閃爍警示燈電路的設(shè)計(jì)

1、東 北 石 油 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)課 程 光電檢測(cè)技術(shù) 題 目 閃爍警示燈電路的設(shè)計(jì) 院 系 電子科學(xué)學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 2015年3月13日東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程 光電檢測(cè)技術(shù)題目 閃爍警示燈電路的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 姓名 學(xué)號(hào) 主要內(nèi)容： 應(yīng)用Y976報(bào)警專(zhuān)用集成電路，光敏電阻等電子原器件，設(shè)計(jì)一當(dāng)夜幕來(lái)臨時(shí)，它能驅(qū)動(dòng)紅色警示燈閃閃發(fā)光，以起到告警指示作用?；疽螅?） 研究Y976報(bào)警專(zhuān)用集成電路，光敏電阻的功能特性。2） 設(shè)計(jì)閃爍警示燈電路的功能框圖。3） 設(shè)計(jì)光電檢測(cè)電路、音頻電路、信號(hào)控制電路4） 設(shè)計(jì)5伏直流電源電路。5） 調(diào)試安裝。6

2、） 完成課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。主要參考資料：1）陳有卿編著. 新穎集成電路制作精選M.人民郵電出版社, 2005.4.2) 陳振官，陳宏威等編著.光電子電路制作實(shí)例M. 2006.4.3) 黃繼昌等編著.檢測(cè)專(zhuān)用集成電路及應(yīng)用M. 2006.10.完成期限 2015.3.92015.3.13 指導(dǎo)教師 專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人 2015年3月6日第1章 概述隨著改革開(kāi)放的發(fā)展，電子電器也得到了飛速的發(fā)展。人們生活水平有很大提高。各種電器生活用品如：電動(dòng)自行車(chē)、摩托車(chē)、汽車(chē)等貴重東西也為許多家庭所擁有。警示燈在我們?nèi)粘Ｉ钪杏锰幏浅V泛，例如：警示燈一般用在維護(hù)道路安全，通常是用在警車(chē)工程車(chē)、消防車(chē)急救車(chē)防范管理

3、車(chē)道路維修車(chē)牽引車(chē)緊急A/S車(chē)、機(jī)械設(shè)備等開(kāi)發(fā)。然而，這時(shí)候，一些不法分子也越來(lái)越多。人們的安全意識(shí)還依然很淡薄，導(dǎo)致了許多嚴(yán)重的事故。因此，為了減少這樣的事情發(fā)生，人們便發(fā)明了示警閃光燈，提示人們道路上注意安全，因此減少了許多不該發(fā)生的事故。隨著科技的進(jìn)步閃爍警示燈也將更加廣泛的應(yīng)用與推廣。1.1 閃爍警示燈的介紹、意義和作用在我們?nèi)粘Ｉ钪泻凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，有好多情況下需要安裝警示燈或標(biāo)志燈以提醒人們注意。例如道路施工時(shí)，需在施工現(xiàn)場(chǎng)掛上紅色安全警示燈以確保行人和行車(chē)的安全。高層建筑物的頂端按有關(guān)的規(guī)定必須設(shè)置紅色警示燈以確保飛機(jī)安全飛行。為引起大家注意，在一般情況下，多采用紅色的警示燈且最

4、好能發(fā)出閃爍光。但有時(shí)后在某些情況下又不需要其工作比如某些大型的器物，白天很明顯，只需在夜間提醒人們注意。光源采用10mm四元素超高亮度發(fā)光二極管（LED），使用壽命10萬(wàn)小時(shí)；發(fā)光二極管角度在2530°時(shí)光源飽滿，使可視角度范圍擴(kuò)大；太陽(yáng)能黃閃燈均采用單晶硅太陽(yáng)能供電，蓄電池功率15W，電池充滿電，可連續(xù)工作170個(gè)小時(shí)；所含LED的管粒為120粒，增加使用壽命和發(fā)光亮度，有較強(qiáng)的視覺(jué)沖擊感，提醒司機(jī)、行人注意前方有危險(xiǎn)；透光鏡片的外表面采用傾斜面設(shè)計(jì)，能防止透光鏡片積累灰塵；外觀為L(zhǎng)ED光源所設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)為超薄化，燈具厚度（400mm透光面的燈具為150mm）；外殼采用聚碳酸酯（P

