【正文】 變成小電壓，提供個(gè)設(shè)備所需要的電能， 變壓器是變換交流電壓、交變電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。例如 ,我們將一 110V/8W 的燈泡與一個(gè) 1uF 的電容串聯(lián) ,在接到 220V/50Hz 的交流電壓上 ,燈泡被點(diǎn)亮 ,發(fā)出正常的亮度而不會(huì)被燒毀。 容降壓式簡(jiǎn)易電源的基本電路如圖 ， C1為降壓電容器， VD2 為半波整流二極管， VD1 在市電的負(fù)半周時(shí)給 C1 提供放電回路， VD3 是穩(wěn)壓二極管， R1 為關(guān)斷電源后 C1 的電荷泄放電阻。輸入的信號(hào)只要幅度大于 vt+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號(hào)。設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，都用白熾燈 泡（小電珠）光線或 自然光 線作控制光源，使設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。 第 節(jié) 交流無(wú)觸點(diǎn) 開(kāi)關(guān)電路的設(shè)計(jì) 在本電路中， 很多電路都采用有接觸式的繼電器結(jié)構(gòu) 。 下面做下 BT136 的簡(jiǎn)要介紹： BT136 是電子元器件型號(hào)的一種，為雙向可控硅 。當(dāng)電壓超過(guò)用戶設(shè)置的過(guò)壓門(mén)限時(shí)，拉低 MOSFET 的柵極， MOSFET 關(guān)斷，將負(fù)載與輸入電源斷開(kāi)。 欠壓保護(hù)電路 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，無(wú)疑是電源設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，它對(duì)于提高電源工作的安全可靠性、延長(zhǎng)電源的使用壽命都起著十分重要的作用。這種欠壓檢測(cè)方法存在著檢測(cè)精度不高，使用元件較多等缺陷。 R1 和 E1 決定了欠壓保護(hù)時(shí)電源的關(guān)閉時(shí)間， E1的電壓從 10V 上升到 16V 所用的時(shí)間即為電源關(guān)閉時(shí)間，一般取為 1秒左右。延時(shí)時(shí)間與電容容量、電容漏電，充電電阻，及電壓有關(guān)，有時(shí)還要把負(fù)載電阻考慮進(jìn)去。 電路中的 IC2 組成定時(shí)開(kāi)關(guān)控制電路，該電路由一只 14 位 2進(jìn)制計(jì)數(shù) /分頻器兼振蕩器電路 CD4060 組成。 北京化工大 學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 第 3 章 實(shí)現(xiàn)安裝和系統(tǒng)調(diào)制 如果想要安裝，根據(jù)原理電路圖，設(shè)計(jì)一塊印刷電路板，將所有元器件都焊接在上面。 到達(dá)定時(shí)時(shí)間后，由于 IC1 仍然輸出高電平， IC2 仍然會(huì)繼續(xù)工作。 接通電流， 220V 交流市電經(jīng)電容 C1 降壓限流、穩(wěn)壓二 極管 D2穩(wěn)壓、整流二極管D1 半波整流和電解電容 C3 濾波后，輸出大約 的直流電壓，向 IC IC2 構(gòu)成的光控和定時(shí)開(kāi)關(guān)電路供電。在充電過(guò)程中，電壓是慢慢的上升的，放電反之。 在電源的欠壓保護(hù)開(kāi)始后， D2 不再向 E1 供電， E1 電壓開(kāi)始下降，當(dāng) E1電壓下降到 10V 時(shí)， 3842 停止工作， 3842 的 8 腳變?yōu)榱汶妷?。特別是當(dāng)輸出端短路時(shí)，變壓器中磁通的釋放能力近似為零，隨著磁通的積累，變壓器將處于磁飽和狀態(tài)。 雖然圖 電路能夠工作在 72V 瞬態(tài)電壓 ，但有些應(yīng)用需要更高的保護(hù)。 電路中雙向晶閘管的額定電流應(yīng)大于保險(xiǎn)絲的熔斷電流，其耐壓應(yīng)大于 300V。 可控硅能以毫安級(jí) 電流 控制大功率的機(jī)電設(shè)備，如果超過(guò)此 頻率 ，因元件開(kāi)關(guān)損耗顯著增加，允許通過(guò)的平均電流相降低，此時(shí)，標(biāo)稱(chēng)電流應(yīng)降級(jí)使用。 當(dāng) CR 為高電平時(shí)候， 器件復(fù)位，所有 Q 變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)振蕩器被禁止， OSC為低電平， O\S\C為高電平。 光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。正向閾值電壓與負(fù)向閾值電壓之差稱(chēng)為回差電壓。 北京化工大 學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 （ 5） 同樣 ,電容降壓不適合容性和感性負(fù)載。例如 ,在 50Hz 的工頻條件下 ,一個(gè) 1uF的電容所產(chǎn)生的容抗約為 3180Ω 。在電器設(shè)備和無(wú)線 電路 中，常用作升降電壓、匹配 阻抗 ，安全隔離等。