人體檢測夜間自動照明燈設(shè)計解讀

1、 目 錄 摘 要:2關(guān)鍵詞2第1章 引言2第2章 電路結(jié)構(gòu)3第3章 電路工作過程33.1 傳感器及信號放大部分43.2明暗檢測電路53.3亮燈時間的控制53.4輸出電路5第4章 元器件選擇6結(jié)論9致謝辭11參考文獻12附錄A13人體檢測夜間自動照明燈設(shè)計馬翔摘 要:該設(shè)計主要介紹的是關(guān)于聲光控的電路設(shè)計。聲光控是通過光敏電阻來實現(xiàn)的，當光敏電阻在背光的的時候燈就會慢慢的熄滅，即這時也是人走過了的時候。在有的電路中這種原理也可以通過聲音的振動來實現(xiàn)，當人走過是只需用手輕拍一下燈就會自動的亮，人離開后又熄滅。這樣就給路人提供了相應(yīng)的方便，同時，也達到了節(jié)電和節(jié)能的目的；延長燈的壽命。在實際生活中節(jié)

2、電節(jié)能，能夠?qū)崿F(xiàn)更多的自動化。經(jīng)過長時間的設(shè)計，我最終決定用聲光控夜間自動照明電路作為我的畢業(yè)設(shè)計。在本設(shè)計中介紹了多種聲光控路燈控制器的組成、性能，適用范圍及工作原理，給出各電路原理圖及元件參數(shù)選擇，節(jié)電效果十分明顯，同時也大大減少了維修量、節(jié)約了資金，使用效果良好。白天光照好，不管過路者發(fā)出多大聲音，都不會是燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器只要檢測到有碎發(fā)聲響，就會自動亮為行人照明，過數(shù)十秒后又自動熄滅，節(jié)能節(jié)電。關(guān)鍵詞：電路放大 光敏電阻 可控開關(guān) 聲光控制第1章 引言現(xiàn)代高層辦公大樓中，認為造成能源浪費的現(xiàn)象依然非常嚴重，無論有人還是無人，經(jīng)常是“長明燈”。只能照明系統(tǒng)機能分散控制又能

3、集中管理，在大樓中的中央應(yīng)控制室，管理人員通過操作鍵盤即可關(guān)閉無人房間的照明燈。智能調(diào)光照明系統(tǒng)中的光線感開關(guān)通過測定工作面的照度，與設(shè)定值比較，來控制照明開關(guān)，這樣可以最大限度的利用自然光，達到節(jié)能目的，也可以提供一個不受季節(jié)與外部環(huán)境影響的的相對穩(wěn)定的視覺環(huán)境。一般來講，越靠近窗自然光照度高，從而人工照明的照度就低，但合成照度就贏維持的設(shè)計照度值。本文介紹的是一款簡單、實用的自動燈控制電路，可以由聲、光控制及人體觸摸控制。當有人進入檢測范圍時，電路將檢測到的人體信號轉(zhuǎn)化為電信號，從而控制高亮度EL點亮；當人離開現(xiàn)場時，控制電路延遲一定時間，自動關(guān)閉EL，從而達到節(jié)能目的。此設(shè)計主要用于樓道

4、、民用衛(wèi)生間，在斷電時，也可通過電路的開關(guān)實現(xiàn)應(yīng)急照明。在夜間，有人走動或發(fā)聲時，燈會自動點亮延時數(shù)分鐘后自動熄滅。在白天，若觸摸電極片A，則自動燈也會受觸發(fā)而點亮。電路能夠?qū)崟r檢測人體移動信息，從而達到夜間無故障對EL的開斷；電路有使傳感器失效控制電路，使其在白天不能點亮EL;人工可控制EL不亮、長時間亮及熱釋電控制關(guān)斷；為進一步實現(xiàn)節(jié)能目的，要求電路電能轉(zhuǎn)化光能效率達到80%以上。電源直接來源于市網(wǎng)電壓220V。 第2章 電路結(jié)構(gòu) 整個控制電路由電源電路、聲控電路、光控電路、觸摸控制電路、延時電路、繼電器驅(qū)動電路等組成。電源電路由電源變壓器T、整流橋堆UR、三端集成穩(wěn)壓器IC1及濾波電容器

