熱釋電紅外線感應(yīng)臺燈

1、作者:同組:班級: 指導(dǎo)老師:日期：感應(yīng)臺燈的設(shè)計與實踐目錄感應(yīng)臺燈的設(shè)計與實踐 0一、題目名稱 1二、摘要 2三、系統(tǒng)設(shè)計方案 23.1方案的提出 23.2方案的介紹 23.3功能和指標(biāo) 3四、其他方案對比 34.1 其他方案一 34.2 其他方案二 4五、最終方案的實現(xiàn)原理 55.1 檢測與濾波隔流模塊 65.2 第一級放大模塊 85.3 第一次延時 85.4 減法器整形放大 95.5 比較器整形 105.6加法器轉(zhuǎn)換 115.7 光敏電阻 125.8 三極管放大電流 12六、最終方案電路總圖及電路各主要參數(shù) 13七、在調(diào)試過程中遇到過的問題，以及問題的分析和解決。 14八、性能測試數(shù)據(jù)的

2、整理及分析 16九、電路的可改進之處 16十、PCB版圖 17十一、感應(yīng)臺燈的延伸 17十二、收獲與體會 18十三、參考文獻 19一、 題目名稱感應(yīng)臺燈的設(shè)計摘要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如今越來越多的電子產(chǎn)品開始走向智能化，人性化，并且已 經(jīng)走進了家庭，以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需要。像防盜報警器，智能窗簾，全自動洗 衣機等，甚至有些家庭還形成了家電智能一體化，給生活帶來了不少的便利。 我們的設(shè)計思路也是基于此目的， 從日常生活中尋找與我們學(xué)習(xí)生活密切相關(guān)的電子設(shè)備，加以改進，使之智能化，而臺燈成為我們此次設(shè)計的首選。本項目針對臺燈的節(jié)電和使用的方便性進行創(chuàng)新設(shè)計與研究，以電路的設(shè)計為核心，綜合運用

3、熱釋電紅外 線感應(yīng)、光檢測等技術(shù)，設(shè)計制作出智能型多功能的感應(yīng)臺燈。臺燈實現(xiàn)了白 天不亮，黑暗條件下在人靠近時自發(fā)亮，人在時能夠保持燈亮，人離開時能夠 實現(xiàn)臺燈的自發(fā)延時滅。關(guān)鍵詞：熱釋電紅外線感應(yīng)，光檢測，延時滅三、系統(tǒng)設(shè)計方案3.1方案的提出小學(xué)期開始，老師就給我們提出了八個電路的設(shè)計題目， 由我們自己去選擇， 當(dāng)天上午我和同組組員便對老師提出的幾個設(shè)計題目進行較為深入的討論；最 后我們決定選擇設(shè)計感應(yīng)臺燈，之所以選擇設(shè)計感應(yīng)臺燈，主要原因有以下幾 占：八、1）臺燈在群眾中已被廣泛的使用，所以通過設(shè)計感應(yīng)臺燈說不定能給千家萬戶 的百姓帶來便利與實惠；2）臺燈的設(shè)計要求實現(xiàn)人靠近臺燈自動亮，

4、 人在時能夠保持亮的狀態(tài)，人離開 時能夠?qū)崿F(xiàn)臺燈的延時滅，臺燈的這些功能實現(xiàn)能夠讓我們聯(lián)想起所學(xué)過的 知識，比如說RC延時，光敏電阻，脈沖整形等電工知識，一想到我們的電 工理論知識能夠?qū)W以致用，我們更是躍躍欲試；3）當(dāng)然最重要的是感應(yīng)臺燈的設(shè)計有一定的難度和挑戰(zhàn)性，因為熱釋電紅外觸頭的敏感性差，要完整的實現(xiàn)功能不那么簡單；同志也為了讓自己能夠?qū)W到 更多新的東西，鍛煉自己的動手能力，讓我們堅定了設(shè)計感應(yīng)臺燈的決心。3.2方案的介紹方案設(shè)計簡單通俗，材料簡單易得；不像大多數(shù)同學(xué)的電路板上插了很多沒 用的芯片，那樣發(fā)揮的作用不大，方案的設(shè)計過程中，我們始終遵循明確自己 電路及每一個電路元件的功能和作

