觸摸開關(guān)的研究

江 西 理 工 大 學(xué) 南 昌 校 區(qū) 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 題 目：觸摸開關(guān)的研究 系 ：信息工程系 專 業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù) 班 級： 學(xué) 生： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 職稱：講 師 摘 要 市場經(jīng)濟的發(fā)展，人們對開關(guān)的需求越來越高，開關(guān)的種類也因此越來越齊全。聲控開關(guān)、機械開關(guān)、光控開關(guān)等產(chǎn)品逐步進入生活中。但由于機械開關(guān)屬于有觸點開關(guān)元件，它有接觸不良、故障率高、使用不便等缺點，且摩擦較大容易損壞；盛開開關(guān)嚴 重浪費了電力資源，干擾了環(huán)境安寧；光控開關(guān)是采用光線的強弱來實現(xiàn)對用電器電源自動控制的電子開關(guān)，它對光線強弱的要求苛刻。針對以上開關(guān)的各種缺點，促使我們尋求更為理想的開關(guān)電器設(shè)備替代元件，方便人們生活。 觸摸開關(guān)是一種新型的電子節(jié)能開關(guān)， 可廣泛應(yīng)用于多層住宅和辦公室外的走廊、門廳、樓梯間、電梯間、過道等公共場所，也可以在家庭安裝。本次設(shè)計利用模擬電路和數(shù)字電路，以直流穩(wěn)壓電源電路、 繼電器控制電路為核心設(shè)計延時觸摸開關(guān)。需要開關(guān)燈時，手指觸摸開關(guān)感應(yīng)區(qū)，電燈自動點亮，延時約一分鐘，電燈 自動熄滅。 該操作簡單，使用節(jié)能，又沒有聲控開關(guān)有聲音就亮的弊端。主要由 流穩(wěn)壓電路和繼電器控制電路組成。具備以下功能特點：節(jié)約電能，無觸點，無污染，安全可靠。 關(guān)鍵詞： 觸摸 開關(guān) ； 模擬電路 ； 延時；感應(yīng) ；節(jié)能 he of to is is to to it of to is of to of it is so In of we to is a of be in in be in in to as to a is no dc 目 錄 第一章 設(shè)計思路與方案設(shè)計 . 1 計思路 . 1 案設(shè)計 . 1 第二章 系統(tǒng)組成與工作原理 . 2 統(tǒng)組成的總原理圖 . 2 統(tǒng)的工作原理 . 2 穩(wěn)態(tài)電路 . 4 稱雙穩(wěn)態(tài)電路 . 5 穩(wěn)態(tài)電路 . 5 種節(jié)能觸摸開關(guān) . 6 靜態(tài)功耗電子觸摸開關(guān) . 6 靜態(tài)功耗觸摸延熄開關(guān) . 7 靜態(tài)功耗觸摸延熄開關(guān) . 7 第三章 單元模塊電路設(shè)計 . 9 流電路 . 9 示燈 . 11 發(fā)電路 . 11 閘管的開關(guān)作用 . 11 感器及元器件的選用 . 15 摸信號輸入電路 . 15 4 簡介 . 17 第 4 章 產(chǎn)品制作安裝與調(diào)試 . 19 品制作設(shè)計 . 19 件布局規(guī)則 . 19 件布線規(guī)則 . 19 器件檢測 . 20 件安裝與硬件調(diào)試 . 22 第五章 總 結(jié) . 24 致 謝 . 25 參考文獻 . 26 附 錄 . 27江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第一章 設(shè)計思路與方案設(shè)計 計思路 隨著社會的進步，人類生活水平的不斷提高，各種電子開關(guān)出現(xiàn)，為了設(shè)計一款方便使用，簡單可靠的的 單鍵觸摸開關(guān)，我特意選擇了單鍵觸摸開關(guān)作為我的課程設(shè)計課題。 單鍵觸摸開關(guān)由觸摸信號輸入電路， 號處理電路，電子開關(guān)驅(qū)動電路及電源組成。