SCR夜間光控照明燈電路設(shè)計(jì)

----.可修編..z.SCR夜間光控照明燈電路設(shè)計(jì)摘要隨著光控電路的發(fā)展,光能在智能化設(shè)計(jì)電路中得到了廣泛應(yīng)用,本文設(shè)計(jì)了一種既實(shí)用又便于制作的光控照明電路,首先為確保電路能正常工作設(shè)計(jì)了一個(gè)穩(wěn)壓電路,然后利用光敏元件隨光照強(qiáng)度的變化而阻抗發(fā)生變化的特點(diǎn)去控制電信號(hào)的強(qiáng)弱,再由傳感器將變化的電信號(hào)傳遞給觸發(fā)器,只要電信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到一定程度就可觸發(fā)觸發(fā)器使其導(dǎo)通工作,這樣就能實(shí)現(xiàn)當(dāng)外界光照強(qiáng)度降低到一定程度時(shí),使照明電路導(dǎo)通工作,從而就可實(shí)現(xiàn)光對照明電路的亮與暗的控制。本文首先采用了晶閘管﹑光敏器件﹑高亮度LED燈﹑電容降壓技術(shù)等。設(shè)計(jì)了SCR夜間光控照明燈電路設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)組成的特點(diǎn)如下：本文達(dá)到的指標(biāo)：達(dá)到了實(shí)用性﹑經(jīng)濟(jì)性﹑創(chuàng)新性。大大增大了經(jīng)濟(jì)效益。它的特點(diǎn)：電容降壓，使得體積重量大大減小，成本顯著地降低，從而效率明顯的上升。所需要達(dá)到的指標(biāo)：U=220V﹑驅(qū)動(dòng)LED=30W，實(shí)現(xiàn)了高效的切換關(guān)燈與熄燈的自動(dòng)控制。實(shí)用性：SCR夜間光控照明燈可以廣泛的應(yīng)用到廣場﹑街道等等的公共場所，因此具有很高的實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵詞:穩(wěn)壓電路，光敏元件，光照強(qiáng)度，電信號(hào)，傳感器，觸發(fā)器ABSTRACTWiththedevelopmentofthelight-controlledcircuit,theenergyoflighthaswidelybeenappliedintheintellectuaectualizationdesignedcircuitAkindoflight-controlledilluminationcircuitwhichisbothpracticalandconvenientlymadeisdesignedinthearticle.Atfirst,avoltage-estabilizerisdesiginedtoguaranteetheelectricalmadeisdesignedtoguaranteetheelectricalcircuittoworkchangingoftheintenthofthethestrengthorweakenthoftheelectricalsignal,thenthesensortransmitsthechangedelectricalsignaltothetriggerswitch,theintensityofelectricalsignalwhichreachestoacertaine*tentcancausethetriggerswitchtobreakover.Sowhentheintensityofilluminationoutsidereducestoacertaine*tent,thiscanrealizetheaimthattheilluminationcircuitbreakovers,andthenthebrightorblackconditionsoftheilluminationcircuitarecontrolledbythelight.Atfirst,thispaperadoptsthyristorphotosensorhighbrightnessLEDlampcapacitorstep-downtechnologydesignoftheSCRelectriclightingatnightcircuitdesign,thesystempositionisasfollows:Thecharacteristicsofthispaper,theperformanceinde*esofthepracticaleconomyinnovationofthisarticlefeatures:capacitancestep-down,greatlyreducethevolumeweight,significantlyreducecost.Risingefficiencyobviousindicatorsofthisarticle:U=30w,220=vdriveLEDtorealizetheefficientautomaticcontrolswitchtoturnoffthelights.ThelightsoutPracticability:SCRelectriclightingatnightcanbewidelyappliedtothesquarestreetandsoonpublicplace,thereforehastheveryhighpracticabilityandeconomy.KEYWORDS:voltage-stabilizercircuit,lightactivatedelement,intensityofillumination,electricalsignal,sensor,triggerswitch--.可修編..z.