【導(dǎo)讀】確系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)。方案選擇的重要任務(wù)是根據(jù)掌握的知識(shí)和資料，針對(duì)系統(tǒng)提出的任務(wù)、要求和條件，與前后級(jí)之間的聯(lián)系，分析電路的組成形式。而且，不僅單元電路本身要求設(shè)計(jì)合理，各。單元電路間也要互相配合，注意各部分的輸入、輸出信號(hào)和控制信號(hào)的關(guān)系。依次畫出各單元電路，而反饋通路的信號(hào)流向則與此相反。電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)中組裝2電路通常采用焊接和在面包板上插接兩種方式。在面包板上無(wú)器件組裝便于插接且電。導(dǎo)線直徑應(yīng)和面包板插孔直徑相一致，過粗會(huì)損壞插孔，過細(xì)則與插孔接觸不良。連接用的導(dǎo)線要求緊貼在面包板上，避免接觸不良。把一個(gè)總電路按框圖上的功能分成若干單元電路。分別進(jìn)行安裝和調(diào)試，在完成各單元電路調(diào)試的基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大安裝和調(diào)試的范圍，象，則應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排隊(duì)故障后方可重新通電。在調(diào)試單元電路時(shí)應(yīng)明確本部分的調(diào)試要求，按調(diào)試要求測(cè)試性能指標(biāo)和觀察波形。為最后的整機(jī)聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。

　　

【正文】 而 3個(gè) LED光源串聯(lián)其電路需要的電流也是 350mA，考慮到延長(zhǎng) LED壽命和降低光衰，可以設(shè)計(jì)為 300mA～ 330mA，不會(huì)明顯的影響 LED發(fā)光的亮度，所以適配器的輸出電流應(yīng)選 750mA～ 1A的。 AC220V經(jīng)由適配器在燈具外的安全降壓變換，向 LED臺(tái)燈提供穩(wěn)定的 12V直流電源，在臺(tái)燈底座殼內(nèi)安 置恒流源電源板，將直流電壓變換成穩(wěn)定的直流恒流源，以滿足 LED光源發(fā)光的技術(shù)要求。在直流恒流源前可加一電源開關(guān)，以便在臺(tái)燈不用時(shí)可關(guān)斷直流電源，但不能關(guān)斷 220V交流電源，因此不用時(shí)應(yīng)從墻上取下適配器的電源插頭，這也是這個(gè)實(shí)用方案的唯一“缺點(diǎn)”。如不想采用機(jī)械開關(guān)，并想要一個(gè)更有創(chuàng)意的賣點(diǎn)，可選用電子觸摸開關(guān)，如手指輕點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈的開 全亮、半暗、關(guān)；由于電子技術(shù)的快速進(jìn)步，電子觸摸開關(guān)如今已是一個(gè)低成本的器件。 電流成正比例。白光LED VF標(biāo)稱電壓降： 177。 。由于 LED在生產(chǎn)中，他的 VF具 有一定的離散性，會(huì)導(dǎo)致 LED 燈珠亮度有一定差異； LED IF 工作電流按應(yīng)用需要選用，不同的電流檔次不能混用。 如圖 1，通過三種工作方式控制 LED 臺(tái)燈，選擇開關(guān)有三種：自動(dòng)、定時(shí)和應(yīng)急等，三個(gè)模式獨(dú)立工作互不影響。原理框圖如圖 1。 觸發(fā)轉(zhuǎn)換電路 紅外熱釋電 感應(yīng)電路 漸亮漸暗電路 自動(dòng)開關(guān) 1 手動(dòng)開關(guān) 2 應(yīng)急開關(guān) 3 光控電路 定時(shí)電路 高亮 L ED 燈 6V 電源 圖 1 三種方式控制 LED 燈的原理框圖 30 應(yīng)急控制最優(yōu)先，應(yīng)急開關(guān)與通常的燈控制方式相同。 手動(dòng)控制優(yōu)先于自動(dòng)方式，通過接通手動(dòng)開關(guān)，并手動(dòng)設(shè)置開、關(guān)燈的時(shí)間來(lái)控制燈的亮、滅。 自動(dòng)方式則是通過光敏電阻自動(dòng)測(cè)光判斷。