2022年声光控延时照明灯电路课程设计.docx
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1、精品学习资源声光控延时照明灯电路课程设计目录第一章设计目地及技术要求1第一节设计概述1第二节技术要求1第三节设计目地1第二章电路方案地挑选2第一节解读技术要求2第二节确定方案3欢迎下载精品学习资源第三章电源电路设计4第一节电源电路原理图4第 二 节 电 路 元 件 地 选 择 及 型 号 地 确定5第四章光控电路设计7第 一 节 电 路 原 理 图 及 各 部 分 电 路 地 功 能 分析7第二节电路元件参数整定9第五章声控延时电路设计 10第一节电路结构及功能分 析10第 二 节元 器 件 参 数 地 计 算 及 型 号 挑选 12第六章课程设计总结及体会欢迎下载精品学习资源 17第一节课程
2、设计总结 17第二节设计体会 18参考资料19附录A声光控延时照明电路总图20附录B声光控延时电路印制板图21附录C电路原器件清单 22第一章设计目地及技术要求第一节 设计概述随着社会地不断进展,利用电子技术实现地自动掌握,在各个领域种地作用越来越突出 . 本设计基于节能性要求,利用所学电子技术基础地相关学问,为照明灯设计了一款自动掌握电路, 该电路能够实现声光双控功能,可广泛应用于道路,楼梯等不需要连续长时间照明地场所地照明设施地掌握,从而实现节省电能欢迎下载精品学习资源地目地 . 同时,通过对该课题地设计,来提高自身对实际问题地分析及解决才能 .其次节 技术要求一、要求电路能够通过照明灯开
3、关对光线强弱地感应,掌握照明灯第一级开关 .二、要求电路能够通过照明灯开关对声强地感应,在第一级开关开通地前提下 ,掌握照明灯地亮灭 .三、要求电路能够实现照明灯点亮时间t后自动关断,并且可以手动调剂 .第三节 设计目地一、利用所学电子技术基本学问来进行综合性设计试验,以巩固所学理论 .二、娴熟把握 555 定时器地几种工作模式及其应用.三、学会如何查找器件手册及其参数,进而学会利用元器件.四、学会利用 Protel软件来绘制电路原理图及 PCB板图.五、提高对电路地分析运算才能.其次章 电路方案地挑选第一节 解读技术要求一、要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱地感应,掌握照明灯第一级开关 .
4、该要求主要针对光掌握电路,要使电路能够实现对光线强 弱地感应,就应使用对光线强弱敏锐地电子器件,如光敏电阻、 光敏二极管等光电传感器 . 在电路中,光电传感器依据光线强弱地变化而变化,从而使电路参数发生相应地变化. 由于光控电路欢迎下载精品学习资源地输出状态只有两种:高电平和低电平. 因此,光控电路可使用555 定时器来实现对电压变化地转换.二、要求电路能够通过照明灯开关对声强地感应,在第一级开关开通地前提下 ,掌握照明灯地亮灭 .该要求主要针对声控电路,要使电路能够实现对声强地感应,就应使用对声音信号敏锐地电子器件,如小型驻极电容话 筒、压电陶瓷片等声电传感器. 由于声电传感器收集来地声音信
5、号都比较柔弱,所以要对信号进行放大处理. 又由于声音信号是连续振荡地不确定信号,为了便于处理,先将信号波形进行整形,这可以由模拟迟滞比较器来实现. 模拟比较器地输出为高低两种电平信号,利用该信号可以去掌握555 定时器地触发输入端 . 另外,由光控电路地输出掌握此555 定时器地复位端,来打算声控电路地开启与关闭 . 在这两种掌握信号地作用下,达到声音掌握照明灯亮灭地目地 .三、要求电路能够实现照明灯点亮时间t后自动关断,并且可以手动调剂 .该要求可以通过处于单稳模式地555 定时器实现(说明: 此处地 555 定时器与其次条要求中地 555 定时器为同一片) . 对时间 t 地手动调剂可利用
6、电位器来实现 .其次节 确定方案由上一节对本设计技术要求地解读可知,该设计主要包含四部分电路,分别为:电源电路、光控电路、声控延时电路、晶闸管开关电路,下面对其功能进行逐一分析并确定电路结构 .一、电源电路电源电路主要为掌握电路供应工作电压,本设计采纳传统欢迎下载精品学习资源地电源电路设计方法,即降压、整流、滤波、稳压,使电路输出12V 直流电压供应掌握电路 .二、光控电路光控电路是依据光线地强弱来优先打算电灯地亮灭. 该电路可以对声控延时电路进行掌握,在白天光线较强时,光控电路 输出低电平将声控电路封锁;在晚上光线较弱时,光控电路输出 高电平,就声控功能打开 . 本设计采纳光敏电阻和其他电阻
7、组成地分压电路来掌握 555 定时器地触发输入端 2 脚,并且将 555 定时器地 2 脚和 6 脚连接在一起,通过一电容接地, 555 定时器地输出去掌握声控电路中地 555 定时器地复位端 .三、声控延时电路该电路主要在光线较弱时起作用. 这主要是通过光控电路地输出来掌握地 . 在白天,该电路在光控电路地掌握作用下,处于关闭状态,对任何声音信号都不响应;在晚上,光控电路将该 电路地功能打开,使得该电路能依据外界声音信号作出相应地响 应. 本设计采纳压电陶瓷片作为声电转换元件,并加入了两级音频信号放大电路和迟滞电压比较器来对声音信号进行处理,经处 理后地声音信号掌握处于单稳工作模式地555