5、用的原則，使電路元件盡可能的發(fā)揮作用； 在我們設(shè)計的電路中復(fù)雜元件只用到了四個運放，一個4510的加法計數(shù)器和一個三極管，卻有效的實現(xiàn)感應(yīng)臺燈的各項功能和指標(biāo)。 完成之后，我倍感欣慰！3.3功能和指標(biāo)1）臺燈自動感應(yīng)開關(guān)功能臺燈在與人的距離超過0.5米內(nèi)能夠感應(yīng)到人的到來，并自動感應(yīng)開關(guān)，及 時亮燈，在人離開時，即超出臺燈的感應(yīng)范圍后，臺燈能夠自發(fā)感應(yīng)并啟動 關(guān)燈系統(tǒng)；2）臺燈的延時熄滅功能感應(yīng)臺燈為了更加人性化，必須實現(xiàn)延時熄滅的功能，即在臺燈啟動關(guān)燈系統(tǒng)時，能夠延時使臺燈亮一段時間后再熄滅；3）臺燈的白天不亮功能臺燈必須實現(xiàn)在白晝條件下不管有沒有人靠近時始終不亮的功能，即臺燈必須在黑暗條件

6、才能實現(xiàn)上面的兩個功能。四、其他方案對比由于在方案實施之前， 我們都比較迷茫，還有一個很大的原因是我們在設(shè)計 電路圖時，只限于理論層面，至原后到底能不能實行，還得靠自己認真，耐心 的調(diào)試，所以在上周三下午之前我們設(shè)計了較多的方案，在調(diào)試的過程中，我 們也設(shè)計了不少方案，而且有些方案的設(shè)計也不乏創(chuàng)新。4.1其他方案一設(shè)計臺燈的過程中我們并沒有明確臺燈的設(shè)計目標(biāo)，在設(shè)計過程中出現(xiàn)了方 向性錯誤，結(jié)果差點把臺燈設(shè)計成了路燈，我們當(dāng)時的方案圖是-1Ik-方案一：路燈形設(shè)計方案個草圖，對里邊的電阻沒有精確地設(shè)置，所需電阻，我會在方/、疋案描述中主動提出來的）力21; I、USICM 11QT At町屮I

7、LFX r9CKql2E tEOCWTA工作原理：該方案設(shè)計的較為復(fù)雜，但是設(shè)計思路較為簡單，設(shè)計的時候， 我們從該電路的三個功能性方面著手：a）如上圖藍色方框內(nèi)所接電路，通過光敏電阻所得到的分壓變化來比較后輸出 高低電平，若在黑暗條件下光敏電阻分壓增大，比較器輸出高電平，否則輸 出低電平；b）如上圖紅色方框內(nèi)電路部分，通過第一個運放的濾波，第二個運放的放大， 第三個運放的減法器整形脈沖，最終輸出信號；c）如上圖黑色方框內(nèi)所接電路部分。通過 RC電路和555計數(shù)延時電路，當(dāng)脈 沖出現(xiàn)下降沿時，輸出信號能夠延長從高電平變成低電平的時間最后通過與門將臺燈的光敏電阻功能和紅外觸頭的功能聯(lián)系起來，只有

8、都是高 電平，輸出高電平精分壓高低電平分別位于 0.7V上下，超過0.7V三極管導(dǎo)通， 發(fā)光二極管導(dǎo)通，否則不導(dǎo)通。該方案可取之處：a）方案設(shè)計的邏輯性強，每一步設(shè)計緊靠電路功能；b）光敏電阻的分壓設(shè)計很合理，當(dāng)光敏電阻在黑暗條件下能夠分壓增大，同相端電壓高于反相端電壓時 輸出電壓為高電平，否則為低電平；c）三極管的首次應(yīng)用和嘗試，為后續(xù)電路的設(shè)計提供了借鑒。 該方案的不可取之處：a）光敏電阻電路和紅外感應(yīng)電路分開增加了電路的復(fù)雜性，給電路的接線，插孔帶來了很大的不方便；b）與門和的引入，增加了電路的調(diào)試難度，因為輸入電壓高低電平不一定是與 門所允許的輸入高低電平，降低了電路的可行性，還有55