在白天或者自然光 足夠明亮的狀態(tài)下，紅外熱釋電傳感器即使有感應(yīng)也不會(huì)導(dǎo)致燈亮。僅當(dāng)夜晚或者自然光足夠黑暗的狀態(tài)下，光敏電阻測(cè)光判斷為暗，紅外熱釋電感應(yīng)電路被供電工作，在有人接近或者離開時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光的漸亮漸暗調(diào)節(jié)。 三、電路功能與設(shè)計(jì)要求 1. 該燈供電電路是交流 220伏，在停電與脫離 220伏供電時(shí)，具有直流供電的功能；即，在 220伏供電時(shí)，同時(shí)為該燈的蓄電池（鋰電池）充電，蓄電池（鋰電池）即為提供照明電力。 2. 光敏啟動(dòng)電路：該電路是在天色進(jìn)入旁晚時(shí)，即自動(dòng)開啟燈（ 最小燈光 ），在白天自動(dòng)鎖定關(guān)閉，在需要時(shí)通過手動(dòng)開啟、關(guān)閉 燈光。 3. 紅外熱釋電（或者生物與聲控）感應(yīng)電路：光敏啟動(dòng)電路檢測(cè)出是旁晚或昏暗的環(huán)境后，以及有手動(dòng)開燈后，該電路被供電而工作，即當(dāng)有人接近或者離開時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光的漸亮漸暗自動(dòng)調(diào)節(jié)。 4. 光源恒流驅(qū)動(dòng)電路： LED 光源的驅(qū)動(dòng)電路就是把 12V或者 6V直流電壓變換成穩(wěn)定的恒流源，選擇驅(qū)動(dòng)電路外圍器件少的驅(qū)動(dòng)芯片是制作成本的首要考量。 5. 調(diào)光電路：根據(jù)使用場(chǎng)景，具有手動(dòng)調(diào)光和自動(dòng)調(diào)光功能；自動(dòng)調(diào)光主要是由 紅外熱釋電感應(yīng)電路完成； 手動(dòng)調(diào)光是通過按鈕開關(guān)選擇亮啟燈珠組數(shù)達(dá)到調(diào)光。 6. 定時(shí)電路：略 四、各單元電 路的部分參數(shù)要求 1) 發(fā)光源：高亮度 LED 20 至 30 只，低功耗、高效率；亦可采用超高亮度 LED 6至 12 只。 2) 交直流變換電源：提供 6V或者 12V電壓輸出。為各功能電路供電，與為照明 LED供電。 3) 白天（光強(qiáng)度高時(shí)）不發(fā)光，夜里（光強(qiáng)度低時(shí)）三種方式控制 LED 燈工作； 手動(dòng)應(yīng)急：撥動(dòng)開關(guān)（按鈕），控制： 1 組、 2 組、 3 組、 4 組 燈珠 開啟，全滅。 非接觸式紅外感應(yīng)：感應(yīng)距離小于 ；或者：生物感應(yīng)與聲控結(jié)合，生物感應(yīng)距離小于 1m； 定時(shí)功能： 0999min 內(nèi)設(shè)定燈的開啟和熄滅，時(shí)間到后需手動(dòng)開啟，方可繼續(xù)使用。 五、參考設(shè)計(jì)方案 同學(xué)們另外再自擬一方案，比較各自的優(yōu)孽，選定一種你認(rèn)為是最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案 31 如圖 1，選擇開關(guān)有三種：自動(dòng)、手動(dòng)（定時(shí)）和應(yīng)急。 本文采用高亮度 LED，額定電壓為 3V，電流為 30mA。則上拉電阻計(jì)算如下： ?????? 36U N40 NCC IVR ，可選擇 200Ω 電阻。 圖 1 LED 燈的三種控制方式 圖 2 光敏電阻測(cè)光電路 接通自動(dòng)開關(guān)，如圖 2，通過光控電路（光敏電阻測(cè)光， NE555 組成施密特觸發(fā)器）判斷目前所在 環(huán)境的光強(qiáng)度的強(qiáng)弱。如果目前的光強(qiáng)度很低，光敏電阻的阻值較大，使施密特電路輸出低電平， Q3輸出高電平，將為后續(xù)的感應(yīng)電路供電。反之，若當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)度被判為高，則 Q3 輸出為低電平，不會(huì)為后續(xù)的熱釋電感應(yīng)電路供電，燈不會(huì)亮。 參考電路一 采用紅外熱釋電傳感器與處理電路 如圖 3，當(dāng)人體在感應(yīng)范圍時(shí) ,傳感器發(fā)出微弱的電信號(hào) ,依次通過兩級(jí)放大電路以及對(duì)信號(hào)的低通濾波、高頻旁路等處理。