光控廣告燈定時(shí)器正文

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"工作原理 3?.\o"CurrentDocument"元器件選擇 ?4?.\o"CurrentDocument"核心元器件介紹 4.，3.1芯片簡介 43.1.1芯片詳解 53.1.2NE555集成電路內(nèi)部電路圖 63.2CD4060集成電路【3】 73.2.1芯片簡介 73.2.2CD4060弓I腳圖 73.2.3CD4060內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 73.2.4CD4060電氣參數(shù) 83.2.5CD4060B典型振蕩器連接 10\o"CurrentDocument"實(shí)際工作效果 JLD..光控廣告燈定時(shí)器電路設(shè)計(jì)現(xiàn)代城市廣告燈大多數(shù)只在夜間12點(diǎn)以前能起到宣傳作用，夜間12點(diǎn)之后，行人稀少，其就失去了廣告的意義。廣告燈光控定時(shí)器能在傍晚漸黑時(shí)自動(dòng)接通廣告燈牌的電源，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，待4-6h后于夜間12點(diǎn)自動(dòng)切斷電源，從而起到全自動(dòng)控制和節(jié)電的功效。首先，本文將闡述光控廣告燈的基本工作原理與特點(diǎn)。其次，本文將介紹其元器件的選擇與核心部件CD4010，NE555的具體能效，簡述設(shè)計(jì)要求與思路。最后，本文將敘述光控廣告燈的實(shí)際工作效果。在本文結(jié)尾，將給出一些參考資料的出處。關(guān)鍵詞：變換電路，光控，定時(shí)器1.工作原理【1】光控定時(shí)廣告燈電路如下圖所示。由電源變換電路、光控電路及定時(shí)電路等組成。接廣告燈1VD9VW-IC2CD4060QM接廣告燈1VD9VW-IC2CD4060QM當(dāng)接通220V交流電后，220V交流電經(jīng)C7降壓限流、VD1穩(wěn)壓、VD2整流和C6濾波后，輸出約為9V的直流電壓，并向IC1、IC2組成的電路供電。時(shí)基集成電路IC1及光敏電阻器RL組成光控開關(guān)電路，IC1被接成光控施密特觸發(fā)器。白天時(shí)，由于外界光線較強(qiáng)，RL呈低阻狀態(tài)，IC1的2,6腳的電壓大于Vcc/2IC1的3腳輸出低電平，使后續(xù)電路因無電而無法工作，品閘管VTH由于無觸發(fā)電流而阻斷，切斷了廣告燈的供電電源，廣告燈不亮。傍晚，光敏電阻器RL失去光照而呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，使ici的輸人端電壓小于Vcc/3,ICI的3腳跳變?yōu)楦唠娖?，使IC2及VT1得電進(jìn)人工作狀態(tài)。IC2的外圍元件CS、R3—RS與內(nèi)部電路構(gòu)成振蕩電路，產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號。在IC2得電瞬間，由C4、R2在其12腳產(chǎn)生一正脈沖，使IC2復(fù)位清零，計(jì)數(shù)開始。此時(shí)IC2的Q14輸出端輸出低電平，使VTl導(dǎo)通，并觸發(fā)品閘管VrH使之導(dǎo)通，接通廣告燈的供電電源，廣告燈被點(diǎn)亮。時(shí)鐘脈沖經(jīng)IC2計(jì)數(shù)分頻，以累計(jì)脈沖達(dá)到定時(shí)目的。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)，IC2的3腳由低電平變?yōu)楦唠娖剑筕T1和VTH截止，廣告燈斷電而熄滅。與此同時(shí)，IC2的Q14端輸出的高電平經(jīng)VD2加人脈沖輸人端11腳，使振蕩電路停振，整個(gè)電路的狀態(tài)一直保持到天明IC2斷電為止。電路中的RI、C1為抗光干擾延時(shí)電路，以防夜晚瞬時(shí)光照干擾電路的正常工作。開關(guān)S為定時(shí)時(shí)間選擇開關(guān)，當(dāng)S斷開時(shí)，定時(shí)時(shí)間為6h，適用于冬季；當(dāng)S閉合時(shí)，定時(shí)時(shí)間為4h,適用于夏季。壓敏電阻RV起過電壓保護(hù)作用，以防電網(wǎng)中的尖峰電壓損壞品閘管。元器件選擇IC1選用NE555,MA555,SI555等時(shí)基集成電路，此處選用NE555型集成電路。IC2選用CD406014位串行二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻/振蕩器集成電路。VTI選用90巧型硅PNP小功率晶體管，要求電流放大系數(shù)大于100；VTH選用MAC97A6小型塑封雙向品閘管，可驅(qū)動(dòng)100W以下的白熾燈泡。如果驅(qū)動(dòng)功率要求較大，可選用BT137(8A/600V)型、T0805(8A/500V)型等雙向品閘管，要求門極觸發(fā)電流小于10mA，并應(yīng)加裝面積足夠的鋁質(zhì)散熱板。RL要求選用亮阻不大于5k。，暗阻不小于1MQ的光敏電阻器，如MG44--03型、MG45-13等型號；RPI選用WS型小型精密電位器。其他元器件均無特殊要求，可按圖所標(biāo)型號及參數(shù)進(jìn)行選用。