目錄前言1.1目的及意義.....................................................1.2國外的發(fā)展動(dòng)態(tài)...............................................1.3本文需要研究的容及論文安排...................................設(shè)計(jì)的方案及分析2.1方案設(shè)計(jì)的要求.................................................2.2設(shè)計(jì)方案1的分析...............................................2.3設(shè)計(jì)方案2的分析...............................................2.4設(shè)計(jì)方案3的分析...............................................2.5設(shè)計(jì)方案4的分析...............................................整體電路及各個(gè)單元的電路設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)指示要求...................................................3.2電路組成框圖...................................................3.3變壓器參數(shù)設(shè)計(jì).................................................3.4限流降壓電路及參數(shù)設(shè)計(jì).........................................3.5整流電路參數(shù)設(shè)計(jì)...............................................3.6SCR開關(guān)管-雙向晶閘管的選擇.....................................3.7光控制電路......................................................3.8LED燈的選擇....................................................樣品制作與實(shí)驗(yàn)4.1電路設(shè)計(jì)4.2PCB板的制作4.2.1布線注意事項(xiàng)4.2.2布線思路4.2.3PCB板的制作4.3焊接裝配以及實(shí)物照片4.4調(diào)試及調(diào)試結(jié)果總結(jié)5.1設(shè)計(jì)要點(diǎn)及知識(shí)總結(jié)5.2心得與收獲致參考文獻(xiàn)--.可修編..z.前言1.1目的意義照明隨人類文明的啟蒙同步啟蒙、同步發(fā)展，同時(shí)它也是人類掌握的最早一種科學(xué)技術(shù)。眾所周知火是人類文明起源的重要標(biāo)志，也是最早的人造光源。由于有了篝火，所以人們可以利用夜晚的時(shí)間從事更多的勞作，因此加速了文明的發(fā)展和生產(chǎn)力的提高。由于人類生產(chǎn)力的不斷提高，人們對照明技術(shù)的要求也就不斷的提高，從初人的篝火到以后的動(dòng)物或植物的油燈、到漢代普遍使用蜂蠟蠟燭以及隨現(xiàn)代石油工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的石蠟蠟燭、煤油燈和汽燈（馬燈）等諸多照明裝置發(fā)展的實(shí)例證明，隨著人類文明的發(fā)展，照明總是走在前沿，并且將最新科技成果即時(shí)應(yīng)用到照明領(lǐng)域。隨著第二次工業(yè)革命的產(chǎn)生，人類社會(huì)進(jìn)入電氣時(shí)代，首先就是電氣化的照明，1879年愛迪生發(fā)明了人類第一只電氣照明工具——碳絲白熾燈，就此開拓了人類社會(huì)的電氣照明新時(shí)代，同時(shí)啟動(dòng)了一項(xiàng)龐大的最為普及也最為重要的電氣照明產(chǎn)業(yè)，照明控制也成了新生的電力工業(yè)部門的第一個(gè)大客戶，支持并帶動(dòng)了整個(gè)電力工業(yè)的快速發(fā)展。電氣照明的誕生使得人類活動(dòng)的時(shí)域、空域大為延伸，人類的才華和潛能得到更大程度的發(fā)揮，促進(jìn)人類文明進(jìn)程的加速發(fā)展，不能想象如果沒有電氣照明如今的人類社會(huì)將是怎樣一種狀態(tài)，人類的科學(xué)技術(shù)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、文化藝術(shù)、醫(yī)療衛(wèi)生……將會(huì)是怎樣的水平。照明控制技術(shù)是如此重要，人類文明、人類的一切活動(dòng)已經(jīng)再也離不開電氣照明控制技術(shù)，凡有人類活動(dòng)的地方必定有照明裝置的出現(xiàn)，照明太普及了，因?yàn)樗臒o處不在以至使得人們身在其中根本感覺不到照明的重要性。正是因?yàn)殡姎庹彰鬟^分普及、加以人類的過度奢侈、過量的照明不僅大量消耗了能源，加重了能源的浪費(fèi)，而且給環(huán)境污染雪上加霜。據(jù)統(tǒng)計(jì)世界各發(fā)達(dá)國家照明用電占總發(fā)電量的比例已從頂盛時(shí)的14%降低到約12%。目前我國照明用電占總發(fā)電量比例也在相似圍。