9、5計數(shù)延時器的引 入略顯多余。c）該方案最大的缺點是吧臺燈設(shè)計成了路燈，因為臺燈亮了之后，過一段時間會自動延時滅，而不是因為人的離開才滅的。 這也是感應(yīng)臺燈設(shè)計的最大的 難點。4.2其他方案二 工作原理：如方案一描述該方案也可以從四個方面進行描述：3鮭下圖為方案二的工作電路原理圖a）如上圖中藍色方框內(nèi)的電路部分， 兩個運放電路，第一個運放和所附帶的電 容電阻起到濾波隔流的作用，第二個運放的作用是放大；b）如上圖中紅色方框內(nèi)的電路部分，由于電路脈沖可能有上升沿或者下降沿， 通過兩個運放的分別檢驗最高電位和最低電位；c）如上圖黑色方框內(nèi)電路部分，與方案一差不多采用比較器電壓法，當(dāng)輸入高電平時，一旦

10、黑暗，比較器輸出電位從低電平變成高電平，555的2和6接口電位大于2/3 Uz那么從3端輸出為低電位，繼電器則導(dǎo)通若在光照條件 下則不管輸入是否為高電平，比較器輸出恒為低電平。實現(xiàn)燈泡的恒不亮；d）如上圖中紫色部分，為一個 RC延時功能，實現(xiàn)熄燈延時功能。 該方案可取之處：a）紅色部分電路的設(shè)計提高了對脈沖信號的敏感性，因為它既可以檢測到高脈 沖信號，又可以檢測低脈沖信號，對脈沖信號的感應(yīng)更加及時可靠；b）光敏電阻接電壓比較器的方法有效地實現(xiàn)了光照黑暗條件下的燈光的亮滅， 為最終方案的設(shè)計提供了模板；c）該方案設(shè)計，與方案一相比-去掉了與門，大大的簡化了電路，提高了電路 信號的敏感性；d）RC

11、延時器的加入也簡化了電路，可以更加方便地調(diào)節(jié)延時的長短。該方案的不可取之處：a）直接比較，脈沖信號不穩(wěn)定，就會對后面比較器的干擾特別的大，尤其是敏 感性的提高，反而會擴大脈沖信號不穩(wěn)定性的影響；b）555計時器的功能不是很明顯，無法產(chǎn)生高電流，完全可以用三極管代替， 因為三極管的有放大電流的作用，而且接線簡單，元器件簡潔靠譜；c）和方案樣，該方案最大的缺點還是把臺燈設(shè)計成了路燈，因為臺燈亮了之后，過一段時間會自動延時滅，而不是因為人的離開才滅的。這也是感應(yīng) 臺燈設(shè)計的最大的難點。d）紅色方框內(nèi)電路雙運放電路的設(shè)計雖然提高了敏感性，但是在根據(jù)電路實際脈沖（脈沖總是伴隨著正高電位和負高電位的出現(xiàn)）

12、的情況下，我們沒必要 進行高低電位的雙檢測。鑒于方案一和方案二中所面臨的困難，以及個方案的優(yōu)缺點，我們對電路進行全面細致的改進，下面將是我們對最終方案的詮釋了。五、最終方案的實現(xiàn)原理由于感應(yīng)臺燈需要 大模塊：實現(xiàn)的功能較多，在設(shè)計過程中我們將臺燈設(shè)計分成以下八下圖為各個模塊在整個電路中所處的位置O.L如法器韓換減法器整形放大第一級放大光敬電阻3酗 屮L栓測與懣菽隔灤4第一次延葉）（比較籌整形d Q三概管放大電流Afct?J1KKR-晦5.1檢測與濾波隔流模塊紅熱釋電紅外傳感器只對波長為 10卩m （人體輻射紅外線波長）左右的紅外 輻射敏感，所以除人體以外的其他物體不會引發(fā)探頭動作。探頭內(nèi)包含兩