首先由觸摸片把人體的觸摸信號轉(zhuǎn)化成市電同頻的標準的后輸入 最后由 使用設(shè)備工作。 案設(shè)計 方案框圖 圖 1觸摸信號輸入電路 電子開關(guān)電路 電子開關(guān)驅(qū)動電路 電源 號處理電路 江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第二章 系統(tǒng)組成與工作原理 統(tǒng)組成的總原理圖 圖 2統(tǒng)的工作原理 用 成的單鍵觸摸開關(guān)，該開關(guān)為單觸摸電極控制方式，每觸摸一次電極，開關(guān)即動作（開或關(guān)）一次，與普通機械開關(guān)功能相同，使用非常方便。電路原理 圖 中 它與光敏電阻 自制光電耦合器 ” ，并與觸摸電極 M、 2 其中之一輸出高電平時， 通并觸發(fā)雙向可控硅 入插座的負載得電工作，此時 偶數(shù)輸出端懸空；反之，當偶數(shù)輸出端其中之一為高電平時， 截止，插座負載斷電，該觸摸開關(guān)剛通電時，因 動復(fù)位清零，插座為斷電狀態(tài)。首次觸摸 M 后， 輝發(fā)光， 值減小， 變?yōu)楦唠娖剑?出高電平；而再觸摸一次 出高電平，依次類推，從而實現(xiàn)觸摸開關(guān)功能，市電兩輸入線分別通過 至觸摸通路，因此無需分相線、零線，均可保證電路正常工作。 采用分立元器件制作的觸摸式電子開關(guān)，它具有簡單易制、使用安全可靠等特點，可用于控制照明燈、排風(fēng)扇等家用電器。 電路工作原理 ： 該觸摸式電子開關(guān)電路由電源電路、觸發(fā)控制電路和控制執(zhí)行電路 (開關(guān)電路 )組成，如圖 2示 0 0 0 9 C D 4 0 1 73 5 - - V 6 I N 4 0 07 * 6U 0 U 6 8 U 1 30 011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 圖 2源電路由電源變壓器 T、整流橋堆 濾波電容器 C 組成。觸發(fā)控制電路由觸摸電極片 體管 中 控制執(zhí)行電路由晶體管 阻器 極管 電器 流 220V 電壓經(jīng) 濾波后，為觸發(fā)控制電路和控制執(zhí)行電路提供 9V 直流電壓。在接通電源瞬間， 止， 通， 止， 載不工作。 當用手觸摸飽極片 ，人體感應(yīng)信號經(jīng) 大后使 觸發(fā)而導(dǎo)通，止， 通， K 吸合，其常開觸頭將負載的工作電源接通。再用手觸摸一下電極片 ，人體的感應(yīng)信號經(jīng) 大后，使 通， 止， 負載的工作切斷。 吸合、負載通電工作時點亮，在 元器件選擇 ： 。 6 硅整流二極管或 2硅普通二極管。 5整 流橋堆，也可用 4 只 1 選用 3硅 體管 ;用 3 次電壓為 9控制較大的功率負載，則可用 江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 穩(wěn)態(tài)電路 圖 2 2典型的單穩(wěn)態(tài)電路。與雙穩(wěn)態(tài)電路相比，電路中的一個耦合電阻成了耦合電容 以，開機后 止， 和導(dǎo)通（穩(wěn)態(tài)）。給它一個觸發(fā)信號（負脈沖）后，電路翻轉(zhuǎn)，變?yōu)?通， 止（暫穩(wěn)態(tài)）。暫穩(wěn)態(tài)是不會長時間穩(wěn)定存在的，經(jīng)過一定時間 路會自動返回原來的狀態(tài) 穩(wěn)態(tài)（ 也就是電路有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)維持時間 的長短取決于 T = 江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 稱雙穩(wěn)態(tài)電路 圖 2 2典型的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。注意圖中的 止狀態(tài)的附加加電路，它并非雙穩(wěn)電路必須的部分。本圖雙穩(wěn)電路的觸發(fā)方式為計數(shù)觸發(fā)。如果我們按一下 路就會從一種穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)為另一種穩(wěn)態(tài)，設(shè)電源接通后 ）， 下 變成 如果再按一次，電路又變?yōu)?