教室自動(dòng)感應(yīng)照明控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)書90512

1、教室自動(dòng)感應(yīng)照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要為了適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)飛速發(fā)展的需要，更好地培養(yǎng) 21 世紀(jì)的應(yīng)用型電子 技術(shù)人才， 在自動(dòng)化技術(shù)日趨成熟的今天， 照明電路的自動(dòng)化控制已是隨處可見 的了。但是要做到功能強(qiáng)可靠性高、 價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)， 這就是我們現(xiàn)在研 究的課題了。照明電路不僅用在工業(yè)生產(chǎn)中而且已滲入到人們工作和生活的各個(gè) 角落。幾乎是從小到生活照明， 大到工業(yè)控制， 照明電路都起到了舉足輕重的作 用。自動(dòng)感應(yīng)照明控制系統(tǒng)有力地推動(dòng)了各行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代， 應(yīng)用前景非常廣闊。目前， 在各類學(xué)校教室的照明燈由于管理不善，經(jīng)常是教室空無(wú)一人， 卻燈火通明，極 大的浪費(fèi)電源。 該設(shè)計(jì)

2、題目是通過(guò)對(duì)目前市場(chǎng)上銷售的同類產(chǎn)品的調(diào)查研究， 找出現(xiàn)有產(chǎn)品 的不足之處和為什么沒有推廣的原因， 設(shè)計(jì)制作適合用戶使用和方便使用的產(chǎn)品。 主要設(shè)計(jì) 內(nèi)容：人體感應(yīng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、自動(dòng)照明開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。、設(shè)計(jì)原理及方框圖在光線亮?xí)r，節(jié)電開關(guān)呈關(guān)閉狀態(tài)，燈不亮，夜間或光線較暗時(shí)，節(jié)電開關(guān) 呈預(yù)備工作狀態(tài)。當(dāng)有人經(jīng)過(guò)該開關(guān)附近時(shí)，紅外傳感器檢測(cè)到人體信號(hào)把節(jié)電 開關(guān)啟動(dòng)，燈亮，當(dāng)人離去時(shí)，延時(shí) 4050秒后節(jié)電開關(guān)自動(dòng)關(guān)閉、燈滅。圖1是教室感應(yīng)自動(dòng)照明控制電路的原理方框圖，由紅外傳感器、放大電路、 倍壓整流、光控電路、電子開關(guān)、延時(shí)和交流開關(guān)七部分電路組成。圖2.0教室感應(yīng)自動(dòng)照明控制電路的原理

3、方框圖、原理圖及其說(shuō)明圖2-1紅外線傳感器、光控智能開關(guān)原理圖2.1 原理說(shuō)明電路原理： 紅外傳感器是感應(yīng)人體信號(hào)， VT1、R1、R3、C1 組成放大電路。 為了獲得較高的靈敏度，VT1的B值選用大于100。R3不宜過(guò)小，否則電路容 易產(chǎn)生間歇振蕩， C2、D1 和 D2、C3 構(gòu)成倍壓整流電路。 R4、R5 和光敏電阻 D5 組成光控電路。有光照射在 D5 上時(shí)，阻值變小，對(duì)直流控制電壓衰減很大。 VT2、VT3和R7、D3組成的電子開關(guān)截止，C4內(nèi)無(wú)電荷，單向可控硅 MCR 截止，燈泡不亮。在 MCR 截止時(shí)，直流高壓經(jīng) R9、 R10、 D4 降壓后加到 C3、 CW1 （穩(wěn)壓管）上端

4、。C3為濾波電容，CW1為穩(wěn)壓值1215V的穩(wěn)壓二極管， 保證C3上電壓不超過(guò)15V直流電壓。當(dāng)無(wú)光照射D5時(shí)，D5阻值很大，對(duì)直 流控制電壓衰減很小， VT2、 VT3 等組成的電子開關(guān)導(dǎo)通， D3 也導(dǎo)通，使 C4 充電。R8、C5和單向可控制MCR、D6D9組成延時(shí)與交流開關(guān)。C4通過(guò)R8把 直流觸發(fā)電壓加到 MCR 控制端， MCR 導(dǎo)通，燈泡點(diǎn)亮。燈泡發(fā)光時(shí)間長(zhǎng)短由 C4、R8的參數(shù)決定，按圖中所給出的元器件數(shù)值（R8為22K），發(fā)光4050 秒左右后，MCR截止，燈熄滅。C5為抗干擾電容，用于消除燈泡發(fā)光抖動(dòng)現(xiàn)象。2.2 電路各部分介紹2.2.1 紅外線傳感器熱釋電人體紅外線傳感器

