樓道照明燈自動(dòng)控制電路畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、 目錄 內(nèi)容摘要……………………………………………………………………………(2) 關(guān)鍵詞………………………………………………………………………………(2) 引言…………………………………………………………………………………(2) 一、設(shè)計(jì)電路時(shí)用到的相關(guān)電子元器件及基礎(chǔ)知識(shí)…………………………… (2) （一）光敏電阻的結(jié)構(gòu)和工作原理……………………………………………… (2) （二）新型熱釋電紅外探測(cè)模塊（HN911L）……………………………………(4) （三）555單穩(wěn)態(tài)電路類型用途………………………………………………… (5) （四）W7812集成穩(wěn)壓器…………

2、……………………………………………… (5) （五）光電耦合器………………………………………………………………… (6) 二、樓道照明燈自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)原理圖……………………………………… (7) （一）電源電路…………………………………………………………………… (9) （二）光控電路和延時(shí)控制電路………………………………………………… (9) （三）熱釋電紅外感應(yīng)電路 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ ………………………………………………………(10) （四）電話控制電路 …………………………………………………………… （11)三、元器件的選擇………………………………………………………………

3、 (11)結(jié)語………………………………………………………………………………(12) 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………… (13) 道照明燈自動(dòng)控制電路 【內(nèi)容摘要】本論文主要介紹樓道照明燈自動(dòng)控制電路，它利用光敏傳感器和熱式電紅外傳感器等器件對(duì)樓道、住宅小區(qū)等處照明燈具進(jìn)行自動(dòng)控制，使電燈白天不亮（光控），夜間有人來的時(shí)候自動(dòng)點(diǎn)亮，人走后延時(shí)一段時(shí)間自動(dòng)熄滅，從而達(dá)到節(jié)能的目的，同時(shí)還加上一個(gè)電話控制系統(tǒng)以保證電路在異常情況下可以遠(yuǎn)程控制。 【關(guān)鍵詞】光敏電阻 HN911L 延時(shí) 電話控制 引言 傳感技術(shù)同計(jì)算機(jī)技術(shù)與

4、通信技術(shù)一起被稱為信息技術(shù)的三大支柱。如果把計(jì)算機(jī)看成處理和識(shí)別信息的“大腦”，把通信系統(tǒng)看成傳遞信息的“神經(jīng)系統(tǒng)”的話，那么傳感器就是“感覺器官”。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，電子電路在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域得到了極為廣泛的運(yùn)用，各種采用傳感器的電子電路控制的新型燈具也不斷推出。從前道路上漆黑一片，到現(xiàn)在的各種各樣的路燈，它可以延時(shí)照明，給夜間出行的行人提供非常大的方便。然而很多路燈卻只是單純的人為控制，或者光的環(huán)境控制不能夠達(dá)到延時(shí)、節(jié)能的作用，也不能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。因此為了人們?cè)谏钪心芨鼮榉奖悖以O(shè)計(jì)了這樣一套自動(dòng)化的道路照明燈延時(shí)節(jié)電設(shè)備。 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ 隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的

5、不斷提高，各種先進(jìn)的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)逐步地普及，因此道路照明燈延時(shí)控制節(jié)電開關(guān)在現(xiàn)實(shí)生活中更是應(yīng)用廣泛，更是現(xiàn)在較為普遍商品房必須要安裝的產(chǎn)品之一。自動(dòng)化產(chǎn)品的上市，給人民提供的便捷，更是深得大眾的親睞。它有效地克服了人工手動(dòng)或觸摸的控制麻煩等缺點(diǎn)，并且為廣大用戶提供了一系列高效率、又節(jié)電的使用方式，適用范圍十分廣泛。 一、設(shè)計(jì)電路時(shí)用到的相關(guān)電子元器件及基礎(chǔ)知識(shí) （一）光敏電阻的結(jié)構(gòu)和工作原理 1、結(jié)構(gòu) 　　 光敏電阻器的結(jié)構(gòu)和電路圖形符號(hào)如圖1所示。 光敏電阻器（photovar