節(jié)能環(huán)保是當(dāng)今世界的一個(gè)普遍話題和課題，照明用電在總能耗中占有如此大的份額，自然首當(dāng)其沖成為節(jié)能減排的重要目標(biāo)。為了減少過度的商業(yè)照明、標(biāo)志照明和景觀照明是減少光污染、降低照明能耗的一項(xiàng)重要措施，而研發(fā)和普及高效照明自控裝置及及配套電器，開發(fā)可再生能源的利用則是一項(xiàng)更根本、更積極也更有效的節(jié)能措施，因而綠色照明、節(jié)能燈（CFL）、發(fā)光二極管（LED）、固態(tài)照明（SSL）、半導(dǎo)體照明（SCL）、光伏照明以及各種時(shí)髦名詞術(shù)語應(yīng)運(yùn)而生，其中不少是值得我們注意并深入研究、努力實(shí)施的觀念和方向。然而泥沙具下，其中也混入了不少未深入了解就望文生義的決策和更大量的不符科學(xué)規(guī)律、乘機(jī)進(jìn)行的商業(yè)炒作，有些貌似積極的謬論或歪風(fēng)實(shí)際是對綠色照明的誤解甚或破壞。過去,在很多用電的公共場所,常采用由值班人員晚上合闡白天拉闡的控制方式,其缺點(diǎn)是人工控制較煩鎖,操作受人為因素影響,有時(shí)天亮著便開了燈,有時(shí)天黑卻沒有照明.本文介紹一種既實(shí)用又便于制作的光控照明燈電路,首先制作穩(wěn)壓電路，然后利用光電池或者光電二極管的阻抗發(fā)生變化的特點(diǎn)去控制電信號(hào)的強(qiáng)弱,再由傳感器將變化的電信號(hào)傳遞給觸發(fā)器,只要電信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到一定程度就可觸發(fā)觸發(fā)器使其導(dǎo)通工作,這樣就能實(shí)現(xiàn)當(dāng)外界光照強(qiáng)度降低到一定程度時(shí),使照明電路導(dǎo)通工作。從而就可實(shí)現(xiàn)光對照明電路的亮與暗的控制。1.2國外的發(fā)展動(dòng)態(tài)一套優(yōu)良的照明自控裝置是多種不同功能的部件的組合，照明自控裝置對人類太重要了，自從人類文明發(fā)展以來盡管過去并未意識(shí)，但是人們一直自發(fā)地在尋找新的照明自控技術(shù)，尋找照明效果更好、更環(huán)保、更方便、更廉價(jià)的照明自控裝置，從篝火到電氣光源，人類花費(fèi)了數(shù)萬年的時(shí)間逐步演進(jìn)。而在進(jìn)入電氣照明時(shí)代以后，在短短120年的時(shí)間中，電光源則以無與論比的速度快速發(fā)展，人類科技的各種有關(guān)的最新成果都會(huì)立即應(yīng)用到照明領(lǐng)域并將照明科技推向前進(jìn)。電光源是多學(xué)科科技成果的結(jié)晶，舉如光學(xué)、電子學(xué)、熱力學(xué)、材料科學(xué)、半導(dǎo)體物理學(xué)、化學(xué)和機(jī)械等的很多學(xué)科的最新成果都很快應(yīng)用到光源中以提高其性能，因?yàn)檎彰魇侨藗冏罨?、最關(guān)鍵的需要之一。作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)門類，電光源有著最為廣闊的持續(xù)發(fā)展、永不衰退的市場，其本身孕育著無限的商機(jī)，這也是各行各業(yè)人們競相關(guān)注的原因。古代我國的照明產(chǎn)業(yè)一直領(lǐng)先于世界，至今還留存著大量精美絕倫的自遠(yuǎn)古至近代的油燈、燭臺(tái)或是燈籠等器具。世界進(jìn)入工業(yè)化以后我國的科學(xué)技術(shù)落后了，但即使如此我國電光源工業(yè)的發(fā)展一貫緊跟國際的步伐，其發(fā)展歷程充分證明了此點(diǎn)，例如：1879年愛迪生發(fā)明了世界上第一只碳絲白熾燈，隨后建立了美國GE公司成立了世界上第一間燈泡廠，在29年后的1908年GE就來到煤油燈、汽燈遍布并且大量使用著洋蠟燭的中國建立了中國第一家電燈廠，1918年又在建立了燈泡廠，迅速將這種新型電氣光源普及到凡有電力供應(yīng)的中國城市，5年以后即1923年中國人也在建立了自己的燈泡廠“亞浦爾”（1966年更名亞明燈泡廠）以滿足供不應(yīng)求的燈泡市場的需要。1939年~1940年二次大戰(zhàn)期間美國作為全球戰(zhàn)場的后方供應(yīng)基地，全國均成為日夜開工的工廠，各種物資和電力極度緊，為節(jié)約電力美取了兩大措施：即將全國電網(wǎng)換用銀纜以減少電路損耗、同時(shí)將銅置換出來制造武器，并且在所有工廠力推廣當(dāng)時(shí)剛剛研發(fā)成功的最新照明光源——熒光燈。當(dāng)時(shí)熒光燈光效為40lm/W，為傳統(tǒng)白熾燈10lm/W的4倍，這對緩解當(dāng)時(shí)極度緊的電力供應(yīng)產(chǎn)生了巨大作用?？箲?zhàn)勝利后的第二年即1946年電照廠首先制成了中國最早的電工牌熒光燈，以后電照廠遷分為電子管廠和燈泡廠、后來燈泡廠改名為華東電子管廠。20世紀(jì)前期照明科技人員注意到了鈉（Na）原子的諧振輻射波長為589.0和589.6nm，在人眼視見函數(shù)峰值（550nm）附近，利用鈉的放電，理論發(fā)光效率可達(dá)250~300lm/W，但是由于鈉原子很易滲入玻璃或石英中泄出，燈性能不穩(wěn)定，壽命很短；另一問題是單靠鈉原子發(fā)出的589nm黃光無法分辨物體的顏色和特征，照明效果極差，因此無實(shí)用價(jià)值，直到20世紀(jì)50年代后期發(fā)明了抗鈉侵蝕的多晶半透明氧化鋁瓷，并解決了鈮管與瓷匹配封接的問題，從此研發(fā)成功了有實(shí)用價(jià)值的高光效高壓鈉燈。