電源電路聲控電路光控電路延時控制電路

1、電源電路聲控電路光控電路延時控制電路目錄摘 要. 1abstract 1第1章 緒 論. 11.1問題的提出. 11.2國內外現(xiàn)狀研究. 11.3本文主要工作. 2第2章 樓道感應自控燈延遲開關設計和論證. 32.1方案一. 32.2方案二. 42.3方案三. 6第3章 電路總體設計與論證. 83.1樓道感應自控燈總體方案設計. 83.2電源電路設計和論證. 113.2.1方案一. 113.3聲控延遲燈開關電路設計. 133.3.1方案一. 133.3.2方案二. 143.4光控延時照明電路設計. 153.4.1方案一. 153.4.2方案二. 17第4章 樓道感應自控燈具體實現(xiàn). 194.1

2、光敏電阻. 194.2 lm324單、雙電源通用型四運放. 224.3.3cts1型雙向觸發(fā)三極閘流晶體管 . 254.4 ne555引腳圖及ne555的作用介紹. 27第5章 總 結. 38參 考 文 獻. 40 摘 要【摘要】該設計主要介紹的是關于樓道照明感應自控燈的電路設計。樓道照明感應自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)，當人走過時只需用手輕排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)電節(jié)能，能夠

3、實現(xiàn)更多的自動。【關鍵詞】電源電路、聲控電路、光控電路、延時控制電路 abstract【abstract】 the design focuses on is about the sound and light control circuit design. sound and light control is achieved through the light-sensitive resistor, when the photosensitive resistor when the backlight lamp will slowly go out, that is, when is the

4、 time people have gone through. in some circuits this principle can also be achieved through the vibration of the sound, when people walked hand-light emission only look at the bright lights automatically, then leave off. disturbing the passers-by to provide a corresponding convenience, also reached

5、 a power-saving and energy-saving purposes; extend lamp life. in real life, saving energy, to achieve more automated.【key words】 power supply circuits, voice circuits, light control circuit, delay control circuit第1章 緒 論1.1問題的提出隨著電子技術的發(fā)展，尤其是數字技術的發(fā)展，用數字電路技術實現(xiàn)燈的自動發(fā)亮、節(jié)能節(jié)電、延長燈的壽命變得越來越重要，而且貼近我們的實際生活。聲光控電路

6、已成為人們日常生活中必不可少的必需品，它不需要開關，聲光控延時開關可在白天關閉電燈，晚上人來有聲音時自動開燈，延時一分鐘自動熄滅，真正做到了人來燈亮，人走燈滅，這種開關有許多優(yōu)點，一是省電，由于燈泡大部分時間不工作，因此節(jié)電效率很高，達80%左右；二是方便，首先，不用接觸，全自動智能控制，另外，接線簡單、安裝方便，不用更改原照明電路；三是省燈泡，正常情況下，一只燈泡可使用兩年左右。另外，是在一定場所使用還可起防盜作用，因此我花了一個星期時間設計了以下幾種方案。1.2國內外現(xiàn)狀研究可能有人會覺得一盞小小的電燈沒有什么特別之處。但自從幾百年前愛迪生發(fā)明電燈以來,電燈就在不斷地發(fā)展，在現(xiàn)代電子技術工

7、作者，給電燈賦予了各種各樣的功能，使其也變成了自動化和智能化，更好地方便人們的生活。常見的功能如下：觸摸式開啟：利用觸摸開關，只要用手輕輕觸摸一下，電燈就亮起來。延時功能：電燈開始后，過一段時間后就能自動關閉。光控功能：利用手電筒等光源照一下電燈的光感應元件，燈就亮起來了?；蛘哂霉饪仉娐肥闺姛魺o法在光亮的環(huán)境下亮起來。聲控功能：只要拍一下手，電燈就自動開始，關閉也用同樣的方法。 1.3本文主要工作1）對樓道照明感應自控燈，問題提出，現(xiàn)狀分析與研究。2）樓道感應自控燈延遲開關設計和論證，用三個不同的方案來分析和解決問題。3）樓道感應自控燈延遲開關總體設計。4）樓道感應自控燈延遲開關具體實現(xiàn)。第2

8、章 樓道感應自控燈延遲開關設計和論證2.1方案一本方案介紹的聲光控延時照明電路，在白天不工作，在夜間有人在樓梯上走動時，腳步聲就會使電子開關動作，電燈點亮，人走后即無聲響30s三后電燈會自動熄滅，節(jié)能實用，且具有較高的聲控靈敏度 。vd3vd6組成橋式整流電路，經r8降壓限流，vs穩(wěn)壓，c3濾波輸出約9v直流電壓供三極管vt1vt4用電。白天光敏電阻rl呈低電阻，vt3導通，vt4截止。此時c4上無電壓，vt5截止，vt6導通，晶閘管vt7的門極于陰極被vt6短接，vt7關斷，電燈e不亮。晚上，rl無光照射，呈高電阻，但由于r2的偏置作用使vt1導通，vt1發(fā)射極電流流入vt3基極，使vt3仍

