公共樓道燈自動(dòng)啟閉電路

1、題目公共樓道燈自動(dòng)啟閉電路主要內(nèi)容簡介：為節(jié)約能源，避免出現(xiàn)“長明燈”，且能保證人行走時(shí)照明要求設(shè)計(jì)整個(gè)公共樓道燈自動(dòng)啟閉電路；基本要求：1、根據(jù)照度情況及人員行走情況自動(dòng)控制前方樓道燈開啟2、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)回路主用與手動(dòng)回路備用3、延時(shí)時(shí)間可調(diào)范圍：30-120S拓展要求：提高開關(guān)的準(zhǔn)確性，減少誤開關(guān)設(shè)計(jì)要求獨(dú)立完成電路設(shè)計(jì)并完成技術(shù)說明書（字?jǐn)?shù)30005000）（含：電路功能說明，工作原理，主要技術(shù)參數(shù)，主要元器件選擇計(jì)算，主要調(diào)試步驟，安裝要求，電路原理圖）主要儀器設(shè)備CSY-9xx型傳感器系統(tǒng)儀；主要參考文獻(xiàn)1 傳感器原理及工程應(yīng)用 郁有文、常健、程繼紅 西安電子科技大學(xué)出版社2 傳感器與檢

2、測技術(shù) 陳杰、黃鴻 高等教育出版社3 傳感器敏感元件大全 張福學(xué) 電子工業(yè)出版社 4傳感器實(shí)用裝置制作集錦 陳爾紹主編 人民郵電出版社目錄目錄3公共樓道燈自動(dòng)啟閉電路1一、引言2二、方案提出2方案一、用熱釋電傳感器與光敏電阻設(shè)計(jì)2方案二、光電開關(guān)與光敏電阻設(shè)計(jì)3方案三、聲光控制電路設(shè)計(jì)3三、設(shè)計(jì)原理4五、安裝與測試6六、總結(jié)7 公共樓道燈自動(dòng)啟閉電路摘要：本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是公共樓道自動(dòng)啟閉電路，根據(jù)模擬電子和數(shù)字電子所學(xué)的知識(shí)自主設(shè)計(jì)，在老師的指導(dǎo)下組裝實(shí)物并調(diào)試。本次課程設(shè)計(jì)任務(wù)是樓道自動(dòng)控?zé)簦詣?dòng)啟閉樓道控?zé)羰菢堑罒舻囊环N，是自行研發(fā)生產(chǎn)，采用集聲控、光控、智能控制于一體的產(chǎn)品，白天光控

3、作用下，燈具處于關(guān)閉狀態(tài)；夜晚照度低于設(shè)定值后，光控開啟，當(dāng)有人走動(dòng)（或發(fā)出聲音時(shí)），燈光自動(dòng)打開并延時(shí)關(guān)閉。如今，人們對(duì)聲控光控、技術(shù)越來越熟悉。用聲音、光代替肢體動(dòng)作給人們帶來了很多的好處和便利。因此，越來越多的聲控、光控設(shè)備廣泛地應(yīng)用到人們的生活當(dāng)中。關(guān)鍵詞：光控電路；聲控電路；開關(guān)；節(jié)能。一、引言隨著電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)燈的自動(dòng)發(fā)亮、節(jié)能節(jié)電、延長燈的壽命變得越來越重要，而且貼近我們的實(shí)際生活。聲光控電路已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，它不需要開關(guān)，當(dāng)有人經(jīng)過時(shí)會(huì)自動(dòng)的亮；廣泛應(yīng)用于走廊、樓道招待所等公共場所，給人們的生活、帶來極大的方便。因此

4、，得到了廣泛的應(yīng)用。聲光控電路是聲音和光控制電路工作的電子開關(guān)。它將聲音（如擊掌聲）和光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)放大、整形，輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)去控制各種電器的工作，在自動(dòng)控制工業(yè)電器和家用電器方面有著廣泛的用途。由于，本電路廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中，所以，有很大的重用作用。當(dāng)今世界在以電子信息技術(shù)為前提下推動(dòng)了社會(huì)跨躍式的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展日新月異帶動(dòng)了各國生產(chǎn)力的大規(guī)模提高。由此可見科技已成為各國競爭的核心，尤其是電子信息技術(shù)更顯得尤為重要，在國民生產(chǎn)各部門電子信息技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。曾經(jīng)不被人們所重用的如聲音，光等如今在電子信息技術(shù)方面都得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是光能更是人們有待開發(fā)的具大的