13、個互 相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻 射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探 測器無信號輸出。下圖為脈沖信號在以及放大之前的脈沖信號圖一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體 紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被 熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱 量不同，熱釋電也不同，不能抵消, 于是輸出檢測信號。由于熱釋電紅外觸頭的敏感 電流只有10卩A,所以敏感性特別 差，經(jīng)測量，在人接近熱釋電紅外 線觸頭時S端能夠感應(yīng)到電壓值 的輕微變化，但電壓值的上下浮動 變化相對于輸出電壓的平均值 1.5V是微不足道的，而且接收到的雜波的波幅程度也會影響我們對

14、感應(yīng)脈沖的觀察和收集，所以在紅外線觸頭 的輸出S端的電壓必須進行濾波和隔流，但由于脈沖非常小又沒有放大，所以 在濾波與隔流的時候我們必須注意不能把脈沖信號削弱得太多，否則會大大地 影響后面脈沖信號的采集。設(shè)計電路過程中，我們先接入一個 1.195M Q的電阻，這樣可以在一定程度 上濾掉一部分直流信號，利用書上帶通濾波器的工作原理，分別接入C1和C2還有R2;這樣就構(gòu)成了有源帶通濾波電路，對那些頻率高于上限頻率的雜波進 行過濾，有源濾波電路的應(yīng)用，一方面通過電容來隔離一部分直流，通過示波 器觀察波形圖，估測雜波頻率范圍，分別調(diào)整R1, R2, C1, C2的大小；同理C4, C3, R3, R4

15、也構(gòu)成一個濾波系統(tǒng)這樣在輸出端點 R5處我們可以觀察到波形不再 像輸入時那樣粗糙，濾波的效果較為明顯；脈沖信號經(jīng)輸出后，有一定的削弱 效果，所測平均電壓只有幾十毫伏，但是可以觀察到脈沖信號波動范圍即峰峰 值與平均電壓的比較值有了明顯的提高的：電壓平均值峰峰值峰峰值/電壓平均 值隔流濾波前1.4V40mV1/35隔流濾波后4mV8mV25.2第一級放大模塊下圖為電路的第一級放大模塊;14610【210KAD41CNDiode IVR90 611 乩電壓U 0與 U6存在如下關(guān)系:U6=16.4Uo+KU2 UoR5U6 U2RdU616.4dU。；從而可以將電壓的變化幅度擴大 16倍；穩(wěn) 定時電

16、壓的變化幅度范圍變?yōu)槠骄?7.9V; 高電位超過12.9 V的脈沖信號。因為在6出 口處接了一個二極管，所以脈沖信號的電壓值 不會超出穩(wěn)定值7.9V，所以Cs處的電壓波形 圖變?yōu)椋海ㄈ缦聢D所示的。這樣過濾之后，后 面的脈沖信號只需要考慮高電位，有利于后面 將波形轉(zhuǎn)換成方波波形。5.3第一次延時二極管D1Diode 1N914R9第一次延時并不是為了達到臺燈的延時熄滅，而是 因為熱釋電紅外觸頭的感應(yīng)電壓不是特別的有規(guī)律，因10K為如果熱釋電紅外觸頭一次感應(yīng)得到兩個或多個震蕩 較高的脈沖，那么在后面整形和比較電壓時得到的信號 電壓將不會特別的有規(guī)則，如果延時一段時間的話，因 為第一個脈沖的峰峰值

17、永遠是最大的，前一個脈沖產(chǎn)生 的高電平由于延時的效果在變成低電平的過程中會覆 蓋后面的上升沿，從而讓我們得到的脈沖是嚴格遞增的 上升沿和嚴格遞減的下降沿。：C6lOd由圖可知，在電路來一個高電平時，二極管及時導(dǎo) 通電容電壓保持在高電平，如果脈沖突然下降，由于電 容的放電，能夠?qū)е码娙輧啥说碾妷杭摧敵鲭妷翰粫l(fā) 生突變，甚至變化緩慢，這樣我們就會得到單一穩(wěn)定的 脈沖，在后面的電壓比較器中用處很大。下面是經(jīng)過第一次延時后所繪制的波形圖： 由圖中可以看出，經(jīng)過調(diào)整后，有效地解決了脈沖信號過于跳躍，不穩(wěn)定的狀態(tài)。其實因為脈沖信號的失真，高電平保持在15V左右了。5.4減法器整形放大由于得到的脈沖只有1