9、處于導通狀態(tài)，所以在安靜狀態(tài)時，電燈仍不會被點亮。當樓梯上有人走路，其腳步聲或談話聲經話筒b拾取后，就輸出相應電信號經c1送至vt1放大。放大后音頻信號一方面由vt1發(fā)射極注入到vt3的基極，另一方面由vt1集電極輸出，經c2耦合到vt2的基極，該信號經vt2放大由其集電極輸出再次送入到vt1基極。由此可見，vt1與vt2組成正反饋式音頻放大器，它具有極高的電路增益，因而使電路有很高的聲控靈敏度，這就是本電路設計的巧妙所在。由于vt3基極有很強的音頻輸入，其信號的負半周使vt3退出導通態(tài)，進入放大態(tài)甚至截止態(tài)。vt3集電極電位上升，vt4導通，9v直流電壓經vt4、vd2向c4迅速充電，并經r

10、9使vt5導通、vt6截止，解除對晶閘管vt7門極的封鎖。vt7門極由r11獲得正向觸發(fā)電流，vt7開通，電燈就點亮發(fā)光。電燈點亮后，自身光線雖然使rl變成低電阻，使vt3導通封鎖，但由于c4已經充滿了電荷，c4通過r9向vt5發(fā)射結放電，使vt5仍能保持導通態(tài)，所以電燈能繼續(xù)點亮。當c4放電完畢，vt5截止，vt6導通，vt7關斷，電燈熄滅。如果再次有聲響，電燈又能點亮。電路的延遲時間主要由r9、c4的放電時間常數決定，圖示數據約為30s。白天，因vt3封鎖，再大的聲響都不會使電燈點亮。vt1、vt3要求放大倍數值大于200，其他三極管值以100左右為宜。vt5、vt6的vceo要求盡可能高

11、一些。駐極體電容話筒b最好選穩(wěn)定性較好的帶白點色標的那種。其他元器件參數見圖，無特殊要求。圖2.1 分立元件聲光控樓梯延遲開關電路圖2.2方案二本方案是一個采用cd4011數字集成電路制作的聲、光控樓梯走道延遲照明開關，它除了具備前面介紹的分立元件電路所有特點外，它的延遲精度高，工作可靠性高，各成品之間性能離散性小，因此非常適宜工廠大規(guī)模生產。圖中2.22，晶閘管vt2構成延遲燈開關的主回路，控制回路由2輸入端四與非門cd4011數字集成電路構成。cd4011中與非門組成線性放大器，用來放大話筒b輸入的音頻信號。與非門組成光控開關，與非門、組成單穩(wěn)態(tài)電路。與非門的邏輯功能是：“見0出1，全1為

12、0”。白天光敏電阻rl受光照射呈低電阻，使與非門一個輸入端腳為低電平“0”，輸出端腳為高電平“1”，故腳也為“1”。與非門兩個輸入端、腳因r10接地為低電平“0”，所以輸出腳為“1”，腳也為“1”。與非門兩個輸入端都為“1”，輸出端腳為“0”，電容c5兩端都為低電平無法充電，而三極管vt1接地而關斷，電燈不亮。由于腳為低電平“0”，所以不管其腳電平如何變化，電子開關均被封死，電燈不可能被點亮。晚上，光敏電阻rl無光照射呈高電阻，其阻值遠大于r8，所以腳為高電平“1”，這就為開燈提供了條件，但輸出端腳的電平高低還要看腳電平的情況。當有人走動的時候，b收取聲音信號經c2耦合到與非門進行放大，然后經

13、r6向c4充電(充電時間常數極小)，使腳也變?yōu)楦唠娖健?”，根據與非門“全1為0”的邏輯關系，腳輸出低電平“0”，腳也為“0”。由“見0出1”可知腳為“1”即腳輸出高電平，經r10向c5充電。根據電容兩端電壓不能突變的原理，、兩腳為“1”，故輸出端腳為低電平“0”，vt1截止，晶閘管vt2的門極通過vd1和r1獲得正向觸發(fā)電流而開通，電燈e通電發(fā)光。約經30s左右，c5充電完畢，、兩腳恢復低電平“0”，腳輸出高電平“1”，vt1導通，vt2失去觸發(fā)電流，當交流電過零時即關斷，電燈熄滅。在穩(wěn)態(tài)時，腳為低電平“0”，c5可通過r10放電，為下次開燈作延遲準備。本電路有兩個特點：一是電燈點亮時為軟啟

14、動，點亮后為半波交流電，可以大大延長燈泡的使用壽命；二是燈泡點亮時間由r10和c5的時間常數決定，自身燈光照射在rl上不會發(fā)生自我關燈現(xiàn)象。此延遲節(jié)能燈經實際使用，效果極佳，一般的腳步聲就能使電燈點亮發(fā)光。照明燈泡e宜用60w或60w以下的白熾燈泡?；谏鲜鎏攸c，本次設計采用此方案。圖2.2 數字電路聲光控樓梯延遲開關電路圖 檢音b延時r10、c5 感光rl反相d1放大 反相d3整形vs控制門d2電子開 關vt2l1 照明燈圖2.3聲光控延時開關方框圖2.3方案三本方案是采用lm324運算放大器制作而成的聲光控樓梯走道延遲照明開關，它也采用二線制接法，可以直接取代普通照明開關，而不必更改室內原