6、istor）又稱光導(dǎo)管，它幾乎都是用半導(dǎo)體材料制成的光電器件。如圖2所示光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也可以加交流電壓。無光照時(shí)候，光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中電流（暗電流）很小。當(dāng)光敏電阻受到一定波長(zhǎng)范圍的光照時(shí)，它的阻值（亮電阻）急劇減少，電路中電流迅速增大。一般希望暗電阻越大越好，亮電阻越小越好，此時(shí)光敏電阻的靈魂度高。實(shí)際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐級(jí)，亮電阻在幾千歐以下。 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ 圖 2 2、工作原理 用于制造

7、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。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。 在光敏電阻兩端的金屬電

8、極之間加上電壓，其中便有電流通過，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。光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也可以加交流電壓.當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，價(jià)帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時(shí)產(chǎn)生空穴，電子—空穴對(duì)的出現(xiàn)使電阻率變小。光照愈強(qiáng)，光生電子—空穴對(duì)就越多，阻值就愈低。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子-空穴對(duì)逐漸復(fù)合，電阻也逐漸恢復(fù)原值，電流也逐漸減小。 （二）新型熱釋電紅外探測(cè)模塊（HN911L） 熱釋電紅外傳感器是最常用的紅外檢測(cè)器之一，其工作原理是利

9、用熱釋電效應(yīng)，即在鈦酸鋇、一類晶體上、下表面設(shè)置電極，在上表面加以黑色膜，若有紅外線間歇地照射，其表面溫度上升△T，其晶體內(nèi)部的原子排列將產(chǎn)生變化，引起自發(fā)極化電荷，在上下電極之間產(chǎn)生電壓△U。常用的熱釋電紅外線光敏元件的材料有陶瓷氧化物和壓電晶體，例如，鈦酸鋇、鉭酸鋰、硫酸三甘肽及鈦鉛酸鉛等。熱釋電紅外傳感器的電路圖、外形圖如圖 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ 3所示。

10、 圖 3 熱釋電紅外溫度傳感器的特點(diǎn)是反應(yīng)速度快、靈敏度高、準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍廣、使用方便，尤其非接觸式測(cè)量使紅外溫度傳感器和以紅外傳感器為核心的紅外測(cè)溫模塊、紅外測(cè)溫儀在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、國防建設(shè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。主要應(yīng)用于鐵路、車輛、石油化工、食品、醫(yī)藥、塑料、橡膠、紡織、造紙、電力等行業(yè)的溫度測(cè)量、溫度檢測(cè)、設(shè)備故障的診斷，特別適用于高溫和危險(xiǎn)場(chǎng)合的遠(yuǎn)距離測(cè)溫。 （三）555單穩(wěn)態(tài)電路類型用途 555單穩(wěn)工作方式，可分為2種。如圖4和圖5所示。 圖 4

11、 第1種（圖4）是人工啟動(dòng)單穩(wěn)，又因?yàn)槎〞r(shí)電阻定時(shí)電容位置不同而分 為2個(gè)不同的單元，并分別以1.1.1 和1.1.2為代號(hào)。他們的輸入端的形式，也就是電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ 圖5 第2種（圖5）是脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)，也可以分為2個(gè)不同的單元。他們的輸入特點(diǎn)都是“RT-7.6-CT”，都是從2端輸入。1.2.1電路的2端不帶任何元件，具有最簡(jiǎn)單的形式；1.2.2電路則帶有一個(gè)RC微分電路。