5、能源寶庫。電子信息技術(shù)發(fā)展的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高度智能化，在減少以至不需要人為干預(yù)下使機(jī)器能獨(dú)立處理各種工作。智能化照明電路也是如此，如我們所熟知的走道照明電路其智能化實(shí)現(xiàn)方法是利用了聲學(xué)·光學(xué)·電子學(xué)·原理的結(jié)合。二、方案提出方案一、用熱釋電傳感器與光敏電阻設(shè)計(jì)主要由三極管和繼電器構(gòu)成，主要由三部分電路組成：放大電路、單穩(wěn)態(tài)電路、繼電器電路。MIC將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，所轉(zhuǎn)換的電信號(hào)很微弱，只有通過三極管VT1放大電路把微弱的信號(hào)進(jìn)行放大后，才能去觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路。放大后信號(hào)中的負(fù)脈沖作用在三極管VT2的基極上時(shí)，可以使單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)。電路中的電容C3是電源退耦濾波

6、電容器。在電路的穩(wěn)態(tài)過程下，單穩(wěn)態(tài)電路中的三極管VT2導(dǎo)通，三極管VT3截至。三極管VT3的集電極為高電平，接在它上面的三極管VT4是PNP型三極管，所以三極管VT4沒有導(dǎo)通，繼電器不工作。一旦有外界的聲音來觸發(fā)電路，單穩(wěn)態(tài)電路中三極管VT2的基極受到負(fù)脈沖的作用而截至，單穩(wěn)態(tài)電路處在了暫態(tài)的過程中。這時(shí)三極管VT3導(dǎo)通，他的集電極電壓下降，導(dǎo)致與它連接的三極管VT4也導(dǎo)通，繼電器吸合。由于單穩(wěn)態(tài)電路的暫態(tài)時(shí)間是由電阻R3與電容器C2的參數(shù)決定的，所以十秒后單穩(wěn)態(tài)電路會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)過程下，繼電器停止工作。方案二、光電開關(guān)與光敏電阻設(shè)計(jì)光敏電阻是一種電阻值隨外界光照強(qiáng)弱（明暗）變化而變化的元件

7、，光越強(qiáng)阻值越小，光越弱阻值越大。本電路RG1、RG2選用MG44-03型光敏電阻，利用運(yùn)放、光敏電阻分別組成兩個(gè)測光電路，用于關(guān)燈和開燈時(shí)的光線檢測，根據(jù)明暗的阻值，控制白天和晚上樓道燈的亮暗。通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)控制的它是利用被檢測物體對(duì)紅外光束（區(qū)分點(diǎn)）的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對(duì)所有能反射光線的物體均可檢測。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和任務(wù)，我設(shè)計(jì)了如下的電路圖，此電路圖由三大部分組成，分為：電橋電路、放大電路、控制電路由光敏電阻 ，其靈敏度是相當(dāng)高的，滑動(dòng)變阻器構(gòu)成了電橋，分壓電路，在黑暗的條件下或者光線暗至一定程度時(shí)，當(dāng)調(diào)節(jié)

8、好滑動(dòng)變阻器的時(shí)候，使LM358 輸出為0調(diào)零，用萬用表測量。LM358內(nèi)部可以當(dāng)做兩個(gè)放大器用，此時(shí)，我們就用一個(gè)即可，單電源雙電源都可，當(dāng)照度較低時(shí)，VT1不導(dǎo)通；當(dāng)有一定照度的光照射時(shí)，光敏電阻阻值變小，VT1獲得足夠的基極電流而導(dǎo)通，產(chǎn)生較大的集電極電流，使繼電器吸合。該電路的光觸發(fā)電平電源電壓及環(huán)境光度的影響比較大。 方案三、聲光控制電路設(shè)計(jì)電路中的主要元器件是使用了數(shù)字集成電路CD4011，其內(nèi)部含有4個(gè)獨(dú)立的與非門Vd 1Vd4，使電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高。顧名思義，聲光控延時(shí)開關(guān)就是用聲音來控制開關(guān)的“開啟"，若干分鐘后延時(shí)開關(guān)“自動(dòng)關(guān)閉"。因此