在高壓鈉燈中瓷電弧管殼溫度達(dá)700℃以上，鈉蒸汽分壓力達(dá)200Torr，鈉原子光譜展寬，覆蓋了大部分可見光譜區(qū)，使其顯色性大有改進(jìn)。1965年出現(xiàn)了高壓鈉燈的構(gòu)想，1967年則出現(xiàn)了最早的高壓鈉燈商品，雖然這種燈顯色指數(shù)較低，但光效高達(dá)120lm/W，至今仍是光效最高的實(shí)用燈種。1974年電子管廠和亞明燈泡廠開始研發(fā)高壓鈉燈，1980年電子管廠、亞明燈泡廠以及隨后燈泡廠全面引進(jìn)高壓鈉燈及瓷管生產(chǎn)線，從此高壓鈉燈在中國大面積發(fā)展。20世紀(jì)70年代后期、80年代前期飛利浦成功研發(fā)成功緊湊型熒光燈，光效達(dá)60~80lm/W，顯色指數(shù)約60~80，與鎮(zhèn)流器集成一體后體積小巧，輪廓與白熾燈相近可以方便地取代白熾燈插入燈具中直接使用，極為方便。但這種燈比白熾燈光效高了6~8倍，壽命長約5倍。當(dāng)時(shí)這種緊湊型熒光燈被視為用以取代白熾燈、鹵素?zé)舻牡谌庠矗聦?shí)證明這一過程是曲折而漫長的。緊湊型熒光燈一經(jīng)問世立即引起中國光源科技工作者的注意，1981年、立即開始研發(fā)，隨后、以及全國各地均開始仿制，至今中國生產(chǎn)的緊湊型熒光燈已覆蓋全球。中國照明自控裝置的開發(fā)水平目前雖仍落后于大型跨國照明自控裝置公司，但中國照明自控裝置產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分迅速，其進(jìn)展是驚人的，目前除智能型和全自動(dòng)型之外，中國各類照明自控裝置的發(fā)展在全世界已占主導(dǎo)地位，中國生產(chǎn)了2/3以上各類高質(zhì)量照明自控裝置供應(yīng)世界各地，并且中國的開發(fā)水平和科技實(shí)力也正在向國際最高水平逼近，若干年后將會(huì)處于主導(dǎo)地位，數(shù)年后無論是中國的智能型或是全自動(dòng)型，將與其它照明自控裝置產(chǎn)品一樣令世界瞠目。1.3本文需要研究的容及論文安排過去,在很多用電的公共場所,常采用由值班人員晚上合闡白天拉闡的控制方式,其缺點(diǎn)是人工控制較煩鎖,操作受人為因素影響,有時(shí)天亮著便開了燈,有時(shí)天黑卻沒有照明.本文介紹一種既實(shí)用又便于制作的光控照明燈電路,首先制作穩(wěn)壓電路，然后利用光電池或者光電二極管的阻抗發(fā)生變化的特點(diǎn)去控制電信號(hào)的強(qiáng)弱,再由傳感器將變化的電信號(hào)傳遞給觸發(fā)器,只要電信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到一定程度就可觸發(fā)觸發(fā)器使其導(dǎo)通工作,這樣就能實(shí)現(xiàn)當(dāng)外界光照強(qiáng)度降低到一定程度時(shí),使照明電路導(dǎo)通工作。從而就可實(shí)現(xiàn)光對照明電路的亮與暗的控制。設(shè)計(jì)的方案及分析2.1方案設(shè)計(jì)的要求控制功率≤30W。進(jìn)行整體方案的論證與比較。提供完整的電路設(shè)計(jì)圖與原理圖。對有關(guān)原理進(jìn)行分析。對相關(guān)器件設(shè)備進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)一個(gè)光控照明電路，并對此進(jìn)行焊接并且演示。2.2設(shè)計(jì)方案1的分析方案一電路如圖1所示，它采用電容降壓方案。其方案圖是:圖1電容降壓方案其工作原理為：電容降壓的工作原理是利用電容在一定的交流信號(hào)頻率下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流。這類電路通常用于低成本取得非隔離的小電流電源。它的輸出電壓通常在幾伏到三十幾伏之間，這取決于所使用的穩(wěn)壓管，而電流大小正比于限流電容容量的大小。圖中C1，C2為降壓電容。R1，R2為限流電阻和電容C1，C2為泄放電阻，防止產(chǎn)生殘留電壓。泄放電阻的作用為：當(dāng)正弦波在最大峰值時(shí)刻被切斷，電容C1上的殘存電荷無法釋放，會(huì)長久存在，在維修時(shí)候如果人體接觸到C1的金屬部分，有強(qiáng)烈的觸電可能，而R1的存在，能將殘存的電荷泄放出去，從而保證人，機(jī)的安全。泄放電阻的阻值與電容大小有關(guān)，一般來說，電容的容量越大，殘存的電荷越多，泄放電阻的阻值紀(jì)要選小點(diǎn)。圖中D1-D4的作用為整流，其作用為將交流電整流為直流電；C3，C4的作用為濾波，其作用是將整流后的脈動(dòng)直流電壓濾波成為平穩(wěn)的直流電壓。壓敏電阻的作用是將輸入電源中瞬間的脈沖高電壓對地泄放掉，從而保證了LED不被擊穿。分析：（1）有光照時(shí)候RL（白天）封鎖單結(jié)晶體管工作，SCR不通，燈滅；（2）無光照時(shí)候RL（夜晚）VT開通，SCR通，燈亮。方案一總結(jié)：該方案采用電容C1和C2降壓，省掉了變壓器，它的體積小，比較經(jīng)濟(jì)可靠。2.3設(shè)計(jì)方案2的分析方案二如圖2所示，它采用了電容降壓和555以及光敏電阻RL。其方案圖是:圖2555和RL繼電器J作為開關(guān)其工作原理為：555振蕩電路：如圖2.3就是555組成的多諧振蕩器，電路很簡單只要給它輸入一定的電壓就可以工作了。本設(shè)計(jì)中輸入的電壓為8V。555可輸入的電壓圍為4.5V至12V。