最后 ,VT1 輸出信號(hào)為高電平 ,即為感應(yīng)到有人的信號(hào)。反之， VT1 輸出低電平。 圖 3 紅外熱釋電感應(yīng)電路 32 接下來(lái)，將此感應(yīng)信號(hào)施加至漸亮漸暗功能部分，如圖 4。當(dāng)人接近熱釋電傳感器時(shí)，高電平的感應(yīng)信號(hào)通過積分電路和頻率 85Hz 的三角波進(jìn)行比較 ,輸出占空比逐漸變大的矩形波 ,控制 LED 燈的驅(qū)動(dòng)三極管使燈漸亮。反之，在人走后 ,紅外感應(yīng)信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，則積分電路和比較器的輸出為占空比逐漸減小的矩形波 ,控制 LED燈的驅(qū)動(dòng)三極管使燈漸暗。 圖 4 漸亮漸暗電路 參考電路二 采用紅外熱釋電傳感器與 處理芯片 BISS0001 圖 5 紅外熱釋電傳感 器與 處理芯片 BISS0001 的信號(hào)采集與處理 上 圖中， R3為光敏電阻，用來(lái) 檢測(cè) 環(huán)境照度。若環(huán)境較明亮， R3的電阻值會(huì)降低，使 9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào) Vs。 SW1是工作方式選擇 開關(guān) ，當(dāng) SW1與 1端連通時(shí)， 芯片 處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng) SW1與 2端連通時(shí)，芯片 則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。 輸出延遲時(shí)間 Tx由外部的 R9 和 C7的大小調(diào)整，其值為： 7924576 CRTx ? 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 由外部的 R10 和 C6 的大小調(diào)整，值為。 圖中， R6可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選 10K，實(shí)際使用時(shí)可以用 3K，可以提高電路增益改善電路性能。 如圖 6 定時(shí)模式下，分別預(yù)置開燈時(shí)間（即距離開啟定時(shí)功能時(shí)刻的時(shí)長(zhǎng)）和關(guān)燈時(shí)間（即燈點(diǎn)亮后的持續(xù)的時(shí)長(zhǎng)）。 61024 CRTi ? 33 圖 6 定時(shí)開關(guān)控制電路 在 t1時(shí)刻，按下定時(shí)啟 動(dòng)按鍵，將觸發(fā)定時(shí)開燈模塊的翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器，使計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)變成正向計(jì)數(shù)。當(dāng)三片計(jì)數(shù)器的輸出等于撥碼盤預(yù)置的數(shù)字時(shí)，撥碼盤的 C 線輸出觸發(fā)翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器，輸出為 0，即 t2時(shí)刻，控制定時(shí)開燈的計(jì)數(shù)器停止工作；該信號(hào)也送至 LED的驅(qū)動(dòng)電路，使 LED 燈亮，完成定時(shí)點(diǎn)燈的功能。 同時(shí)，該觸發(fā)信號(hào)又控制定時(shí)關(guān)燈模塊的計(jì)數(shù)器進(jìn)入計(jì)時(shí)工作模式。直到 t3時(shí)刻，三片計(jì)數(shù)器的輸出等于控制關(guān)燈撥碼盤預(yù)置的數(shù)字，觸發(fā) LED 的驅(qū)動(dòng)電路，使 LED 燈滅，完成定時(shí)滅燈的功能。同時(shí)，三片計(jì)數(shù)器清零，停止工作。定時(shí)電路的時(shí)序波形如圖 7。 