自動(dòng)化專業(yè)電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告-樓道觸摸延時(shí)開關(guān)-wenkub
2022-11-12 13:59:04 本頁(yè)面
【正文】 第 5 頁(yè) 一、設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求 設(shè)計(jì)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(jì)觸摸延時(shí)開關(guān)。需要開關(guān)燈時(shí)，手指觸摸開關(guān)感應(yīng)區(qū)，電燈自動(dòng)點(diǎn)亮，延時(shí)約一分鐘，電燈自動(dòng)熄滅。但由于機(jī)械開關(guān)屬于有觸點(diǎn)開關(guān)元件，它有接觸不良、故障率高、使用不便等缺點(diǎn)，且摩擦較大容易損壞； 聲控 開關(guān)嚴(yán)重浪費(fèi)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(qiáng)弱來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)用電器電源自動(dòng)控制的電子開關(guān)，它對(duì)光線強(qiáng)弱的要求苛刻。需要開燈時(shí)，手指觸摸開關(guān)感應(yīng)區(qū)，電燈自動(dòng)點(diǎn)亮，延時(shí)約一分鐘，電燈自動(dòng)熄滅。 自動(dòng)化專業(yè)電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目： 樓道觸摸延時(shí)開關(guān) 姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師： 楊國(guó)詩(shī) 評(píng)閱成績(jī)等次 ： 電氣信息工程系 20202020 第二學(xué)期 淮南師范學(xué)院電氣信息工程系 自動(dòng)化專業(yè)電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 1 頁(yè) 摘要 樓道觸摸延時(shí)開關(guān)是一種簡(jiǎn)單、安全、新型的電子節(jié)能開關(guān)。設(shè)計(jì)表明這種開關(guān)制作簡(jiǎn)單，安全可靠。針對(duì)以上開關(guān)的各種缺點(diǎn)，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(jiǎn)單，使用節(jié)能，又沒(méi) 有聲控開關(guān)有聲音就亮的弊端。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)了解并掌握 對(duì)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(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)觸摸開關(guān)的延時(shí)以及由繼電器組成的控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(dāng)于在觸發(fā)輸入端（管腳 2）加入一個(gè)負(fù)脈沖， 555 輸出端輸出高電平，燈泡（ RL）發(fā)光，當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間（ tW）結(jié)束時(shí)， 555 輸出端恢復(fù)低電平， 淮南師范學(xué)院電氣信息工程系 自動(dòng)化專業(yè)電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 6 頁(yè) 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(guò)整流電路將交流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。 控制電路 設(shè)計(jì) 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(xué)院電氣信息工程系 自動(dòng)化專業(yè)電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 7 頁(yè) 和集電結(jié)都是正偏 置 ）時(shí)，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(dāng)“短路”，即呈“開”的狀態(tài)。不宜直接用于高電壓、強(qiáng)電流的控制。延時(shí)一段時(shí)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(chǔ)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(xué)院電氣信息工程系 自動(dòng)化專業(yè)電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 9 頁(yè) 與整流電路的負(fù)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(hào)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(guò)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(fù)載 RL U2= = = 現(xiàn)取 U2=8V RL=LI ? = ? =? 淮南師范學(xué)院電氣信息工程系 自動(dòng)化專業(yè)電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 11 頁(yè) 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?，將四個(gè) 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(fù)載電阻的上端相連，負(fù)極端與負(fù)載電阻的下端相連，使負(fù)載上始終得到一個(gè)單向的脈動(dòng)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(gè)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(shí)，副邊容量： P2=U2由于電抗元件在電路中有儲(chǔ)能作用，并聯(lián)的電容器 C 在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，而當(dāng)電源電壓降壓時(shí)，就把電場(chǎng)能量釋放出來(lái)，時(shí)負(fù)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(shí)要注意電解電容的正、負(fù)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(fù)載 RL（開關(guān) S合上）時(shí)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(shí)接入負(fù)載 RL，由于電容器在負(fù)載未接入前充了電，故剛接入負(fù)載時(shí) U2 Uc , 二極管受反向電壓而截至，電容器經(jīng) RL放電，放電時(shí)間常數(shù)為 Τ d =RLC。當(dāng) U2 大于 Uc 時(shí)，二極管 D D3 受正向電壓作用而導(dǎo)通，此時(shí) U2 經(jīng)二極管 D D3一方面向負(fù)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(jìn)行充放電，負(fù)載上便得到如圖 所示的一個(gè)近似鋸齒波的電壓 Uo=Uc，使負(fù)載電壓的波動(dòng)大小為減小。 三個(gè) 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(dāng) v1I 2/3VCC ， v2I VCC /3時(shí)，比較器 C1 輸出高電平，比較器 C2 輸出低電平，簡(jiǎn)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(dāng)需要開燈時(shí)，用手觸碰一下觸摸端，觸發(fā)信號(hào)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(diǎn)亮。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用
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