5、C4、C5組成。照明燈EL與繼電器K1的常開觸頭K1-1串聯(lián)后，并接在電源變壓器的一次（初級）繞組兩端。聲控電路由傳聲器（話筒）BM、數(shù)字集成電路IC2內(nèi)部的非門電路D1、D2及電阻器R1R4、電容器C1、C2等級成。光控電路由光敏電阻器RG、電位器RP1、電阻器R4、IC2內(nèi)部的非門電路D3、二極管VD1等組成。觸摸控制電路由電極片A、電阻器R6、R7、IC2內(nèi)部的非門電路D4、二極管VD2等組成。延時電路由電阻器R5、電容器C3、IC3內(nèi)部的非門電路D5等組成。繼電器驅(qū)動電路由繼電器K1、二極管VD3、晶體管V及電阻器R8等組成。第3章 電路工作過程交流220V電壓經(jīng)電源變壓器T降壓、整流

6、橋堆UR整流、C4濾波及IC1穩(wěn)壓后，在C5兩端產(chǎn)生+5V電壓，供給繼電器和整個控制電路。接通電源后，整個控制電路工作在守候狀態(tài)，非門電路D5輸出低電平(0V)，使晶體管V截止，繼電器K1的常開觸頭不吸合，照明燈EL不亮。當有人走進該自動燈或有聲發(fā)出時，傳聲器BM將聲音信號變換成電信號，此電信號經(jīng)非門電路D1構(gòu)成的交流線性放大器放大后，經(jīng)非門電路D2反相后輸出高電平，使非門電路D3的輸出端變?yōu)榈碗娖?，二極管VD1導(dǎo)通，非門電路D5的輸出端變?yōu)楦唠娖?，使晶體管V飽和導(dǎo)通，繼電器K1的常開觸頭K1-1吸合，照明燈EL發(fā)光。在白天，即使有人腳步聲或其他聲響，也不會有高電平加入非門電路D3的輸入端，因

7、為光敏電阻器RG受光照而阻值變小，非門電路D3的輸入端始終為低電平，輸出端也保持高電平，二極管VD1和晶體管V均處于截止狀態(tài)，照明燈EL不亮。夜晚，光敏電阻器RG的阻值變大，此時若傳聲器BM拾取到聲音信號，則會有高電平加至非門電路D3的輸入端，使二極管VD1和晶體管V導(dǎo)通，繼電器K1觸頭吸合，照明燈EL點亮。不管白天和夜間，只有用手觸摸電極片A后，人體感應(yīng)信號將使非門電路D4的輸入端變?yōu)楦唠娖剑漭敵龆俗優(yōu)榈碗娖?，又使二極管VD2導(dǎo)通，非門電路D5的輸入端變?yōu)榈碗娖剑敵龆俗優(yōu)楦唠娖?，晶體管V飽和導(dǎo)通，繼電器K1動作，照明燈EL點亮。在二極管VD1或VD2導(dǎo)通瞬間，電容器C3通過VD1或VD2

8、被迅速充電，非門電路D5的輸入端立即為低電平。當非門電路D3或D4的輸出端由低電平變?yōu)楦唠娖剑S后又同時變?yōu)榈碗娖剑┦筕D1或VD2截止時，電容器C3通過電阻器R5緩慢放電，使非門電路D5的輸入端仍維持一段時間的低電平，照明燈EL不會馬上熄滅，直到C3放電結(jié)束，D5輸入端變?yōu)楦唠娖?，輸出端變?yōu)榈碗娖剑w管V截止，繼電器K1釋放，照明燈EL才熄滅。在白天，調(diào)節(jié)電位器RP的電阻值，使非門D3輸入端電壓低于VCC/3（1.65V）以下，使其驅(qū)動端保持高電平，同時，還可以調(diào)節(jié)光控的靈敏度。R5、C3為時間常數(shù)元件，改變R3的電阻值和C3的電容量，可改變燈亮至燈滅的延遲時間。電阻值、電容量越大，延遲時

9、間越長。調(diào)節(jié)R2的電阻值，可以調(diào)節(jié)聲控的靈敏度。利用熱釋電紅外傳感器可以檢測到移動的人體或其他動物(如犬、貓等)，下面介紹用雙元件熱釋電紅外傳感器(以下簡稱傳感器)制作夜間自動照明燈既可照明，又可防盜(威懾作用)。3.1 傳感器及信號放大部分傳感器的輸出電壓，只要人體移動，就能被檢測到。為了擴大檢測范圍。需在傳感器前安裝菲涅爾透鏡，傳感器處于透鏡的焦點處。所謂菲涅爾透鏡，其光學(xué)作用與凸透鏡一樣。起會聚光線的作用；它是將凸透鏡的凸而去掉只保留凸面的曲線，這樣可減少透鏡的厚度和重量：菲涅爾透鏡表面每個鋸齒的表而曲線就是凸透鏡表面曲線的一部分，且半徑相同。在無紅外線射入時，傳感器輸出vs為0.60.

