熱釋電紅外線(xiàn)感應(yīng)臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與實(shí)踐(編輯修改稿)
2024-10-03 08:53 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的雜波進(jìn)行過(guò)濾，有源濾波電路的應(yīng)用，一方面通過(guò)電容來(lái)隔離一部分直流，通過(guò)示波器觀察波形圖，估測(cè)雜波頻率范圍，分別調(diào)整 R1， R2， C1， C2的大??；同理 C4，C3， R3， R4 也構(gòu)成一個(gè)濾波系統(tǒng)這樣在輸出端點(diǎn) R5處我們可以觀察到波形不再像輸入時(shí)那樣粗糙，濾波的效果較為明顯；脈沖信號(hào)經(jīng)輸出后，有一定的削弱效果，所測(cè)平均電壓只有幾十毫伏，但是可以觀察到脈沖信號(hào)波動(dòng)范圍即峰峰值與平均電壓的比較值有了明顯的提高的： 電壓平均值 峰峰值 峰峰值 /電壓平均值 隔流濾波前 40mV 1/35 隔流濾波后 4mV 8mV 2 下圖為脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波隔流之后的波形圖 created by Hu Rui 感應(yīng)臺(tái)燈 2020/9/12 8 第一級(jí)放大模塊 下圖為電路的第一級(jí)放大模塊； 06UU電 壓 與 存 在 如 下 關(guān) 系 ：2 0 6 258U U U URR???； 60= +KUU－ 60d 16 .4d 。UU?－ 從而可以將電壓的變化幅度擴(kuò)大 16 倍； 穩(wěn)定時(shí) 電壓的變化幅度范圍變?yōu)槠骄?；高電位超過(guò) V 的脈沖信號(hào) 。因?yàn)樵?6 出口處接了一個(gè)二極管，所以脈沖信號(hào)的電壓值不會(huì)超出穩(wěn)定值 ，所以 C6處的 電壓波形圖變?yōu)椋海ㄈ缦聢D所示的。 這樣過(guò)濾之后，后面的脈沖信號(hào)只需要考慮高電位，有利于后面將波形轉(zhuǎn)換成方波波形。 created by Hu Rui 感應(yīng)臺(tái)燈 2020/9/12 9 第一次延時(shí)并不是為了達(dá)到臺(tái)燈的延時(shí)熄滅，而是因?yàn)闊後岆娂t外觸頭的感應(yīng)電壓不是特別的有規(guī)律，因?yàn)槿绻麩後岆娂t外觸頭一次感應(yīng)得到兩個(gè)或多個(gè)震蕩較高的脈沖，那么在后面整形和比較電壓時(shí)得到的信號(hào)電壓將不會(huì)特別的有規(guī)則，如果延時(shí)一段時(shí)間的話(huà)，因?yàn)榈谝粋€(gè)脈沖的峰峰值永遠(yuǎn)是最大的，前一個(gè)脈沖產(chǎn)生的高電平由于延時(shí)的效果在變成低電平的過(guò)程中會(huì)覆蓋后面的上升沿，從而讓我們得到的脈沖是嚴(yán)格遞增的上升沿和嚴(yán)格遞減的下降沿。 由圖可知，在電路來(lái)一個(gè)高電平時(shí)，二極管及時(shí)導(dǎo)通電容電壓保持在高電平，如果脈沖突然下降，由于電容的放電，能夠?qū)?致電容兩端的電壓即輸出電壓不會(huì)發(fā)生突變，甚至變化緩慢 ，這樣我們就會(huì)得到單一穩(wěn)定的脈沖，在后面的電壓比較器中用處很大。 下面是經(jīng)過(guò)第一次延時(shí)后所繪制的波形圖： 由圖中可以看出，經(jīng)過(guò)調(diào)整后，有效地解決了脈沖信號(hào)過(guò)于跳躍，不穩(wěn)定的狀態(tài)。其實(shí)因?yàn)槊}沖信號(hào)的失真，高電平保持在 15V 左右了。 created by Hu Rui 感應(yīng)臺(tái)燈 2020/9/12 10 由于得到的脈沖只有 1到 2 V的脈沖波動(dòng)，還是不能達(dá)到萬(wàn)無(wú)一失的比較要求，波動(dòng)范圍太小，而比較器的比較電壓值是恒定不變，為了提高感應(yīng)的靈敏度，做到保證每一個(gè)單一穩(wěn)定的脈沖的峰值能夠超過(guò)電壓比較器的電壓比較值。