5、C）材料一次注塑成型，密封采用硅橡膠密封件，防塵、防水、阻燃、抗老化，燈具外殼使用壽命10年。一般情況下，警示燈是按車(chē)種和用處可以提供多樣的長(zhǎng)度的產(chǎn)品的，有燈罩組合的構(gòu)造，需要時(shí)一邊方向的燈罩可以組合復(fù)合顏色。此外，還可以根據(jù)光源形式的不同，分為：1燈泡轉(zhuǎn)燈；2 LED閃光；3 氙氣燈管頻閃，其中LED閃光形式的是燈泡轉(zhuǎn)燈形式的升級(jí)版，使用壽命更長(zhǎng)，更節(jié)能，更低熱！由于人們?cè)絹?lái)越重視警示燈的作用，對(duì)它工作原理的掌握也變的越來(lái)越重要，所以本文主要介紹閃爍警示燈的主要原理，它的主要組成的部件的原理。第2章 閃爍警示燈電路工作原理2.1 電路工作原理電路主要采用新穎報(bào)警集成電路Y976和光敏電阻器R

6、G等元器件組成。2.1.1 新穎報(bào)警集成電路Y976Y976是采片j標(biāo)準(zhǔn)8腳雙列塑料封裝的CMOS報(bào)警集成電路，各管腳引線功能示意見(jiàn)圖2.1：1腳為輸出端OUT，不需外接功放三極管就可直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲；2腳與3腳為告警模式選擇端，可按地或懸空處理，以獲得不同的報(bào)警聲響；4腳為地端Vss；5腳為功能控制輸入端，當(dāng)接邏輯低電平時(shí)，電路不工作，接邏輯高電平時(shí)，電路方能正常工作；6、7腳為外接振蕩電阻端；8腳為電源正端VDD。本警示燈主要利用其輸出端OUT去直接驅(qū)動(dòng)可控硅工作，井利用其5腳與光敏電阻器RG等來(lái)構(gòu)成光控電路。圖2.1 Y976集成電路2.1.2 光敏電阻器光敏電阻器又稱(chēng)光導(dǎo)管，特性是在

7、特定光的照射下，其阻值迅速減小，可用于檢測(cè)可見(jiàn)光。 光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。 通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子空穴對(duì)，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器。主要用于光的測(cè)量、光的控制、和光電轉(zhuǎn)換。如圖2.2：光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便能夠吸收更多的光能。該類(lèi)電阻器的特點(diǎn)是入射光越強(qiáng)，電

8、阻值就越小，入射光越弱，電阻值就越大。如聲控?zé)糁胁捎昧斯饷綦娮杵髯鳛榘滋炜刂茻艄獾难b置。特性：光敏電阻器是利用半導(dǎo)體光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種特殊電阻器，對(duì)光線十分敏感，它的電阻值能隨著外界光照強(qiáng)弱（明暗）變化而變化。它在無(wú)光照射時(shí)，呈高阻狀態(tài)；當(dāng)有光照射時(shí)，其電阻值迅速減小。圖2.2 光敏電阻器2.2電路整體框圖閃爍報(bào)警等電路整體框圖如圖2.3所示，主要由電源電路、超低頻振蕩器、光控電路、調(diào)光控制電路組成。電源電路超低頻振蕩器光控電路調(diào)光控制電路圖2.3 電路整體框圖2.3 元器件的選擇Rl-R4和R6、R7選用1/4W的金屬膜電阻器或碳膜電阻器;R5選用1/2W的金屬膜電阻器。Cl選用耐壓值為6

9、30V的滌綸電容器或CBB無(wú)感電容器;C2-C4均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器。VDl-VD5均選用1N4007型硅整流二極管。Vl選用3DU系列的光敏晶體管;V2選用S9013型硅NPN晶體管。VS選用1N4742(1W、l2V)型硅穩(wěn)壓二極管。VT選用TLC336A型 (HL為lOOW時(shí))雙向晶呵管，若HL的功率增大,則VT的電流容量也應(yīng)相應(yīng)增大。IC選用NE555或CD7555型時(shí)基集成電路。VLC選用MOC302O或MOC302l、MOC3041等型號(hào)的光耦合器。第3章 電路設(shè)計(jì)及工作原理3.1 閃爍警示燈的設(shè)計(jì)3.1.1 電源電路電路設(shè)計(jì)電源電路由降壓電容器Cl、電阻器R5、整流

