毕业设计17052011最终版.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流毕业设计17052011最终版.精品文档.淮安信息职业技术学院毕 业 论 文       课题名称 声光控延时开关    学生姓名      学    号   专    业  指导教师     2008年6月5日摘 要现在在一些公共场所照明控制手段已经逐步更新，不再是简单的机械式手动开关，声光控开关、微波感应开关、红外感应开关已初步使用，但是，微波感应开关的抗干扰性能尚不理想，红外感应开关在性能上较为理想，但安装复杂，成本较高。因此声光控开关以其结构简单、安装方便、安全节电等众多优势在市场上脱颖而出！在本设计中介绍了多种声光控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过几分钟（时间可调）后又自动熄灭，节能节电。 关键词：自动控制；节能；信号放大整形；光电开关；声控电路；光控电路；延时电路 Now the public place and the inhabitant community public corridor uses the machinery hand switch generally ,because each kind of reason often appears many light bulbs to lighten the long bright phenomenon ,therefore causes the light bulb life to be short ,the waste electric quantity，is the unitary，the unit，creates the economic loss personally，Moreover, because the frequent switch or other human factor, the wall switch damage rate is very high，both increased the service quantity，has wasted the fund，and easy to create the accident hidden danger.Therefore，the design and one kind of electric circuit novel，the security electricity saving，the structure simple，the installment convenient accustom-optics double controls the incandescent lamp energy conservation auto switch to appear quite has the necessity，Causes the public place and the inhabitant community public corridor lamp when the daytime is not bright，evening when is bright，after treats people，after vernal dozens seconds automatic shut-off，both convenient，and province electricity。目 录第一章 方案论证-4第二章 电路设计与分析-4 2.1设计大纲-42.2设计原理-52.3电路原理-5第三章 主要元器件的选择与分析-63.1稳压管VD3 的选取-63.2 R2降压电阻的选取-63.3与非门-63.4延迟时间的确定-73.5VT3的选取-83.6对B驻极话筒的选取-8第四章 安装与检测-84.1 组长注意点-84.2 制作与使用-94.3调试-94.4调试记录-10第五章 常见故障及检修-105.1故障寻、检常用方法-105.2 四种故障检查-11第六章. 