止。總之，每按一下觸發(fā)電路，或者說每收到一個觸發(fā)脈沖，電路的狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次。這種觸發(fā)方式我們稱之為計數(shù)觸發(fā)。 穩(wěn)態(tài)電路 無穩(wěn)態(tài)電路也是由兩管交叉耦合而成，不過，兩只耦合電阻都換成了耦合電容。它沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫 穩(wěn)態(tài)，所以兩管輪流導(dǎo)通 截止。我們常用它來產(chǎn)生方波或脈沖信號源，所以也可以稱這種電路為多諧振蕩電路，其振蕩周期：T = 管元件數(shù)據(jù)對稱時，公式可簡化為： T = 者說振蕩頻率： f = 1/（ 2這里，我們?yōu)榱吮阌谟^察發(fā)光二極管的閃光，所以 R、 C 都用得較大。如果振蕩頻率太高，那么看起來兩只發(fā)光管都是亮著的，就看不出翻轉(zhuǎn)的過程了。 江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 圖 2穩(wěn)態(tài)電路電路圖 種節(jié)能觸摸開關(guān) 經(jīng)過對市場上出現(xiàn)的多種電子開關(guān) (包括延熄開關(guān) )進行分析測試，筆者發(fā)現(xiàn)這些開關(guān)都有六七百毫瓦以上的靜態(tài)功耗，一年下來每個電子開關(guān)靜態(tài)耗電就在5、 6 度以上。每個廠家每年都生產(chǎn)出大量這種開關(guān)供人們使用，可想而知有多大的浪費。為此，筆者利用一種很普通的小電流觸發(fā)晶閘管 (具有控制極觸發(fā)電流很小的特點，觸發(fā)電流多 小于 200A ，目前額定電流為 1毛錢 )，設(shè)計制作了三種實用的電子觸摸開關(guān)，這幾種開關(guān)具有電路簡單、成本低廉、元件易購、工作可靠、使用方便等特點，更主要的是沒有任何靜態(tài)功耗或只有極微功耗。使用時無需區(qū)分兩 根引出線，可隨便與電器或電燈串聯(lián)，只是注意整個開關(guān)必須接在交流 電火線上。 靜態(tài)功耗電子觸摸開關(guān) 目前，大多數(shù)電子觸摸開關(guān)都需要在開關(guān)內(nèi)部設(shè)計一個直流低壓工作電源，這樣不僅電路復(fù)雜，而且存在靜態(tài)功耗。本電子觸摸開關(guān)采用的技術(shù)方案是：由橋式整流二極管、單向晶閘管、三極管、 電阻、電容和觸摸金屬片組成電子觸摸開關(guān)，觸摸開的控制是通過一個小電流觸發(fā)晶閘管實現(xiàn)的。首先整流二極管把交流市電變成單向脈動電，然后經(jīng)一個單向晶閘管進行電源通斷控制，觸摸開控制的小電流觸發(fā)晶閘管接在起電源通斷控制作用的晶閘管的陽極和控制極之間。觸摸開金屬片通過限流電阻接在小電流觸發(fā)晶閘管的控制極上。 本開關(guān)可以在無任何靜態(tài)功耗的情況下，對家用電器特別是照明燈具進行交流電源觸摸通斷的控制。 小電流觸發(fā)晶閘管 極管 容 2接在 極之間，可使晶閘管 時晶閘管 處于關(guān)斷狀態(tài)，整個電路沒有任何江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 功耗。當人體 (如手指 )觸摸一下金屬片 體的感應(yīng)信號使 通，結(jié)果器得電工作。 通后， 時對應(yīng)電容 8V。需要關(guān)掉電器電源時，觸摸一下金屬片 M，對應(yīng)三極管 通， 的電荷被釋放， 交流市電過零時關(guān)斷。圖中電容 3起抗干擾作用。由于采用橋式整流，通過晶閘管控制，可確保流過電器電流是正弦波，因此適用 于各種電器的電源控制。 靜態(tài)功耗觸摸延熄開關(guān) 此觸摸延熄開關(guān)具有靜態(tài)功耗極微的特點。靜態(tài)電流約 55A ，靜態(tài)功耗約12年下來靜態(tài)耗電僅約 0 1度，比現(xiàn)有觸摸延熄開關(guān)降耗 98以上。電路如圖 5 所示， 單向晶閘管。