12、 （四）W7812集成穩(wěn)壓器 W7800系列三端式集成穩(wěn)壓器的輸出電壓是固定的，在使用中不能進(jìn)行調(diào)整。W7800系列三端式穩(wěn)壓器輸出正極性電壓，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V 、24V 七個(gè)檔次，輸出電流最大可達(dá)1.5A（加散熱片）。 同類型78M系列穩(wěn)壓器的輸出電流為0.5A，78L系列穩(wěn)壓器的輸出電流為0.1A。 圖6為 W7800系列的外形和接線圖，它有三個(gè)引出端： 輸入端（不穩(wěn)定電壓輸入端） 標(biāo)以 “1” 輸出端（穩(wěn)定電壓輸出端） 標(biāo)以 “3” 公共端 標(biāo)以 “2”

13、 集成穩(wěn)壓器為三端固定正穩(wěn)壓器W7812，它的主要參數(shù)有：輸出直流電壓 U0=＋12V，輸出電流 L:0.1A，M:0.5A，電壓調(diào)整率 10mV/V，輸出電阻 R0＝0.15Ω，輸入電壓UI的范圍15～17V 。因?yàn)橐话鉛I要比 U0大3～5V ，才能保證集成穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)。 圖6 W78××外形和接線 （五）光耦合器 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ 1、光耦合器的結(jié)構(gòu) 光電耦合器的主要結(jié)構(gòu)是把發(fā)光器件和光接收器件組裝在一個(gè)密閉的管殼內(nèi)，然后利用發(fā)光器件的管腳作輸入端，而把光接收器的

14、管腳作為輸出端。當(dāng)在輸入端加電信號(hào)時(shí)，發(fā)光器件發(fā)光。這樣，光接收器件由于光敏效應(yīng)而在光照后產(chǎn)生光電流并由輸出端輸出。從而實(shí)現(xiàn)了以“光”為媒介的電信號(hào)傳輸，而器件的輸入和輸出兩端在電氣上是絕緣的。這樣就構(gòu)成了一種中間通過光傳輸信號(hào)的新型半導(dǎo)體電子器件。光電耦合器的封裝形式一般有管形、雙列直插式和光導(dǎo)纖維連接三種。 2、光耦合的主要特點(diǎn) （1）輸入和輸出端之間絕緣，其絕緣電阻一般都大于 10Ω，耐壓一般可超過1kV，有的甚至可以達(dá)到10kV以上。 （2）由于“光”傳輸?shù)膯蜗蛐裕孕盘?hào)從光源單向傳輸?shù)焦饨邮掌鲿r(shí)不會(huì)出現(xiàn)反饋現(xiàn)象，其輸出信號(hào)也不會(huì)影響輸入端。

15、（3）由于發(fā)光器件（砷化鎵紅外二極管）是阻抗電流驅(qū)動(dòng)性器件，而噪音是一種高內(nèi)阻微電流電壓信號(hào)。因此光電耦合器件的共模抑制比很大，所以，光電耦合器件可以很好地抑制干擾并消除噪音。 （4）容易和邏輯電路配合。 （5）響應(yīng)速度快。光電耦合器件的時(shí)間常數(shù)通常在微秒甚至毫微秒極。 3、光耦合器的工作原理 在光耦合器輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小，該光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電-光-電的轉(zhuǎn)換。 二、樓道照明燈自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)原理圖 樓道照明燈自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)總電路圖如圖7和圖

16、8所示，它由電源電路、光控電路和延時(shí)控制電路、熱釋電紅外感應(yīng)電路以及電話控制電路四部份組成。220V電壓經(jīng)過電源電路部分進(jìn)行降壓、整流、濾波及穩(wěn)壓后，為其它電路提供12V的直流工作電壓。同時(shí)通過光敏電阻、新型熱釋電紅外傳感器及時(shí)基集成電路NE555共同控制，使白天燈不亮，夜間有人來的時(shí)候燈自動(dòng)點(diǎn)亮，人走后延時(shí)一段時(shí)間自動(dòng)熄滅，從而達(dá)到節(jié)能的目的。電路還加上一個(gè)電話控制系統(tǒng)以保證電路在異常情況下可以遠(yuǎn)程控制。 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ 圖 7 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ 圖8 樓道照明燈自動(dòng)控制電路 請(qǐng)預(yù)覽后下載！

