樓道延時實驗報告

1、課程論文評審表院、系（部）電子系專業(yè)電子信息工程班級（2）學號3121003210姓名李書杰任課教師隋越蔣學程課程名稱課程設計（電子技術基礎）論文題目樓道觸摸延時開關的設計成績評語 簽字2014年 月 日復核人意見 簽字： 2014年 月 日 樓道觸摸延時開關的設計樓道觸摸延時開關是一種簡單、安全、新型的電子節(jié)能開關?？蓮V泛應用于多層住宅和辦公樓室外的走廊、門廳、樓梯間、電梯間、過道等公共場所，也可以在家庭安裝。1、 設計任務與要求1、設計一樓道觸摸延時開關，其功能是當人用手觸摸開關時，照明燈點亮，并持續(xù)一段時間后自動熄滅。2、開關的延時時間約1分鐘左右。3、用兩種方法實現(xiàn)，并自行設計供電電源

2、2、 設計原理樓道觸摸延時開關電路的總體框圖如圖所示，電路完成當人用手觸摸開關時，照明燈點亮，并持續(xù)一段時間后自動熄滅。 2-1 觸摸延時電路框圖結(jié)構觸摸延時電路是基于時基芯片NE555構成的電路，主要用于開關閉合后控制電路在一段時間后自動斷開達到延時的目的。 電路原理：觸摸延時開關電路主要由時基芯片NE555組成的定時電路，在這里接成單穩(wěn)態(tài)電路。平時由于觸摸端無感應電壓，電容通過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。 當需要開燈時，用手觸碰一下觸摸端，觸發(fā)信號電壓由加至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(nèi)部

3、截止，電源便通過給充電，這就是定時的開始。當電容上電壓上升至電源電壓的2/3時，555第7腳導通使放電，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(jié)束。定時長短由、決定：=1.1 根據(jù)設計需要延時一分鐘=60s，設=100F ，則=550K2.1實驗器材7805穩(wěn)壓管，NE555計時器，繼電器2.2電源電路 電源電路變壓器降壓后經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后得到，電路如下圖所示： 2-2 小功率直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)結(jié)構電源變壓器：將電網(wǎng)交流電壓（220V或380V）變換成符合需要的交流電壓，此交流電壓經(jīng)過整流后可獲得電子設備所需的直流電壓。因為大多數(shù)電子電路使用的電壓都不高，這個變壓器是降

4、壓變壓器。 整流電路：利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?，把方向和大小都變化?0Hz交流電變換為方向不變但大小仍有的脈動直流電壓。濾波電路：利用儲能元件電容器兩端的電壓不能突變的性質(zhì)，把電容與整流電路的負載并聯(lián)（或串聯(lián)），就可以將整流電路輸出中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電。穩(wěn)壓電路：當電網(wǎng)電壓或負載電流發(fā)生變化時，濾波電路輸出的直流電壓的幅值也將隨之變化。因此，穩(wěn)壓電路的作用是使整流濾波后的直流電壓基本上不隨交流電網(wǎng)電壓和負載的變化而變化,直流穩(wěn)壓電路如下圖3所示。圖3 直流穩(wěn)壓電路2.3延時電路2.3.1555芯片介紹555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中

5、規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作。555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)本設計所需的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC /3 和 2VCC /3。圖2.2.1是555定時器內(nèi)部組成框圖。它主要由兩個高精度電壓比較器A1、A2，一個RS觸發(fā)器，一個放電三極管和三個5K

6、電阻的分壓器而構成。它的各個引腳功能如下：1腳：外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。3腳：輸出端Vo2腳：低觸發(fā)端6腳：TH高觸發(fā)端4腳：是直接清零端。當端接低電平，則時基電路不工作，此時不論、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。圖2.3.1 55

7、5定時器邏輯符號圖2.3.2 555定時器管腳圖圖2.3.3555定時器內(nèi)部原理圖在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個比較器A1、A2基準電壓分別為的情況下，555時基電路的功能表如表一示。清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端Qn+1放電管T功能00導通直接清零10導通置011截止置11Qn不變保持表2.3.1555定時器邏輯功能表2.4繼電器電路及LED電路2.4.1繼電器介紹繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是一種“自動開關”。在設計中起著轉(zhuǎn)換電路的作用。圖2.4.1繼電器邏輯符號繼電器主要產(chǎn)品技術參數(shù) （1）、額定工

8、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，可以通過萬用表測量。 （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)定地工作。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）、釋放電流 是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。當繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復到未通電的釋放狀態(tài)。這時的電流遠遠小于吸合電流。 （5）、觸點切換電壓和電流 是指繼電器允許加載的