5、是上世紀(jì) 80年代末期出現(xiàn)的一種新型傳感器件。 現(xiàn) 在，已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 目前， 一些書刊只簡(jiǎn)要介紹了被動(dòng)式熱釋電人體 紅外線傳感器的基本應(yīng)用。 本文就主動(dòng)式和被動(dòng)式兩方面的基本應(yīng)用原理作大致 介紹。目前，市場(chǎng)上出現(xiàn)的熱釋電人體紅外線傳感器主要有上海產(chǎn)的SD02、PH5324，德國(guó)產(chǎn)的 LH1954、LH1958，美國(guó) HAMAMATSU 公司產(chǎn) P2288,日本 NIPPON CERAMIC公司的SCA02-1、RS02D等。雖然它們的型號(hào)不一樣，但其 結(jié)構(gòu)、外型和電參數(shù)大致相同，大部分可以彼此互換使用。利用紅外線的物理性質(zhì)來(lái)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。 紅外線又稱紅外光， 它具有反 射、折射

6、、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。 任何物質(zhì)， 只要它本身具有一定的溫度 （高 于絕對(duì)零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測(cè)量時(shí)不與被測(cè)物體直接接觸， 因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可 分為透射式和反射式兩類。檢測(cè)元件按工作原理可分為熱敏檢測(cè)元件和光電檢測(cè) 元件。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時(shí)溫度升高， 電阻發(fā)生變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。光電檢測(cè)元件常用的是光敏元件， 通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料 制成。紅外線傳感器常用于無(wú)接觸溫度測(cè)量，氣體成分分析

7、和無(wú)損探傷，在醫(yī)學(xué)、 軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如采用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離 測(cè)量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位，及時(shí)對(duì)疾病進(jìn)行診斷治 療（見熱像儀）；利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對(duì)地球云層進(jìn)行監(jiān)視，可實(shí)現(xiàn) 大范圍的天氣預(yù)報(bào)；采用紅外線傳感器可檢測(cè)飛機(jī)上正在運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)熱情況等。HN91采用熱釋電紅外控制模塊的照明燈，它可以用于衛(wèi)生間、儲(chǔ)藏室、樓 梯走廊等處，可做到人來(lái)燈亮，人走燈滅，并且還具有白天自動(dòng)封鎖功能。HN911系列模塊是采用新技術(shù)和新工藝，將高靈敏度的熱釋電紅外傳感器、 放大器、信號(hào)處理及輸出電路組裝在一起制成模塊式電路，它具有從信號(hào)接收至控制輸出

8、的全部功能。在它的輸出端接上晶體管放大電路或單穩(wěn)態(tài)電路可以驅(qū)動(dòng) 繼電器，接上光耦合電路可以驅(qū)動(dòng)雙向可控硅。(a)圖2-3 HN911模塊的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)單相倍壓整流電路在一些需用高電壓、小電流的地方，常常使用倍壓整流電路。倍壓整流，可 以把較低的交流電壓，用耐壓較低的整流二極管和電容器，“整”出一個(gè)較高的直流電壓。倍壓整流電路一般按輸出電壓是輸入電壓的多少倍，分為二倍壓、三倍壓與多倍壓整流電路。圖4-4是二倍壓整流電路。電路由變壓器 B、兩個(gè)整流 二極管D1、D2及兩個(gè)電容器C1、C2組成。2J?E2 圖2.4單相倍壓整流電路其工作原理如下：e2正半周（上正下負(fù)）時(shí)，二極管 D1導(dǎo)通，D2截止，

9、電流經(jīng)過(guò)D1對(duì) C1充電，將電容Cl上的電壓充到接近e2的峰值，并基本保持不變。e2為負(fù)半 周(上負(fù)下正)時(shí)，二極管 D2導(dǎo)通，DI截止。此時(shí)，Cl上的電壓Uc1=、2E2 與電源電壓e2串聯(lián)相加，電流經(jīng)D2對(duì)電容C2充電，充電電壓Uc2 = e2峰值 + 1. 2E22 2E2。如此反復(fù)充電，C2上的電壓就基本上是2'2E2 了。它的值 是變壓器電級(jí)電壓的二倍，所以叫做二倍壓整流電路。在實(shí)際電路中，負(fù)載上的電壓 Usc=2x1.2E2。整流二極管D1和D2所承受 的最高反向電壓均為2 2 E2。電容器上的直流電壓 Uc1=、2E2, Uc2=22 E2。 可以據(jù)此設(shè)計(jì)電路和選擇元件延