他控式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)器件控制信號(hào)，是由外部專(zhuān)門(mén)的控制 電路 產(chǎn)生的。單管的 DC/DC轉(zhuǎn)換器有正激式（ Forward）和反激式（ Flyback）兩種。這有效的節(jié)省了人力資源。而計(jì)時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短可以根據(jù)季節(jié)或天氣等因素的不同，通過(guò)人工進(jìn)行調(diào)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年我國(guó)僅城市照明就要消耗掉目前三峽電站 5%的 發(fā)電量?！秶?guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定》強(qiáng)調(diào)了節(jié)能工作的極端重要性和緊迫性，明確將“綠色照明”列為十大重點(diǎn)工程之一，要求做好節(jié)能的規(guī)劃工作。 霓虹燈的主要部件： （ 1）以規(guī)格分：有 1 1 1 20 毫米等粗細(xì)。 城市夜間照明大致經(jīng)歷了初創(chuàng)、發(fā)展、普及三個(gè)階段。法拉第的理論及其在實(shí)驗(yàn)上的成就，為霓虹燈技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。上海僅僅是世界照明消耗的縮影。與我一同完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的同學(xué)對(duì)本課題所做的任何貢獻(xiàn)均已在文中做了明確的說(shuō)明并表示了謝意。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)之后從國(guó)家戰(zhàn)略高度觸發(fā)的又一重大決策。當(dāng)時(shí)為了解決這個(gè)問(wèn)題，特在霓虹燈管上加 1個(gè)特殊的電磁閥門(mén)，并在霓虹燈使用一段時(shí)間以后再往燈內(nèi)重新補(bǔ)充一定量的氣體，但這樣做并未能在根本上克服上述缺陷。 （ 3）低能耗 在技術(shù)不斷創(chuàng)新的時(shí)代，霓虹燈的制造技術(shù)及相關(guān)零部件的技術(shù)水平也在不斷進(jìn)步。 ③ 彩色玻璃管，這種玻璃管在拉制玻璃管時(shí)已充入燃料，生產(chǎn)出的玻璃管已成彩北京化工大 學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 色玻璃管。 加強(qiáng)城市景觀燈照明的規(guī)劃，提高城市照明質(zhì)量，提倡綠色照明，保護(hù)生態(tài)，改善城市人居環(huán)境，具有深遠(yuǎn)的社會(huì)影響和重要的政治經(jīng)濟(jì)意義。這鞋霓虹燈就如上文所說(shuō)，從天黑開(kāi)始，就被控制人員點(diǎn)亮，之后直到凌晨才會(huì)被人關(guān)北京化工大 學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 閉。它利用光線的強(qiáng)弱來(lái)控制照明開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，動(dòng)作點(diǎn)可根據(jù)實(shí)際光線的強(qiáng)弱調(diào)節(jié)。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開(kāi)關(guān)電源。在這六 種 單管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器中， Buck 和 Boost 式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器是基本的， BuckBoost、 Cuk、 Zeta、 SEPIC式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器是從中派生出來(lái)的。Switching ， ZCS）。 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。因?yàn)?110V/8W 的燈泡所需的電流為 8W/110V=72mA,它與 1uF電容所產(chǎn)生的限流特性相吻合。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常采用的是圖 的所示的電路。 當(dāng)輸入電壓由低向高增加，到達(dá) V+時(shí)，輸出電壓發(fā)生突變，而輸入電壓 Vi由高變低，到達(dá) V，輸出電壓發(fā)生突變，因而出現(xiàn)輸出電壓變化滯后的現(xiàn)象，可以看出對(duì)于要求一定延遲啟動(dòng)的電路，它是特別適用的 。 我們知道，當(dāng)光敏光受到光照射時(shí)候，電阻會(huì)變小，當(dāng)夜間時(shí)候電阻會(huì)變的很大，這樣我們配合上相應(yīng)電路，即可分辨白天與黑夜了 [2]。 圖 電磁繼電器結(jié)構(gòu)圖 北京化工大 學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 繼電器是一種電控制 器件 。 