15、有布線。vd3vd6、vt構成延遲燈開關的主回路，控制回路主要有a1a4四個運放構成，220v交流電經vd3vd6整流，r13降壓，vs穩(wěn)壓，可在c3兩端獲得10v左右穩(wěn)定直流電壓供a1a4用電。話筒b與a1、a2組成聲控電路；rl與a3等構成光控電路；r9、c4組成燈e點亮后的延遲電路；led為發(fā)光二極管，用于夜間指示開關位置。白天，rl呈低電阻，a3的反相輸入端腳為高電平，所以腳輸出低電平，vd1導通。此時無論聲控電路有無輸出，它都將a4的同相輸入端腳鉗位在低電平，所以腳輸出低電平，晶閘管vt始終關斷，燈e不會點亮。只有到了晚上，rl呈高電阻，a3的腳為低電平，腳輸出高電平，vd1反偏截止

16、，從而解除對a4的封鎖。如果此時，有人在樓梯上走動，b拾取人的腳步聲，經c1耦合到a1的腳，使腳輸出高電平，再經c2耦合到a2的腳，a2的腳就輸出高電平。此高電平使vd2導通，加至a4的同相輸入端腳，腳就輸出高電平，晶閘管vt開通，燈e點亮。同時正電源通過vd2向c4充電。聲音過后，a2的腳恢復低電平，vd2截止，但c4儲存電荷可通過r9緩慢放電，繼續(xù)維持腳保持高電平，所以燈不會馬上熄滅。約30s左右c4兩端電壓即第腳電平低于腳時，腳恢復低電平，晶閘管vt失去觸發(fā)電流。當交流電過零時，即關斷，燈e熄滅。圖中，接成四只電壓比較器的運放a1a4可采用一塊單電源四運放集成電路lm324。其他元器件參

17、數見圖，無特殊要求。圖2.4 采用運放的聲光控樓梯延遲開關電路圖第3章 電路總體設計與論證3.1樓道感應自控燈總體方案設計1.畫出樓道感應自控燈的控制系統(tǒng)方框圖輸入光控二極管話筒，電源開關控制電子電路對輸入信號分析后，發(fā)出指令輸出電燈被控對象燈光 2.根據系統(tǒng)的要求分析出電路的組成如下電源開關聲控部分光控部分處理 電燈延時 其中，開關部分選用圖1（b）類似的方案，聲控部分選用圖1(a)類似的方案，光控部分選用光敏電阻作為基本感光元件，延時部分先用圖2(a)的方案。接下來的處理部分的解決就是最大的問題。開始時我們決定使用邏輯電路來實現(xiàn)其功能要求。有三個輸入端，若設光控信號為a，由于觸摸開關可聲控

18、部分可連在同一個延時電路中，可高它們?yōu)閎，設輸出為y。當a為高電平時，y為低。當a為低電平時，b為高電平時，y為高。邏輯真值表為圖(1)。根據圖表可知其邏輯表達式為 ，邏輯電路使用如圖(2)。 隨后，我們知道上述電路中使用了兩種門電路，而通用的集成電路塊都只含一種門電路。必須對其進行變形。因為 ,根據反演律有 這樣就可以使用或非門來實現(xiàn)同樣的處理功能。門電路連接如圖（3）。按照此圖的電路連接，可使用ct74ls02或cc4001的四二輸入或非門。其引腳如圖（4）。其連接方法是a連1，b連5和6，4和2連接，3即為輸出端y。 但后來我們發(fā)現(xiàn)使用這樣的方法還是浪費了集成電路的兩個門。因為電路要實現(xiàn)

19、的邏輯功能比較簡單，可以用其他的方法代替門電路的使用，通過查找相關的電路圖使用，決定使用兩個三極管實現(xiàn)設計要求,如圖（5）。令外界光度較高時，a輸入為低電平，無論b輸入為高電平，若有b為高電平，電燈就可亮起來。光控電路部分電路如圖（6）所示。當r2接收到外界較強光線時，u為低電平，當外界光線較弱時，r2呈現(xiàn)高電阻，u為高電平。 然后我們才發(fā)現(xiàn)只要把邏輯表達式 中的 改變?yōu)閍就是一個與門電路，之前所思考的方法反而使電路更加復雜。而圖（5）就是一個與門電路的簡單形式之一。3.上述的設計內容，畫出總的設計圖如下: 其工作原理為：當外界光線較強時，光敏電阻r4呈現(xiàn)低電阻，三極管vt6基極為低電平，三極

20、管截止。電燈無法亮起來。當外界光線較弱時，三極管vt6基極為高電平，三極管vt6導通。當用手觸摸金屬片m時，人體感應電動勢從m輸入，經過三極管vt4，vt5放大在短時間內給c充電，同時，vt7有基極電流，vt7導通。電燈發(fā)光。當手指離開m后，電容c3開始放電，vt7保持導通，延時開始，當c放電完畢，vt7截止，電燈泡熄滅，延時結束。延時時間由c3和r5的數值決定。聲控。大力地拍一下手掌,使b接收聲音信號,再把聲音信號轉化為電信號,再轉入三極管組,vt1,vt2,vt3經過放大后的電流作用于電容c3使其充電,并使vt7導通,若此時vt6也導通,電燈泡就亮起來了。電容c的放電充電使其實現(xiàn)延時功能。

