教室照明節(jié)電控制器設(shè)計

1、目錄1.課題提出目的和意義2.主要功能及性能參數(shù)3.總體方案及原理圖4.設(shè)計內(nèi)容5.制作過程(1)制作前元件檢測電阻器的檢測電容器的檢測二極管的檢測元件合理布局和合理布線6測試和結(jié)果分析7體會及此電路的拓展8附錄附錄1(教室照明節(jié)電控制器)材料明細(xì)表附錄2。555時基電路的單穩(wěn)態(tài)教室照明節(jié)電控制器摘要:國內(nèi)學(xué)校教室的照明燈資源浪費是現(xiàn)在學(xué)校資源的缺乏的問題所在?，F(xiàn)在的學(xué)生往往缺乏保護(hù)學(xué)校資源的意識，白天教室的照明燈還亮著，傍晚天還沒黑學(xué)生就將燈打開了。一間教室這樣也就算了，可是學(xué)校的每間教室都這樣那就是個不可忽視的問題了。為了更好的保護(hù)學(xué)校的資源，于是我設(shè)計了教室照明節(jié)電控制器。此設(shè)計運用了光

2、敏傳感器，當(dāng)自然光很強的時候打不開電源，當(dāng)自然光很弱的時候才能打來電源，這樣大大的減少了資源的浪費，只要學(xué)校用了此設(shè)計學(xué)校資源就得到了保證，我們的學(xué)習(xí)環(huán)境也會得到提高。此設(shè)計經(jīng)過本人運用實踐后發(fā)現(xiàn)它將學(xué)校資源浪費的狀況得到了較好的改善；同時也得到校方領(lǐng)導(dǎo)的一致肯定，使我對本設(shè)計有了很大的信心，為我以后的設(shè)計做了很重要的鋪墊。以后我將運用在本校學(xué)習(xí)的知識設(shè)計出更多好的作品。關(guān)鍵詞：光敏傳感器 教室照明 節(jié)電控制 畢業(yè)設(shè)計一、引言目前，國內(nèi)大、中、小學(xué)校教室的照明燈具控制大多采用手動開關(guān)，即使嚴(yán)格管理，由于人們的節(jié)約意識淡薄，仍不可避免地出現(xiàn)忘記關(guān)燈的時候，特別是在白天自然光很強的情況下，教室內(nèi)的

3、長明燈仍然到處可見，從而造成大量的能源浪費。另外，各種照明燈具都具有一定的使用時限，在光線充足的情況下仍繼續(xù)使用，必然會縮短燈具的使用壽命。為解決上述問題，實現(xiàn)教室照明燈具的自動控制，有必要設(shè)計并制作了教室照明節(jié)電控制器。本設(shè)計最大的功能是節(jié)省電源，在白天光線達(dá)到一定的照度時，教室內(nèi)電燈會自動關(guān)閉，只有當(dāng)教室內(nèi)照度下降到一定的程度時才允許開燈照明。二.主要功能及性能參數(shù)1.蒙住光敏二極管就送電2.不蒙光敏二極管不送電3電源交流220v10%4.對人體要安全可靠5.使用泛圍：常溫，室內(nèi)。三.總體方案及原理圖采用市電交流220v,使用光敏二極管來判斷光的強和弱,發(fā)光二極管來反應(yīng)電源的輸出還是輸入,

4、電源變壓器來穩(wěn)定電壓.當(dāng)環(huán)境光線由強變?nèi)鯐r,允許開燈照明.當(dāng)環(huán)境光線由弱變強時,自動關(guān)閉教室內(nèi)的照明燈.本人設(shè)計制作的教室照明節(jié)電控制器其工作原理如下:市電經(jīng)變壓器t降壓、ic1整流、c1濾波后，輸出12v直流電壓，vd1為電源指示發(fā)光二極管。電源經(jīng)光電二極管vd2和電阻r2、r3分壓后加在時基電路ic2的2、6腳。當(dāng)環(huán)境光線由強變?nèi)鯐r，vd2的內(nèi)阻由小變大，當(dāng)ic1的2、6腳電壓下降到1/3vcc時，ic1輸出狀態(tài)反轉(zhuǎn)，3腳輸出高電平，vt1、vt2飽和導(dǎo)通，后級電路得電，vd4發(fā)光，指示允許開燈照明。當(dāng)按下sb1的瞬間，電源經(jīng)r8、sb1加到vt3基板，vt3、vt4飽和導(dǎo)通，繼電器k得電

