輯控制電路所用的電壓vcc；另一路接到晶閘管bt169的陽極。當(dāng)bt169的控制極（柵極）為高電平且輸入的交流信號vi=cos（wt+）處于正半周期時(shí)，電流由d2地d4燈流過而將燈點(diǎn)亮。當(dāng)vi處于負(fù)半周期時(shí)，電流由燈d3地d1而將燈點(diǎn)亮。

7、當(dāng)bt169的控制極為低電平時(shí)，晶閘管截止，此時(shí)不會產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)燈的電流，此時(shí)燈是熄滅的。由此可見，燈的亮滅是由晶閘管的控制極電平?jīng)Q定的。因此，關(guān)鍵的問題是如何控制其柵極電平的高低。有光時(shí)燈滅；無光無聲時(shí)燈滅；無光有聲時(shí)燈亮。參見圖2，對光敏電阻rw而言，當(dāng)有光時(shí)，rw2m，此時(shí)hd14011的1腳是高電平，此時(shí)第一個(gè)與非門的輸出取決于2腳的狀態(tài)，而2腳的狀態(tài)將由噪聲傳感器來決定，當(dāng)沒有聲音時(shí)，2腳為低電平，因此a為高電平，b為低電平，c為高電平，d為低電平，此時(shí)晶閘管截止，燈泡為暗。當(dāng)有聲音產(chǎn)生時(shí)，在麥克兩端產(chǎn)生一個(gè)交流信號，經(jīng)過電容而將2腳置成高電平，此時(shí)a為低電平，b為高電平，c為低電平，d

8、為高電平，從而將晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，燈泡點(diǎn)亮，同時(shí)由于b點(diǎn)為高電平，可對電容c2充電，這樣，當(dāng)聲音消失之后，由于c2和r7的存在，使c點(diǎn)維持在低電平直到c2放電結(jié)束，在此過程中，燈泡將會一直保持在亮的狀態(tài)直至此過程結(jié)束。2、延時(shí)電路由r7、c2組成延時(shí)電路，要求延時(shí)為1min，與非門工作高低電平為3.4v,0.3v延時(shí)t計(jì)算公式：t=r7c2ln（vt+/vt-） 算得r7=1.1m c2=22uf圖2 延時(shí)電路vcc值的確定：可由r3、r1的分壓作用將家用電壓經(jīng)整流后所得電壓vo=2201.414=311v輸入電壓的表達(dá)式為：vcc=r1*vo/(r1+r3) 算得vcc=5v3、檢波電路npn

9、的參數(shù)為：=50vce(sat)=0.3v vbe=0.7v如果無光時(shí)，rw2m，與非門有一腳是高電平，此時(shí)第一個(gè)與非門的輸出取決于另腳的狀態(tài)，此腳的狀態(tài)將由噪聲傳感器來決定。當(dāng)沒有聲音時(shí)：燈不亮，要求第一個(gè)與非門的一腳為低電平，即使三極管工作在飽和區(qū)滿足條件，且輸出的電壓為0.3v。此時(shí)a為高電平，b為低電平，c為高電平，d為低電平，此時(shí)晶閘管截止，燈泡為暗。由三極管的工作參數(shù)得： ibs=（vcc-vce）/r8=0.2uaib=（vcc-vbe）/r2 =1.4ua 在飽和工作區(qū)不滿足ic=ib 且ibibs 令ib=10ibs 由此可得r8=510k r2=3m當(dāng)有聲音時(shí)：燈亮，要求第

10、一個(gè)與非門的一腳為高電平，三極管工作在放大區(qū)且輸出高電平3.4v。在麥克兩端產(chǎn)生一個(gè)交流信號，經(jīng)過電容而將腳置成高電平，此時(shí)a為低電平，b為高電平，c為低電平，d為高電平，從而將晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，燈泡點(diǎn)亮。r=r6/r2 算得r=35i=ib+vce/r 算得i=20ma滿足聲音傳感器的額定電流i=20ma，電壓112v。4、整流電路整流電路有單相橋式整流電路，單相半波整流電路，單相全波整流電路等。本系統(tǒng)選用單相橋式整流電路。單相橋式整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，其電路如圖5所示。在分析整流電路工作原理時(shí)，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)用，具有單向?qū)щ娦?。根?jù)圖5的電路圖可知：當(dāng)負(fù)半