10、時(shí)電路分析RC電路的過(guò)渡過(guò)程時(shí)，不一定只分析電容電壓的變化，可能是任意支 路電流或任意元件上的電壓，所以一般用 f(t)表示任意一種電量。這里寫出分析 RC電路任意電量的過(guò)渡過(guò)程的步驟：計(jì)算換路前最后時(shí)刻t=0-時(shí)電容電壓uc(O-)的值。分析電路時(shí)，要把電容 看作開路，按直流電路的分析方法計(jì)算；(2) 按換路定律uc(O+)=uc(O-)，寫出換路后的電容電壓；(3) 求電路中需要的f(0+)值。注意使用換路后的電路，將 uc(O+)作為直流電 壓源進(jìn)行分析；(4) 求f(対)：注意使用換路后的電路，電容看成開路用直流電路分析方法；(5) 求時(shí)間常數(shù)t: R是從電容兩端看進(jìn)去的等效電阻，注意

11、應(yīng)將電壓源短路、 電流源開路，再進(jìn)行電阻的串并聯(lián)，然后計(jì)算 t= RC。(6) 用三要素公式求：f(oa)+f(0+)-f(oo)e"所以RC延時(shí)電路的延遲時(shí)間可以通過(guò)改變 RC的值來(lái)實(shí)現(xiàn)，它具有改變方便， 制作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛用于對(duì)延遲時(shí)間要求不是很高，很長(zhǎng)的電路中。光控電子開關(guān)電路的設(shè)計(jì)光控電子開關(guān)起到日熄夜亮的控制作用，以節(jié)約用電EL<160WR1100KR2470KVUT2VRRP4.7DVS6.8,圖2-5光控電子開關(guān)原理圖工作原理電路如圖2-4所示，220V交流電通過(guò)燈泡H及整流全橋后XC5215-6BG225I單 向可控硅VS因無(wú)觸發(fā)電流而阻斷。此時(shí)流過(guò)燈泡

12、H的電流w 2.2mA,燈泡H不能發(fā) 光。電阻R1和穩(wěn)壓二極管DV使三極管V偏壓不超過(guò)6.8V，對(duì)三極管起保護(hù)作用。 夜晚，亮度小于一定程度時(shí)，光敏二極管 D呈現(xiàn)高阻狀態(tài)100KQ，使三極管V正 向?qū)?，發(fā)射極約有0.8V的電壓，使可控硅VS觸發(fā)導(dǎo)通，燈泡H發(fā)光。RF是清晨 或傍晚實(shí)現(xiàn)開關(guān)轉(zhuǎn)換的亮度選擇元件。紅外線傳感器、光控智能開關(guān)的制作與調(diào)試本電路按要求選擇元器件，焊接正確，即可使用推廣。若靈敏度不夠，可減 小熱釋電紅外線傳感器串聯(lián)的電阻 R1,但R1不夠太小，應(yīng)視具體情況而定。適 當(dāng)減小R1后靈敏度仍不夠時(shí)，可更換耦合電容 C1，將1uF換成0.7uF,效果將 很顯著。制作的如圖2-3所

13、示。圖2-6紅外線傳感器、光控智能開關(guān) PCB板光控電子開關(guān)的安裝與調(diào)試安裝時(shí)將它與受控電燈H串聯(lián)，并讓它正對(duì)著天幕或房子采光窗前較明亮的空間，避免3米以內(nèi)夜間燈光的直接照射。調(diào)試宜傍晚時(shí)進(jìn)行，調(diào)節(jié)RP阻值的大小，使受控電燈H在適當(dāng)?shù)牧炼认率键c(diǎn)亮。制作的如圖 2-5所示。IIH I 1 I «-eo>oo圖2-7光控電子開關(guān)的PCB板三、照明電路中實(shí)際中元件的選用及設(shè)計(jì)1、電路設(shè)計(jì)原理HN91是一款新型熱釋電紅外探測(cè)采用雙列6腳直插式封裝。其管腳排1所示。 該傳感器由于內(nèi)部放大器可以將人體輻射保證了傳感器的工作穩(wěn)定性。HN91可在嚴(yán)寒或炎熱等惡劣環(huán)附表為 HN91紅外探測(cè)模工作