5、吸合，其觸點接通照明燈電源回路，同時，vt4集電板的電壓經(jīng)r10反饋到vt3的基極，使vt3、vt4維持導(dǎo)通，k得以自保。需要關(guān)燈時只需按下sb2、vt3基極對地短路的瞬間，vt3、vt4截止，k釋放，切斷照明燈電源。當(dāng)環(huán)境光線由弱變強時，vd2的內(nèi)阻由大變小，當(dāng)ic1的2、6腳電壓上升到2/3vcc時，3腳輸出低電平，vt1、vt2截止，后級電路失電，k釋放，自動關(guān)閉教室內(nèi)的照明燈。c2的容量較大，可防止夜間的瞬間強光照射vd2時使教室內(nèi)電燈熄滅，c3可防止外界干擾，提高電路的可靠性。r5、r6的加入可改變照明燈由亮到滅，由滅到亮過程中的滯后程度，它們的阻值越小、滯后程度也就越小。四設(shè)計內(nèi)容

6、1ne555雙穩(wěn)態(tài)電路 ne555時基集成電路的原理555時基集成電路是一種產(chǎn)生時間基準(zhǔn)并能完成各種定時、延遲功能的非線性摸擬集成電路。被廣泛應(yīng)用于信號產(chǎn)生、波形處理、定時延時、電子玩具等領(lǐng)域555時基電路的封裝有8腳圓形封裝和8腳雙列直插式封裝兩種。雙列直插型時基電路的引腳編號方法是把集成片放平，從帶標(biāo)志的引腳開始按逆時針方向順序編號。個引腳的作用分別是：1腳是公共接地端gnd；2腳是觸發(fā)輸入端tr；3腳是輸出端v0；4腳是主復(fù)位端mr；5腳是控制端vc；6腳是閾值輸入端th；7腳是放電端dis；8腳是電源正極vcc或vdd。555時基電路內(nèi)部有二十幾個晶體三極管和二極管、十幾個電阻，大致可

7、以分為分壓器、比較器、r-s觸發(fā)器、輸出極和放電開關(guān)五部分，見圖2.發(fā)光二極管提起照明，人們馬上會想到燈具店中那些五顏六色的各式燈具。盡管這些燈具的形態(tài)各異，但其照明的核心部分燈泡其實主要只有兩種：白熾燈和熒光燈。不過，這種格局不久將會發(fā)生改變，因為照明領(lǐng)域的一顆新星發(fā)光二極管燈泡正在走向?qū)嵱没A段。發(fā)光二極管發(fā)明于20世紀(jì)60年代，在隨后的數(shù)十年中，其基本用途是作為收錄機等電子設(shè)備的指示燈。為了充分發(fā)揮發(fā)光二極管的照明潛力，近來，科學(xué)家開發(fā)出用于照明的新型發(fā)光二極管燈泡。這種燈泡具有效率高、壽命長的特點，可連續(xù)使用10萬小時，比普通白熾燈泡長100倍。據(jù)估計，在全球范圍內(nèi)，發(fā)光二極管燈泡有9

8、0億英鎊的市場前景。在巨大商機的吸引下，一些燈泡生產(chǎn)商如菲利普公司等，已開始投資數(shù)百萬鎊，研究開發(fā)家庭用發(fā)光二極管燈泡?？茖W(xué)家預(yù)測，在未來5年，這種燈泡很可能成為下一代照明的主流產(chǎn)品。眾所周知，自美國發(fā)明家托馬斯.愛迪生發(fā)明白熾燈至今的100多年來，人們基本仍沿用愛迪生發(fā)明的技術(shù)生產(chǎn)白熾燈泡。燈泡的中間是一段金屬鎢絲，當(dāng)電流通過時，鎢絲受熱激活燈泡中的氣體發(fā)出光芒。但是，發(fā)光二極管燈泡無論在結(jié)構(gòu)上還是在發(fā)光原理上，都與傳統(tǒng)的白熾燈有著本質(zhì)的不同。發(fā)光二極管是由數(shù)層很薄的攙雜半導(dǎo)體材料制成，一層帶過量的電子，另一層因缺乏電子而形成帶正電的“空穴”，當(dāng)有電流通過時，電子和空穴相互結(jié)合并釋放出能量，