结论-11致谢-11参考文献-12附录-12一 方案论证根据设计要求，声控光控延迟照明电路由线性放大电路，单稳态电路，声光控延迟电路集成电路组成。常用的延迟照明电路有：双键触摸式延迟照明电路，声控延迟照明电路，光控延迟电路，声光控延迟电路等。双键触摸式延迟照明电路的优点是工作方便，但触摸式不卫生；声控延迟照明电路和光控延迟照明电路安全卫生，但节电效果不明显；声控光控延迟照明电路使用安全方便，节电效果明显，可广泛应用，故本设计选择声控光控延迟照明电路。总体方案：方案一用两个三极管触发，既简单又便宜，它是将两个三极管组成与非门来控制电路触发。此方法来触发电路电流不稳定，容易将可控硅击穿，引起电路故障。所以这种触发方法没有安全性。方案二用集成块来控制电路触发，电路也很简单，制作较方便，该电路选用CD4011集成块来控制。理论和实践均证明用该集成块控制电路，性能稳定，可控硅MCR不易被击穿，使用方便安全。考虑到大多数声控光控延迟照明灯长期接在市电上，所以选用的输入电压为220V。综上所述，本设计采用方案二。 二 电路设计与分析2.1设计大纲现在在一些公共场所照明控制手段已经逐步更新，不再是简单的机械式手动开关，声光控开关、微波感应开关、红外感应开关已初步使用，但是，微波感应开关的抗干扰性能尚不理想，红外感应开关在性能上较为理想，但安装复杂，成本较高。因此声光控开关以其结构简单、安装方便、安全节电等众多优势在市场上脱颖而出！在本设计中介绍了多种声光控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过几分钟（时间可调）后又自动熄灭，节能节电。 如图2-1所示，白天的时候光敏开关是断开的，即使声敏开关是闭合的，整个电路也是没有电流的。夜晚光线较暗的时候，光敏开关闭合，当有人通过楼道，发出声音促使声敏开关闭合，整个电路通电，电灯就能正常工作了。图2-1 大纲图2.2设计原理整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的开动作。明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元，由此可画出图2-2所示的方框图。图2-2 原理方框图2.3电路原理 白天声光控制延迟照明灯电路图2-3所示，可控硅VS构成开关的主回路，控制回路由两个输入端的四与非门CD4011构成。与非门I组成线性放大器，用来放大话筒B输出的声音信号，与非门II组成光控开关，与非门III、IV组成单稳态电路。与非门的功能是：“见0出1，全1为0”。白天室内光线较强，光敏电阻RG受光照射呈低阻态，使与非门II的输入端13脚为低电平“0”，输入端11脚为高电平“1”，及而9脚也为“1”。与非门IV的5、6脚无直流电压，又是通过电阻R10接地，故低电平“0”，所以输出脚4脚为“1”，及而8脚也为“1”。与非门III脚两个输入端都为“1”，故10脚为“0”，因此，电容C5两侧同时为 低电平，无法充电。由4脚输出的高电平“1”加到三极管VT导通，可控硅VS的控制电压很低而关闭，电灯不亮。由于13脚为低电平“0”，所以白天时不管其12脚电平如何变化，电子开关都被封死，电灯不可能点亮。 晚上，光敏电阻RL无光照射呈高阻态，其阻值远大于R8，所以13脚为高电平“1”，这为开关提供条件，但输出端11脚的电平的高低还要看12脚的电平的情况。当有人走动时，拾取声音信号经C2耦合到与非门I进行放大，然后经R6向C4充电，使12脚也变为高电平“1”，根据与非门“全1为0”，的逻辑关系，11脚输出低电平“0”，9脚也为“0”。由“见0出1”可知10脚为“1”高电平，经过C5、R10向C5充电，根据电容两端电压不能突变的原理，5、6两脚为“1”，故输出4脚为低电平“0”，三极管VT截止，可控硅VS的控制极从VD1和R1获得正向触发电流而导通，电灯H通电发光。经3040秒C5充电完毕，5、6两脚恢复为低电平“0”，4脚输出为高电平“1”，三极管VT导通，可控硅VS失去触发电流后当交流电过零时关断，电灯熄灭。在稳态时，10脚为低电平“0”，C5可通过R10放电，为下次开灯做延迟准备。 VD2、C6、R2、VD3组成半波整流，电容滤波、电阻降压、稳压管稳压的电路，输出6V左右直流电压供集成电路用电。