10、8V的偏置電壓，當紅外線射入傳感器時輸出電壓疊加在這個偏置電壓上，約有010mVrms的變化量。運放ICla組成放大約400倍的帶通濾波器，其電壓放大倍數(shù)Av=1+R4R3417倍。人的運動頻率約為110Hz的程度，C3和R4構(gòu)成低通濾波器，其高頻截止頻率fh=12C3R416Hz。C2和R3構(gòu)成高通濾波器。其低頻截止頻率fl12C2R30.66Hz。帶通頻率為O.66Hz16Hz。R1和C1組成低通濾波器。用來除去來自外部電路的干擾，其高頻截止頻率fh12C1R10.16Hz。3.2明暗檢測電路為了判別白天或黑夜，用cds(硫化鎘)光敏電阻來檢測光線的強弱。隨照度的不同，其阻值在10k1M之

11、間。CaS接在電源Vcc和C點之間如果CdS的阻值減少則C點電壓升高，即明亮?xí)r閾值電壓Vth高：調(diào)整VR1可改變明暗檢測的靈敏度。運放Iclb組成比較器，用R6、R7加入正反饋，使比較器具有約10mv的滯后電壓Vh。Vh=R6(VOH-VOL)(R6+R7)10.5mV。圖2中R6為1.5k，R7為1M，運放的高電平輸出VOH為7.0V，低電平輸出VOL為0v。3.3亮燈時間的控制用555構(gòu)成定時電路，定時時間560s可調(diào)由VR2調(diào)節(jié)。設(shè)定時間Ton=1.1×C4（VR2+R8）=5.260.2s。當傳感器檢測到人體信號時，比較器IC1b輸出低電平，555輸出高電平，使三極管Tr1驅(qū)

12、動繼電器或蜂鳴器等，定時結(jié)束后555輸出翻轉(zhuǎn)為低電平，Tr1截止。3.4輸出電路輸出部分由三極管推動繼電器吸合。利用其觸點接通燈泡照明。為了吸收繼電器線圈在斷電時產(chǎn)生的沖擊電流，以保護三極管不被擊穿，在線圈兩端并聯(lián)了續(xù)流二極管D1；D1的耐壓應(yīng)在繼電器驅(qū)動電壓的3倍以上(這里在30V以上)，電流容量在繼電器的驅(qū)動電流以上(這里在20mA以上)。繼電器RLl選用線圈電壓9V、觸點電流5A的小型繼電器。第4章 元器件選擇T選用10W、二次電壓為6V的降壓變壓器。UR選用2A、50V整流橋堆，或用四只1N5401硅整流二極管橋式連接后代用。VD1VD3均選用1N4148開關(guān)二極管：反向耐壓：75V反

13、向漏電流：5-50nA正向?qū)▔航担?.75-1V正向連續(xù)導(dǎo)通電流：150mA正向瞬間導(dǎo)通電流（小于1秒）：500mA反向恢復(fù)時間：4nS。V選用S9013或C8050硅NPN型晶體管。C1和C2選用滌綸電容器；C3C5均選用耐壓值為16V以上的電解電容器。RG選用GRMG45型光敏電阻器。其余各電阻器選用1/4W碳膜電阻器。光敏電阻器是一種對光敏感的元件，它的電阻值能隨著外界光照強弱（明暗）變化而變化。 光敏電阻器在電路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示光敏電阻器的結(jié)構(gòu)、特性及應(yīng)用 光敏電阻器的結(jié)構(gòu)與特性  光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。光敏電阻

14、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，對光線十分敏感。它在無光照射時，呈高阻狀態(tài)；當有光照射時，其電阻值迅速減小。RP1選用小型合成碳膜微調(diào)電位器。傳聲器BM選用錄音機用駐極體傳聲器（話筒）IC1選用LM7805三端集成穩(wěn)壓器；IC2選用CD4069六非門數(shù)字集成電路。觸摸電極片可用金屬片自制，剪成12的圓形或方形。結(jié)論 當夜晚來臨時，路燈、樓道燈、電梯燈、車庫燈、人燈等各個地方都可以利用自動照明燈，這樣可以節(jié)約用電。人體檢測夜間自動照明燈雖然不是很重要的設(shè)計，但也相對于有其存在的意義，有些場所為節(jié)能，或者說也為了方便人們設(shè)計了裝置，當人在漆黑的夜間看不到開關(guān)，容易發(fā)生意外的地方，此裝