21、3.2電源電路設計和論證3.2.1方案一1.推挽型變換器s2s1lcrn1n1 n2n2uiuot下面是推挽型變換器的電路。 圖3.1 推挽型變換電路s1和s2輪流導通，將在二次側產生交變的脈動電流，經過全波整流轉換為直流信號，再經l、c濾波，送給負載。由于電感l(wèi)在開關之后，所以當變比為1時，它實際上類似于降壓變換器。2半橋型變換器圖2-6給出了半橋型變換器的電路圖。當s1和s2輪流導通時，一次側將通過電源-s1-t-c2-電源及電源-c1-t-s2-電源產生交變電流，從而在二次側產生交變的脈動電流，經過全波整流轉換為直流信號，再經l、c濾波，送給負載。同樣地，這個電路也相當于降壓式拓補結構。

22、c2uis2s1lrn1 n2n2uotc1c2 圖3.2 半橋式變換電路3全橋型變換器cuis3s2lrn1 n2n2uots4s1下圖是全橋變換器電路。 圖3.3 全橋式變換電路當s1、s3和s2、s4兩兩輪流導通時，一次側將通過電源-s2-t-s4-電源及電源-s1-t-s3-電源產生交變電流，從而在二次側產生交變的脈動電流，經過全波整流轉換為直流信號，再經l、c濾波，送給負載。這個電路也相當于降壓式拓補結構。4正激型變換器tn3clr n2uosn1 vd2vd3ui下圖為正激式變換器。 圖3.4正激型變換器電路當s導通時，原邊經過輸入電源-n1-s-輸入電源，產生電流。當s斷開時，n

23、1能量轉移到n3，經n3-電源-vd3向輸入端釋放能量，避免變壓器過飽和。vd1用于整流，vd2用于s斷開期間續(xù)流。3.3聲控延遲燈開關電路設計3.3.1方案一本方案是一個采用音樂門鈴芯片為核心器件的聲控延遲燈，當接受到聲音，電燈便會被點亮，延遲20s左右，燈會自行熄滅，該電路是采用二線制接法，可以直接取代普通開關而不必更改室內原有的線路；也可以將它并聯(lián)在普通的電燈開關上，或與光控開關相連，構成聲光控延遲照明電路。圖中，右部為普通照明電路，左部為聲控延遲開關。s為普通燈開關，s閉合后，燈e點亮，此時延遲電路不起作用。s打開時，燈滅，延遲電路開始工作，此時只要擊掌，便可開燈，延遲20s后，燈便自

24、行熄滅。電路工作原理：vd1vd4與vt4構成開關主回路，控制回路由kd-9300音樂門鈴芯片、話筒b、三極管vt1vt3構成。vs、r6與c3構成簡單穩(wěn)壓電源，輸出3v左右的直流電壓供控制回路用電。平時，vt2、vt3截止，晶閘管vt4處于關斷態(tài)，燈e不亮。如果你拍一下手掌，b拾取聲波信號后由c1送至vt1進行放大，vt1集電極就會出現(xiàn)一個正向脈沖，由c2耦合到vt2的基極，使vt2瞬間導通。音樂門鈴芯片因觸發(fā)端trig受到高電平觸發(fā)而工作，輸出端o/p就輸出芯片內儲的樂曲信號，經vt3放大注入vt4的門極，使vt4觸發(fā)開通，燈e便點亮發(fā)光。r5、c4用來平滑vt3輸出的樂曲信號，目的使燈光

25、不產生閃爍感。當門鈴芯片內儲樂曲信號終了時，vt3恢復截止，vt4因門極失去觸發(fā)電流，當交流電過零時即關斷，燈e熄滅。本電路電燈點亮時間的長短取決于門鈴芯片內儲樂曲信號的長度，kd-9300型集成電路樂曲信號長度視內儲樂曲名而定，一般在1020s左右，vt2的值宜大，最好在200以上；vt4宜采用觸發(fā)電流較小的微觸發(fā)單向晶閘管，如2n6565型等。其他元器件無特殊要求。 圖3.5聲控延遲燈開關電路原理圖3.3.2方案二本方案介紹的聲控照明燈，在有突發(fā)聲響出現(xiàn)的時候即可點亮，延時一段時間后又能自動熄滅，可作為聲光控照明電路的分電路。電路工作原理該聲控照明電路有電源電路，聲控放大電路和延時控制電路

26、組成，如圖3.6所示。電源電路由電源開關s、降壓電容器c3、泄放電阻器r7、穩(wěn)壓管vs、整流二極管vd和鋁箔電容器c4組成。聲控放大電路由傳聲器bm、晶體管v1、v2、電阻器r1r4和電容器c1組成。延時控制電路由時基集成電路ic、電阻器r5、r6、延時電容器c2和晶閘管vt組成。接通電源開關s，交流220v電壓經c3、降壓vs、穩(wěn)壓vd整流及c4濾波后，產生+12v（vcc）左右的工作電壓，供給聲控放大電路和延時控制電路。平時（無突發(fā)聲響的時候），ic因2腳為高電平而處于穩(wěn)態(tài)，3腳輸出低電平。vt處于截止狀態(tài)，照明燈el不亮。當有突發(fā)聲響出現(xiàn)時，該聲音經bm轉換成交變電壓信號后，再經v1、v