图2-3 声光控原理图三 主要元件的选取与分析3.1稳压管VD3 的选取根据晶体三极管的特性（输出），通常使用6V为宜。本产品选取国产2CW546V2型稳压管、查手册。2CW54的稳压中值为6.2V，动态电阻Rz1=500欧时，I z1=1毫安，最耗散功率Pftm=0.25W,正向电压小于等于1V（I=0.1A）3.2 R2降压电阻的选取 因为半波整流，220V交流电的有效值 0.45×220=99V,为了保险起见取R2功率为0.25W金属膜电阻，阻值为75千欧3.3与非门 CD4011 四输入与非门（选用价廉的4011）如图3-1 CD4011结构图所示 图3-1 CD4011结构图 在与非门集成块中，我们把第一个与非门D1当做非门来使用，让其对声音信号进行线性放大；我们把第二个与非门D2主要用于光控部分，在原理框图中我们可以看出它其实充当了光控部分的开关来使用的；最后两个与非门主要用于单稳态触发电路的组成。单稳态触发电路原理图如图3-2所示： 图3-2 单稳态触发电路原理图单稳态触发电路的应用：1）脉冲整形：将输入的不规则脉冲整型为具有一定幅度和一定宽度的脉冲。2）脉冲延时：可改变单稳态触发器的Rb1、C来调节延迟时间。3）定时：调节单稳电路中的定时元件Rb1或C，可改变控制时间的长短。 在声光控电路里，前面来信号之后，单稳态触发电路=暂稳态=稳态在图2-3声光控原理图里面，与非门III和与非门IV就很明显的构成了单稳态触发电路。3.4 延迟时间的确定C5×R10的放电时间常数如有需要我们可以把R10选用滑动变阻来调延迟时间T = C5×R10×0.7=10微法×6.1兆欧×0.7=61（秒）×0.743秒3.5 对VT3的选取 VT3工作在开关状态，选中功率管子CS90133.6对B驻极话筒的选取 选小型的驻极体CRZ2-113F 整体来说与非门I-IV使用CD4011 集成电路。VS可用MCR100-8等小型塑封单向可控硅。VT采用CS9011、CS9013、3DG201等NPN三极管，B100。VD1，VD2用1N4007型硅整流二极管，VD3为1/2W/6V稳压三极管，如2CW13等。RG为硫化镉光敏电阻器，其余电阻均采用RTX-1/8W碳膜电阻器。C1、C5、C6用CD11-16V型电解电容器，其余电容器可用CT1型瓷介电容器。B用CRZ2-113F型驻极体电容话筒。四 组装与检测4.1 组长注意点（1）.集成块的引脚顺序和印制板的顺序要一致（2）.驻极花筒引线用电阻器剪下的引线连接.长度 25 并要求a 引线要用绝缘管套上b 话筒的地与印制板上的地相连(3). 光敏电阻器的引线不要剪掉,用绝缘管套好后焊在印制板上,光敏电阻器离印制板高度在25毫米左右（4）.可控硅和二极管的各引线要看准再装可控硅在自动控制控制，机电领域，工业电气及家电等方面都有广泛的应用。可控硅是一种有源开关元件，平时它保持在非道通状态，直到由一个较少的控制信号对其触发或称“点火”使其道通，一旦被点火就算撤离触发信号它也保持道通状态，要使其截止可在其阳极与阴极间加上反向电压或将流过可控硅二极管的电流减少到某一个值以下。可控硅二极管可用两个不同极性（P-N-P和N-P-N）晶体管来模拟，如图G1所示。当可控硅的栅极悬空时，BG1和BG2都处于截止状态，此时电路基本上没有电流流过负载电阻RL，当栅极输入一个正脉冲电压时BG2道通，使BG1的基极电位下降，BG1因此开始道通，BG1的道通使得BG2的基极电位进一步升高，BG1的基极电位进一步下降，经过这一个正反馈过程使BG1和BG2进入饱和道通状态。电路很快从截止状态进入道通状态，这时栅极就算没有触发脉冲电路由于正反馈的作用将保持道通状态不变。如果此时在阳极和阴极加上反向电压，由于BG1和BG2均处于反向偏置状态所以电路很快截止，另外如果加大负载电阻RL的阻值使电路电流减少BG1和BG2的基电流也将减少，当减少到某一个值时由于电路的正反馈作用，电路将很快从道通状态翻转为截止状态，我们称这个电流为维持电流。在实际应用中，我们可通过一个开关来短路可控硅的阳极和阴极从而达到可控硅的关断。（5）.