18、到2V的脈沖 波動，還是不能達到萬無一失的比較要求， 波動范圍太小，而比較器的比較電壓值是 恒定不變，為了提高感應(yīng)的靈敏度，做到 保證每一個單一穩(wěn)定的脈沖的峰值能夠超 過電壓比較器的電壓比較值。必須先將電 壓減掉一恒定值，然后再進行放大處理， 這樣可以提高高低電平之間的電位差，有 利于電壓比較器的比較判 斷，得出穩(wěn)定正 常的方波脈沖信號。令輸入信號為U1,那么U2=8V由右圖可知：輸出電壓 U3與U1存在如下 關(guān)系U18R0U3 U1 .,U 3R113U116;U33 U1；帶入可知輸出的低電位仍為8V，顯然，理論上高低電位差變成了 3倍，但由于 脈沖不能超出偏置電壓15V,所以高電位變成了

19、 15V,因此脈沖信號的幅度由之 前的7.9到12.9變成了 8到15的躍變；該電壓值的測量與理論計算幾乎完全 恰和。5.5比較器整形經(jīng)過了減法器后的波形高低電平的差值 已經(jīng)很大，脈沖現(xiàn)象也非常的明顯，為了將 低電位整合成接近0V的低電平我們需要一 個電壓比較器對脈沖進行整形電壓比較器 的基準(zhǔn)電壓為10V為了穩(wěn)定，我們添加一個 10V的穩(wěn)壓管，輸出端也添加一個 10V的穩(wěn) 壓管，是輸出高電平穩(wěn)定在10V。因此的到的波形將是一個高電平為10V,低電平為接近0V的嚴格的方波信號：F圖為經(jīng)過電壓比較器后的波形圖:5.6加法器轉(zhuǎn)換、CLKVDDFSECfCOU.-DRSTPlQiP2Q2P3Q3P4Q

20、4GKDHCC451CEF16TD3k 11上14】:加法器采用4510,當(dāng)4510的D0端輸 入脈沖，Q0端輸出信號時，D0端來一 個方波脈沖信號，Q0端便變?yōu)楦唠娖剑?再來一個方波脈沖信號，Q0端又變?yōu)?低電平。實現(xiàn)了二進制的計數(shù)功能。下圖為輸入脈沖與輸出信號的對比圖由圖便知4510的計數(shù)作用。一個脈沖高電平，兩個脈沖低電平在加法器輸出信號后邊再接一個 RC延時器，這樣可以實現(xiàn)燈泡的延時熄滅F面為接了 RC延時之后與未加延時的電路圖對比:5.7 光敏電阻引入光敏電阻，在接入光敏電阻之前，我們對光敏電 阻的阻值進行了測量，在光照條件下光敏電阻的阻值為 10K，黑暗條件下光敏電阻的阻值為1M采

21、用光敏電阻分 壓的方式將三極管B極的電壓，即在黑暗條件光敏電阻 兩端的電壓限定在高電平為1V左右，低電平為0V左右 的，由于光照光敏電阻阻值變小，兩端電業(yè)接近 0V。又 實現(xiàn)了感應(yīng)臺燈另一大功能。5.8三極管放大電流三極管的一個作用是放大電流，因為繼電器工作需要 大電流，其次三極管的導(dǎo)通電壓為 0.7V左右，由于光 敏電阻的分壓高電平時B端輸入為1V左右大于0.7V， 三極管導(dǎo)通，繼電器通電工作，低電平 0V三極管不導(dǎo) 通，繼電器不工作。六、最終方案電路總圖及電路各主要參數(shù)最終方案的詳細電路圖電阻值：光敏電阻Ri7范圍：10K1MR1.199M;R29.9kR21.2M;R31.20 ;R30

22、.98(k;R440kF42.13M;R534kF50.61kJ&10k ;F79.8k ;F81.420MJF91k ;Ro1.97kJR13k ;電容值:G4.830 F;C2849nF;C34.062 F;C49.767 F;C514 F;C610nF;C745 F;七、在調(diào)試過程中遇到過的問題，以及問題的分析和解決。1. 濾波提取信號問題描述：方案一在剛剛連接好電路后，由于電容和電阻的設(shè)置不合理造成輸出 信號感應(yīng)不到脈沖信號。分析：之所以感應(yīng)不到脈沖信號主要是因為濾波隔流模塊電路在濾掉雜波和 部分直流時，使脈沖信號得到了較大的削弱。從而感應(yīng)不到脈沖信號。解決：減小C2增大R1,這樣既可

