【正文】 …………………………………………………………………… . 24 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………… . 25 淮南師范學(xué)院電氣信息工程系 自動化專業(yè)電子課程設(shè)計報告 第 4 頁 前 言 市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對開關(guān)的需求越來越高，開關(guān)的種類也因此越來越齊全。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)弱來實(shí)現(xiàn)對用電器電源自動控制的電子開關(guān)，它對光線強(qiáng)弱的要求苛刻。 樓道延時觸摸開關(guān)是一種新型的電子節(jié)能開關(guān)，可廣泛應(yīng)用于多層住宅和辦公室外的走廊、門廳、樓梯間、電梯間、過道等公共場所，也可以在家庭安裝。需要開關(guān)燈時，手指觸摸開關(guān)感應(yīng)區(qū)，電燈自動點(diǎn)亮，延時約一分鐘，電燈自動熄滅。主要由 NE555 定時器，直流穩(wěn)壓電路和繼電器控制電路組成。 淮南師范學(xué)院電氣信息工程系 自動化專業(yè)電子課程設(shè)計報告 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)。 設(shè)計要求 使 觸摸延時開關(guān) 具有以下功能： （ 1） 當(dāng)人用手觸摸開關(guān)時，照明燈亮，并延續(xù)一段時間后自動熄滅 。 二、總體設(shè)計和系統(tǒng)框圖 觸摸延時方案 圖 觸摸延時開關(guān) 555 定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。該觸摸開關(guān)可用于夜間定時照明，定時時間可由 RC 參數(shù)調(diào)節(jié)。直流穩(wěn)壓電源它是由電 源變壓器、 整流、 濾波、和穩(wěn)壓電路等四部分組成。由于此脈動的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。因而在整流濾波電路之后，穩(wěn)壓電路的作用是維持輸出直流電壓穩(wěn)定。繼電器是一種電子控制器件，通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大的電流的一種“自動開關(guān)”。 方案二： 本方案主要利用了三極管的開關(guān)作用。 圖 三極管結(jié)構(gòu)示意圖 三極管在截 止 狀態(tài)（發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都是反偏置）時，其 cc 極間電流很?。ü韫芑旧狭坎坏剑?， ce極間相當(dāng) 于 “ 斷開 ”，即呈“ 關(guān) ”的狀態(tài)。開關(guān)的控制靈敏，對控制信號的要求低，導(dǎo)通時開關(guān)的電壓降比機(jī)械開關(guān)大，關(guān)斷時開關(guān)的漏電流比機(jī)械開關(guān) 大?；诖吮驹O(shè)計采用方案一。 圖 設(shè)計系統(tǒng)流程框圖 電源變壓器 整流電路 濾波電路 穩(wěn)壓電路 NE555 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 繼電器控制電路 燈 觸發(fā)端 淮南師范學(xué)院電氣信息工程系 自動化專業(yè)電子課程設(shè)計報告 第 8 頁 同時，電源通過定時電阻給定時電容充電，這就是定時的開始。具體系統(tǒng)框圖如圖 .1 所示： 三、設(shè)計方案 電源電路 電子系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行離不開穩(wěn)定的電源，除了在某些特定的場合下采用太陽能電池或化學(xué)電池作電源外，多數(shù)電路的直流電源是由電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換來的。 整流電路：利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟O管，把方向和大小都變化的 50HZ交流電變換為方向不變但大小仍有脈動的直流電。 穩(wěn)壓電路：當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時，濾波電路輸出的直流電壓的幅值也隨之變化，因此，穩(wěn)壓電路的作用是使整流濾波后直流電壓基本上不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。目前，集成穩(wěn)壓器的類型很多，按結(jié)構(gòu)形式 可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型 、和開關(guān)型；按輸出電壓類型可分為固定式和可調(diào)式。 圖 固定的三端集成穩(wěn)壓器方框圖 三 端式是指穩(wěn)壓電路僅有輸入、輸出、接地三個接線端。 W7800 系列三端固定正電壓輸出集成穩(wěn)壓器； W7900 系列三端固定負(fù)電壓輸出集成穩(wěn)壓器。 本設(shè)計中采用的是 W7805 穩(wěn)壓，為 NE555 提供工作電源。此外，還必須注意防止穩(wěn)壓器的公共接地端開路，因?yàn)榻拥囟碎_路時，輸出電壓接近于輸入電壓，所以可能使負(fù)載過壓受損。 Uo 為某一固定值，在數(shù)值等于 2 端和 3 端的電位差，即 Uo=U2U3，本設(shè)計中 Uo=5V。 、輸入電壓和輸出電流 根據(jù)要求 Uo=5V，故選用 W7805 型 號 ， 穩(wěn) 壓 器 壓 差 為|Ui||Uo|=|U1||U2|? 2V，現(xiàn)取 4V，所以輸入電壓 U1=5+4=9V；直流穩(wěn)壓電源工作時最大電流 Iomax=300mA,穩(wěn)壓器是輸入電流即為整流濾波電路的負(fù)載電流 IL = Iomax+Io=300+8=308mA。利用二極管的電流導(dǎo)向作用，在交流輸入電壓 U2的正半周內(nèi)， a端電位高于 b端電位，二極管 D D3導(dǎo)通， D D4截止，在負(fù)載 R1上得到上正下負(fù)是輸出電壓；在負(fù)半周內(nèi)， b端電位高于 a端電位， 正好相反， D D3截止， DD4 導(dǎo)通，流過負(fù)載 R1 的電流方向與正半周一致。 圖 橋式整流電路波形圖 淮南師范學(xué)院電氣信息工程系 自動化專業(yè)電子課程設(shè)計報告 第 12 頁 整流二極管參數(shù)計算 正向平均電流： IF≥ ID= 3 08 m A= 1 54 m A 最大反向電壓： URM≥ UR(max)= 8= 電源變壓器容量 副邊電流有效值： I2=（ ～ 2） IL =（ ～ 2） I2=8（ +4） = VA 取 P=5 VA 濾波電路 濾波電路利用電抗元件對交、直流阻抗的不同 來對 整流輸出電壓中的紋波實(shí)現(xiàn)濾波。常用結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 濾波電路的基本形式 （ a） C形濾波電路 （ b）倒 L 形濾波電路 （ c）Π形濾波電路 1. 本設(shè)計 采用的是電容濾波電路。經(jīng)過濾波電 路后，既可以保留直流分量，又可以濾 淮南師范學(xué)院電氣信息工程系 自動化專業(yè)電子課程設(shè)計報告 第 13 頁 除一部分交流分量，改善了交直流成分是比例，減少電路的脈動系數(shù)，改善直流電壓的質(zhì)量。 負(fù)載 RL 未接入 （開關(guān) S 斷開）時的情況：設(shè)電容器兩端初始電壓為零，接入交流電源 后，當(dāng) U2為正半周時， U2通過 D D3 向電容器 C 充電， U2 為負(fù)半周時，經(jīng) D D4向電容器 C充電，充電時間常數(shù)為： Τ c =RintC 式中 Rint 包括變壓器二次繞組的直流電阻和二極管 D 的正向電阻。由于電