圖 7 定時(shí)電 路的時(shí)序波形圖 復(fù)位開關(guān) 輸出 開燈撥碼盤 C 線 7432 的 3 腳 開燈計(jì)數(shù)器的清零信號(hào) 3 腳 關(guān)燈撥碼盤C 線 7432 的 6 腳 關(guān)燈計(jì)數(shù)器的清零信號(hào) 6 腳 t 1 t 2 t 3 34 圖 7 中， t2t1為通過開燈撥碼盤設(shè)定的開燈時(shí)間， t3t2 為通過撥碼盤設(shè)定的關(guān)燈時(shí)間。 4. LED 光源驅(qū)動(dòng)電路 LED光源的驅(qū)動(dòng)電路就是把 12V或 6V直流電壓變換成穩(wěn)定的恒流源，電路的設(shè)計(jì)本著刪繁就簡(jiǎn)、節(jié)省成本的原則，應(yīng)該從能完成這個(gè)電路設(shè)計(jì)要求的眾多 LED驅(qū)動(dòng)芯片中選擇集成度高、性能較好、應(yīng)用電路簡(jiǎn)單、價(jià)格較平的性價(jià)比有優(yōu)勢(shì)的芯片。因此選擇驅(qū)動(dòng)電路外圍器件少的驅(qū)動(dòng)芯片是生產(chǎn)成本的首要考量。 PT4115 用于 1~6W的白光 LED光源驅(qū)動(dòng)方案時(shí)只需四個(gè)零件（圖 2）， Cin是輸入濾波電容， Rs設(shè)定流過 LED的電流 IF,Rs=。 參考 LED光源驅(qū)動(dòng)電路 L是續(xù)流電感， D5是續(xù)流二極管。因適配器已提供 12V的直流電壓，原圖為交流電壓輸入整流用的橋式整流器 D1~D4可省略。雖然零件少了，但對(duì)零件的要求更高，設(shè)計(jì)時(shí)需按表 1提示的要求選用，才能使電路進(jìn)入良好的工作狀態(tài)。PT4115的開關(guān)頻率采用抖頻技術(shù)有效降低 EMI,省略了抗 EMI電路。 LED光源驅(qū)動(dòng)芯片的恒流精度對(duì)于 LED燈具生產(chǎn)廠家而言是至關(guān)重要的，目前 LED光源驅(qū)動(dòng) IC的恒流精度批量生產(chǎn)時(shí)都會(huì)有一定的離散性， LED燈具生產(chǎn)廠家在批量生產(chǎn)調(diào)試時(shí)，同樣的電源、同樣的 LED光源負(fù)載、同樣的恒流源電源板，因同一型號(hào)的不同驅(qū)動(dòng) IC其恒流精度的個(gè)性差異會(huì)導(dǎo)致恒流源電源板輸出電流產(chǎn)生一定的公差，使同一 LED光源負(fù)載的發(fā)光亮度有所不同，這就會(huì)增加恒流源電源板大批量生產(chǎn)時(shí)在線調(diào)試的時(shí)間 ,影響生產(chǎn)力。因此 ,恒流源電源板生產(chǎn)廠家應(yīng)選用恒流精度高的驅(qū)動(dòng) IC,恒流精度至少要小于177。 3%,如是177。 1%更理想 ,但其價(jià)格會(huì)高于177。 3%的產(chǎn)品。 五、 參考文獻(xiàn) 1) 王喜斌，王鳳宇，電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新與競(jìng)賽，黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2020 年 ； 2) 陳永真，韓梅等，全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽硬件電路設(shè)計(jì)精解，北京：電子工業(yè)出版社， 2020年；。 3) 高吉祥主編，電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)，北京：電子工業(yè)出版社， 2020年。 六、可選元器件 定時(shí)電路： NE555， 74LS32， 74LS160， 74LS00， IN4148，點(diǎn)動(dòng)復(fù)位開關(guān)，按鈕開關(guān)等。 光控電路：光敏電阻器， LM324AD(單電源 8 運(yùn)放 )，阻容器件。 紅外熱釋電傳感器， BCD 撥碼盤。 漸亮漸暗電路： NE555， TL082，阻容器件等。 七、核心器件的性能與功能說(shuō)明 1． 熱釋電元件 RE200的性能 靈敏元面積 2； 基片材料 硅 ； 基片厚度 ； 工作波長(zhǎng) 714μm 平均透過率 ＞ 75%； 輸出信號(hào) ＞ (420K 1Hz調(diào)制頻率 帶寬 ) 噪聲 ＜ 200mV(mVpp) (25℃) ； 平衡度 ＜ 20%； 工作電壓 ； 工作電流 (VD=10V,Rs=47kΩ,25℃ ) 源極電壓 (VD=10V,Rs=47kΩ,25℃ ) 35 工作溫度 20℃ +70℃ ； 保存溫度 35℃ +80℃ ； 視場(chǎng) 139176。