9、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。2.42 掌握三極管的開關作用三極管工作在飽和導通狀態(tài)(發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都是正偏置)時，其c-e極間電壓很小，比PN結(jié)的導通電壓還要低(硅管在0.5V以下)，c-e極間相當“短路”，即呈“開”的狀態(tài)。三極管在截止狀態(tài)(發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都是反偏置)時，其c-e極間的電流極小(硅管基本上量不到)，相當于“斷開(即關)”的狀態(tài)。三極管開關電路的特點是開關速度極快，遠遠比機械開關快，沒有機械接點，不產(chǎn)生電火花。開關的控制靈敏，對控制信號的要求低，導通時開關的電壓降比機械開關大，關斷時開關的漏電流比機械開關大。

10、不宜直接用于高電壓、強電流的控制。 2.5實驗過程中的分工 我主要是負責電路圖的設計，調(diào)試。我搭檔陳小鷺同學主要負責電路圖的繪畫及書寫整理實驗報告，最后的電路板是由我們兩個一起共同焊接的。2.6元件清單定時器 NE555二極管 D1,D2，D3，D4（1N4001)三極管 9013電解電容 C1(470UF)，C2(100UF)瓷介電容 C4，C5，C6, C7（104）電阻 R1，R2 ,R3 ,R4，R5（560k，1k， 200k，4.7k）三端穩(wěn)壓管 LM7805LED D5繼電器 DC5V電路設計3.2設計原理圖 圖3-1.2 觸摸延時開關電路仿真測試3.1 PCB電路圖按原理圖被排

11、列好封裝元器件，確保搭接的引線不會出現(xiàn)錯誤，布線規(guī)則虛設定合適的參數(shù)，線寬在30mill50mill之間，這樣可以防止電路板在腐蝕時不會斷線，也避免了因線距產(chǎn)生的干擾。元件安裝時采用手工焊接方法將元件按電路圖焊接，安裝時應注意：本設計中的電源電路、觸摸延時電路、繼電器執(zhí)行電路中元器件都應該合理布局。免焊接是交叉短路及確保電路板美觀程度。焊接是不要直接接焊芯片，注意錫的用量、確保焊點光滑整潔，節(jié)約資源以及焊接的時間不要太長，以免燒壞元器件。圖3.1.1圖3.2.14 實物圖 圖15 未觸摸時的實物圖圖16 觸摸后的實物圖5.故障分析1.燈不會很靈敏的亮。在出現(xiàn)這種情況可能有以下幾種原因：電路圖設

12、計錯誤；連接時出現(xiàn)錯誤，或者是555輸出端接的放大電路有問題等2.一上電源后，led燈就處于常亮狀態(tài)，觸摸后led燈滅了一分鐘。出現(xiàn)這種情況很顯然是因為將led燈接在了繼電器的常閉端了3.led燈亮度很小。這種情況可能是因為led燈前的保護電組太大，導致提供給led燈的電壓很小四、 設計體會通過對樓道延時觸摸開關的設計，我掌握了常用元件的識別和測試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了電路的連接方法；以及如何提高電路的性能等等。焊接一個基本電路系統(tǒng)，首先要多次實驗仿真，精確實驗要采用的原件參數(shù)，多查閱相關的資料。然后就是要合理的對電路布局，是電路美觀且便于檢查和測試，最后是調(diào)試過程，調(diào)試需要分模塊，逐

13、步進行檢查和測試，然后進行整體測試。直至實現(xiàn)電路滿足實驗要求。本次試驗還有一個最大的收獲，那就是體會到團隊合作的力量。我們小組的每個成員都能發(fā)揮自己的聰明才智，為實驗的成功奉獻力量，所以才有我們現(xiàn)在的成果！真的很感謝指導和幫助的老師，謝謝你們讓我們再次成長，學到了更多有用的知識！同時也提升了我們對于專業(yè)課學習的信心，別人都說我們的專業(yè)課很難學，可是通過這次實驗我們知道了一切的難題只要用心努力去做，就一定可以解決！除此之外，還有值得我們自豪的就是我們的線路連得橫豎分明，簡直就是藝術，當然，我們也有很多不足的地方，制板幾次都沒成功，浪費了很多材料，錫焊還不是很會用，焊接的很粗糙。  “實踐是檢驗真理的唯一要求?！边@次試驗課程設計讓我真正體會到努力之后就一定會有收獲，我們開動腦筋，冥思苦想，用了好多方法，試驗了好多次，都還是沒有達到預期的效果，可是也取得了