其中 小電流觸發(fā)晶閘管。交流電經(jīng)二極管 式整流后變成脈動直流電，一路直接加到 陽、陰極之間，另一路通過電阻 到 陽極。由于無觸發(fā)信號， 處于關(guān)斷狀態(tài)。當人體 (如手指 )觸摸一下金屬片 M 時，人體的感應(yīng)信號使 果 導(dǎo)通，對應(yīng)電燈得電發(fā)光。由于 作用， 一直保持導(dǎo)通狀態(tài)，這是本開關(guān)的一個獨特之處。二極管 提升電容 電壓的作用。 應(yīng) 6V。此電壓經(jīng)電阻 4充電。一定時間后，對應(yīng)三 極管 果 燈熄滅。 三極管 電容 供放電回路，當延熄結(jié)束后， 止， 220V 的直流脈動電壓通過電阻 到 極， 和導(dǎo)通， 電荷被快速釋放，為再次的延熄做好準備。此觸摸延熄開關(guān)所帶負荷的大小由 用 1用 1應(yīng)燈泡功率在 10000k、 2 2k、 220k、 1 5M、1 5M、 2 2k、 3 9k、 39k，功率均為 1 16W。 瓷片電容，容量分別為 0 1 和 0 01 。 別為 4 7 2570 16V。 靜態(tài)功耗觸摸延熄開關(guān) 此觸摸延熄開關(guān)沒有任何靜態(tài)功耗。 電路中 的 串聯(lián)了一個耐壓 4005，平時沒有任何靜態(tài)電流。每次延熄過程中，此小容量電容通過 電；延熄結(jié)束后， 200 多伏脈動直流電向此小容量電容快速充電。由于 通后， 電壓會快速降到 0 6V 左右，要把 不多的電荷放掉，對于所串聯(lián)的此小容量電容只要幾千皮法即可， 390000V。三極管 旦導(dǎo)通，就快速進入飽和狀態(tài)，對應(yīng) 果 于采用了模擬單向晶閘管，觸發(fā)電流極小，不到 1A ，因此 應(yīng) 西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 讓 8 支路電流也可相應(yīng)降低。如果三極管 實驗， 200 3M，也能正常工作。 5M， 00F ，延熄時間 為 68秒。 江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第三 章 單元 模塊 電路設(shè)計 流電路 電路中采用四個 極管，互相接成橋式結(jié)構(gòu)。利用二極管的電流導(dǎo)向作用，在交流輸入電壓 U 的正半周內(nèi)，二極管 負載 負半周內(nèi)，正好相反， 過負載 此，利用四個二極管，使得在交流電源的正、負半周內(nèi)，整流電路的負載上都有方向不變的脈動直流電壓和電流。 橋式整流電路 ： (1)單相橋式整流電路的組成 單相橋式整流電路由四只二極管組成，其構(gòu)成原則就是保證在變壓器副邊電壓 、負半周內(nèi)正確引導(dǎo)流向負載的電流，使其方向不變。設(shè)變壓器副邊兩段分別為 a 和 b，則 a 為“”、 b 為“”時應(yīng)有電流留出 a 點， a 為“ -”、 ”時應(yīng)有電流流入 a 點；相反， a 為“”、為“”時應(yīng)有電流流入點，為“ ”、為“”時應(yīng)有電流流出點；因而和點均應(yīng)分別接兩只二極管，以引導(dǎo)電流；如圖 3 圖 3式整流原理 (2)設(shè)變壓器副邊電壓 2 ， 當 2為正半周時，電流由 過 而負載電阻 2， 4管承受的反響電壓為 流 由 載電阻 2 ， 這樣，由于 2、 使負載電阻 011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 的整個周期內(nèi)都有電流通過，而且方向不變，輸出電壓 。如圖3 圖 3式整流電路電流、電壓波形 (3)電壓平均值 V)和輸出電流平均值 V) 根據(jù)圖 3出電壓的平均值 )(s 解得 22)( 由于橋式整流電路實現(xiàn)了全波整流電路，它將 負半周也利用起來，所以在變壓器副邊電壓有效值相同的情況下，輸出電流的平均值（即負載電阻中的電流平均值） )()( 在變壓器副邊電壓相同、且負載也相同的情況下，輸出電流的平均值也是半波整流電路的兩倍。 根據(jù)諧波分析，橋式整流電路的基波 倍，即 10022232 。