D1為回流二極管C2為濾波電容各個(gè)引腳功能如圖2.2所示：引腳功能eq\o\ac(○,1)腳接地eq\o\ac(○,3)腳輸出端eq\o\ac(○,5)腳控制信號(hào)輸入eq\o\ac(○,4)、eq\o\ac(○,8)腳接電源eq\o\ac(○,2)、eq\o\ac(○,6)、eq\o\ac(○,7)腳信號(hào)輸入端圖2.2引腳功能555振蕩器如圖2.3所示：圖2.3555振蕩器RP1、R5、R6、C1為定時(shí)元件，和555時(shí)基電路共同組成了振蕩電路的振蕩頻率。電容降壓：電容降壓的工作原理是利用電容在一定的交流信號(hào)頻率下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流。這類電路通常用于低成本取得非隔離的小電流電源。它的輸出電壓通常在幾伏到三十幾伏之間，這取決于所使用的穩(wěn)壓管，而電流大小正比于限流電容容量的大小。555定時(shí)器：555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器C1的同相輸入端的電壓為2VCC/3，C2的反相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3，則比較器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā)器置1，使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大于VCC/3，則C1的輸出為0，C2的輸出為1，可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為低電平。光敏電阻：光敏電阻的工作原理是基于光電效應(yīng)。當(dāng)光敏電阻受到一定波長圍的光照時(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)光敏電阻的靈敏度高。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。分析：（1）白天RL呈低阻，555的2，6腳為高電平，處于復(fù)合狀態(tài)，3腳輸出低電平，繼電器J不動(dòng)作，燈LED不亮。（2）晚上，無光照RL，RL呈高阻，2，6為較低電平，大于2/3VDD,555的3腳輸出為高電平，繼電器J得電，JH閉合，燈LED亮。方案二總結(jié)：該方案采用了電阻RL為光控開關(guān)，光控開關(guān)作用于繼電器J,繼電器J進(jìn)一步控住LED的點(diǎn)亮與熄滅。它的成本低，可靠，但是有觸點(diǎn)。2.4設(shè)計(jì)方案3的分析方案三如圖3所示，它采用了BA2101專用集成電路光調(diào)IC和雙向SCR光敏電阻RL組成光控開關(guān)。其方案圖是：圖3BA211專用集成電路控制電路其工作原理為：雙向SCR:晶閘管（硅控制整流器件）具有NPNP的4層結(jié)構(gòu)，可以通過柵極信號(hào)控制正向電流通電時(shí)間的開關(guān)用半導(dǎo)體器件。光敏電阻：光敏電阻的工作原理是基于光電效應(yīng)。當(dāng)光敏電阻受到一定波長圍的光照時(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)光敏電阻的靈敏度高。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。分析：（1）RL光敏二極管進(jìn)行日晚限亮，白天RL被光照，將觸發(fā)脈沖短路，VTS不能觸發(fā)，燈LED滅；（2）晚上DL不觸發(fā)，電阻很大，觸發(fā)脈沖可通過VTS的極，觸發(fā)VTS,燈LED亮。方案三總結(jié)：該方案采用了BA2101專用光調(diào)IC和雙向SCR光敏電阻RL組成光控開關(guān)，其特點(diǎn)為調(diào)光性能好，穩(wěn)定性強(qiáng)。2.5設(shè)計(jì)方案4的分析方案四如圖4所示，它采用了光電二極管或者光電池控制夜光燈。它的方案圖是：圖4光電二極管或者光電池控制夜光燈其工作原理為：變壓器把220V降壓為24V,再利用電阻與電容并聯(lián)進(jìn)行降壓限流處理到合適的電壓電流供給LED燈組，再利用光控器件對它進(jìn)行處理。分析：（1）夜晚：光電池電阻大，端電壓高，使得觸發(fā)二極管VDT導(dǎo)通，觸發(fā)主晶閘管Vscr導(dǎo)通，燈點(diǎn)亮。（2）白天光電池導(dǎo)通，電壓低，VDT不通，Vscr不通，燈熄滅。方案四總結(jié)：該方案采用了光電二極管或者光電池控制夜光燈的方法，利用R1和C1為降壓環(huán)節(jié)，Cs和Rs為Vscr的阻容保護(hù)，防止損壞。因此該方案的穩(wěn)定性最好，材料最省，經(jīng)濟(jì)性能最好。整體電路及各個(gè)單元的電路設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)指示要求照明電路系統(tǒng)中的參數(shù)選擇（C1、VD1、VD3、C2、VT、VTH、VD1、R2、C3）參數(shù)的選擇。（2）LED的參數(shù)及參考個(gè)數(shù)的選擇，要求LED的功率到達(dá)30W。（3）光敏電阻RL參數(shù)的選擇。3.2電路組成框圖電路組成框圖如圖3.2所示：圖3.2組成框圖本文設(shè)計(jì)的電路組成框圖主要有變壓器、電容降壓、光電控制、SCR與LED燈組成。3.3變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)變壓器的電路如圖3.3所示：圖3.3變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)電路變壓器的工作原理：變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。