必須先將電壓減掉一恒定值，然后再進(jìn)行放大處理，這樣可以提高高低電平之間的電位差，有利于電壓比較器的比較判 斷， 得出穩(wěn)定正常的方波脈沖信號(hào)。 令輸入信號(hào)為 U1，那么 U2=8V； 由右圖可知：輸出電壓 U3 與 U1存在如下關(guān)系 311 311 0 1 1318 , 3 1 6 。3。UUU UURRUU?? ? ? ?? ? ? 帶入可知輸出的低電位仍為 8V，顯然，理論上高低電位差變成了 3 倍，但由于脈沖不能超出偏置電壓 15V，所以高電位變成 了 15V，因此脈沖信號(hào)的幅度由之前的 到 變成了 8到 15 的躍變；該電壓值的測(cè)量與理論計(jì)算幾乎完全恰和。 經(jīng)過(guò)了減法器后的波形高低電平的差值已經(jīng)很大，脈沖現(xiàn)象也非常的明顯，為了將低電位整合成接近 0V 的低電平我們需要一個(gè)電壓比較器對(duì)脈沖進(jìn)行整形電壓比較器的基準(zhǔn)電壓為 10V 為了穩(wěn)定，我們添加一個(gè)10V 的穩(wěn)壓管，輸出端也添加一個(gè) 10V 的穩(wěn)壓管，是輸出高電平穩(wěn)定在 10V。 因此的到的波形將是一個(gè)高電平為 10V，低電平為接近 0V的嚴(yán)格的方波信號(hào)： created by Hu Rui 感應(yīng)臺(tái)燈 2020/9/12 11 下圖為經(jīng)過(guò)電壓比較器后的波形圖： 加 法器采用 4510，當(dāng) 4510 的 D0端輸入脈沖， Q0端輸出信號(hào)時(shí)， D0 端來(lái)一個(gè)方波脈沖信號(hào)， Q0端便變?yōu)楦唠娖?；再?lái)一個(gè)方波脈沖信號(hào)， Q0端又變?yōu)榈碗娖健?shí)現(xiàn)了二進(jìn)制的計(jì)數(shù)功能。 下圖為輸入脈沖與輸出信號(hào)的對(duì)比圖 由圖便知 4510 的計(jì)數(shù)作用。一個(gè)脈沖高電平，兩個(gè)脈沖低電平。 created by Hu Rui 感應(yīng)臺(tái)燈 2020/9/12 12 在加法器輸出信號(hào)后邊再接一個(gè) RC 延時(shí)器，這樣可以實(shí)現(xiàn)燈泡的延時(shí)熄滅 :下面為接了 RC 延時(shí)之后與未加延時(shí)的電路圖對(duì)比： 光敏電阻 引入光敏電阻，在接入光敏電阻之前，我們對(duì)光敏電阻的阻值進(jìn)行了測(cè)量，在光照條件下光敏電阻的阻值為 10K，黑暗條件下光敏電阻的阻值為 1M；采用光敏電阻分壓的方式將三極管 B極的電壓，即在黑暗條件光敏電阻兩端的電壓限定在高電平為 1V 左右，低電平為 0V 左右的，由于光照光敏電阻阻值變小，兩端電業(yè)接近 0V。又實(shí)現(xiàn)了感應(yīng)臺(tái)燈另一大功能。 三極管的一個(gè)作用是放大電流，因?yàn)槔^電器工作需要大電流，其次三極管的導(dǎo)通電壓為 左右，由于光敏電阻的分壓高電平時(shí) B 端輸入為 1V左右大于 ，三極管導(dǎo)通，繼電器通電工作，低電平 0V 三極管不導(dǎo)通，繼電器不工作。 created by Hu Rui 感應(yīng)臺(tái)燈 2020/9/12 13 六、 最終方案電路總圖及電路各主要參數(shù) 最終方案的詳細(xì) 電路 圖 電路中的實(shí)際參數(shù)值及部分實(shí)際測(cè)量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)： 電阻值： 光敏電阻 R17范圍： 10K~1M 1 122 133 144 155678910111 .1 9 5 。 9 .9 。1 .2 。 1 .2 0 。0 .9 8 0 。 4 0 。2 .1 5 。 3 4 。0 .6 1 1 。1 0 。9 .8 。1 .4 2 0 。1。1 .9 7 。3。R M R kR M RR k R kR M R kRkRkRkRMRkRkRk? ? ? ?? ? ? ?
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