故脈動系數(shù) 江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 與半波整流電路相比，輸出電壓的脈動減小很多。 示燈 成開關(guān)的主回路。平時， 于關(guān)斷狀態(tài)，燈不亮。20V 脈動直流電經(jīng) V 左右的直流電供 時 光，指示開關(guān)位置，便于夜間尋找開關(guān)。 發(fā)電路 觸摸燈的觸摸開關(guān)是通過人體接觸后產(chǎn)生的電流泄露而工作的。當用手觸摸一下觸摸開關(guān)的電極片 M 時，人體泄漏電流使 通。此時，電容 始充電， 閘管門極得到正向觸發(fā)電流導(dǎo)通。（其中泄露的電流十分微小，只有多少微伏。而人體本身帶的靜電都有幾千 幾萬伏。所以觸摸開關(guān)對人體的影響是微乎其微的幾乎沒有）。 閘管的開關(guān)作用 (1)晶閘管是一種開關(guān)組件，廣泛的應(yīng)用在各種電路，以及電子設(shè)備中。典型的小電流控制大電流的組件，通過一個電流很小的脈沖觸發(fā)，當晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)時它的電阻變得很小相當于一跟導(dǎo)線。 (2)晶閘管是四層三端器件，它有 N 結(jié) ,可以把它中間的 成兩部分，構(gòu)成一個 三極管和一個 三極管的復(fù)合管。如圖圖 3 圖 3效圖 當晶閘管承受正向陽 極電壓時，為使晶閘管導(dǎo)通，必須使承受反向電壓的 個晶體管的集電極電流同時就是另一個晶體管的基極電流。因此是兩個互相復(fù)合的晶體管電路，當有足夠的門極電流 入時，就會形成強烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導(dǎo)通。 設(shè) 和 的集電極電流分別為 射極電流相應(yīng)為 江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 流放大系數(shù)相應(yīng)為 1= 2=k，設(shè)流過 閘管的陽極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和： II a+ = +I+I= (1) 若門極電流為 晶閘管陰極電流為： 得出晶閘管陽極電流為： )(1 21 (2) 硅 1和 2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化。當晶閘管承受正向陽極電壓，而門極未接受電壓的情 況下，式 (2)中， ( 1+ 2)很小，故晶閘管的陽極電流 閘管處于正向阻斷狀態(tài)；當晶閘管在正向門極電壓下，從門極 G 流入電流 于足夠大的 而提高放大系數(shù) 2，產(chǎn)生足夠大的集電極電流 提高了 的電流放大系數(shù) 1，產(chǎn)生更大的集電極電流 樣強烈的正反饋過程迅速進行。 當 1和 2隨發(fā)射極電流增加而使得 ( 1+ 2) 1時，式 (2)中的分母1-( 1+ 2) 0，因此提高了晶閘管的陽極電流 時，流 過晶閘管的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定，晶閘管已處于正向?qū)顟B(tài)。晶閘管導(dǎo)通后，式 (2)中 1-( 1+ 2) 0，即使此時門極電流 ，晶閘管仍能保持原來的陽極電流 繼續(xù)導(dǎo)通，門極已失去作用。在晶閘管導(dǎo)通后，如果不斷地減小電源電壓或增大回路電阻，使陽極電流 于 1和 2迅速下降，晶閘管恢復(fù)到阻斷狀態(tài)。 (3) 晶閘管承受反向陽極電壓時，無論門極承受何種電壓 ,晶閘管都處于關(guān)斷狀態(tài)。 晶閘管承受正向陽極電壓時，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通 。 晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要有一定的正向陽極電壓 ,無論門極電壓如何，晶閘管保持導(dǎo)通 ,即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用。 晶閘管在導(dǎo)通情況下，當主回路電壓或電流減小到接近于零時，晶閘管關(guān)斷。 