最簡單的鐵心變壓器由一個(gè)軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個(gè)匝數(shù)不等的線圈構(gòu)成。鐵心的作用是加強(qiáng)兩個(gè)線圈間的磁耦合。為了減少鐵渦流和磁滯損耗，鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成;兩個(gè)線圈之間沒有電的聯(lián)系，線圈由絕緣銅線（或鋁線）繞成。一個(gè)線圈接交流電源稱為初級(jí)線圈（或原線圈），另一個(gè)線圈接用電器稱為次級(jí)線圈（或副線圈）。實(shí)際的變壓器是很復(fù)雜的，不可避免地存在銅損（線圈電阻發(fā)熱）、鐵損（鐵心發(fā)熱）和漏磁（經(jīng)空氣閉合的磁感應(yīng)線）等，為了簡化討論這里只介紹理想變壓器。理想變壓器成立的條件是：忽略漏磁通，忽略原、副線圈的電阻，忽略鐵心的損耗，忽略空載電流（副線圈開路原線圈線圈中的電流）。例如電力變壓器在滿載運(yùn)行時(shí)（副線圈輸出額定功率）即接近理想變壓器情況。變壓器是利用電磁感應(yīng)原理制成的靜止用電器。當(dāng)變壓器的原線圈接在交流電源上時(shí)，鐵心中便產(chǎn)生交變磁通，交變磁通用φ表示。原、副線圈中的φ是相同的，φ也是簡諧函數(shù)，表為φ=φmsinωt。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，原、副線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢為e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2為原、副線圈的匝數(shù)。由圖可知U1=-e1，U2=e2（原線圈物理量用下角標(biāo)1表示，副線圈物理量用下角標(biāo)2表示），其復(fù)有效值為U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ，令k=N1/N2，稱變壓器的變比。由上式可得U1/U2=-N1/N2=-k，即變壓器原、副線圈電壓有效值之比，等于其匝數(shù)比而且原、副線圈電壓的位相差為π。電路如圖3.3所示，輸入電壓U1=220V,U2=24V,LED燈=3OW,使得效率η=90％，根據(jù)以上的參數(shù)選擇變壓器：變壓器的容量為30VA變壓器的輸入電壓為220V/59Hz;輸出電壓為24V由得市長安區(qū)理想電源廠制造，聯(lián)系73.4限流降壓電路及參數(shù)設(shè)計(jì)限流降壓單元的電路如圖3.4所示：圖3.4降壓限流電路電容降壓的工作原理：電容降壓的工作原理是利用電容在一定的交流信號(hào)頻率下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流。這類電路通常用于低成本取得非隔離的小電流電源。它的輸出電壓通常在幾伏到三十幾伏之間，這取決于所使用的穩(wěn)壓管，而電流大小正比于限流電容容量的大小。。電容降壓所需要注意的事項(xiàng):1.電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應(yīng)用上要特別注意隔離，嚴(yán)防觸電;2.限流電容須接于火線，其耐壓選擇應(yīng)大于兩倍的電源電壓，且須采用無極性電容，絕對不能采用電解電容，并加串防浪涌沖擊兼保險(xiǎn)的放電電阻;3.根據(jù)負(fù)載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當(dāng)?shù)碾娙?，而不是依?jù)負(fù)載的電壓功率選取適當(dāng)?shù)碾娙?4.注意穩(wěn)壓管功耗，嚴(yán)禁穩(wěn)壓管斷開運(yùn)行。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值應(yīng)等于負(fù)載電路的工作電壓，其穩(wěn)定電流的選擇也非常重要。由于電容降壓電源提供的的是恒定電流，近似為恒流源，因此一般不怕負(fù)載短路，但是當(dāng)負(fù)載完全開路時(shí)，限流電阻及穩(wěn)壓管中將通過全部的電流，容易造成穩(wěn)壓管燒壞;5.電容降壓不能用于大功率負(fù)載條件，因?yàn)椴话踩?6.電容降壓不適合動(dòng)態(tài)負(fù)載條件以及容性和感性負(fù)載。7.盡量采用半波整流，不建議采用橋式整流．而且要滿足恒定負(fù)載的條件。圖中C1，C2為降壓電容。R1，R2為限流電阻和電容C1，C2為泄放電阻，防止產(chǎn)生殘留電壓。一般電阻的選擇為：R1=R2=1MΩ;電容值按照公式（3-4-1）選?。?-4-1)公式（3-4-1）中：為負(fù)載峰值電流；f=50Hz;為負(fù)載所需電壓。對于LED燈組，要求為30V,=600mA,所以C1為：=1.861uF實(shí)際取得C1=2uF。同理可得：=0.893uF實(shí)際取得C2=1uF。R1，R2電阻功率消耗,的計(jì)算：=(3-4-2)R1=1MΩ,C1=2uF代入公式（3-4-2）=2.7×1×=W=0.011mW==W=0.0027mW3.5整流電路參數(shù)設(shè)計(jì)整流電路圖如圖3.5所示：圖3.5整流電路整流電路：整流電路把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。20世紀(jì)70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負(fù)載之間，用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分。