27、2兩極電壓放大，在信號的負半周時ic內電路翻轉，由穩(wěn)態(tài)變?yōu)闀簯B(tài)，3腳輸出高電平，使vt受觸發(fā)而導通，el被點亮。與此同時，c2經ic的7腳內部的放電電路快速放電后，+12v電壓又經r5對c2緩慢充電，使ic的6腳電平不斷上升。當該腳電壓升至2vcc/3時，ic復位，由暫態(tài)恢復為穩(wěn)態(tài)，3腳由高電平變?yōu)榈碗娖剑箆t截止，el熄滅。改變r5的阻值或c2的電容量，可以改變el延時點亮的持續(xù)時間。 圖3.6 聲控延遲燈開關電路原理圖元器件選擇r1r7選用1/4w炭膜電阻器或金屬膜電阻器。c1選用獨石電容器；c2和c4均選用耐壓值為25v鋁電解電容器；c3選用耐壓值為400v的滌綸電容器或cbb電容器。

28、vd選用1n4007型整流二極管。vs選用2cw110或2cw21h1n4743型硅穩(wěn)壓二極管。v1和v2選用s9013或3dg9013型npn晶體管。vt選用bcr1am或3cts1（1a、400v）型雙向晶閘管。ic選用ne555型時基集成電路。bm選用crz-29型駐極體傳聲器。3.4光控延時照明電路設計3.4.1方案一電路工作原理該光控延時照明電路由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，自動光控制電路和紅外光控制電路等組成，如圖所示。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由時基集成電路ic、電位器rp和電容器c1組成。自動光控制電路由可見光光敏晶體管v2與ic的4腳內電路組成。紅外光控制電路由紅外發(fā)光二極管vl與紅外光光敏晶體管v1組

29、成。雙向晶閘管vt作為照明燈el的電子開關，受ic3腳的電平控制。在白天有光照的時候，v2呈導通狀態(tài)，使ic的4腳（復位端）為低電平，整個控制電路不工作。夜晚，v2因無光照射而呈截止狀態(tài)，ic4腳變?yōu)楦唠娖?，整個光控制電路開始正常工作。若在光控區(qū)無人時，則vl發(fā)出的紅外光使v1導通，ic的2腳為恒定的低電平，3腳輸出低電平，vt截止，照明燈el不亮（只有ic的2腳有負脈沖輸入時，其內部的觸發(fā)器才動作，ic的3腳才輸出高電平）。當有人進入光控區(qū)后，遮擋光照使v1截止，ic的2腳變?yōu)楦唠娖?，人走出光控區(qū)后，ic第2腳加入負脈沖，使其內部的觸發(fā)器翻轉，ic的3腳輸出高電平，使vt受觸發(fā)而導通，照明燈

30、el被點亮。待ic暫態(tài)結束后，其3腳恢復低電平，使vt截止，照明燈el熄滅。 圖3.7 光控延時照明元器件選擇r1r4、r6均選用1/4w炭膜電阻器；r5選用2w炭膜電阻器。c1選用耐壓值為16v鋁電解電容器；c2選用獨石電容器或滌綸電容器；c3耐壓值為500v的cbb無感電容器。vl選用hg501型中功率紅外發(fā)光二極管。v1、v2均選用3du系列的光敏晶體管。vt選用1a/400v雙向晶閘管，使用時應加散熱片。ic選用ne555型時基集成電路。el選用2540w、220v的白熾燈。3.4.2方案二本方案是一個性能較好的光控延時照明電路，它能自動點亮60s，從而避免人們晚上走夜路時的不必要麻煩

31、。因此可用于聲光控照明電路中作為光控照明模塊。電路工作原理該光控照明電路由電源電路和光控電路組成，如圖所示 圖3.8 光控延時照明電路電源電路由降壓電容器c1整流二極管vd1vd4濾波電容器c2和穩(wěn)壓二極管vs組成。光控電路由光敏電阻器rg、電位器rp、精密穩(wěn)壓集成電路ic、二極管vd5、電容器c3、電阻器r和繼電器k組成。交流220v電壓經c1、降壓vd1vd4整流、c2濾波及vs穩(wěn)壓后，為光控電路提供8v直流工作電壓。白天，rg受光照射而處于低阻狀態(tài)，ic的g端（控制端）低于2.5v，k端為高電平，k處于釋放狀態(tài)，照明燈el不亮。夜晚，rg因無光照射而阻值增大，使ic的g端電壓大于2.5v

32、，k端輸出低電平（低于2v），k通電吸合，其常開觸頭接通，el點亮。調節(jié)rp的阻值，可改變光控的靈敏度。元器件選擇r選用1/4w炭膜電阻器或金屬膜電阻器。rg選用mg45系列的光敏電阻器，其亮值應小于2k，暗值應大于10m。rp選用小型實心電位器或wsw型可變電阻器。c1選用耐壓值為400v以上的滌綸電容器或cbb電容器；c2 和c3均選用耐壓值為16v鋁電解電容器。vd1vd5均選用1n4007型硅整流二極管。vs選用1w、8v的硅穩(wěn)壓二極管。ic選用a431或tl431、sw431型精密穩(wěn)壓集成電路。k選用jrx-13f型6v直流繼電器。第4章 樓道感應自控燈具體實現(xiàn)4.1光敏電阻1.光敏