14、原理HN91紅外探測(cè)模塊內(nèi) 部電路主要放大器、比較器、電1腳輸出高電平,2腳輸動(dòng)態(tài)時(shí)，即有移動(dòng)發(fā)熱物體 傳感器接收到紅外輸出幅度約1mV頻率0.3的微弱信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大器放由 比較器比較，經(jīng)信號(hào)處理電路處最后由延時(shí)輸出電路輸出用做驅(qū)HN91模塊內(nèi)放大器具有溫度補(bǔ)探測(cè)器工作時(shí)，人體輻射和周當(dāng)背景紅外輻射增強(qiáng)。2、工作原理采用HN91熱釋電紅外控制模塊的照明燈電路原理圖如圖3-1所示，電路中ICl為HN91熱釋電紅外傳感控制模塊，平時(shí)2腳輸出高電平，當(dāng)它探測(cè)到人體發(fā) 出的紅外光線時(shí)，其輸出端2腳可輸出脈沖寬度大于2s的負(fù)脈沖信號(hào)，并直接加 至555時(shí)基集成電路IC3的觸發(fā)端2腳。HN91系列模塊

15、共有3種型號(hào)，即通用型（HN911T、微功耗型（HN911L和 低溫型（HN911D。HN91系列模塊具有良好的抗干擾性能，尤其是抗電磁波性 能十分優(yōu)良，并可在一 20C（T型和L型）到一 3000 （D型）的低溫下穩(wěn)定地工作。 HN91係列模塊能在低溫下穩(wěn)定地工作，主要得益于它的溫度補(bǔ)償電路。該電路 能在因環(huán)境溫度變化將使放大器的增益發(fā)生變化時(shí)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償， 使放大器的增 益一直保持穩(wěn)定。HN91的輸出端輸出的是一個(gè)脈沖寬度大于 2s的脈沖信號(hào)，其 中1腳輸出的是正脈沖信號(hào)，2腳輸出的是負(fù)脈沖信號(hào)。電路中IC3接成典型的單 穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，電路翻轉(zhuǎn)置位，3腳輸出高電平，VT3迅速導(dǎo)通，繼電器K吸

16、合，其 常開觸點(diǎn)閉合可以接通被控照明燈的電源，使其通電發(fā)光。此時(shí)電源經(jīng)R2向C3充電，約經(jīng)t二1. 1 RZ C3時(shí)間，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，電路復(fù)位，3腳恢復(fù)低電平，VI3 截止，k釋放，被控照明燈熄滅。如果有人在IC1的探測(cè)范圍內(nèi)不斷活動(dòng)，IC1的2 腳將不斷有負(fù)脈沖輸出，所以照明燈不會(huì)熄滅，直至人離開，延遲 I . 1 RZ C3 時(shí)間后，照明燈才熄滅。調(diào)節(jié)電位器RP1可以調(diào)整IC1模塊的探測(cè)靈敏度。111,RL, R3, R4等組成光控制電路。在白天，光敏電阻器RL受自然光線照射呈低電阻，VT1 導(dǎo)通，故IC3的4腳在低電平，所以IC3被強(qiáng)制復(fù)位，3腳始終保持低電平，照明燈 不會(huì)被點(diǎn)亮。只有到了

17、晚上，RL失去自然光線照射，呈高電阻，VT1截止，從而 解除對(duì)IC3的強(qiáng)制復(fù)位，電路才能被觸發(fā)工作。調(diào)節(jié)RP酣以改變電路的光控制靈 敏度。VT2與R6組成自保電路，它可以解決晚上自身燈光對(duì)電路的干擾。晚上， 當(dāng)有人走進(jìn)IC1的探測(cè)范圍，IC3翻轉(zhuǎn)置位，K吸合，由它控制的照明燈點(diǎn)亮。555 時(shí)基集成電路3腳輸出的高電平，同時(shí)又經(jīng)R6加至VT2的基極，使VT2迅速導(dǎo)通， 故使VT1截止，這就保證了 555時(shí)基集成電路的4腳電平不會(huì)因?yàn)镽L受自身光線照 射而跌落。如果沒有自保電路，RL在安裝時(shí)必須要避開自身燈光的照射，否則電路不能正常工作。IC2為7805三端穩(wěn)壓集成電路，它為HN91熱釋電紅外傳感

18、模塊 提供穩(wěn)定的5VX作電壓。3、元器件選擇ICl選用HN91熱釋電紅外控制模塊；IC2選用LM780三端穩(wěn)壓集成電路；IC3 選用NE555寸基集成電路。RL應(yīng)選擇MG4型光敏電阻器，要求亮阻小于5kn,暗阻大于IMn，如MG44-03 MG45-1等型號(hào)。其他元器件無(wú)特殊要求.可按圖 3-1所標(biāo)型號(hào)及參數(shù)選用四、部分元器件介紹1、555定時(shí)器555 1GNDVCCTRIDISOUTTHRRESCON圖2-6定時(shí)器的引腳圖555定時(shí)器的組成和功能。圖24-2是555定時(shí)器內(nèi)部組成框圖。它主要由兩個(gè)高精度電壓比較器 A、A，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電三極管和三個(gè) 5KQ電阻的分壓器而構(gòu)成圖2-7