圖 雙向可控硅 北京化工大 學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 而 可控硅 又是可控硅整流元件的簡(jiǎn)稱(chēng) ,是一種具有三個(gè) PN 結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件 ,一般由兩晶閘管反向連接而成 .它的功用不僅是整流，還可以用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)以快速接通或切斷電路，實(shí)現(xiàn)將直流電變成交流電的逆變， 將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電等等。 過(guò)壓保護(hù) (OVP)器件數(shù)據(jù)資料中提供的典型電路可以滿足大多數(shù)應(yīng)用的需求如 圖。在設(shè)計(jì)保護(hù)電路時(shí)，一方面要保證其功能完善，工作穩(wěn)定可靠；另一方面應(yīng)力求簡(jiǎn)單明了，避免繁復(fù)。 另外，在一些特定應(yīng)用場(chǎng)合，要求電源在出現(xiàn)過(guò)載或短路欠壓時(shí)電源控制器不能完全鎖死，當(dāng)欠壓故障消除后，電源控制器應(yīng)具有無(wú)須重新上電即可自動(dòng)恢復(fù)工作的功能。在輸入電壓較高時(shí)（例如 300Ｖ dc），北京化工大 學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 流過(guò) R1 的電流近似為恒流，典型值為 。 利用電容的充電延時(shí)原理，我們只要在信號(hào)的輸入端加上一個(gè)電容，如下圖 所示。 CD4060 屬于數(shù)字集成電路，它的內(nèi)部包含有 14 位二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器，還有一個(gè)振蕩器。焊接時(shí)， IC2 應(yīng)放在最后面焊接，并要求電烙鐵的外殼接地良好，以免交流感應(yīng)電壓擊穿 CMOS 集成電路。當(dāng)?shù)竭_(dá)定時(shí)時(shí)間后， IC2 的 3 管腳輸出高電平， Q1 截止， Q2關(guān)斷，霓虹燈熄滅。電路中 R6 和 C6是用來(lái)吸收干擾脈沖的，使電路工作保持穩(wěn)定。 電容是聚集電荷的，你可把它想象成個(gè)水杯，充放電就是充放水。 電壓值越接近于 ，電源的欠壓保護(hù)動(dòng)作也就越靈敏。 單光耦自恢復(fù)欠壓保護(hù)電路以 3842 單端反激 電源為例，當(dāng)電源供電電壓過(guò)低或電源輸出端過(guò)載、短路時(shí)，電源的初級(jí)電流都會(huì)大幅度增加，由于采樣電阻 Rs的限流作用，使得電源的工作占空比縮小，輸出電壓下降，電源處于非正常工作狀態(tài)。如果增加一個(gè)三極管緩沖器 ()，就可以降低對(duì)并聯(lián)穩(wěn)壓器電流的需求，但也提高了設(shè)計(jì)成本。當(dāng)電源電壓過(guò)高時(shí)，壓敏電阻器 RV 擊穿放電，破壞了原電路的平衡狀態(tài)，認(rèn)中有感應(yīng)電壓輸出，由電位器 RP1 檢出的信號(hào)便會(huì)觸發(fā)雙向晶刊管飽和導(dǎo)通，致使流過(guò)保險(xiǎn)絲 FU 的電流劇增而使其很快熔斷，從而達(dá)到過(guò)壓保護(hù)的目的 [4]。它只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)。 4060 由一個(gè) 14 個(gè)主從觸發(fā)器和一個(gè)振蕩器組成，每個(gè)觸發(fā)器的輸出提供給下一個(gè)觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器輸出的信號(hào)頻率為前一級(jí)的一半，振蕩器的頻率由 OSC 和O\S\C\外接的晶體或 RC線路來(lái)控制 。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源 的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使 光敏電阻器 的阻值迅速下降。在輸入信號(hào)從低電平上升到高電平的過(guò)程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱(chēng)為正向閾值電壓，在輸入信號(hào)從高電平下降到低電平的過(guò)程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱(chēng)為負(fù)向閾值電壓。 （ 4） 電容降壓不適合動(dòng)態(tài)負(fù)載條件。 經(jīng)過(guò)以上電路的分析，與電路考慮，開(kāi)關(guān)電源由于我們不需要很大電流，而變壓器由于體積大，變壓器又是必不可少的原件，這樣無(wú)疑增大了我們的體積，所以在電路中， 我選用了電容降壓電路，而沒(méi)有采用開(kāi)關(guān)電源，變 壓器供電， 因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電流需求小，所以電容降壓電路 完全能夠勝任，電容降壓子在很多電器中都有采用過(guò)，這里我們看下其原理： 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(lái)限制最大工作電流。 