變壓器設(shè)置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔。設(shè)LED負(fù)載電流為=100mA,交流電壓為220V，則VD1~VD4的二極管的反向電壓為：二極管的平均電流為：因此手查手冊可選IN4007，其參數(shù)，。正向壓降VF=1.1V。3.6SCR開關(guān)管-雙向晶閘管的選擇雙向SCR開關(guān)電路如圖3.6所示：圖3.6SCR開關(guān)電路雙向晶閘管是由N-P-N-P-N五層半導(dǎo)體材料制成的，對外也引出三個(gè)電極，雙向晶閘管相當(dāng)于兩個(gè)單向晶閘管的反向并聯(lián)，但只有一個(gè)控制極。雙向晶閘管與單向晶閘管一樣，也具有觸發(fā)控制特性。不過，它的觸發(fā)控制特性與單向晶閘管有很大的不同，這就是無論在陽極和陰極間接入何種極性的電壓，只要在它的控制極上加上一個(gè)觸發(fā)脈沖，也不管這個(gè)脈沖是什么極性的,都可以使雙向晶閘管導(dǎo)通。由于雙向晶閘管在陽、陰極間接任何極性的工作電壓都可以實(shí)現(xiàn)觸發(fā)控制，因此雙向晶閘管的主電極也就沒有陽極、陰極之分，通常把這兩個(gè)主電極稱為T1電極和T2電極，將接在P型半導(dǎo)體材料上的主電極稱為T1電極，將接在N型半導(dǎo)體材料上的電極稱為T2電極。由于雙向晶閘管的兩個(gè)主電極沒有正負(fù)之分，所以它的參數(shù)中也就沒有正向峰值電壓與反向峰值電壓之分，而只用一個(gè)最大峰值電壓，雙向晶閘管的其他參數(shù)則和單向晶閘管相同。虛線表示負(fù)載電流通過雙向晶閘管VTH的情況，VTH通，才有電流流通。否則就關(guān)斷。及其開關(guān)信號(hào)是由光控電路控制的。晶閘管SCR的型號(hào)及其參數(shù)的確定：晶閘管SCR正反向擊穿電壓,因此選擇600V的SCR。晶閘管SCR電流有效值：(2.8為保險(xiǎn)系數(shù)）（為燈的總電流300mA）=2.8×300=840mA取得。所以選擇1A/700V的雙向晶閘管。查手冊3CTS1。其為400-1000V，。逆封管的選擇：MAC97-8電流8A,MAC9A-8電流8A,MAC97B-B電流8A.T2322M電流25A,T2323M電流25A,T2302PM電流25A.3.7光控制電路光控電路如圖3.7所示：圖3.7光控電路光控電路：光控電路中有一個(gè)光敏元件，光敏電阻或者光敏二極管、光敏三極管，光敏元件的特性是它的阻隨光照的強(qiáng)弱變化而變化，一般是光線強(qiáng)時(shí)電阻減小，光線弱時(shí)電阻增大，從而可改變電路的分壓值，經(jīng)開關(guān)電路、放大電路來控制可控硅導(dǎo)通或截止來實(shí)現(xiàn)光控的。（1）夜晚：光電池電阻大，端電壓高，使得觸發(fā)二極管VDT導(dǎo)通，觸發(fā)主晶閘管Vscr導(dǎo)通，燈點(diǎn)亮。（2）白天光電池導(dǎo)通，電壓低，VDT不通，Vscr不通，燈熄滅。該方案采用了光電二極管或者光電池控制夜光燈的方法，利用R1和C1為降壓環(huán)節(jié)，Cs和Rs為Vscr的阻容保護(hù)，防止損壞。因此該方案的穩(wěn)定性最好，材料最省，經(jīng)濟(jì)性能最好。3.8LED燈的選擇依照用戶的要求，可在市場上選10W,20W,30W,40W,100W,200W等等的燈組。樣品制作與試驗(yàn)4.1電路設(shè)計(jì)總電路設(shè)計(jì)如圖4.1所示。圖4.1電路設(shè)計(jì)其工作原理為：變壓器把220V降壓為24V,再利用電阻與電容并聯(lián)進(jìn)行降壓限流處理到合適的電壓電流供給LED燈組，再利用光控器件對它進(jìn)行處理。分析：（1）夜晚：光電池電阻大，端電壓高，使得觸發(fā)二極管VDT導(dǎo)通，觸發(fā)主晶閘管Vscr導(dǎo)通，燈點(diǎn)亮。（2）白天光電池導(dǎo)通，電壓低，VDT不通，Vscr不通，燈熄滅。總結(jié)：該方案采用了光電二極管或者光電池控制夜光燈的方法，利用R1和C1為降壓環(huán)節(jié)，Cs和Rs為Vscr的阻容保護(hù)，防止損壞。因此該方案的穩(wěn)定性最好，材料最省，經(jīng)濟(jì)性能最好。4.2PCB板的制作布線注意事項(xiàng)1.地線、電源線最好要比其它的走線粗很多，因?yàn)閷?dǎo)線粗會(huì)使得導(dǎo)線上的電阻變小，這樣電源的功率在導(dǎo)線上的消耗就會(huì)變小，減少了功率的浪費(fèi)；

2.當(dāng)走線在轉(zhuǎn)彎處應(yīng)該有一個(gè)過渡，最好是45或者135度角過渡，而不應(yīng)該采用直角轉(zhuǎn)彎，因?yàn)檫@樣會(huì)減少信號(hào)受到干擾；

3.電源電路部分最好放在板子的邊緣部分，因?yàn)殡娫磿?huì)產(chǎn)生熱量，這樣可以避免電源部分對其它各部分電路造成干擾；

4.數(shù)字電路與模擬電路部分要分開，這樣可以避免相互之間的干擾；

5.高頻部分要與低頻部分嚴(yán)格分開，這樣可以避免低頻信號(hào)對高頻部分產(chǎn)生干擾；

6.有高頻的地方，對這部分要單獨(dú)敷銅，其它部分可以一起敷銅，這樣可以避免其它部分對高頻部分產(chǎn)生影響，進(jìn)而減少干擾；

7.有對稱的電路，盡量布置在一起，這樣既方便了走線，也會(huì)給人以美觀的感覺；