11、周時(shí)二極管d1、d3導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。當(dāng)正半周時(shí)二極管d2、d4導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。單相橋式整流電路的波形圖見圖4：圖4 整流電路5、電容濾波電路濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。電容器c對直流開路，對交流阻抗小，所以c應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器l對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此l 應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。濾波電路常有電容濾波，電感濾波和rc濾波等。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)

12、在單相橋式整流電路直接接并聯(lián)電容構(gòu)成電容濾波電路，經(jīng)過此電容濾波電路濾去整流輸出電壓的紋波。電容濾波電路如圖5所示濾波原理：若電路處于正半周，二極管d2、d4導(dǎo)通，變壓器次端電壓v2給電容器c充電。此時(shí)c相當(dāng)于并聯(lián)在v2上，所以輸出波形同v2 ，是正弦形。所以，在t1到t2時(shí)刻，二極管導(dǎo)電，充電，vc=vl按正弦規(guī)律變化；t2到t3時(shí)刻二極管關(guān)斷，vc=vl按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為rlc。圖5 濾波電路6、晶閘管的工作原理晶閘管的工作原理分析：晶閘管可用兩個(gè)不同極性（p-n-p和n-p-n）晶體管來模擬，如圖g1所示。當(dāng)晶閘管的柵極懸空時(shí)，bg1和bg2都處于截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)電路基本上沒有

13、電流流過負(fù)載電阻rl，當(dāng)柵極輸入一個(gè)正脈沖電壓時(shí)bg2道通，使bg1的基極電位下降，bg1因此開始道通，bg1的道通使得bg2的基極電位進(jìn)一步升高，bg1的基極電位進(jìn)一步下降，經(jīng)過這一個(gè)正反饋過程使bg1和bg2進(jìn)入飽和道通狀態(tài)。電路很快從截止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入道通狀態(tài)，這時(shí)柵極就算沒有觸發(fā)脈沖電路由于正反饋的作用將保持道通狀態(tài)不變。如果此時(shí)在陽極和陰極加上反向電壓，由于bg1和bg2均處于反向偏置狀態(tài)所以電路很快截止，另外如果加大負(fù)載電阻rl的阻值使電路電流減少bg1和bg2的基電流也將減少，當(dāng)減少到某一個(gè)值時(shí)由于電路的正反饋?zhàn)饔?，電路將很快從道通狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)，我們稱這個(gè)電流為維持電流。在實(shí)際應(yīng)

14、用中，我們可通過一個(gè)開關(guān)來短路晶閘管的陽極和陰極從而達(dá)到晶閘管的關(guān)斷。等效圖如下：7、總體電路原理圖8、元件清單序號元器件名稱型號位號數(shù)量1與非門74ls0012噪聲傳感器czn-15emic13二極管in4007d1d554光敏電阻隨光度變化rw15電阻10kr116電阻3mr217電阻590kr318電阻18kr419電阻35r6110電阻1mr7111電阻510kr8112電阻43kr9113電容22ufc2c4314電容0.1ufc1115燈泡220v/100w116晶閘管scrbt169s11參考文獻(xiàn)1 彭介華. 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo). 北京：高等教育出版社，1997.2 李振聲.

15、實(shí)驗(yàn)電子技術(shù). 北京：國防工業(yè)出版社，2001.3 盧結(jié)成，高世忻等. 電子電路實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用課題設(shè)計(jì). 合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2002.4 編寫委員會. 中國集成電路大全. 北京：國防工業(yè)出版社，1985.設(shè)計(jì)心得體會經(jīng)過這為期兩周的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)“聲控開關(guān)”的過程中，我終于知道了在做這樣的一個(gè)課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該從什么地方著手，應(yīng)該怎樣構(gòu)造自己的思路，怎樣利用已學(xué)知識來實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)方案，并通過不斷地查找資料來實(shí)現(xiàn)它的功能。在此過程中，不但讓我體會到設(shè)計(jì)的繁瑣與艱辛，同時(shí)也讓我更好地鞏固了以前所學(xué)的知識。以前我一直這樣認(rèn)為，我們只要學(xué)好課本的專業(yè)知識就行，但我們并不一定要知道如何利用利用課本知識來完成某些設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)它的功能。而通過這次的課程設(shè)計(jì)讓我大大改變了自己以前錯(cuò)誤的想法。雖然這段時(shí)間臨近期末考試，讓我感到時(shí)間非常的緊迫，人也很疲憊，但當(dāng)我通過自己的努力，去圖書館找資料，