23、以穩(wěn)定濾波電路，另一方面減小了濾波對 脈沖信號的削弱，也減小了直流信號的削弱，所以在后續(xù)電路中科適當(dāng)添加 一個減法器，將放大后的直流減掉。保留和放大脈沖信號。2. 靈敏度問題描述：靈敏度問題是一個寬泛的問題，影響它的因素特別的多：比如說敏感 性差，脈沖信號高電位不明顯，或者中間元器件沒有正常工作，從觀察信號 的旁觀者看來，只會覺得這是靈敏度不夠高造成的。分析：正如問題描述中提到的，我們要解決靈敏度問題，必須弄清楚是哪部 分處問題了，第一級放大后我們測量發(fā)現(xiàn)電壓平均值已經(jīng)8V了所以放大器的放大倍數(shù)已經(jīng)合適，應(yīng)該是直流信號過大造成的。解決：在放大后添加減法器，這樣先將平均值減少然后放大之后我們得到

24、的 高低電位之間的電壓差就變大了。3. 4510問題描述：剛開始使用4510時，總得不到自己想要的波形圖，在輸入信號雖然 為穩(wěn)定的方波脈沖信號，但是輸出的效果總是出乎意料， 4510的輸出，有 時候是不工作，有時候是不正常的工作，例如來一個上升沿輸出脈沖的信號 并不發(fā)生跳轉(zhuǎn)。分析：遇到第一個問題時，我們首先想到的是輸入信號的可靠性，所以我們 對比較器輸出電壓的波形圖進行了觀察發(fā)現(xiàn)輸入信號是感應(yīng)出來的嚴格的 方波脈沖信號，并沒有不合適，這時我們想到可能是4510的偏置電壓過低導(dǎo)致計數(shù)器帶不起來，經(jīng)過分析和測試后，我們發(fā)現(xiàn) 4510的偏置電壓為 14.5V，而輸入信號的高電平電壓為 15V,所以4

25、510帶不起來，其次4510 不能正常工作也許是因為管腳的接法欠妥。解決：對于前者，我們在輸入信號端加一個 10V的穩(wěn)壓管，這樣輸入方波的 高電平變?yōu)?0V要遠遠低于4510的偏置電壓。第二個問題，我們和老師進 行了討論，老師給我們的建議是管腳的解法可能欠妥，為此我們查閱了相關(guān) 資料，對4510的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了熟悉和分析，發(fā)現(xiàn)其實 4510的各個接口 D0, D1，D2, D3; Q1, Q2, Q3, Q4之間的電位是相互影響的，因為 Q0工作 的同時Q1, Q2, Q3也同時在工作。后來我們嘗試將多余的管腳全部接地， 4510工作正常了。4. 比較器基準(zhǔn)電壓不穩(wěn)定問題描述：在接入比較器后發(fā)

26、現(xiàn)輸出的脈沖信號特別的不穩(wěn)定，后來我將示波器接到基準(zhǔn)電壓上發(fā)現(xiàn)，來一個脈沖基準(zhǔn)電壓也隨之上下波動，不穩(wěn)定；因此 連基準(zhǔn)點都不穩(wěn)定，那么輸出電壓更加不可能穩(wěn)定了。分析：因為比較傲氣屬于運放，是虛短路，反相端和同相端的電位多多少少 會相互影響，所以我們必須想辦法讓基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定下來。解決：在基準(zhǔn)電壓上接入一個10V的穩(wěn)壓管，這樣比較電壓的基準(zhǔn)值就穩(wěn)定 在了 10V左右。5. 集成芯片后級反饋描述：在電路的調(diào)試過程中，我們發(fā)現(xiàn)之前調(diào)好的電路在添加了后續(xù)電路后 發(fā)現(xiàn)前面的集成電路不能夠正常工作了。分析：因為前一級的偏置電壓后一級所允許的偏置電壓不一樣， 比如說如果 前面電路的偏置電壓為5V后面電路的偏置