126176。 2. 紅外熱釋電處理芯片 BISS0001 是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件，構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)。 特 點(diǎn) ： 采用 16 腳 DIP 封裝 ； CMOS工藝 ； 數(shù)模混合 ； 具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器 內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾 ； 內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間 定時(shí)器 和封鎖時(shí)間定時(shí)器 管腳圖 管腳說(shuō)明 36 引腳 名稱 I/O 功能 說(shuō)明 1 A I 可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。當(dāng) A 為 “1”時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸發(fā) 2 VO O 控制信號(hào)輸出端。由 VS 的上跳前沿觸發(fā)，使 Vo 輸出從低電平跳變到高電平時(shí)視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時(shí)間 Tx 之外和無(wú) VS 的上跳變時(shí)， Vo 保持低電平狀態(tài) 。 3 RR1 輸出延遲時(shí)間 Tx 的調(diào)節(jié)端 4 RC1 輸出延遲時(shí)間 Tx 的調(diào)節(jié)端 5 RC2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti的調(diào)節(jié)端 6 RR2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti的調(diào)節(jié)端 7 VSS 工作 電源 負(fù)端 8 VRF I 參考 電壓 及復(fù)位輸入端。通常接 VDD，當(dāng)接 “0”時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位 9 VC I 觸發(fā)禁止端。當(dāng) VcVR 時(shí)允許觸發(fā) (VR≈) 10 IB 運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端 11 VDD 工作電源正端 12 2OUT O 第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端 13 2IN I 第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端 14 1IN+ I 第一級(jí)運(yùn)算放大器的同相輸入端 15 1IN I 第一級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端 16 1OUT O 第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端 37 工作 原理 BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài) 控制器 、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰? 38 圖 1 不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形 以 上 圖所示的不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來(lái)說(shuō)明其工作過程 ： 首先，根據(jù)實(shí)際需要，利用運(yùn)算放大器 OP1組成傳感信號(hào)預(yù)處理電路，將信號(hào)放大。然后耦合給運(yùn)算放大器 OP2，再進(jìn)行第二級(jí)放大，同時(shí)將直流電位抬高為 VM(≈)后，將輸出信號(hào) V2 送到由比 較器 COP1和 COP2組成的雙向鑒幅