變壓器供電 圖 電源變壓器 變壓器 (Transformer)是利用 電磁感應(yīng) 的原理來(lái)改變交流 電壓 的裝置，主要構(gòu)件是初級(jí) 線圈 、次級(jí)線圈和鐵心（磁芯）。借助轉(zhuǎn)換器本身的正反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管自持周期性開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換器，叫做自激式轉(zhuǎn)換器，如洛耶爾 （ Royer）轉(zhuǎn)換器就是一種典型的推挽自激式轉(zhuǎn)換器。 隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器也可以按有源功率器件的個(gè)數(shù)來(lái)分類(lèi)。之后無(wú)需人工控制，開(kāi)關(guān)可以自行根據(jù)光的強(qiáng)弱，決定點(diǎn)亮與否。 在天黑時(shí)光控電路觸發(fā)信號(hào)，通過(guò)計(jì)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，雙向可控硅導(dǎo)通，點(diǎn)亮霓虹燈，并在計(jì)時(shí)結(jié)束以后自動(dòng)熄滅霓虹燈。道路和廣場(chǎng)上的霓虹燈、景觀燈排列密集，每當(dāng)夜幕降臨便出現(xiàn)“火樹(shù)銀花不夜天”的景象。 （ 2）城市景觀照明規(guī)劃與節(jié)能的重要性和意義 建設(shè)部和國(guó)家發(fā)改委《關(guān)于加強(qiáng)城市照明管理促進(jìn)節(jié)約用電工作的意見(jiàn)》作為我國(guó)城市照明工作的第一個(gè)規(guī)范性文件，明確提出 了編制城市照明專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃的要求和城市照明建設(shè)管理的原則。為了使廣大用戶熟悉霓虹燈，了解霓虹燈，我們?cè)诖魏?jiǎn)單介紹一些霓虹燈的品種、規(guī)格以及制作霓虹燈的主要器材，以幫助用戶識(shí)別霓虹燈。 霓虹燈的壽命在正常情況下高于日光燈和白熾燈，要達(dá)到這一水平必 須做到三點(diǎn)： 制作人員水平過(guò)硬，排氣人員轟擊去氣得當(dāng)、徹底； 啟動(dòng)它的變壓器不得超載； 安裝人員細(xì)致合理的安裝；只要做到以上要求，實(shí)踐證明霓虹燈的壽命是高于日光燈和白熾燈的。其發(fā)光的顏色隨所充氣體的不同而不同。若照明節(jié)能 50%，則可節(jié)約 196 億度電，相當(dāng)于火力發(fā)電節(jié)約煤 399 萬(wàn)噸；相當(dāng)于減排二氧化碳 56 萬(wàn)噸。 若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。從 1992 年簽署《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》、1997 年簽署《京都議定書(shū)》，到 2020 年哥本哈根氣候會(huì)議上溫家寶總理向全世界承諾中國(guó)到 2020 年單位 GDP 碳排放比 2020 年降低 40%— 50%，我國(guó)正積極應(yīng)對(duì)全球氣候變暖對(duì)人類(lèi)生存與發(fā)展的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，加快自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變。因此，這種燈不僅壽命短，制作工藝復(fù)雜，而且造價(jià)昂貴，很難普及。新型電極、新型電子變壓器的應(yīng)用，使霓虹燈的耗電量大大降低，由過(guò)去的每米燈管耗電 56 瓦降到現(xiàn)在的每米燈管耗電 12瓦。 （ 3）以霓虹燈管內(nèi)涂熒光粉材料分： ① 目前使用的多數(shù)霓虹燈管?chē)娡康氖恰捌胀晒夥邸保@種粉價(jià)格 比較便宜，一般也能滿足各種色彩要求。 當(dāng)前霓虹燈控制的缺 點(diǎn) 隨著我過(guò)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)各地城鎮(zhèn)景觀照明也發(fā)生了變化，霓虹燈產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)霓虹燈企業(yè)以逾幾千家，年總產(chǎn)值超過(guò) 30 億元人民幣，出口創(chuàng)匯方面也有驕人的業(yè)績(jī)。這種過(guò)度使用霓虹燈的行為，極度的浪費(fèi)了能源，這給我們目前緊張的資源供應(yīng)問(wèn)題，增加了負(fù)擔(dān)。巡行時(shí)無(wú)須人員操作，避免了人工開(kāi)關(guān)不及時(shí)等不利因素，因而有效的節(jié)約了電能 [9]” 。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新 ，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng)，這為開(kāi)關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。雙管 DC/DC 轉(zhuǎn)換 器