10、二極管VDl-VD4、濾波電容器C2和穩(wěn)壓二極管VS組成。圖3.1 電源電路3.1.2超低頻振蕩器設(shè)計(jì)超低頻振蕩器由時(shí)基集成電路IC（Y496）和電阻器Rl、R2、電容器C3等組成。圖3.2 超低頻振蕩器3.1.3光控電路電路設(shè)計(jì)光控電路由光敏晶體管Vl、晶體管V2、電阻器R3、R4和IC（Y976）內(nèi)電路組成。圖3.3 光控電路電路3.1.4調(diào)光控制電路設(shè)計(jì)調(diào)光控制電路由二極管VD5、電容器C4、光電穗合器VLC、電阻器R6、R7、雙向晶閘管VT和警示燈HL組成。 圖3.4 調(diào)光控制電路 3.2 整體電路圖圖3.5 電路圖交流220V電壓經(jīng)Cl降壓、VDl-VD4整流、C2濾波及VS穩(wěn)壓后，

11、產(chǎn)生l2V直流電壓，供給超低頻振蕩器電路。超低頻振蕩器電路振蕩工作后，從lC的3腳輸出IHz左右的超低頻方波信號(hào)。當(dāng)IC的3腳輸出的方波信號(hào)為正脈沖時(shí)，VD5導(dǎo)通，VLC內(nèi)部的發(fā)光二極管發(fā)光，光控晶閘管導(dǎo)通，并觸發(fā)雙向晶閘管VT導(dǎo)通，警示燈HL點(diǎn)亮。當(dāng)lC的3腳輸出的方波信號(hào)變?yōu)樨?fù)脈沖時(shí)，VD5截止，電容器C4上充得的電壓經(jīng)R6對(duì)VLC內(nèi)部的發(fā)光二極管放電，使其發(fā)光由強(qiáng)變?nèi)?，光控晶閘管和雙向晶閘管VT的導(dǎo)通量也由大變小，警示燈HL由亮變暗。當(dāng)HL尚未熄滅時(shí)，超低頻振蕩器下一個(gè)周期的正半波信號(hào)又到來(lái)，使VD5導(dǎo)通，HL又由暗變亮。如此循環(huán)往復(fù)，警示燈HL工作在 "亮+暗+亮+暗&quo

12、t;的閃爍狀態(tài)。在白天，Vl受光照射而呈低阻狀態(tài)，使V2導(dǎo)通，IC因4腳變?yōu)榈碗娖?(0.7V左石)而不工作，3腳元輸出，VLC和VT均截止，HL不亮。夜晚，Vl呈高阻狀態(tài)，V2截止，IC正常工作。調(diào)整電阻器R2的阻值，可改變超低頻振蕩器的工作頻率，從而改變警示燈HL的閃光頻率。適當(dāng)改變電容器C4的電容量，使HL在VD5截止后不致過(guò)暗，又要有明顯的閃爍感。第4章 電路安裝與調(diào)試4.1 電路焊接的注意事項(xiàng)在連接電路的過(guò)程中要注意各個(gè)點(diǎn)的相互關(guān)系，各個(gè)引腳的位置，以免連錯(cuò)。在焊接的過(guò)程中還要注意焊點(diǎn)的質(zhì)量，避免過(guò)焊和稀焊的現(xiàn)象出現(xiàn)。另外，在連接光電跟蹤傳感接收頭電路時(shí)應(yīng)注意電阻間的關(guān)系以及兩個(gè)晶體