33、電阻器的主要參數有亮電阻（rl）、暗電阻（rd）、最高工作電壓（vm）、亮電流（il）、暗電流（id）、時間常數、溫度系數靈敏度等。光敏電阻參數_光敏電阻的主要參數1亮電阻 亮電阻是指光敏電阻器受到光照射時的電阻值。 光敏電阻參數_光敏電阻的主要參數2暗電阻 暗電阻是指光敏電阻器在無光照射（黑暗環(huán)境）時的電阻值。 光敏電阻參數_光敏電阻的主要參數3最高工作電壓 最高工作電壓是指光敏電阻器在額定功率下所允許承受的最高電壓。 光敏電阻參數_光敏電阻的主要參數4亮電流 視電流是指在無光照射時，光敏電阻器在規(guī)定的外加電壓受到光照時所通過的電流。 光敏電阻參數_光敏電阻的主要參數5暗電流 暗電流是指在無

34、光照射時，光敏電阻器在規(guī)定的外加電壓下通過的電流。 光敏電阻參數_光敏電阻的主要參數6時間常數 時間常數是指光敏電阻器從光照躍變開始到穩(wěn)定亮電流的63%時所需的時間。 光敏電阻參數_光敏電阻的主要參數7電阻溫度系數 溫度系數是指光敏電阻器在環(huán)境溫度改變1時，其電阻值的相對變化。 光敏電阻參數_光敏電阻的主要參數8靈敏度 靈敏度是指光敏電阻器在有光照射和無光照射時電阻值的相對變化。 圖4.1光敏電阻器的電路圖形符號a）新圖形符號 b)舊圖形符號2.光敏電阻的特性_伏安特性在一定照度下，光敏電阻兩端所加的電壓與流過光敏電阻的電流之間的關系，稱為伏安特性。由圖3.1.2可知，光敏電阻伏安特性近似直線

35、，而且沒有飽和現(xiàn)象。受耗散功率的限制，在使用時，光敏電阻兩端的電壓不能超過最高工作電壓，圖中虛線為允許功耗曲線，由此可確定光敏電阻正常工作電壓。圖4.2 光敏電阻的伏安特性圖4.3 光敏電阻的光譜特性3、光敏電阻特性_光電特性光敏電阻的光電流與光照度之間的關系稱為光電特性。如圖4.1.2所示，光敏電阻的光電特性呈非線性。因此不適宜做檢測元件，這是光敏電阻的缺點之一，在自動控制中它常用做開關式光電傳感器。4、光敏電阻的特性_光譜特性對于不同波長的入射光，光敏電阻的相對靈敏度是不相同的。各種材料的光譜特性如圖4所示。從圖中看出，硫化鎘的峰值在可見光區(qū)域，而硫化鉛的峰值在紅外區(qū)域，因此在選用光敏電阻

36、時應當把元件和光源的種類結合起來考慮，才能獲得滿意的結果。5、 光敏電阻特性_頻率特性當光敏電阻受到脈沖光照時，光電流要經過一段時間才能達到穩(wěn)態(tài)值，光照突然消失時，光電流也不立刻為零。這說明光敏電阻有時延特性。由于不同材料的光敏電阻時延特性不同，所以它們的頻率特性也不相同 。圖3.1.4給出相對靈敏度kr，與光強變化頻率f之間的關系曲線，可以看出硫化鉛的使用頻率比硫化鉈高的多。但多數光敏電阻的時延都較大，因此不能用在要求快速響應的場合，這是光敏電阻的一個缺陷。圖4.4 光敏電阻的頻率特性 圖4.5 硫化鉛的光譜溫度特性6、光敏電阻的特性_溫度特性光敏電阻和其他半導體器件一樣，受溫度影響較大，當

37、溫度升高時，它的暗電阻會下降。溫度的變化對光譜特性也有很大影響。圖4.1.5是硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性曲線。從圖中可以看出，它的峰值隨著溫度上升向波長短的方向移動。因此，有時為了提高靈敏度，或為了能接受遠紅外光而采取降溫措施。常用的光敏電阻器是硫化鎘光敏電阻器，它是由半導體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達110mw；在強光條件（100lx）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.40.76）mm的響應很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。所以設計光控電路時，

38、都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設計大為簡化。光敏電阻隨入射光線的強弱其對應的阻值變化不是線性的，也就不能用它作光電的線性變換，這是使用者應注意的地方。初學者可購置一只光敏電阻器（mg45型），在夜間點一盞60100w的白熾燈，用萬用表直接測量光敏電阻器的阻值。測量時，應把光敏電阻對著白熾燈的光，再逐漸拉開與燈的距離（由近到遠），觀察萬用表指示的阻值變化，可以直觀驗證光敏電阻的特牲，以加深對它的感性認識。4.2 lm324單、雙電源通用型四運放lm324是四運放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，lm324原理圖如圖所示2。它的內部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源

39、共用外，四組運放相互獨立。 每一組運算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“v+”、“v-”為正、負電源端，“vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端vo的信號與該輸入端的相位相反；vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端vo的信號與該輸入端的相位相同。lm324引腳圖見圖2。 a)1 b)2圖4.6 lm324電路符號及內部結構由于lm324四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛應用在各種電路中。下面介紹lm324應用實例。反相交流放大器電路見附圖。此放大器可代替晶體