9、，整個(gè)電路的功能就是將聲音信號(hào)處理后，變?yōu)殡娮娱_關(guān)的開動(dòng)作。明確了電路的信號(hào)流程方向后，即可依據(jù)主要元器件將電路劃分為若干個(gè)單元，由此可畫出圖2所示的方框圖。結(jié)合圖2來分析圖1，聲音信號(hào)(腳步聲、掌聲等)由駐極體話筒bm接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)C1耦合到Vt的基極進(jìn)行電壓放大，放大的信號(hào)送到與非門(Vd1)的2腳，r4、r7是vt偏置電阻，C2是電源濾波電容?？刂齐娐酚伤呐c非門CD4011、駐極體話筒BM、光敏電阻R5、三極管9014、單向可控硅SCR等元器件組成。 白天，由于光敏電阻R5阻值低，其兩端電壓低，CD4011的一腳為低電平， 3腳即變成高電平，導(dǎo)致11腳為低電平

10、，即單向可控硅控制極G為低電平，單向可控硅截止，燈泡不亮。 夜晚，由于光敏電阻沒有受到陽光照射，其阻值很高，兩端電壓較高，即1腳變成高電平，此時(shí)3腳的狀態(tài)受1、2腳控制，若2腳為高電平，則3腳為低電平，若2腳為低電平，則3腳位高電平。 當(dāng)駐極體接收到聲音信號(hào)后，經(jīng)C4的濾波，送一個(gè)信號(hào)到5、6腳，而4腳變?yōu)榈碗娖?，使?3腳變?yōu)榈碗娖剑?1腳輸出高電平，單向可控硅控制極變成高電平，單向可控硅導(dǎo)通，燈泡點(diǎn)亮。根據(jù)上述三種方案，方案三的設(shè)計(jì)比較可靠，本次課程設(shè)計(jì)采取方案三，聲光控電路設(shè)計(jì)。三、設(shè)計(jì)原理電路中的主要元器件是使用了數(shù)字集成電路CD4011，其內(nèi)部含有4個(gè)獨(dú)立的與非門

11、Vd 1Vd4，使電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高。顧名思義，聲光控延時(shí)開關(guān)就是用聲音來控制開關(guān)的“開啟"，若干分鐘后延時(shí)開關(guān)“自動(dòng)關(guān)閉"。因此，整個(gè)電路的功能就是將聲音信號(hào)處理后，變?yōu)殡娮娱_關(guān)的開動(dòng)作。明確了電路的信號(hào)流程方向后，即可依據(jù)主要元器件將電路劃分為若干個(gè)單元，由此可畫出圖1-2所示的方框圖。結(jié)合圖1-2來分析圖1-1，聲音信號(hào)(腳步聲、掌聲等)由駐極體話筒bm接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)C1耦合到Vt的基極進(jìn)行電壓放大，放大的信號(hào)送到與非門(Vd1)的2腳，r4、r7是vt偏置電阻，C2是電源濾波電容。在以上開關(guān)延時(shí)電路的基礎(chǔ)上，將用聲光控制電路來控制，滿足：白天時(shí)，即使

12、有聲音燈也不亮，晚上當(dāng)有聲音時(shí)燈泡點(diǎn)亮，即有一個(gè)高電平脈沖使開關(guān)閉合并立即斷開。模擬白天，此時(shí)不管開關(guān)是否閉合，燈泡都不亮；斷開時(shí)模擬晚上，模擬有聲音信號(hào)，燈泡點(diǎn)亮。圖1-1電路原理圖圖1-2 基本原理框圖圖1-3 電路PCB圖 為了使聲光控開關(guān)在白天開關(guān)斷開，即燈不亮，由光敏電阻rg等元件組成光控電路，r5和rg組成串聯(lián)分壓電路，夜晚環(huán)境無光時(shí)，光敏電阻的阻值很大，rg兩端的電壓高，即為高電平間t=2r8c3，改變r(jià)8或c3的值，可改變延時(shí)時(shí)間，滿足不同目的。vd3和vd4構(gòu)成兩級(jí)整形電路，將方波信號(hào)進(jìn)行整形。當(dāng)c3充電到一定電平時(shí)，信號(hào)經(jīng)與非門vd3、vd4后輸出為高電平，使單向可控硅導(dǎo)通

