自動化專業(yè)電子課程設(shè)計報告-樓道觸摸延時開關(guān)-wenkub
2022-11-12 13:59:04 本頁面
【正文】 第 5 頁 一、設(shè)計的任務(wù)與要求 設(shè)計任務(wù) 利用模擬電路與數(shù)字電路，以直流穩(wěn)壓電源電路、 NE555 單穩(wěn)態(tài)電路、和繼電器控制電路為核心設(shè)計觸摸延時開關(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。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； 聲控 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。需要開燈時，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。 自動化專業(yè)電子課程設(shè)計報告 題 目： 樓道觸摸延時開關(guān) 姓名 學號 指導(dǎo)教師： 楊國詩 評閱成績等次 ： 電氣信息工程系 20202020 第二學期 淮南師范學院電氣信息工程系 自動化專業(yè)電子課程設(shè)計報告 第 1 頁 摘要 樓道觸摸延時開關(guān)是一種簡單、安全、新型的電子節(jié)能開關(guān)。設(shè)計表明這種開關(guān)制作簡單，安全可靠。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。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。 通過本次設(shè)計了解并掌握 對直流穩(wěn)壓電源的整流、濾波、穩(wěn)壓為 NE555 提供工作電源，由 NE555 定時器組成的單穩(wěn)態(tài)電路實現(xiàn)對觸摸開關(guān)的延時以及由繼電器組成的控制電路來實現(xiàn)對白熾燈的控制等。只要用手觸摸一下金屬片 P，由于人體感應(yīng)電壓相當于在觸發(fā)輸入端（管腳 2）加入一個負脈沖， 555 輸出端輸出高電平，燈泡（ RL）發(fā)光，當暫穩(wěn)態(tài)時間（ tW）結(jié)束時， 555 輸出端恢復(fù)低電平， 淮南師范學院電氣信息工程系 自動化專業(yè)電子課程設(shè)計報告 第 6 頁 燈泡熄滅。 圖 直流穩(wěn)壓電源框圖 電源變壓器交流電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，然后通過整流電路將交流電壓變?yōu)槊}動的直流電壓。 控制電路 設(shè)計 方案 方案一： 本方案 控制電路主要由繼電器和二極管 組成。 三極管 工作在 飽和狀態(tài)（發(fā)射結(jié) 淮南師范學院電氣信息工程系 自動化專業(yè)電子課程設(shè)計報告 第 7 頁 和集電結(jié)都是正偏 置 ）時，其 cc 極間電壓很小，比 PN 結(jié)的導(dǎo)通電壓還要低（硅管在 ）， ce極間相當“短路”，即呈“開”的狀態(tài)。不宜直接用于高電壓、強電流的控制。延時一段時間后 555 的輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖?，繼電器釋放， 220V 交流電形成的回路斷開，電燈熄滅。 濾波電路：利用儲能元件電容器 C 兩端電壓不能突變的性 質(zhì)，把電容 C 淮南師范學院電氣信息工程系 自動化專業(yè)電子課程設(shè)計報告 第 9 頁 與整流電路的負載 Rt 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壓。作為小功率的穩(wěn)壓電源以三端式串聯(lián)型穩(wěn)壓器的應(yīng)用最為普遍。型號中最后兩位數(shù)表示輸出電壓的穩(wěn)定值，有 5V、 6V、 9V、 12V、 15V、 18V 和 24V。 圖 W7800 的基本應(yīng)用電路 穩(wěn)壓器 輸入電壓值至少大于 2V 以上 ， 但不宜過大，要低于人體的安全電壓 36V， 即 |Ui||Uo|? 2V。 為確定整流二極管和濾波電容參數(shù)需要，先確定電源變壓器的變電壓有效值 U2 和整流濾波電路的等效負載 RL U2= = = 現(xiàn)取 U2=8V RL=LI ? = ? =? 淮南師范學院電氣信息工程系 自動化專業(yè)電子課程設(shè)計報告 第 11 頁 單相 橋式整流電路 橋式整流電路是利用了二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⑺膫€ 二極管分為兩組，根據(jù)變壓器副邊電壓的極性分別導(dǎo)通，將變壓器副邊電壓的正極端與負載電阻的上端相連，負極端與負載電阻的下端相連，使負載上始終得到一個單向的脈動電壓，如圖 ： 圖 單相橋式整流 橋式整流電路的工作原理 由圖 ，電路中采用四個二極管，互相接成橋式結(jié)構(gòu)。 IL= 0 .5 308mA=（ 462～ 616） mA 取 I2 為 500mA時，副邊容量： P2=U2由于電抗元件在電路中有儲能作用，并聯(lián)的電容器 C 在電源供給的電壓升高時，能把部分能量儲存起來，而當電源電壓降壓時，就把電場能量釋放出來，時負載電壓比較平滑，即電抗元件具有平波的作用。 圖 橋式整流、電容濾波電路 2. 電容濾波電路的工作原理 濾波電容容量大，一般采用電解電容，在接線時要注意電解電容的正、負極， 電容濾波電路利用電容的充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑。 接入負載 RL（開關(guān) S合上）時的情況：設(shè)變壓器 二次電壓 U2 從 0開始上升（即正半周開始）時接入負載 RL，由于電容器在負載未接入前充了電，故剛接入負載時 U2 Uc , 二極管受反向電壓而截至，電容器經(jīng) RL放電，放電時間常數(shù)為 Τ d =RLC。當 U2 大于 Uc 時，二極管 D D3 受正向電壓作用而導(dǎo)通，此時 U2 經(jīng)二極管 D D3一方面向負載 RL提供電流，另一方面向電容器 C 充電， Uc 升高將如圖 bc 段，圖中 bc 段的陰影部分為電路中的電流在整流電路內(nèi)阻 Rint上產(chǎn)生的壓降。電容C 如此周而復(fù)使地進行充放電，負載上便得到如圖 所示的一個近似鋸齒波的電壓 Uo=Uc，使負載電壓的波動大小為減小。 三個 5K? 的電阻串聯(lián)組成分壓器， 為比較器 C1 、 C2 提供參考電壓。比較器 C1 和 C2 的輸出控制 SR 鎖存器和放電三極管 T 的狀態(tài)。 當 v1I 2/3VCC ， v2I VCC /3時，比較器 C1 輸出高電平，比較器 C2 輸出低電平，簡單 SR鎖存器 Q端置 1，放電三極管 T截止，輸出端 vo 為高電平。 當需要開燈時，用手觸碰一下觸摸端，觸發(fā)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。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用
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