核心元器件介紹3.1芯片簡介NE555(TimerIC)大約在1971由SigneticsCorporation發(fā)布，在當(dāng)時(shí)是唯一非常快速且商業(yè)化的TimerIC，在往后的30 非常普遍被使用，且延伸出許多的應(yīng)用電，盡管近 CMOS技術(shù)版本的TimerIC如MOTOROLA的MC1455已被大的使用，但原規(guī)格的NE555依然正常的在市場上供應(yīng)，盡管新版IC在功能上有部份的改善，但其腳位勁能并沒變化，所以到目前可直接的代用。NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相GroundTriggerOutputResetControlVoltageThresholdGroundTriggerOutputResetControlVoltageThresholdDischargeVcc(+)(c)TonyvanRoonVccDischargeThresholdControlVoEtagefig.1.8-pinTpackagefig.2.8-pinVpackage同；而555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)IC,只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈沖信號。3.1.1芯片詳解NE555的特點(diǎn)有：只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。它的操作電源電壓范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出準(zhǔn)位及輸入觸發(fā)準(zhǔn)位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。其輸出端的供給電流大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。靜態(tài)電流最大值VCC=5V,RL=8=6mAVCC=15V,RL=8=15mANE555引腳圖功能配置說明下：IGroundTriggerOutputResetPin1（接地）-地線（或共同接地），通常被連接到電路共同接地。Pin2（觸發(fā)點(diǎn)）-這個(gè)腳位是觸發(fā)NE555使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3VCC，下緣須低于1/3VCC。Pin3（輸出）-當(dāng)時(shí)間周期開始555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約200mA。Pin4（重置）-一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。Pin5（控制）-這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下，這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。Pin6(重置鎖定)-Pin6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從1/3VCC電壓以下移至2/3VCC以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。Pin7(放電)-這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為ON時(shí)為LOW，對地為低阻抗，當(dāng)輸出為OFF時(shí)為HIGH，對地為高阻抗。Pin8(V+)-這是555個(gè)計(jì)時(shí)器IC的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的范圍是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。3.1.2參數(shù)功能特性?供應(yīng)電壓4.5-18V?供應(yīng)電3-6mA?輸出電225mA(max)?上升/下時(shí)間100ns3.1.3NE555的相關(guān)應(yīng)用NE555的作用范圍很廣，但一般多應(yīng)用于單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器(MonostableMutlivibrator)及無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器(AstableMultivibrator)o3.1.4NE555集成電路內(nèi)部電路圖555Schematic完我喚(c)TonyvanRoon16O kiQ1555Schematic完我喚(c)TonyvanRoon16O kiQ1Threshold5\Trigger2C^-70——iDischarge\Gnd.R6100KIOutput—33CD4060集成電路【3】3.2.1芯片簡介CD4060由一振蕩器和14級二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器位組成，振蕩器的結(jié)構(gòu)可以是RC或品振電路，CR為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零且振蕩器使用無效。所有的計(jì)數(shù)器位均為主從觸發(fā)器。在CP1（和CP0）的下降沿計(jì)數(shù)器以二進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)。在時(shí)鐘脈沖線上使用斯密特觸發(fā)器對時(shí)鐘上升和下降時(shí)間無限制。