9、從而輻射出光芒。長期以來，人們之所以沒有將發(fā)光二極管用于照明，主要是因為發(fā)光二極管通常只能發(fā)出紅色光或黃色光，要想獲得白色光，還必須制造出能發(fā)出藍(lán)光的發(fā)光二極管。這樣，紅、黃、藍(lán)三種光“混合”后，就產(chǎn)生出白光?，F(xiàn)在，這個困擾人們的難題終于得到解決?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新型半導(dǎo)體材料氮化鎵，它在經(jīng)過適當(dāng)處理后就能發(fā)出藍(lán)光。發(fā)藍(lán)光的問題解決后，發(fā)白光的問題就有了希望。英國劍橋大學(xué)材料系的柯林.翰弗萊斯稱，他們在實驗中已研制出可發(fā)白光的發(fā)光二極管燈泡，這種燈泡發(fā)出的光線與陽光十分接近，具有良好的應(yīng)用前景。他說，發(fā)光二極管燈泡以半導(dǎo)體為材料，因此，這種發(fā)光裝置可以做的很小，只有幾毫米，將其安裝在墻壁或天花

10、板上，如果不開燈，幾乎察覺不到它們的存在，這樣就免去了普通白熾燈需配上燈罩以防光線刺眼睛的麻煩。另外，這種燈泡的壽命很長，安上后幾乎不用更換，今后人們也許會忘記換燈泡是怎么一回事。目前，他正在呼吁英國政府增加投入，以保證英國能在這一技術(shù)領(lǐng)域走在前列。除經(jīng)久耐用外，這種燈泡在節(jié)能方面也有很大潛力。據(jù)計算，如果美國的燈泡中有一半使用發(fā)光二極管燈泡，則可關(guān)閉24座發(fā)電站，節(jié)省數(shù)十億美元，二氧化碳的排放量也將明顯下降。正因如此，美國已計劃到2006年，所有的交通燈都使用發(fā)光二極管燈泡，這樣每個交叉路口每年即可節(jié)省750美元。盡管這種燈泡好處多多，但要真正走入普通家庭還面臨兩大障礙。一是價格太高，現(xiàn)在每

11、個燈泡的價格為30英鎊，而普通白熾燈泡只有35便士，差距太大。二是目前還難以生產(chǎn)出適合家庭使用的發(fā)白光的燈泡。但開發(fā)商相信，這種燈泡的價格在今后5年內(nèi)可以降到每個5英鎊。屆時，發(fā)光二極管燈泡將會從傳統(tǒng)的電子設(shè)備指示燈中脫穎而出，成為照明領(lǐng)域的一顆新星。發(fā)光二極管的外形見下圖：3.三極管判斷三極管有四句口訣三顛倒，找基極；pn結(jié)，定管型；順箭頭，偏轉(zhuǎn)大；測不準(zhǔn)，動嘴巴最常用的三極管有d633、9013、9014、9015、9018、8050、8550、2n222、2n2369、2n2907、2n3055、2n3440、2n3773、2n3904。本設(shè)計主要用了9014、9012。4.光敏二極管光

12、敏二極管是利用硅pn結(jié)受光照后產(chǎn)生光電流的一種光電器件。光敏二極管的電路符號、外形見圖1所示。其封裝有金封和塑封兩種（即圓柱形和扁方形）。有的光敏二極管為了提高其穩(wěn)定性，還外加了一個屏蔽接地腳，外形似光敏三極管。光敏二極管工作于反向偏壓，其光譜響應(yīng)特性主要由半導(dǎo)體材料中所摻的雜質(zhì)濃度所決定。同一型號的光敏二極管在一定的反偏電壓、相同強度和不同波長的入射光照射下，產(chǎn)生的光電流并不相同，但有一最大值。不同型號的光敏二極管在同一反偏電壓、同一強度的入射光照射下，所產(chǎn)生的光電流最大值也不相同，且光電流最大值所對應(yīng)的入射光的波長也不相同。圖2的曲線、分別是光敏二極管ndl3200、ndl5800c的光譜

13、響應(yīng)特性曲線。由圖可看出，它們的光電流的最大值分別在可見光區(qū)和紅外線區(qū)，其中二極管ndl3200的光譜響應(yīng)值最大。 由于光敏二極管的基本結(jié)構(gòu)也是一個pn結(jié)，故其檢測方法也與普通二極管相同，其測得的正、反向電阻也類似于普通二極管，但在測反向電阻遇光照時，阻值會明顯減小，否則說明管子已損壞。工作原理圖如圖6：光敏二極管的外形見下圖：5.繼電器繼電器結(jié)構(gòu)原理：繼電器是一種電子控制器件，通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器的種類很多，按輸入信號的性質(zhì)分為：電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、溫度繼電器