19、 555定時(shí)器組成框圖它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端VS或接地，一般情況下接地。8腳：外接電源Vcc,雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5 16V, CMO型時(shí)基電路Vcc的范圍為3 18V。一般用5V。3腳：輸出端Vo2腳：TL低觸發(fā)端6腳：TH高觸發(fā)端4腳：Rd是直接清零端。當(dāng)RD端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TL、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“ 0”該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只 0.01卩F電容接地，以防引入干擾。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電

20、。2 1VCC , VCC 在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器A、A基準(zhǔn)電壓分別為33的情況下，555時(shí)基電路的功能表如表1示 表1 555定時(shí)器的功能表清零端Rd高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端TLQn+1放電管T功能0XX0導(dǎo)通直接清J | A 零12>Vcc31>_Vcc30導(dǎo)通置01<Vcc3<Vcc31截止置11<|Vcc>1VccQn不變保持33單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)是電路有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)狀態(tài)。在觸發(fā)信號(hào)作 用下，電路將由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到 暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)是一個(gè)不能長(zhǎng)久保持的狀態(tài)，由于 電路中RC延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電路會(huì)自 動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)，并在輸

21、 出端獲得一個(gè)脈沖寬度為tw的矩形波。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，輸出的脈沖寬度tw， 就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間，其長(zhǎng)短取決于電路的參數(shù)值。穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出uo為低電平，即無(wú)觸發(fā)器信號(hào)（ui為高電平）時(shí)，電路處于 穩(wěn)定狀態(tài)一一輸出低電平。在ui負(fù)脈沖作用下，低電平觸發(fā)端得到低于（1/3） Vcc，觸發(fā)信號(hào)，輸出uo為高電平，放電管VT截止，電 路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，定時(shí)開 始。在暫穩(wěn)態(tài)期間，電源+ Vcc Rf C地，對(duì)電容充電，充電時(shí)間常數(shù) T= RC uc按指數(shù)規(guī)律上升。當(dāng)電容 兩端電壓uc上升到（2/3 ） Vcc后，6端為高電平， 輸出uo變?yōu)榈碗娖剑烹姽躒T導(dǎo)通，定時(shí)電容C充電結(jié)束，即暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。 電路恢復(fù)

22、到穩(wěn)態(tài)uo為低電平的狀態(tài)。當(dāng)?shù)诙€(gè)觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，又重復(fù)上述過(guò) 程。2、雙向晶閘管2. 1雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)雙向晶閘管是由N-P-N-P-N五層半導(dǎo)體材料制成的，對(duì)外也引出三個(gè)電極， 其結(jié)構(gòu)如圖所示。雙向晶閘管相當(dāng)于兩個(gè)單向晶閘管的反向并聯(lián)，但只有一個(gè)控制極。雙向晶閘管與單向晶閘管一樣，也具有觸發(fā)控制特性。不過(guò)，它的觸發(fā)控 制特性與單向晶閘管有很大的不同，這就是無(wú)論在陽(yáng)極和陰極間接人何種極性的 電壓，只要在它的控制極上加上一個(gè)觸發(fā)脈沖，也不管這個(gè)脈沖是什么極性的，都可以便雙向晶閘管導(dǎo)通。2.2雙向晶閘管的工作原理由于雙向晶閘管在陽(yáng)、陰極間接任何極性的工作電壓都可以實(shí)現(xiàn)觸發(fā)控制, 因此雙向晶閘管的

23、主電極也就沒有陽(yáng)極、 陰極之分， 通常把這兩個(gè)主電極稱為 T1 電極和T2電極，將接在P型半導(dǎo)體材料上的主電極稱為T1電極，將接在N型半導(dǎo)體 材料上的電極稱為T2電極。由于雙向晶閘管正、反特性具有對(duì)稱性，所以它可在 任何一個(gè)方向?qū)?。由于雙向晶閘管的兩個(gè)主電極沒有正負(fù)之分， 所以它的參數(shù)中也就沒有正向 峰值電壓與反同峰值電壓之分， 而只用一個(gè)最大峰值電壓， 雙向晶閘管的其他參 數(shù)則和單向晶閘管相同。 如圖所示雙向晶閘管的伏安特性曲線具有對(duì)稱性， 如圖 所示雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)及電路。3、穩(wěn)壓二極管3.1 穩(wěn)壓二極管的介紹穩(wěn)壓二極管 （又叫齊納二極管 ）它的電路符號(hào)是： 此二極管是一種直到臨界 反向