CD4060引腳圖3.2.3CD4060內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3.2.3CD4060內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.2.4CD4060電氣參數(shù)SupplyVoltage電源電壓（VDD）-0.5Vto+18VInputVoltage輸入電壓（VIN）-0.5VtoVDD+0.5VStorageTemperatureRange儲存溫度范圍（TS）-65°Cto+150°CPackageDissipation（PD）Dual-In-Line普通雙列封裝700mWSmallOutline小外形封裝500mWLeadTemperature焊接溫度（TL）Soldering,10seconds）（焊接10秒）260CRecommendedOperatingConditions建議操作條件:SupplyVoltage電源電壓（VDD）+3Vto+15VInputVoltage輸入電壓（VIN）0VtoVDDOperatingTemperatureRange工作溫度范圍（TA）-40Cto+85CDCElectricalCharacteristics直流電氣特性:Symbol符號Parameter參數(shù)Conditions測試條件-40°C+25°C+85°CUnits單位最小最大最小典型最大最小最大IDDQuiescentDeviceCurrent靜態(tài)電流VDD=5V,VIN=VDDorVSS2020150ixAVDD=10V,VIN=VDDorVSS4040300VDD=15V,VIN=VDDorVSS8080600VOLLOWLevelOutputVoltage輸出低電平電壓VDD=5V0.0500.050.05VVDD=10V0.0500.050.05VDD=15V0.0500.050.05VOHHIGHLevelOutputVoltage輸出高電平電壓VDD=5V4.954.9554.95VVDD=10V9.959.95109.95VDD=15V14.9514.951514.95VILLOWLevelInputVoltage輸入低電VDD=5V,VO=0.5Vor4.5V1.521.51.5VVDD=10V,VO=1.0Vor9.0V3.043.03.0VDD=15V,VO=1.5Vor4.064.04.0加孫心植課程設(shè)計(jì)說明書 第9頁平電壓13.5VVIHHIGHLevelInputVoltage輸入高電平電壓VDD=5V,VO=0.5Vor4.5V3.53.533.5VVDD=10V,VO=1.0Vor9.0V7.07.067.0VDD=15V,VO=1.5Vor13.5V11.011.0911.0IOLLOWLevelOutputCurrent輸出低電平電流(Note3)VDD=5V,VO=0.4V0.520.440.880.36mAVDD=10V,VO=0.5V1.31.12.250.9VDD=15V,VO=1.5V3.63.08.82.4IOHHIGHLevelOutputCurrent輸出高電平電流(Note3)VDD=5V,VO=4.6V-0.52-0.44-0.88-0.36mAVDD=10V,VO=9.5V-1.3-1.1-2.25-0.9VDD=15V,VO=13.5V-3.6-3.0-8.8-2.4IINInputCurrent輸入電流VDD=15V,VIN=0V-0.30-10-5-0.30-1.0ixAVDD=15V,VIN=15V0.3010-50.301.0CD4060ACElectricalCharacteristics交流電氣特性:Symbol符號Parameter參數(shù)Conditions條件最小典型最大Units單位tPHL4,tPLH4PropagationDelayTimetoQ4傳遞延遲時(shí)間到Q4VDD=5V5501300nsVDD=10V250525VDD=15V200400tPHL,tPLHInterstagePropagationDelayTimefromQntoQn+1VDD=5V150330nsVDD=10V60125VDD=15V4590tTHL,tTLHTransitionTime過渡時(shí)間VDD=5V100200nsVDD=10V50100VDD=15V4080tWL,tWHMinimumClockPulseWidth最小時(shí)鐘脈沖寬度VDD=5V170500nsVDD=10V65170VDD=15V50125trCL,MaximumClockRiseandFallTime最大時(shí)鐘上VDD=5VNonstfCL升和下降時(shí)間LimitVDD=10VNoLimitVDD=15VNoLimitfCLMaximumClockFrequency最大時(shí)鐘頻率VDD=5V13MHzVDD=10V38VDD=15V410tPHL(R)ResetPropagationDelay重置傳輸時(shí)延VDD=5V200450nsVDD=10V100210VDD=15V80170tWH(R)MinimumResetPulseWidth最小復(fù)位脈沖寬度VDD=5V200450nsVDD=10V100210VDD=15V80170CINAverageInputCapacitance平均輸入電容AnyInput57.5pFCPDPowerDissipationCapacitance功耗電容50pF3.2.5CD4060B典型振蕩器連接H>o-H>o-1K―il—1CD40S0振蕩電路70CCilNTEFSTASES實(shí)際工作效果目標(biāo)廣告燈安裝光控廣告燈定時(shí)器后，在傍晚光