14、、速度繼電器、壓力繼電器等；按工作原理可分為：電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器等； 按輸出形式可分為：有觸點和無觸點兩類，按用途可分為：控制用與保護(hù)用繼電器等。 繼電器技術(shù)參數(shù)：1額定工作電壓：是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓，根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。2直流電阻：是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量。3吸合電流：是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。在正常使用時，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定的工作。而對于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的1.5倍，否則會產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。4釋

15、放電流：是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。5觸點切換電壓和電流：是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點。五制作過程將元器件焊接在一塊6cm9cm的電路板上，固定在相應(yīng)的塑料盒內(nèi)，vd1、vd4應(yīng)安裝在機殼比較醒目的位置。當(dāng)教室內(nèi)光照度不需要卡燈照明（光照度2001左右）時，自下而上調(diào)整r2，使k剛好釋放，vd4熄滅，當(dāng)教室內(nèi)光照度下降到需要開燈照明（1501左右）時，自下而上調(diào)整r6，使vd4發(fā)光，調(diào)整r6后會影響r

16、2的設(shè)定值，需要再次調(diào)整，如有條件利用照度計調(diào)整比較方便。六測試和結(jié)果分析將控制器固定在教室內(nèi)適當(dāng)位置，vd2應(yīng)處在教室內(nèi)燈光照不到的窗口朝外的方向，以采集自然環(huán)境光照度，sb1、sb2可利用原有的墻壁開關(guān)改制，方法是：在墻壁開關(guān)的面板上鉆孔，裝上兩個自復(fù)位按鈕sb1、sb2在教室內(nèi)光線較弱、vd4發(fā)光的前提下，按一下sb2照明燈熄滅。由測試結(jié)果分析得：所設(shè)計的教室照明節(jié)電控制器當(dāng)環(huán)境光線由強變?nèi)鯐r，允許開燈照明。當(dāng)環(huán)境光線由弱變強時，教室內(nèi)的照明燈將自動關(guān)閉。七總結(jié)電子信息技術(shù)專業(yè)將培養(yǎng)能適應(yīng)市場經(jīng)濟需要的，重點面向基層的應(yīng)用型高等專門人才。要求應(yīng)掌握電子技術(shù)專業(yè)所必需的基礎(chǔ)理論知識，計算機

17、知識和從事本專業(yè)必需掌握的計算機工具軟件的使用方法；并且能運用所學(xué)理論知識和技能，從事電子信息技術(shù)設(shè)備的使用、維護(hù)和技術(shù)管理等實際工作；具有利用電子電路的計算機分析設(shè)計軟件及基本的電子信息技術(shù)手段，解決本專業(yè)一般工程實際問題的初步能力。所以在畢業(yè)前的實踐性能力訓(xùn)練很重要。因為通過此次實踐訓(xùn)練使我將幾年所學(xué)的各科知識加以綜合，通過實際的系統(tǒng)運作和操作，加深對所學(xué)知識的理解，進(jìn)一步培養(yǎng)和鍛煉理論聯(lián)系實際，獨立思考的學(xué)習(xí)作風(fēng)，提高分析問題和解決問題的能力，為步入社會參加工作提供必要基礎(chǔ)。通過本設(shè)計制作的教室照明節(jié)電控制器,如何制作簡單,又可靠,便宜的電路.還有許多問題須要研究解決.致謝經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我深深體會到電子是一種更新很快的行業(yè)，要想跟上時代，就得自我不斷的努力，只靠在學(xué)校所學(xué)的東西是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，所以必須在以后的工作的中不斷的學(xué)習(xí)，打下堅定的基礎(chǔ)。論文收稿之際，我對畢業(yè)設(shè)計過程中所有給予指導(dǎo)和幫助人表示感謝。尤其是陳秀祥老師和張化麟老師對我的指導(dǎo)和幫助。他們無論在理論上還是實踐中都給予我有很大的幫助，使我得到不少的提高，這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。另外，在這次畢業(yè)設(shè)計中，同組的同學(xué)同樣給了我很大的幫助，此外我還得到很多同學(xué)的不少幫助，解決了不少的難題。在此，我由衷的感謝他們對我的幫助。參考文獻(xiàn)1.周中.家用電子制