江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 (4)管腳鑒別 單、雙 晶閘管 的判別： 先任測兩個極，若正、反測指針均不動（ R1 擋），可能是 A、 、 單向 晶閘管 ）也可能是 2、 （對雙向 晶閘管 ）。若其中有一次測量指示為幾十至幾百歐，則必為單向 晶閘管 。且紅筆所接為 筆接的為 下即為 正、反向測批示均為幾十 至幾百歐，則必為雙向 晶閘管 。再將旋鈕撥至 R1 或 R10 擋復(fù)測，其中必有一次阻值稍大，則稍大的一次紅筆接的為 筆所接為 下是 圖 3晶閘管管腳 性能的差別： 將旋鈕撥至 R1 擋，對于 1 6閘管 ，紅筆接 筆同時接通 G、保持黑筆不脫離 極，指針應(yīng)指示幾十歐至一百歐，此時可控硅已被觸發(fā)， 且觸發(fā)電壓低（或觸發(fā)電流?。?。然后瞬時斷開 針應(yīng)退回位置，則表明可控硅良好。 對于 1 6閘管 ，紅筆接 筆同時接 G、 保證黑筆不脫離 極，指針應(yīng)指示為幾十至一百多歐（視 晶閘管 電流大 小、廠家不同而異）。然后將兩筆對調(diào)，重復(fù)上述步驟測一次，指針指示還要比上一次稍大十幾至幾十歐，則表明 晶閘管 良好，且觸發(fā)電壓（或電流）小。 若保持接通 A 極或 極，指針立即退回位置，則說明 晶閘管觸發(fā)電流太大或損壞?？砂磮D 2方法進一步測量，對于單向 晶閘管 ，閉合開關(guān) K，應(yīng)發(fā)亮，斷開 則說明 晶閘管 損壞。 對于雙向 晶閘管 ，閉合開關(guān) K，燈應(yīng)發(fā)亮，斷開 K，燈應(yīng)不息滅。然后將電池反接，重復(fù)上述步驟，均應(yīng)是 同一結(jié)果，才說明是好的。否則說明該器件已損壞。 三極管： （ 1） 共射電流放大系數(shù) 和 在共射極放大電路中，若交流輸入信號為零，則管子各極間的電壓和電流都是直流量，此時的集電極電流 極管的放大倍數(shù) （ = 表示變化量） ， 稱為共射直流電流放大系數(shù)。 江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 當共射極放大電路有交流信號輸入時，因交流信號的作用，必然會引起 應(yīng)的也會引起 電流變化量的比稱為共射交流電流放大系數(shù) 。 上述兩個電流放大系數(shù) 和 的含義雖然不同，但工作在輸出特性曲線放大區(qū)平 坦部分的三極管，兩者的差異極小，可做近似相等處理，故在今后應(yīng)用時，通常不加區(qū)分，直接互相替代使用。 由于制造工藝的分散性，同一型號三極管的 值差異較大。常用的小功率三極管， 值一般為 20 100。 過小，管子的電流放大作用小， 過大，管子工作的穩(wěn)定性差，一般選用 在 40 80 之間的管子較為合適。 （ 2） 極間反向飽和電流 集電結(jié)反向飽和電流 電結(jié)加反向電壓時測得的集電極電流。常溫下，硅管的 10量級，通?？珊雎?。 集電極 電極與發(fā)射極之間的反向電流，即穿透電流，穿透電流的大小受溫度的影響較大，穿透電流小的管子熱穩(wěn)定性好。 （ 3） 極限參數(shù) 集電極最大允許電流 晶體管的集電極電流 值基本保持不變，但當 流放大系數(shù) 值將下降。使 明顯減少的 了使三極管在放大電路中能正常工作， 應(yīng)超過 集電極最大允許功耗 晶體管工作時、集電極電流在集電結(jié)上將產(chǎn)生熱量，產(chǎn)生熱量所消耗的功率就是集電極的功耗 功耗與三極 管的結(jié)溫有關(guān)， 結(jié)溫又與環(huán)境溫度、管子是否有散熱器等條件相關(guān)。 功耗線的左下方為安全工作區(qū)，右上方為過損耗區(qū)。手冊上給出的 5 時測得的。硅管集電結(jié)的上限溫度為 150 左右，鍺管為 70 左右，使用時應(yīng)注意不要超過此值，否則管子將損壞。 反向擊穿電壓 反向擊穿電壓 指基極開路時，加在集電極與發(fā)射極之間的最大允許電壓。使用中如果管子兩端的電壓 集電極電流 種現(xiàn)象稱為擊穿。管子擊穿將造成三極管永久性的損壞。三極管電路在電源 有可能會出現(xiàn)，當管子截止時， 致三極管擊穿而損壞的現(xiàn)象。