17、 （一）電源電路 電源電路如圖9所示，它由電阻R6、電容C3～C5、W7812集成穩(wěn)壓器和整流二極管VD1～VD4組成。220V市電經(jīng)R6、C3～C5、W7812和VD1～VD4組成。通過降壓、橋式整流、濾波與穩(wěn)壓后，為光控電路和延時(shí)控制提供穩(wěn)定的12V直流電源。 圖 9 （二）光控電路和延時(shí)控制電路 光控電路和延時(shí)控制電路如圖10所示 圖 10 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ 光控電路由光敏電阻器RG、可變電阻RP2、電阻器R2、R3和晶體管V1組成。

18、 延時(shí)控制電路由電阻器R3～R5、電容器C1、C2、可變電阻RP3、時(shí)基集成電路NE555、晶體管V2、JZC-6F電磁繼電器、二極管VD1及開關(guān)S1、S2組成。 白天，RG受光照射而呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，使晶體管V1的基極電位低，從而使IC2的2腳電壓高于2Vcc/3，其3腳輸出低電平，使晶體管V2處于截止?fàn)顟B(tài)，不能夠驅(qū)動(dòng)常開繼電器工作，使電路處于截止?fàn)顟B(tài)，EL不亮。 夜晚，RG因?yàn)闆]有光照（或光照極弱）而呈現(xiàn)高阻態(tài)，使晶體管V1的基極電位高，從而使IC2的2腳電壓低于Vcc/3，其3腳輸出高電平，使晶體管V2導(dǎo)通，從而驅(qū)動(dòng)常開繼電器，電路導(dǎo)通，EL亮。同時(shí)，C1通過R

19、P3緩慢放電，使IC3的3號(hào)腳電壓下降，直到晶體管V2截止，EL熄滅。 調(diào)節(jié)RP2的阻值，可改變光控的靈敏度。 調(diào)節(jié)RP3的阻值，可以改變延時(shí)的時(shí)間。 開關(guān)S1，S2為應(yīng)急開關(guān)，將S1接通，不管白天還是晚上，EL都亮。將S2接通，C1的電量被放掉，EL熄滅。 （三）熱釋電紅外感應(yīng)電路 熱釋電紅外感應(yīng)電路如圖11所示，它由新型熱釋電紅外探測(cè)模塊（HN911L），電阻R1和RP1組成。HN911L內(nèi)部集成有高靈敏度熱釋電紅外傳感器PIR、放大器、信號(hào)處理電路、輸出電路等，能夠遙測(cè)人體移動(dòng)時(shí)所發(fā)出的微弱紅外信號(hào)。當(dāng)有人在附近走動(dòng)時(shí)PIR會(huì)將人體發(fā)出的紅外信

20、號(hào)變換成電信號(hào)，該電信號(hào)經(jīng)過放大、整形處理后，使1號(hào)腳輸出高電平經(jīng)晶體管V1到IC2的2號(hào)腳為低電平，最后使IC3的3號(hào)腳輸出高電平，晶體管V2導(dǎo)通，使繼電器動(dòng)作，EL亮。 調(diào)節(jié)RP1的阻值，可以改變HN911L監(jiān)測(cè)的靈敏度 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ 圖11 （四）電話控制電路 電話控制電路如圖 12 所示 它由整流二極管VD5～VD8、光耦合器VLC以及電話線L1、L2組成。主要用于應(yīng)急控制，保證在異常情況下可以遠(yuǎn)程控制。 平時(shí)電話線路沒有電流通過，光耦合器內(nèi)部的發(fā)光二極管不發(fā)光，光敏晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)摘機(jī)撥打電話或有人打電話進(jìn)來時(shí)，電話線中有電流通過，使光耦合器內(nèi)部的發(fā)光