装好后,白天调试后,要用黑布遮住整个开关,在5天之内拍手试验 灯泡是否点亮（6）. 注意安全. 220交流电联结时注意先将线连好再通电4.2 制作与使用声控光控延迟照明灯电路的因制板图采用环氧基质单面铜板制作。全部元件安装后,放入适当大小的塑料盒内,在盒面适当部位开一个小孔,孔要对准光敏电阻RG的受光面,此盒对外只有两根引线,与要控制的电灯串联后接入220V试电,只要装配无错误,通电后即能工作这种延迟灯有两个显著特点:一是电灯点燃时为软启动,点燃后为半波交流电,可以大大延长灯泡的使用寿命(可达两年以上);二是灯泡点燃时间由R10和C5的时间常数决定的,自身灯泡照射在RG上不会发生自我关灯的现象注意:灯泡的功率小于60W4.3 调试调试前，先将焊好的电路板对照印刷电路图认真核对一遍，不要有错焊、漏焊、短路、元件相碰等现象发生。通电后，人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。如用万用表检测时，只用将万用表两表笔接触电路板相应处即可。 打开电源，给系统加上激励信号源（如系统的啪手声、打击声），用眼睛直接观察灯泡是否亮和按时熄灭。 强光下，用手在麦克风附近拍打，看发光二极管是否发光。若灯亮了，则应该用2中的方法来判断故障部位，并加以改正。本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住，将电源线分别接在电灯的开关位上，用手轻拍驻极体，这时灯应亮，若用光照射光敏电阻，再用手重拍驻极体，这时灯不亮，说明光敏电阻完好，这时即告本设计制作成功。若不成功请仔细检查有无虚假错焊和拖锡短路现象。4.4调试记录 （1）. 在有光照射时(白天),集成块4脚输出6V,通过降压电阻R11的最大电压为0.8V,可控硅G脚电压为0V.在无光照射时(晚上),4脚输出5.2V,可控硅G脚电压为3.5V （2）. 集成块14脚电源电压为6V（3）. 集成块7脚为接地脚0V五 故障检查5.1故障寻、检常用方法 通过眼、耳、鼻、手来查找故障部位。即是看元器件有无断线、互碰、烧焦、脱焊等现象；听声音有无异常；闻有无焦味；摸器件是否过热等。用普通万用表的欧姆档检查各点的阻值，粗查是否有短路、断路或元器件错焊等情况。用万用表测量电路中各点对地的电阻以及元器件的阻值，以此来判断故障部位测量晶体管的管脚电压和集成块各脚的电压或波形，据此电压值判断故障。测量晶体管的管脚电压和集成块各脚的电压或波形，据此电压值判断故障。调试前，先将焊好的电路板对照印刷电路图认真核对一遍，不要有错焊、漏焊、短路、元件相碰等现象发生。通电后，人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。如用万用表检测时，只用将万用表两表笔接触电路板相应处即可。本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住，将AB分别接在电灯的开关位上，用手轻拍驻极体，这时灯应亮，若用光照射光敏电阻，再用手重拍驻极体，这时灯不亮，说明光敏电阻完好，这时即告本套件制作成功。若不成功请仔细检查有无虚假错焊和拖锡短路现象。 调试前，先将焊好的电路板对照印刷电路图 认真核对一遍，不要有错焊、漏焊、短路、元件相碰等现象发生。通电后，人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。如用万用表检测时，只用将万用表两表笔接触电路板相应处即可。本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住，将电源线分别接在电灯的开关位上，用手轻拍 驻极体，这时灯应亮，若用光照射光敏电阻，再用手重拍 驻极体，这时灯不亮，说明光敏电阻完好，这时即告本 设计制作成功。若不成功请仔细检查有无虚假错焊和 拖锡短路现象。5.2 四种故障检查电灯长亮不灭。与此类故障现象有关的元件主要有二极管D1D4、可控硅MCR击穿短路；如以上检查未发现异常时，则可能为T1失效或IC4011损坏。 电灯始终不亮。