24、擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件 .在這臨界擊穿點(diǎn)上 ,反向電阻降低 到一個(gè)很少的數(shù)值 ,在這個(gè)低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定 ,穩(wěn)壓二極管是根 據(jù)擊穿電壓來(lái)分檔的 ,因?yàn)檫@種特性 ,穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使 用.穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來(lái)以便在較高的電壓上使用 ,通過(guò)串聯(lián)就可獲得更多的 穩(wěn)定電壓。穩(wěn)壓二極管是一個(gè)特殊的面接觸型的半導(dǎo)體硅二極管，其 V-A特性曲線與普 通二極管相似，但反向擊穿曲線比較陡 穩(wěn)壓二極管工作于反向擊穿區(qū)，由于它 在電路中與適當(dāng)電陰配合后能起到穩(wěn)定電壓的作用， 故稱為穩(wěn)壓管。 穩(wěn)壓管反向 電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí)， 反向電流很小， 當(dāng)反向電壓增高到擊穿電

25、壓時(shí)， 反向 電流突然猛增，穩(wěn)壓管從而反向擊穿，此后，電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn) 壓管兩端的電壓的變化卻相當(dāng)小， 利于這一特性， 穩(wěn)壓管訪問(wèn)就在電路到起到穩(wěn) 壓的作用了。 而且，穩(wěn)壓管與其它普能二極管不同之反向擊穿是可逆性的， 當(dāng)去 掉反向電壓穩(wěn)壓管又恢復(fù)正常， 但如果反向電流超過(guò)允許范圍， 二極管將會(huì)發(fā)熱 擊穿，所以，與其配合的電阻往往起到限流的作用。3.2 穩(wěn)壓管的應(yīng)用3.2.1 浪涌保護(hù)電路穩(wěn)壓管在準(zhǔn)確的電壓下?lián)舸?, 這就使得它可作為限制或保護(hù)之元件來(lái)使用 , 因?yàn)楦鞣N電壓的穩(wěn)壓二極管都可以得到 , 故對(duì)于這種應(yīng)用特別適宜。圖中的穩(wěn)壓 二極管D是作為過(guò)壓保護(hù)器件.只要電源電壓VS超

26、過(guò)二極管的穩(wěn)壓值D就導(dǎo)通,使 繼電器J吸合負(fù)載RL就與電源分開。322電視機(jī)里的過(guò)壓保護(hù)電路EC是電視機(jī)主供電壓,當(dāng)EC電壓過(guò)高時(shí)，D導(dǎo)通，三極管BG導(dǎo)通，其集電極電位 將由原來(lái)的高電平（5V）變?yōu)榈碗娖剑ㄟ^(guò)待機(jī)控制線的控 制使電視機(jī)進(jìn)入待機(jī)保護(hù)狀態(tài)。323電弧抑制電路 在電感線圈上并聯(lián)接入一只合適的穩(wěn)壓二極管 （也可接入一只普通二極管 原理一樣 ）的話, 當(dāng)線圈在導(dǎo)通狀態(tài)切斷時(shí) , 由于其電磁能釋放所產(chǎn)生的高壓就被 二極管所吸收 , 所以當(dāng)開關(guān)斷開時(shí) , 開關(guān)的電弧也就被消除了。 這個(gè)應(yīng)用電路在工 業(yè)上用得比較多 , 如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它。324 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路在此電路中

27、,串聯(lián)穩(wěn)壓管BG勺基極被穩(wěn)壓二極管D鉗定在13V,那么其發(fā)射極 就輸出恒定的12V電壓了。這個(gè)電路在很多場(chǎng)合下都有應(yīng) 用。4、光敏電阻器4.1 光敏電阻的結(jié)構(gòu)光敏電阻器（ photovaristor ）又叫光感電阻，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)。4.2 光敏電阻的原理用于制造光敏電阻的材料主要是

28、金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。 在黑暗環(huán)境里， 它的電阻值很高， 當(dāng)受到光照時(shí)， 只要光子能量大于半導(dǎo)體材料 的禁帶寬度， 則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶， 并在價(jià)帶中 產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴， 這種由光照產(chǎn)生的電子空穴對(duì)增加了半導(dǎo)體材料中 載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值 愈低。入射光消失后， 由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對(duì)將逐漸復(fù)合， 光敏電阻的 阻值也就逐漸恢復(fù)原值。4.3 光敏電阻的分類根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：紫外光敏電阻器： 對(duì)紫外線較靈敏， 包括硫化鎘、 硒化鎘光敏電阻器等， 用于探測(cè)紫外線。紅外光敏電