13、，電子開關(guān)閉合；c3充滿電后只向r8放電，當(dāng)放電到一定電平時(shí)，經(jīng)與非門vd3、vd4輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關(guān)斷開，完成一次完整的電子開關(guān)由開到關(guān)的過程。二極管vd1vd4將交流220v進(jìn)行橋式整流，變成脈動(dòng)直流電，又經(jīng)r1降壓，c2濾波后即為電路的直流電源，為bm、vt、ic等供電。四、原件選擇R1：120ka金屬膜電阻器；R2、R3 ：47ka金屬膜電阻器；R4：2.2mo金屬膜電阻器；R5：1mo金屬膜電阻器；R6：10ka金屬膜電阻器；R7：470ka金屬膜電阻器；R8：5.1mo金屬膜電阻器；RG：625A光敏電阻;BM: 拾音傳感器；C1：耦合電容；C2C3：10u濾

14、波電容；VD1VD5選用IN4001型硅整流二極管； VT：9014場效應(yīng)晶體管；IC：CD4011。五、安裝與測試電路的調(diào)試在起初選用控制電路的時(shí)候，電路的工作電壓是不同的。觸摸與聲控合并后，難點(diǎn)就在于光控與其他兩個(gè)電路的整合（將三個(gè)信號(hào)直接控制繼電器吸合的信號(hào)加在一個(gè)控制點(diǎn)）。當(dāng)時(shí)在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，第一次燈控電路直接無效，無法實(shí)現(xiàn)光控功能。作出幾種假設(shè)：一、光控電路放大信號(hào)不足以使繼電器吸合。二、單穩(wěn)態(tài)電路間接影響了VT發(fā)射極的電試，經(jīng)多次調(diào)節(jié)兩個(gè)電路電阻，最后可以光控，但光控同樣會(huì)被單穩(wěn)態(tài)電路鎖定17秒。而與預(yù)想的控制不同。這個(gè)原因很明顯，光控電路觸發(fā)了單穩(wěn)態(tài)電路，使其穩(wěn)定狀態(tài)受破壞。LED

15、的發(fā)光情況間接的由單穩(wěn)態(tài)電路控制。用萬用表測各節(jié)點(diǎn)電壓發(fā)現(xiàn)：在聲控和觸摸都沒激發(fā)單穩(wěn)態(tài)的時(shí)候，光控信號(hào)一旦過大，VT發(fā)射極的高電平信號(hào)將直接加在VT的集電極，這樣可能是使單穩(wěn)態(tài)電路的穩(wěn)態(tài)被破壞的直接原因。通過多次控制D2的進(jìn)光量觀察，最后解決了電路的融合。還有在剛開始進(jìn)行聲控電路調(diào)試時(shí)，須很大的聲音才可以觸發(fā)燈發(fā)光，很明顯，聲音信號(hào)的放大還不夠觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路?？隙ㄊ欠糯箅娐贩糯蟛粔?，然后翻開以前的模電書找到放大電路的章節(jié)。重新設(shè)置了R1和R2，起初由于設(shè)置阻值不合理，光控電路會(huì)被鎖定。多次調(diào)節(jié)測試找到了一個(gè)適中的聲控點(diǎn)。在整個(gè)過程中還遇到了很多細(xì)小的問題，在此就不再細(xì)說了。六、總結(jié) 這次課程設(shè)計(jì)與我們的日常生活是息息相關(guān)的，以前只知道學(xué)習(xí)書本知識(shí)，都不知道我們將來畢業(yè)會(huì)從事什么工作。這次課設(shè)使我知道我們將來或許可以做出比樓道聲光控制燈更加智能更加靈敏的現(xiàn)代科技產(chǎn)品，我很期待也很興奮，我覺得學(xué)好專業(yè)課學(xué)好一技之長非常重要。 在這次的學(xué)習(xí)過程中，讓我了解要多思考、多