8.盡量使走線能夠平行，這樣會(huì)減少信號(hào)間的相互干擾，也會(huì)使布線變的容易，還會(huì)使效果更加美觀；9.走線的時(shí)候，盡量先別連地線，因?yàn)榈鼐€的網(wǎng)絡(luò)線一般情況下很多，先連起來以后可能會(huì)使其它走線變得不容易；10.盡量在布線的時(shí)候，在板子上面多加一些地的過孔，這樣會(huì)使得地的網(wǎng)絡(luò)能夠自動(dòng)的連接在一起；

11.每一塊電路部分要使得元器件放置在一起，這樣的話，走線也會(huì)很容易；

12.元件的封裝大小一定要按照合理的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。4.2.2布線思路元器件導(dǎo)入PCB之后首先要做的是元器件的排布，這是布線的開始也是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，元器件的排布的好壞直接影響了PCB的效果和質(zhì)量，所以我們采用按照原理圖的擺放排布元器件，元器件擺放的過程中遇到了一些問題，因?yàn)樵韴D的畫法是左右結(jié)構(gòu)，而導(dǎo)入到PCB之后左右結(jié)構(gòu)明顯太窄上下太寬，所以我們把部分元器件稍微旋轉(zhuǎn)了一下，這樣一來就解決了元器件擺放的結(jié)構(gòu)問題。另外個(gè)別元器件的擺放也是有講究的，我們按照的原則就是元器件的擺放讓飛線的交叉數(shù)目最小的原則。元器件排布完了之后就是布線了，布線的方法有兩種一種是自動(dòng)布線，一種是手動(dòng)布線，自動(dòng)布線有很多缺點(diǎn)，比如它不是走的最簡的路線而且需要手動(dòng)調(diào)整，本設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)布線，手動(dòng)布線過程中遇到一些問題，比如需要跳線，所謂跳線就是打兩個(gè)過孔在頂層上步一條線，然后用線連在頂層。4.2.3PCB板的制作曝光顯影腐蝕打孔曝光顯影腐蝕打孔焊接曝光時(shí)把用硫酸紙打印好的PCB圖放到PCB單面板上，應(yīng)該注意的是打印的圖要放在PCB板的中間，曝光的時(shí)間為420秒。顯影過程中注意的是顯影劑的投放量，不能太多，太多了容易把曝光的部分也顯影掉，也不能太少，太少了顯影時(shí)間太長，通常是100mL水中放入20g的顯影劑為最佳。腐蝕是把顯影過的PCB板放到腐蝕液中打開氣泵和加熱管，氣泵和加熱管的作用是加快腐蝕的速度，等到PCB板上的銅層全部腐蝕掉就行了，拿出來用清水沖洗一下。焊接過程中我采用的原則是從元器件的高低循序進(jìn)行焊接。4.3焊接裝配以及實(shí)物照片4.4調(diào)試及調(diào)試結(jié)構(gòu)電路完成之后，我對它進(jìn)行了調(diào)試：電路連接好之后通電，發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管不亮。首先我想到可能是電源的問題，用萬用表測量后發(fā)現(xiàn)電源電壓正常。于是我對整個(gè)電路進(jìn)行了詳細(xì)檢查后還是沒找到原因。翻閱大量的資料我感覺可能是晶閘管的問題，我用的晶閘管觸發(fā)電流太大，后來找了一個(gè)正確的型號(hào)到市場購買。換了之后發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管不管是在白天或是晚上都一直亮著而且不閃。首先我想到的是光敏三極管的問題，測其在不同光強(qiáng)狀態(tài)下的電阻之后，發(fā)現(xiàn)其電阻變化不明顯，則判斷光敏三極管已壞。換了之后發(fā)光二極管可以接收到光信號(hào)但仍不閃。這時(shí)我想到可能是555振蕩器振蕩頻率的問題，用示波器測量之后發(fā)現(xiàn)波形果然有問題，老師建議我們換小一點(diǎn)的電容，換了之后電路可以正常工作了?？偨Y(jié)5.1設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其知識(shí)總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我對SCR夜間光控照明燈電路設(shè)計(jì)有了很深的認(rèn)識(shí)與理解，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的所采用的知識(shí)就是電容電阻的并聯(lián)進(jìn)行了限流降壓，變壓器的選擇，整流電路的參數(shù)設(shè)計(jì)，雙向晶閘管的選擇，光控開關(guān)的選擇以及LED燈組的選擇，只有從分掌握了這些理論知識(shí)與焊接的實(shí)踐知識(shí)，才能完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。5.2心得與收獲此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對SCR夜間光控照明燈電路設(shè)計(jì)的工作原理及工作特點(diǎn)都有了進(jìn)一步的了解，并對有關(guān)的知識(shí)有了更進(jìn)一步的掌握，對它的性能和特點(diǎn)也有了更全面的把握，明白了關(guān)于它的很多理論和實(shí)踐知識(shí)，其電路結(jié)構(gòu)簡單，工作性能穩(wěn)定，功能容易實(shí)現(xiàn)，可用常用的電子元器件構(gòu)成，因此成本較低。在此基礎(chǔ)上也確實(shí)存在著一些問題與不足，比如負(fù)載的性能穩(wěn)定問題，光敏電阻的敏感性問題，電路識(shí)別能力導(dǎo)致的誤操作問題等，但總體上還是比較簡單實(shí)用的。在這次的設(shè)計(jì)中感受最多的還是自己的實(shí)踐動(dòng)手能力不太好，而且對學(xué)過的知識(shí)的運(yùn)用還不太