40、管進行交流放大，可用于擴音機前置放大等。電路無需調試。放大器采用單電源供電，由r1、r2組成1/2v+偏置，c1是消容。圖4.7 反相交流放大器放大器電壓放大倍數av僅由外接電阻ri、rf決定：av=-rf/ri。負號表示輸出信號與輸入信號相位相反。按圖中所給數值，av=-10。此電路輸入電阻為ri。一般情況下先取ri與信號源內阻相等，然后根據要求的放大倍數在選定rf。co和ci為耦合電容。有源帶通濾波器許多音響裝置的頻譜分析器均使用此電路作為帶通濾波器，以選出各個不同頻段的信號，在顯示上利用發(fā)光二極管點亮的多少來指示出信號幅度的大小。這種有源帶通濾波器的中心頻率 ，在中心頻率fo處的電壓增益

41、ao=b3/2b1，品質因數 ，3db帶寬b=1/（*r3*c）也可根據設計確定的q、fo、ao值，去求出帶通濾波器的各元件參數值。r1=q/（2foaoc），r2=q/（2q2-ao）*2foc），r3=2q/（2foc）。上式中，當fo=1khz時，c取0.01uf。此電路亦可用于一般的選頻放大3。圖4.8 有源帶通濾波器電路此電路亦可使用單電源，只需將運放正輸入端偏置在1/2v+并將電阻r2下端接到運放正輸入端既可。比較器當去掉運放的反饋電阻時,或者說反饋電阻趨于無窮大時(即開環(huán)狀態(tài)),理論上認為運放的開環(huán)放大倍數也為無窮大(實際上是很大,如lm324運放開環(huán)放大倍數為100db，既10

42、萬倍)。此時運放便形成一個電壓比較器，其輸出如不是高電平（v+），就是低電平（v-或接地）。當正輸入端電壓高于負輸入端電壓時，運放輸出低電平。圖4.9 lm324構成的比較器電路圖4.9中使用兩個運放組成一個電壓上下限比較器，電阻r1、r1組成分壓電路，為運放a1設定比較電平u1；電阻r2、r2組成分壓電路，為運放a2設定比較電平u2。輸入電壓u1同時加到a1的正輸入端和a2的負輸入端之間，當ui u1時，運放a1輸出高電平；當ui u2，則當輸入電壓ui越出u2，u1區(qū)間范圍時，led點亮，這便是一個電壓雙限指示器。若選擇u2 u1，則當輸入電壓在u2，u1區(qū)間范圍時，led點亮，這是一個“

43、窗口”電壓指示器。此電路與各類傳感器配合使用，稍加變通，便可用于各種物理量的雙限檢測、短路、斷路報警等。4.3.3cts1型雙向觸發(fā)三極閘流晶體管 1.可控硅工作特性(晶閘管的工作特性)可控硅(晶閘管)承受反向陽極電壓時，不管門極承受和種電壓，可控硅都處于關短狀態(tài)。可控硅(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可控硅才導通?？煽毓?晶閘管)在導通情況下，只要有即可的正向陽極電壓，不論門極電壓如何，可控硅保持導通，即可控硅導通后，門極失去作用?？煽毓?晶閘管)在導通情況下，當主回路電壓（或電流）減小到接近于零時，可控硅關斷可控硅(晶閘管)承受反向陽極電壓時，不管門極承受和種電壓

44、，可控硅都處于關短狀態(tài)?？煽毓?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可控硅才導通?？煽毓?晶閘管)在導通情況下，只要有即可的正向陽極電壓，不論門極電壓如何，可控硅保持導通，即可控硅導通后，門極失去作用?？煽毓?晶閘管)在導通情況下，當主回路電壓（或電流）減小到接近于零時，可控硅關斷 圖4.10 氖燈觸發(fā)的大功率雙向可控硅調光器電路圖表4.1雙 向 晶閘 管 主 要 參 數型號重復峰值電壓額定平均電流不重復浪涌電流通態(tài)平均電壓觸發(fā)電壓觸發(fā)電流urrm(v)if(a)ifsm(a)uf(v)ug(v)ig(ma)3cts13cts23cts33cts43cts540010001

45、234510203033.642 2.2 3 50mac97-2mac97-3mac97-4mac97-5mac97-6mac97-7mac97-850100200300400500600 0.6 8.0 22.5 102n6069a2n6070a2n6071a2n6072a2n6073a2n6074a2n6075a50100200300400500600 4 30 2.5 5102n63422n63432n63442n6345200400600800 8 100 22.5 50754.4 ne555引腳圖及ne555的作用介紹ne555是一種應用特別廣泛作用很大的的集成電路，屬于小規(guī)模集成電

46、路，在很多電子產品中都有應用。ne555的作用是用內部的定時器來構成時基電路，給其他的電路提供時序脈沖。ne555時基電路有兩種封裝形式有，一是dip雙列直插8腳封裝，另一種是sop-8小型（smd）封裝形式。其他ha17555、lm555、ca555分屬不同的公司生產的產品。內部結構和工作原理都相同。ne555的內部結構可等效成23個晶體三極管.17個電阻.兩個二極管.組成了比較器.rs觸發(fā)器.等多組單元電路.特別是由三只精度較高5k電阻構成了一個電阻分壓器.為上.下比較器提供基準電壓.所以稱之為554.ne555屬于cmos工藝制造. ne555引腳圖介紹如下61地 gnd 2觸發(fā) 3輸出