13、管之間的關(guān)系，要盡量選的對(duì)稱(chēng)，否則將會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。在連接好電路后，要先進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)誤后再接通電源，以免燒壞元件。在進(jìn)行試驗(yàn)的過(guò)程中要防止外界光源的干擾影響試驗(yàn)效果。4.2安裝調(diào)試在實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)電路進(jìn)行性能測(cè)試，所得結(jié)果基本符合實(shí)驗(yàn)要求。在性能上也有所改進(jìn)，然而仍然存在不足。在具體調(diào)試過(guò)程中應(yīng)注意操作，嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行，以免對(duì)結(jié)果產(chǎn)生誤差或者破壞試驗(yàn)，燒壞元件調(diào)節(jié)電位器RP1可以改變電路的光控靈敏度，在需要告警的光照度下，H閃爍發(fā)光。調(diào)節(jié)電位器RP2的阻值，改變集成塊輸出脈沖的頻率，即改變警示燈的閃爍頻率。第5章 結(jié)論經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試后實(shí)訓(xùn)基本達(dá)到了預(yù)期效果，雖然在時(shí)間上沒(méi)有要求那么

14、精確（亮0.2s，熄0.2s，再亮0.2s，之后熄1.5s）,但我覺(jué)得此次實(shí)訓(xùn)還是成功的。按要求完成了設(shè)計(jì)而且基本功能都實(shí)現(xiàn)了。本次實(shí)訓(xùn)安排了六個(gè)教學(xué)日的時(shí)間，還未接到具體實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的時(shí)候，感覺(jué)要六日的時(shí)間那么實(shí)訓(xùn)具體內(nèi)容可能會(huì)很難，但實(shí)際并沒(méi)有那么可怕，在自己的獨(dú)立思考和老師的指導(dǎo)下，我用三個(gè)周的時(shí)間就完成了電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試工作。通過(guò)本次實(shí)訓(xùn)我有以三點(diǎn)體會(huì)：一是要學(xué)會(huì)深刻分析對(duì)象，你要做什么，通過(guò)仔細(xì)深刻的分析題目及要求，找到切入點(diǎn)，然后才好下手。就我這次設(shè)計(jì)而言，閃光警燈，要求LED燈閃爍，那么怎樣LED燈才會(huì)閃爍呢？在它的正向兩端加上大于0.7v的有一點(diǎn)規(guī)律的電壓或脈沖就可實(shí)現(xiàn)了。按具體要

15、求選用設(shè)計(jì)；二是要會(huì)獨(dú)立思考問(wèn)題，在剛拿到題目的時(shí)候我首先并沒(méi)有去思考這個(gè)課題應(yīng)該怎么做，而是去向同學(xué)詢(xún)問(wèn)以前誰(shuí)做過(guò)這個(gè)課題，導(dǎo)致耽擱了我三天的時(shí)間還一無(wú)所獲，后來(lái)我改正了這一錯(cuò)誤觀念，獨(dú)立思考，查閱資料，向同學(xué)老師請(qǐng)教，最終完成了設(shè)計(jì)方案；三是要膽大心細(xì)，這里我所說(shuō)的膽大并非指胡搞亂搞，而是以理論為依據(jù)，大膽創(chuàng)新、思維活躍。心細(xì)要求的是要注意細(xì)節(jié)問(wèn)題，有時(shí)候一個(gè)細(xì)節(jié)問(wèn)題就會(huì)決定設(shè)計(jì)的成敗，我此次前后設(shè)計(jì)的兩個(gè)電路雖然在理論上都是可行的，但在實(shí)際中就會(huì)導(dǎo)致兩種不同的結(jié)果，成功或是失敗，這根源就在于我不夠膽大、不夠心細(xì)，后在胡老師的指導(dǎo)下，改進(jìn)創(chuàng)新才達(dá)到了預(yù)期的效果。 總之，無(wú)論在以后的學(xué)習(xí)生活還是走入社會(huì)，無(wú)論我們做什么事，都應(yīng)該要深刻分析對(duì)象，學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，做到膽大心細(xì)，才會(huì)更容易成功。同時(shí)非常感謝老師此次實(shí)訓(xùn)對(duì)我們指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)1閻石,數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社 2劉霞,侯傳教等,電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐M.電子工業(yè)出版社 3張永林等,光電子技術(shù)M.高等教育出版社4黃繼昌,檢測(cè)專(zhuān)用集成電路及應(yīng)用M.人民郵電出版社5陳振官,光電子電路及制作實(shí)例M.國(guó)防工業(yè)出版社東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)表課程名稱(chēng)光