15、置就可以自動檢測到人，及時的亮起來，以便防止不必要的意外，所以它的存在也是相當?shù)挠幸饬x。最近我又對它有了更深的了解，我發(fā)現(xiàn)它還有防盜的功能，可以起到威懾作用。小偷一進來就馬上亮燈，哪個小偷敢進？所以這個設(shè)計一舉兩得，是個挺好的設(shè)計！在完成這次畢業(yè)設(shè)計的過程中，我也鞏固自己所學(xué)的知識。而且也明白了在以后的學(xué)習(xí)、工作、生活中要多動手、動腦。想和做是分不開的，一定要把想和做聯(lián)系起來。用思想指導(dǎo)自己，用動手證明自己的思路。在設(shè)計的過程中，我對課本的知識有了更深的認識，對我們所學(xué)的知識更深刻的得到應(yīng)用，使我們進一步提高了設(shè)計能力和動手能力，讓我們的思維更活躍了同時讓我們對芯片的使用有了更深的理解和認識，

16、對芯片的功能加以靈活運用。讓我們把自己所學(xué)的知識與實際操作相接合，善于巧妙的應(yīng)用所學(xué)的芯片連接電路。在試驗的過程中難免會出現(xiàn)一些問題，當遇到問題時一定要用心排除，運用所學(xué)的知識進行分析。隨著電子工業(yè)日新月異地飛速發(fā)展，新知識、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，本次畢業(yè)設(shè)計將理論和實踐做到綜合化、實施化、注重動手能力的培養(yǎng)，有利于我們在學(xué)習(xí)過程中掌握與活學(xué)活用。有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力，提高了同學(xué)處理實際問題的能力，拉近與現(xiàn)實的距離。同時告訴我們在今后我們工作中肯定會遇到一些實際操作問題，要看我們?nèi)绾稳ソ鉀Q，而不應(yīng)該有問題了就停在原地希望同伴來解決，要學(xué)會耐心分析。從這次設(shè)計中，我意識到要做好一件事情

17、，必須具有扎實的知識基礎(chǔ)，端正實驗態(tài)度，嚴謹?shù)膶嶒炞黠L(fēng)以及“信心、虛心、耐心”只有這樣，將來無論是在做事還是做人上，才能取得成功。通過嚴格的科學(xué)訓(xùn)練和工程設(shè)計實踐，樹立嚴肅認真，一絲不茍，實事求是的科學(xué)發(fā)展觀，培養(yǎng)我們的動手能力和實際操作能力，并培養(yǎng)策劃能力，在以后的生產(chǎn)工作中打好基礎(chǔ)。通過這個畢業(yè)設(shè)計使我們學(xué)到了許多，作為一名當代大學(xué)生，要學(xué)會利用計算機、圖書來查找資料，這樣使我們對知識會有一個全面的了解，也會使我們?nèi)姘l(fā)展。致謝辭大學(xué)生活即將匆匆忙忙地過去，但我卻能無悔地說：“我曾經(jīng)來過。”大學(xué)三年，但它給我的影響卻不能用時間來衡量，這三年以來，經(jīng)歷過的所有事，所有人，都將是我以后生活回味

18、的一部分，是我為人處事的指南針。回首三年，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。感謝老師三年來對我孜孜不倦的教誨，對我成長的關(guān)心和愛護。學(xué)友情深，情同兄妹。三年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。畢業(yè)設(shè)計，也許是我大學(xué)生涯交上的最后一個作業(yè)了。想借此機會感謝三年以來給我?guī)椭乃欣蠋?、同學(xué)，你們的友誼是我人生的財富，是我生命中不可或缺的一部分。我的畢業(yè)指導(dǎo)老師鄭田娟老師，在大一時就教我們，有時我會犯錯，但她能以一位長輩的風(fēng)范來原諒我的無知和沖動，給我不厭其煩的指導(dǎo)。在此，特向她道聲謝謝。就要離開學(xué)校，走上工作的崗位了，這是我人生歷程的又一個起點，在這里祝福大學(xué)里跟我風(fēng)雨同舟的朋友們，一路走好，未來