47、 4復位 5控制電壓 6門限(閾值） 7放電 8電源電壓vcc 應用十分廣泛.下面是一個簡單的ne555電路應用圖4.11 ne555電路引腳圖 圖4.12 ne555內部結構單穩(wěn)類電路單穩(wěn)工作方式，它可分為3種。見圖示7。第1種（圖4.13）是人工啟動單穩(wěn)，又因為定時電阻定時電容位置不同而分為2個不同的單元，并分別以a） 和b)為代號。他們的輸入端的形式，也就是電路的結構特點是：“rt-6.2-ct”和“ct-6.2-rt”。a)人工啟動單穩(wěn) b)人工啟動單穩(wěn) 圖4.13 單穩(wěn)態(tài)電路工作方式第2種（圖4.14）是脈沖啟動型單穩(wěn)，也可以分為2個不同的單元。他們的輸入特點都是“rt-7.6-ct

48、”，都是從2端輸入。a)電路的2端不帶任何元件，具有最簡單的形式；b)電路則帶有一個rc微分電路。a)脈沖啟動單穩(wěn) b)脈沖啟動單穩(wěn) 圖4.14 脈沖啟動型單穩(wěn)第3種（圖4.15）是壓控振蕩器。單穩(wěn)型壓控振蕩器電路有很多，都比較復雜。為簡單起見，我們只把它分為2個不同單元。不帶任何輔助器件的電路為a)；使用晶體管、運放放大器等輔助器件的電路為b)。圖中列出了2個常用電路。a)單穩(wěn)型vco b)單穩(wěn)型vco 圖4.15 壓控震蕩器電路雙穩(wěn)類電路這里我們將對555雙穩(wěn)電路工作方式進行總結、歸納。555雙穩(wěn)電路可分成2種。第一種（圖4.168）是觸發(fā)電路，有雙端輸入（a）和單端輸入（b）2個單元。單

49、端比較器（b）可以是6端固定，2段輸入；也可是2端固定，6端輸入。a)r-s觸發(fā)器 b)單端比較器 圖4.16 ne555夠成觸發(fā)電路第2種（圖4.17）是施密特觸發(fā)電路，有最簡單形式的（a）和輸入端電阻調整偏置或在控制端（5）加控制電壓vct以改變閥值電壓的（b）共2個單元電路。a)施密特觸發(fā)器 b)閥值電壓可調的施密特觸發(fā)器 圖4.17 施密特觸發(fā)電路雙穩(wěn)電路輸入端的輸入電壓端一般沒有定時電阻和定時電容。這是雙穩(wěn)工作方式的結構特點。b)單元電路中的c1只起耦合作用，r1和r2起直流偏置作用。各種應用電路555觸摸定時開關集成電路ic1是一片555定時電路，在這里接成單穩(wěn)態(tài)電路 。平時由于觸

50、摸片p端無感應電壓，電容c1通過555第7腳放電完畢，第3腳輸出為低電平，繼電器ks釋放，電燈不亮。圖4.18 555觸摸定時開關電路當需要開燈時，用手觸碰一下金屬片p，人體感應的雜波信號電壓由c2加至555的觸發(fā)端，使555的輸出由低變成高電平，繼電器ks吸合，電燈點亮。同時，555第7腳內部截止，電源便通過r1給c1充電，這就是定時的開始。當電容c1上電壓上升至電源電壓的2/3時，555第7腳道通使c1放電，使第3腳輸出由高電平變回到低電平，繼電器釋放，電燈熄滅，定時結束。定時長短由r1、c1決定：t1=1.1r1*c1。按圖中所標數值，定時時間約為4分鐘。d1可選用1n4148或1n40

51、01。單電源變雙電源電路附圖電路中，時基電路555接成無穩(wěn)態(tài)電路，3腳輸出頻率為20khz、占空比為1：1的方波。3腳為高電平時，c4被充電；低電平時，c3被充電。由于vd1、vd2的存在，c3、c4在電路中只充電不放電，充電最大值為ec，將b端接地，在a、c兩端就得到+/-ec的雙電源。本電路輸出電流超過50ma。圖4.19 555構成無穩(wěn)態(tài)電路用555制作的d類放大器我們知道d類放大器具有體積小、效率高的特點。這里介紹一個用555電路制作的簡易d類放大器。它是利用555電路構成一個可控的多諧振蕩器，音頻信號輸入到控制端得到調寬脈沖信號10（如圖），基本能滿足一般的聽音要求。圖4.20 55

52、5構成d類放大器由ic 555和r1、r2、c1等組成100khz可控多諧振蕩器，占空比為50%，控制端5腳輸入音頻信號，3腳便得到脈寬與輸入信號幅值成正比的脈沖信號，經l、c3接調、濾波后推動揚聲器4.5 tl431的簡介德州儀器公司（ti）生產的tl431是一是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調分流基準源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從vref（2.5v）到36v范圍內的任何值。該器件的典型動態(tài)阻抗為0.2，在很多應用中可以用它代替齊納二極管，例如，數字電壓表，運放電路、可調壓電源，開關電源等等。 (a) (b) 上圖是該器件的符號。3個引腳分別為：陰極（cathode）、陽極（anode）和參考端（ref）。tl431的具體功能可以用如圖4.1.4.1的功能模塊示意。圖4.21 tl431功能模塊由圖可以看到，vi是一個內部的2.5v基準源，接在運放的反相輸入端。由運放的特性可知，只有當ref端（同相端）的