一般情況下，三極管電路的電源電壓 小于 1/2 （ 4） 溫度對三極管參數(shù)的影響 江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 幾乎所有的三極管參數(shù)都與溫度有關(guān)，因此不容忽視。溫度對下列的三個參數(shù)影響最大。 對 的影響： 三極管的 隨溫度的升高將增大，溫度每上升 l ， 值約增大 1，其結(jié)果是在相同的 電極電流 對反向飽和電流 與環(huán)境溫度關(guān)系很大， 度上升 10 ， 增加一倍。由于硅管的 以，溫度對硅管 對發(fā)射結(jié)電壓 影響： 和二極管的正向特性一樣，溫度上升 1 ， 綜上所述，隨著溫度的上升， 值將增大， 下降，這對三極管放大作用不利，使用中應(yīng)采取相應(yīng)的措施克服溫度的影響。 感器及元器件的選用 摸 信號輸入電路 管式氖泡 ，它與光敏電阻 成 “ 自制光電耦合器 ” ，并與觸摸電極 M、 人體帶電與市電同頻，當人體接觸觸摸片時，經(jīng)輸入 電阻和 光敏電阻 為標準的 摸持續(xù)時間大于 32 毫秒、小于 332 毫秒時，控制邏輯部分控制電路呈開關(guān)工作狀態(tài)。當觸摸持續(xù)時間大于 332 毫秒時，控制邏輯部分控制電路呈調(diào)光工作狀態(tài)，輸出觸發(fā)脈沖相位角在 41 159 之間連續(xù)周期變化，并根據(jù)人眼的感受力，分為快、慢和暫歇三個過程。當觸摸結(jié)束時，亮度記憶對該時相位角進行記憶，若再施與大于 32毫秒、小于 332毫秒的觸摸，電路呈關(guān)狀態(tài)時，相位角仍由該部分記憶，保證電路在下一次開狀態(tài)時，保持原選定相位角，光源保持原亮度。觸發(fā)脈沖與市電的同步，由鎖相環(huán)保證電路的工作時鐘，也均由其產(chǎn)生。 電路圖如下： 江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 0 0 0 9 C D 4 0 1 7U 0 U 6 8 U 0 （ 1） 作原理及應(yīng)用電路圖 如下 : 圖 3進制計數(shù)分頻器 內(nèi)部由計數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實現(xiàn)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是 、 次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。 0個輸出端（ 個進位輸出端 輸入 10個計數(shù)脈沖， 個進位正脈江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 沖，該進位輸出信號可作為下一級 的時鐘信號。 3 個輸 入 （ 在 0 為高電平，其余輸出端（ 為低電平。 2 個時鐘輸入端，若要用上升沿來計數(shù)，則信號由 要用下降沿來計數(shù)，則信號由 置 2 個時鐘輸入端，級聯(lián)時比較方便，可驅(qū)動更多二極管發(fā)光。 由此可見，當 連續(xù)脈沖輸入時，其對應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。 12345678910 11121314151617181920 D 0 8 m 6 2 m . 4 m 4圖 （ 2） 7474有三態(tài)驅(qū)動輸出，該鎖存器由 8 個 8個輸入端 1D 8D，八個輸出端 1Q 8Q， 2個控制端（ E），使能端 門，當輸出允許端有效時，將鎖存器中鎖存的數(shù)據(jù)送到輸出端 Q。 當使能端 時輸出允許端 為低電平，則輸出 Q 等于輸入 D；當使能端 輸出允許端也為低電平時，則輸出 Q=狀態(tài)，即使能端 出端 就是“鎖存”的意義 )：當輸出允許端 為 高電平時，不論使能端 出端 4 簡介 74輸入端與非門，其主要電特性的典型值如 表 3表 34D 90 1）邏輯門 74片的引腳排列如圖 3江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 C 143210 .4（ 2） 7491011121314344 .4（ 3） 74 123L S 0 0. .4符號圖 江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 第 4 章 產(chǎn)品制作安裝與調(diào)試 品制作設(shè)計 件布局規(guī)則 (1) 按電路模塊進行布局，實現(xiàn)同一功能的相關(guān)電路稱為模塊，電路模塊中的元件應(yīng)采用就近集中原則，同時數(shù)字電路和模擬電路分開。 (2) 定位孔、標準孔等非安裝孔周圍 不得貼裝元件，螺釘?shù)劝惭b孔周圍 不得貼原器件。 (3) 臥裝電阻、電感、電解電容等元件的下方避免布過孔，以免波峰焊后過孔與元件殼體短路。 (4) 元器件的外側(cè)距板邊的距離為 5 (5) 貼裝元件焊盤的外側(cè)與相鄰插裝元件的外側(cè)距 離大于 2 (6) 金屬殼體元件與金屬件不能與其他殼體相碰，不能緊貼印制線、焊盤，其間距應(yīng)大于 2位孔、緊固件安裝孔、橢圓孔及板中其他方孔外側(cè)距板邊的尺寸應(yīng)大于 3 (7) 發(fā)熱元件不能緊鄰導(dǎo)線和熱敏元件；高熱器件要均勻分布。 (8) 電源插座要盡量布置在印制板的四周，電源插座與其相連的匯流條接線端應(yīng)布置在同側(cè)。 (9) 所有 件單邊對齊，有極性元件極性標示明確，同一印制板上極性標示不得多于兩個，出現(xiàn)兩個方向時，兩個方向互相垂直。 (10) 板面布線應(yīng)疏密得當，當疏密差別太大時應(yīng)以網(wǎng)狀填充 ，網(wǎng)格大于 8 (11) 貼片焊盤上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虛焊。 (12) 貼片單端對齊，字符方向一致，封裝方向一致。 (13) 有極性的器件在以同一板上的極性標示方向一致。 件布線規(guī)則 (1) 畫定布線區(qū)域距 邊 1區(qū)域內(nèi)，以及安裝孔周圍 1，禁止布線。 (2) 電源線應(yīng)盡可能的寬，不應(yīng)低于 18擬信號線寬不應(yīng)低于 120間距不應(yīng)低于 10 (3) 正常過孔的焊盤不應(yīng)低于 30徑不低于 14 (4) 雙列直插：焊盤 60徑 40 (5) 注意電源線與地線應(yīng)盡可能呈放射狀，以及信號線不能出現(xiàn)回環(huán)走線。 江西理工大學(xué) 2011 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 器件檢測 (1) 三極管的判別方法： 基極的確定：先用任意一支萬用表筆，設(shè)為黑點，任某個電極不動，再用另一支表筆紅色分別去點其它兩個極，如果分別點測兩次中，其阻值相同，則黑表筆點的為基極；若只有一次有阻值，或兩次都沒有阻值，說明急木找到； 在確定基極過程中，兩次測量阻值中，兩次測量阻值不相等，阻值大的為發(fā)射極，阻值小的為集電極。 (2) 電子元器件的極性：電解電容上標 有白色箭頭的一極是負極；玻璃封裝二極管上標有黑色環(huán)的一端，塑料封裝二極管上標有白色環(huán)的一端為負極；某些三極管的管腳上非標準排列，在其外殼的柱面上用紅色點表示發(fā)射極等； (3) 發(fā)光二極管的判測：由于“二極管”擋能夠提供 3V、 1電源，所以可直接測光管（ 正向?qū)▔航?，一般顯示在 2V 以下，同時管子會發(fā)出微光；反向顯示為“ 1”。紅色 通壓降約為 色 色 針式萬用表由于使用 池，故不能測量發(fā)光二極管。 (4) 電位器的檢測 ： 檢查 電位器時，首先要轉(zhuǎn)動旋柄，看看旋柄轉(zhuǎn)動是否平滑，開關(guān)是否靈活，開關(guān)通、斷時 “喀噠 ”聲是否清脆，并聽一聽電位器內(nèi)部接觸點和電阻體摩擦的聲音，如有 “沙沙 ”聲，說明質(zhì)量不好。用萬用表測試時，先根據(jù)被測電位器阻值的大小，選擇好萬用表的合適電阻擋位，然后可按下述方法進行檢 ： A 用萬用表的歐姆擋測 “1”、 “2”兩端，其讀數(shù)應(yīng)為電位器的標稱阻值，如萬用表的指針不動或阻值相差很多，則表明該電位器已損壞。 B 檢測電位器的活動臂與電阻片的接觸是否良好。用萬用表的歐姆檔測 “1”、“2”(或 “2”、 “3”)兩端，將電位器的轉(zhuǎn)軸 按逆時針方向