21、二極管發(fā)光，光敏晶體管導(dǎo)通，輸出低電平，接入IC2的2號(hào)腳，使IC2的3號(hào)腳輸出高電平，晶體管V2導(dǎo)通，使繼電器動(dòng)作，EL亮。 L1，L2接電話線路 圖 12 三、元器件的選擇 IC1：HN911L IC2：NE555型時(shí)基集成電路 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ IC3：W7812 K:JZC-6F電磁繼電器，額定電壓12V，吸合電壓≤9V，線圈直流電阻400Ω RG：MG45-13型光敏電阻，額定功率10Mw，最高工作電壓50V，亮電阻≤5KΩ 暗電阻≥5MΩ。 VD1～VD4和VD5～VD8：均

22、選用IN4007型硅整流二極管 VLC：選用4N25型光耦合器 V1：S9014 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ V2：S9013 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ RP1：1k RP2：410K RP3：50K R1：200 R2：2.7K R3：3kΩ R4：1M R5：1K R6：10K

23、 C1：220U C2：0.01U C3：0.01U C4：220U C5：0.47U VD1：IN4148 結(jié)束語  時(shí)間如流水，一去不復(fù)返，轉(zhuǎn)眼間伴隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，三年的大學(xué)生活也即將結(jié)束。 通過這次對(duì)樓道照明燈自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)，我加深了對(duì)數(shù)字電路和模擬電路的了解，同時(shí)對(duì)自動(dòng)控制電路及所用元器件的選擇和參數(shù)有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，又增強(qiáng)了對(duì)電路分析及解決問題的能力，為以后的工作實(shí)踐積累了許多經(jīng)驗(yàn)。 對(duì)于這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，一開始

24、我都不知所措，無從下手，一片茫然，但是經(jīng)過老師一次次的耐心指導(dǎo)與幫助，我的思路開始清晰了，有頭緒了。為了把畢業(yè)設(shè)計(jì)做的更好，我大量的搜集資料，與老師同學(xué)熱心的交流，白天、晚上同時(shí)加班、加點(diǎn)。在這次設(shè)計(jì)中用到的知識(shí)非常的廣泛，這對(duì)我這三年所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行很好的回顧，全面概括專業(yè)知識(shí)，尤其是在傳感器及應(yīng)用技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)方面有所提高，在設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)知識(shí)有了更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)中，鍛煉了自己如何去思考問題，發(fā)現(xiàn)問題并如何去解決問題。對(duì)以前有的知識(shí)有了進(jìn)一步的了解 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ ，對(duì)沒有見過的知識(shí)也有了認(rèn)識(shí)，使自己不斷吸取新的知識(shí)，把理論運(yùn)用到實(shí)踐中去。也使我懂得，做什么事情都要認(rèn)真、有

25、耐心去對(duì)待，為自己即將踏上社會(huì)做好準(zhǔn)備，迎接社會(huì)的挑戰(zhàn)！ 最后，非常感謝所有在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)，特別是我的指導(dǎo)老師。老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)求新、平易近人，再次感謝老師給我的畢業(yè)設(shè)計(jì)給予的幫助和指導(dǎo)，是你幫助我更好的完成設(shè)計(jì)。 【參考文獻(xiàn)】 [1]何希才.新型集成電路及其應(yīng)用實(shí)例[M].科學(xué)出版社,2002. [2]張巖,胡秀芳、張濟(jì)國.傳感器應(yīng)用技術(shù)[M].福州.福建科學(xué)技術(shù)出版社，2006.1. [3]張為.電子電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].人民郵電出版社，2002.5. [4]陳有卿.實(shí)用燈光控制電路[M].中國電力出版社，2005.2. [5]劉守義,鐘蘇.《數(shù)字電子技術(shù)》［M］.西安電子科技大學(xué)出版社，2004.6. （注：可編輯下載，若有不當(dāng)之處，請(qǐng)指正，謝謝!） 請(qǐng)預(yù)覽后下載！