27、電壓卻是15V這樣就會造成電路 的不平衡和失調(diào)。解決：調(diào)節(jié)使前后偏置電壓一致，以及偏置電壓的變化范圍一致。6. 集成芯片的負輸入描述：減法器輸出信號，輸入比較器，發(fā)現(xiàn)得不到理想的比較器輸出。 分析：因為是比較器，就觀察兩個輸入端的情況，發(fā)現(xiàn)輸出端出現(xiàn)了負值。 對應(yīng)波形圖，發(fā)現(xiàn)參考電壓突變時，另一輸入端是一個負的低電位?？紤]到 片子的偏壓設(shè)置是0V和15V,應(yīng)該是輸入負壓后，片子失效，導(dǎo)致另一輸 入端也產(chǎn)生突變，與理想效果沖突。解決：主要的問題集中在產(chǎn)生了負壓上， 我們就在輸入前加了一個整流二極 管，消除了負壓的影響，解決負輸入的多余信號影響。7. 繼電器不能運行。描述：雖然脈沖信號經(jīng)過各模塊后

28、輸入三極管 B端的電壓超過了 0.7V，即 三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時繼電器兩端的電壓理論上應(yīng)該為 5V但由于電流 不夠大，繼電器始終帶不起來。解決：此時我們想到應(yīng)該提高B端的高電平輸入電壓，但又必須保證低電平 電壓不超過0.7V，所以我們在R14和光敏電阻。8. 脈沖信號失真所造成的“蝴蝶效應(yīng)”描述：在接收信號感受電壓特別高的時候，以致遠遠超出偏置電壓，往往會 出現(xiàn)感應(yīng)電壓高電平的失真，此時一個脈沖的失真，會產(chǎn)生很大后續(xù)失真， 需要相當(dāng)?shù)囊欢螘r間脈沖信號才能恢復(fù)穩(wěn)定，重新工作。分析：該問題的出現(xiàn)一般不是很常見，但是我覺得解決該問題的方法也很多， 比如可以提高接收芯片的偏置電壓，也可以采用電容電

29、阻濾波將電路的信號 全部削弱，在后續(xù)的電路中再增加放大級數(shù)。解決：如分析所說，一方面增加偏置電壓，另一方面削弱輸入信號，再對輸 出信號進行放大八、性能測試數(shù)據(jù)的整理及分析1. 濾波隔流模塊1）濾波隔流前數(shù)據(jù)穩(wěn)定的時候為平均值1.4V，波動范圍為40mV2）濾波隔流后數(shù)據(jù)穩(wěn)定的時候為平均值4mV人向0.5m靠近或離開時波動幅度為0到8mV之 間的震蕩分析：前后數(shù)據(jù)的對比發(fā)現(xiàn)雖然波動范圍變小了，但是該模塊起到了濾波和隔流的效果，而且波動范圍與平均值的比值也變大了。2. 第一級放大第一級放大后輸出電壓為平均值為 7.9V，來一個脈沖出現(xiàn)的高電位為12.9V ； 由于整流二極管的作用，電壓不會向下躍變

30、。3. 放大倍數(shù)的計算由上面數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過第一級放大后電壓平均值放大到2000倍，變化幅度放大到625倍。4. 減法器輸出減法器的穩(wěn)定電壓平均值仍為 8V,但是波動范圍擴大了三倍，由于偏置電 壓的限制，所以在人靠近或者離開時的高電平變?yōu)?5V。5. 比較器比較器的基準(zhǔn)電壓為10V,為了得到10V的穩(wěn)定電壓，我們添加了一個 10V 的穩(wěn)壓管，比較輸出高電平為14.6V，加了穩(wěn)壓管后，高電平變?yōu)?10.2V， 低電平為2.13V。6. 4510計數(shù)器計數(shù)器偏置電壓為14.6V，輸出的高低電平分別為14.6V和196mV7. 光敏電阻在光照條件下，高電平時B端電壓為500mV低電平時為0mV左右，都