29、阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻 器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測(cè)、非接觸測(cè)量、人體病變探測(cè)、紅外光譜， 紅外通信等國(guó)防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中?？梢姽夤饷綦娮杵鳎喊ㄎ?、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、 硫化鋅光敏電阻器等。 主要用于各種光電控制系統(tǒng)， 如光電自動(dòng)開關(guān)門戶， 航標(biāo) 燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動(dòng)亮滅， 自動(dòng)給水和自動(dòng)停水裝置， 機(jī)械上的自動(dòng) 保護(hù)裝置和 “位置檢測(cè)器 ”，極薄零件的厚度檢測(cè)器，照相機(jī)自動(dòng)曝光裝置，光電 計(jì)數(shù)器，煙霧報(bào)警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。4.4 光敏電阻的主要參數(shù)光敏電阻的主要參數(shù)有亮電阻，暗電阻，光電特性 光譜特性，頻率特性， 溫

30、度特性。 在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓， 其中便有電流通過(guò)， 受到 適當(dāng)波長(zhǎng)的光線照射時(shí)， 電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增加而變大， 從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。 沒 有極性，純粹是個(gè)電阻期間，使用時(shí)可加直流也可以加交流。4.4 光敏電阻的制作材料用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、 硒化物和碲化物等半導(dǎo) 體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體 及梳狀歐姆電極，然后接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受 潮影響其靈敏度。光敏電阻的原理結(jié)構(gòu)如圖 2.6.1 所示。在黑暗環(huán)境里，它 的電阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度， 則價(jià)帶中的電子吸收一

31、個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶， 并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè) 帶正電荷的空穴， 這種由光照產(chǎn)生的電子空穴對(duì)增加了半導(dǎo)體材料中載流 子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值 愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對(duì)將逐漸復(fù)合，光敏電 阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。5、7805 集成三端穩(wěn)壓器啟動(dòng)電路幫助穩(wěn)壓器快速建立輸出電壓 UO;調(diào)整電路由復(fù)合管構(gòu)成；取樣電 路輸出固定的電壓。CW7800系列穩(wěn)壓器具有過(guò)熱、過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)功能，提高 輸出電壓的電路功能。CW3171 2 3CW79091 2 3'1 oI9 nn<圖2-8 7805引腳圖集成三端穩(wěn)壓器根據(jù)穩(wěn)定電壓

32、的正、負(fù)極性分為78XXX, 79XXX系列附表2三端穩(wěn)壓器輸出電流字母表示法LM（無(wú)字）SHP0.1A0.5A1A2A5A10A例如：78M05三端穩(wěn)壓器可輸出+5 V、0. 5 A的穩(wěn)定電壓；7912三端穩(wěn)壓器可輸出12V、1A的穩(wěn)定電壓N ® II® 騙楡地焉地輸flj人人出地櫛輸輸?shù)佚?人出7h!l * %圖2-9外形及管腳分布6、繼電器6.1繼電器的工作原理和特性繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系 統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去 控制較大電流的一種 自動(dòng)開關(guān)”故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、

33、轉(zhuǎn)換電 路等作用。電磁繼電器的工作原理和特性電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩 端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì) 在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在 彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。 這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)， 稱為常開觸點(diǎn)”處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為常閉觸點(diǎn)”熱敏干簧繼電

34、器的工作原理和特性熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測(cè)和控制溫度的新型熱敏開關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導(dǎo)熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。 熱敏干簧繼電器不用線圈勵(lì)磁， 而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動(dòng)開關(guān)動(dòng)作。 恒磁環(huán)能 否向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。6.1.3 固態(tài)繼電器（ SSR ）的工作原理和特性固態(tài)繼電器是一種兩個(gè)接線端為輸入端，另兩個(gè)接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離。 固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類型可分為交流型和直流型。 按開關(guān)型式可分為常開 型和常閉型。 按隔離型式可分為混合型、 變壓器隔離型和光電隔離型， 以光電隔 離型為最多。

35、62 繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)6.2.1 額定工作電壓是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器 的型號(hào)不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。6.2.2 直流電阻是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過(guò)萬(wàn)能表測(cè)量。6.2.3 吸合電流是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常使用時(shí)， 給定的電流必須略大于吸合電流， 這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。 而對(duì)于線圈所加 的工作電壓， 一般不要超過(guò)額定工作電壓的 1.5 倍，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把 線圈燒毀。6.2.4 釋放電流是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的 電流減小到一定程度時(shí)， 繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。 這時(shí)的電流