检修时可先测量一下电容器C1上的电压是否正常，若无电压或很低，则说明灯泡、D1D4、MCR、R1、R2、C1之中有损坏。更换后若还不亮，除应对IC4011的外围元件进行检查外，还应检查MIC，可用指针式万用表测其两脚，并对MIC吹气看表针是否摆动，若不摆动或摆幅很小，说明MIC已坏或性能不良。在检查IC4011性能时，可用万用表测试每一个与非门输出端(3、4、10、11脚)，在有触发信号时电平是否可以改变，若没有则说明其内部已经损坏。以上检查过程中必须先将光敏电阻RG用黑纸挡严，否则将直接影响测量结果的准确性。    灯点亮时间不够。此故障现象说明电路之中的延迟时间变短了，而决定延迟时间的元件为R6与C2，可适当地加大R6与C2的参数值，延长延迟时间，若R6与C2加大后效果不理想，则有可能是二极管D5的反向漏电流太大，更换一只反向漏电流小的二极管即可。灵敏度大幅度下降。若出现需用很大声响才能使灯泡点亮时，表明电路的灵敏度降低了。而决定灵敏度大小的元件主要有MIC、C3、T1等，检查MIC时可按前面介绍的方法予以判断。若MIC正常，则有可能是C3的漏电流太大或容量降低太多，也有可能是三极管T1的放大倍数太低或性能变差第六章 结论 1. 试验前,白天电灯在任何情况下不会点亮 2. 晚上在5米之内有脚步声电灯就能点亮,点亮后43秒后会自动熄灭,用滑动变阻器来更改延迟时间 3. 本次研制的电灯可以很大的节约电能,而且方便致谢光阴似箭，三年的大学生活转眼间就要过去了。俗话说一日之师终生为父，更何况教育了我们这么长时间的大学教师呢。我衷心地感谢可爱的老师，因为他们深情地教育了我们，教我们知识，教我们做人，教我们成材。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！在这里，我首先要感谢我的指导老师陈艳。她教学严谨认真，耐心指导我的毕业设计和论文写作。她谆谆教导，循循善诱，孜孜不倦，这是在我走上工作岗位之后，对学校老师的评价。也许您会觉得这些话语有些动听，但事实上这用来形容我们的老师一点也不为过。想想工作的时候，那些所谓的师傅哪里会像学校老师那样真心教导我们本论文的顺利完成我要感谢我的导师，感谢陈有卿、胡宴如、耿苏燕等多位专家的宝贵资源，感谢孙杰、曹晨等同学的大力支持和帮助参考文献 1. 陈有卿 <精选家用电子制作> 北京:人民邮电大学出版社发行 1996.1 2. 陈有卿 实用电子灯具制作 北京: 人民邮电大学出版社发行 1998.1 3、胡宴如&耿苏燕.模拟电子技术基础高等教育出版社 2002.9 附录 元器件清单电阻器代号名称及类型标称值数量备注R1电阻RTX-0.125W-1M-II1M1R2电阻RJ-0.25-25K-I75K1R3电阻RTX-0.125W-5.1K-II5.1K1R4电阻RTX-0.125W-5.1K-II5.1K1R5电阻RTX-0.125W-2.5M-II2.5K1R6电阻RTX-0.125W-150K-II150K1R7电阻RTX-0.125W-270K-II270K1R8光敏电阻RG45-13RG45-131R9电阻100K1R10电阻RTX-0.125-6.1-II6.1K1R11电阻RTX-0.125-51K-II51K1电容器C1电容CD11-16V-10mF-II10mF1代号名称及类型标称值数量备注C2电容CT1-0.5KV-0.1mF-10%0.1mF1C3电容CT1-0.5kv-1000pF-10%1000pF1C4电容CT1-0.5KV-1000pF-10%1000mF1C5电容CD11-16V-10mF-II10mF1C6电容CD11-16V-100mF-II100mF1二极管VD1硅整流二极管1N40071VD2硅整流二极管1N40071VD3硅稳压二极管2CW136.2v1VT硅NPN型二极管21VS可控硅管MCR100-61小型塑料集成电路&与非门11V CD40111组件及部件B驻极体电容话筒CR22-113T1代号名称及类型标称值数量备注H电灯泡功率小于60W1名称数量印制电路板1机壳1套塑料导线型号5CM*4螺钉型号6只代号名称及类型标称值数量备注H电灯泡功率小于60W1名称数量万能板1B驻极体电容话筒CR22-113F1