31、低于 0.7V這時候三極管根本無法導(dǎo)通。在黑暗條件下，高電平為 875mVS過了 0.7V，低電平也是0。023mV左右， 所以高電平導(dǎo)通，低電平不導(dǎo)通。九、電路的可改進之處1. 感應(yīng)距離的提高由于我的電路的感應(yīng)距離只有 1m左右，一旦感應(yīng)距離超出了 1m我的感應(yīng) 臺燈便不發(fā)揮作用，所以我覺得感應(yīng)距離之所以小， 主要是因為我們沒有對 紅外觸頭感應(yīng)到的脈沖信號進行充分利用，而應(yīng)該像方案二設(shè)置高低電位的雙重感應(yīng)，這樣就充分利用了脈沖信號的特點，能夠使敏感性得到了較大的提高；2. 計數(shù)器改進4510計數(shù)器有點大材小用，4510本是一個計數(shù)器，而我們僅僅之利用了里 邊的二進制，而應(yīng)該改成1位二進制的計

32、數(shù)器或者將JK觸發(fā)器該成T觸發(fā) 器。也可以實現(xiàn)相同的功能；3. 多余信號的處理由于多余信號的干擾我們在后面提取上升沿的時候，會出現(xiàn)各種雜亂無章的信號，影響實驗結(jié)果，所以我們可以利用電工書本上學(xué)過的遲滯比較器來消 除基準(zhǔn)電壓周圍的雜波跳動；4. 延時器的改進我們的方案中兩次用到延時器，兩次延時都是采用RC延時，這樣對RC的值 要求比較大。給調(diào)試帶來了很多的麻煩，因為在增加延時的時候，不知道是 增加電容還是增加電阻。當(dāng)改變其中的任何一個參數(shù)多多少會影響總電路的 其他效果，可以考慮使用555定時器來實現(xiàn)比較理想的延時效果。而且 555 的偏置電壓只有5V左右，不是很高。十、PCB版圖感應(yīng)臺燈的延伸1

33、.保護視力功能我們可根據(jù)實際情況設(shè)定用眼的提示時間，提示時間有30分鐘，60分鐘,90分鐘，120分鐘，4個模式，從使用臺燈時開始計算，當(dāng)我們到達設(shè)定的 提示時間后，由感應(yīng)臺燈系統(tǒng)會發(fā)出語音提示，提醒用戶注意休息，科學(xué)安 排用眼時間，保護視力；另外一種情況是，當(dāng)用戶使用臺燈時的坐姿不正確 時，系統(tǒng)也會發(fā)出語音提示，提醒用戶糾正坐姿。兩次糾正坐姿提示后，如 果用戶還是這種坐姿，則可認為用戶伏在桌子上休息，臺燈漸漸熄滅。2. 自動，手動調(diào)光功能在智能模式下，我們可以根據(jù)人體到紅外線觸頭的距離大小，即感應(yīng)到脈沖信號的高電位的最大值大小調(diào)節(jié)臺燈亮度， 如果人離得比較遠，則臺燈亮度 會適當(dāng)緩慢提高；另外

34、，臺燈也可以能根據(jù)外界的光照強度自行調(diào)節(jié)臺燈的 亮度，創(chuàng)造一個合適的光照環(huán)境；如果不需要自動調(diào)光，可以用旋鈕來進行 手動調(diào)光，或者使用無線遙控進行調(diào)光，可以根據(jù)需要來控制臺燈的亮度。3. 太陽能充電功能臺燈除了有220V交流電供電，主要是利用太陽能電池板吸收太能能給臺燈 的電池充電，充分利用綠色能源，符合節(jié)能，低碳的發(fā)展趨勢。4. 安裝可調(diào)節(jié)臺燈感應(yīng)距離的旋鈕我們可以通過改變電路的放大倍數(shù)或者更改部分電路的功能特性來實現(xiàn)感 應(yīng)臺燈的感應(yīng)距離課改變性。十二、收獲與體會雖然已經(jīng)經(jīng)歷過好幾次小學(xué)期，但是這一次確實不同于以往，首先，在從 選題到設(shè)計，再到最后實踐調(diào)試，全部是我們自己完成。因為基本上是第一 次接觸，生怕自己弄不出來，也就是說我們剛開始的信心不夠，在