36、遠(yuǎn)遠(yuǎn) 小于吸合電流。6.2.5 觸點(diǎn)切換電壓和電流是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼 電器能控制電壓和電流的大小， 使用時(shí)不能超過(guò)此值， 否則很容易損壞繼電器的 觸點(diǎn)。63 繼電器測(cè)試6.3.1 測(cè)觸點(diǎn)電阻 用萬(wàn)能表的電阻檔，測(cè)量常閉觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)電阻，其阻值應(yīng)為 0；而常開觸點(diǎn) 與動(dòng)點(diǎn)的阻值就為無(wú)窮大。由此可以區(qū)別出那個(gè)是常閉觸點(diǎn)，那個(gè)是常開觸點(diǎn)。632測(cè)線圈電阻可用萬(wàn)能表 RX10 Q檔測(cè)量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開路現(xiàn)象6.3.3 測(cè)量吸合電壓和吸合電流找來(lái)可調(diào)穩(wěn)壓電源和電流表，給繼電器輸入 一組電壓， 且在供電回路中串入電流表進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 慢慢調(diào)高電源電壓， 聽到繼

37、電 器吸合聲時(shí)， 記下該吸合電壓和吸合電流。 為求準(zhǔn)確，可以試多幾次而求平均值。6.3.4 測(cè)量釋放電壓和釋放電流也是像上述那樣連接測(cè)試，當(dāng)繼電器發(fā)生吸 合后，再逐漸降低供電電壓， 當(dāng)聽到繼電器再次發(fā)生釋放聲音時(shí)， 記下此時(shí)的電 壓和電流，亦可嘗試多幾次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。 一般情況下， 繼 電器的釋放電壓約在吸合電壓的 1050 ，如果釋放電壓太小（小于 1/10 的吸 合電壓），則不能正常使用了，這樣會(huì)對(duì)電路的穩(wěn)定性造成威脅，工作不可靠。64 繼電器的電符號(hào)和觸點(diǎn)形式繼電器線圈在電路中用一個(gè)長(zhǎng)方框符號(hào)表示， 如果繼電器有兩個(gè)線圈， 就畫 兩個(gè)并列的長(zhǎng)方框。同時(shí)在長(zhǎng)方框內(nèi)或長(zhǎng)方框

38、旁標(biāo)上繼電器的文字符號(hào)“ J”繼電器的觸點(diǎn)有兩種表示方法： 一種是把它們直接畫在長(zhǎng)方框一側(cè)， 這種表示法較 為直觀。另一種是按照電路連接的需要， 把各個(gè)觸點(diǎn)分別畫到各自的控制電路中， 通常在同一繼電器的觸點(diǎn)與線圈旁分別標(biāo)注上相同的文字符號(hào)， 并將觸點(diǎn)組編上 號(hào)碼，以示區(qū)別。繼電器的觸點(diǎn)有三種基本形式：6.4.1 動(dòng)合型（ H 型）線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是斷開的，通電后，兩個(gè)觸點(diǎn)就閉合。以合字的拼音字頭“ H表示。6.4.2 動(dòng)斷型（ D 型）線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是閉合的，通電后兩個(gè)觸點(diǎn)就斷開。用斷字的拼音字頭“表示。6.4.3 轉(zhuǎn)換型（ Z 型）這是觸點(diǎn)組型。這種觸點(diǎn)組共有三個(gè)觸點(diǎn)，即中間是 動(dòng)觸點(diǎn)

39、，上下各一個(gè)靜觸點(diǎn)。 線圈不通電時(shí)， 動(dòng)觸點(diǎn)和其中一個(gè)靜觸點(diǎn)斷開和另 一個(gè)閉合，線圈通電后，動(dòng)觸點(diǎn)就移動(dòng)，使原來(lái)斷開的成閉合，原來(lái)閉合的成斷 開狀態(tài)，達(dá)到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點(diǎn)組稱為轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)。用 “轉(zhuǎn)”字的拼音字頭 “z” 表示。65 繼電器的選用6.5.1 先了解必要的條件 控制電路的電源電壓，能提供的最大電流； 被控制電路中的電壓和電流； 被控電路需要幾組、 什么形式的觸點(diǎn)。 選用繼電器時(shí)， 一般控制電路的電 源電壓可作為選用的依據(jù)。 控制電路應(yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流， 否則繼 電器吸合是不穩(wěn)定的。6.5.2 查閱有關(guān)資料確定使用條件后，可查找相關(guān)資料，找出需要的繼電器 的型號(hào)和規(guī)格號(hào)。 若手頭已有繼電器， 可依據(jù)資料核對(duì)是否可以利用。 最后考慮 尺寸是否合適。6.5.3