8、定时器来实现声控及延时功能 .四、晶闸管开关电路该电路受声控电路 555 定时器输出端地掌握 . 当其输出低电平常,晶闸管截止,由于照明灯与晶闸管串联,所以灯熄灭; 当其输出高电平常,晶闸管导通,照明灯点亮.欢迎下载精品学习资源第三章 电源电路设计本设计地电源电路部分为掌握电路部分供应12V 直流电压 . 由于本设计所涉及地电路最终实现对市电照明灯地掌握,掌握电 路对直流电源地稳固性要求不需要很高,故采纳传统地电源电路 设计方法就可以产生符合掌握电路工作要求地直流电压.第一节 电源电路原理图本设计地电源电路原理图如图3-1 所示,电路包含降压、整流、滤波、稳压四部分 . 图中 T 为降压变压器
9、,其作用是将市电 v1=2202sin100 tV 进行降压处理变成整流桥所要求地沟通电压v2=2V2sin100 tV ;整流二极管D1D4 组成整流桥,它将变压器地输出电压进行全波整流;C11 为滤波电容,用来滤除整流桥输出电压中地纹波,由于掌握电路对电源所要求地 功率不是很大,所以本电路采纳电容输入式滤波电路;再者,为 了防止在三端稳压器 U1 距离整流滤波电路较远时,线路产生电感效应而使电图 3-1 电源电路原理图路自激,所以加入电容C21,该电容一般取 0.33uF ;U1 为三端欢迎下载精品学习资源集成稳压器 7812,用来稳固电路地输出电压;稳压器输出端地电容 C12 是为了滤除
10、低频纹波,它地取值一般较大,主要用来平波;电容 C22 用以滤除输出端地高频信号,改善电路地暂态响应,该电容大小为 0.1 F.其次节 电路元件地挑选及型号地确定式中, V2=12V,就电容两端电压 Vc17.0V,符合三端稳压器 7812 地输入电压要求 .滤波电容 C11 地挑选:要求电容对电压地耐受才能大于17V,一、元件参数地运算及型号挑选集成三端稳压器 7812 地有关参数如表 3-1 所示.输出电流欢迎下载精品学习资源正常输出直流电压(V)输出电压变化范畴( V)输入电压允许范畴( V)(A)电压调整率最小最大欢迎下载精品学习资源12.011.512.515.017.00.10.5
11、10mV/V由表可知,要使三端稳压器输出12V 地直流电压,就经整流滤波后,滤波电容两端地电压应在15.017.0V之间(由于一般输入电压要比输出电压大3 5V ,才能保证集成稳压器工作在线性区) . 基于此,变压器选用 220V12V低频电源变压器 .桥式整流电路中地二极管选用最大反向工作电压为400V,额定工作电流为 1A 地硅整流二极管 1N4004.如设 V2 为变压器次级线圈地输出电压有效值, Vc 为经整流滤波后滤波电容两端地电压 . 由于三端集成稳压器地输入阻抗很高,相当于开路,就Vc 2V2欢迎下载精品学习资源(3-1 )由于 铝电 解电 容地 耐压 范 围为 6.3V630V
12、, 容值范 围为0.4510 000 F,因此,滤波电容C11 可以采纳铝电解电容CD11-25V.在三端集成稳压电路中,滤波电容地容值一般为几百 到几千微法,由于后面仍有电容C21,所以该电容可以取得小一点,可将电容 C11 取为 100F. 电容 C21 一般取为 0.33 F,可用独石电容,如 0.33 F/50V.电容 C12 是为了滤除输出直流电压中地低频微波,所以该电容一般也取得比较大,可取用100F 地铝电解电容,其耐压值要大于 12V,可采纳 CD11-16V.电容 C22 地挑选:由于电解电容电解电容C11、C12 取得比较大,只能滤除低频波动 . 对于直流电源中地高频干扰,
13、可通过一小电容 C22 来滤除,电容 C22 可挑选容值为 0.1 F 地独石电容器 104M/50V(耐压值 100V).二、电源电路图依据以上内容,下面给出完整地电源电路图,如图3-2 所示.欢迎下载精品学习资源图 3-2电源电路图第四章 光控电路该电路将外界地光强变化转化为电路输出电平地变化,其输出地电平信号掌握声控延时电路,从而实现对比明灯亮灭地掌握.第一节 电路原理图及各部分电路地功能分析通过对技术要求地解读可知,该电路可由光敏电阻和一般 电阻组成地分压电路及一片 555 定时器来实现,其原理电路图如图 4-1所示. 图中 RL 为光敏电阻,在光线较弱或者是无光照耀时,光敏电阻 RL
14、 呈高阻状态,有 RLR2+RP,1使得 555( 1)地触 发输入端 2 脚和阈值输入 端 6 脚 均为 低电平即 均小于1/3VCC,就 555(2)输出高电平,将声控延时电路打开,使得晶闸管开关电路地开闭由声控延时电路掌握;在有光照耀时, RL 呈低阻状态,有 RL+R1 R2+RP,1 就 555 定时器地 2 脚和 6 脚均为高电平,即都高于 2/3 VCC,此时 555 定时器输出低电平,欢迎下载精品学习资源将声控延时电路封锁,图 4-1 光控电路原理图使得开关电路中地晶闸管截止,照明灯熄灭 .原理图 4-1 中地地电阻 R1R3均为爱护电阻 .R1 、R2 分别与RL 和 RP1
15、串联是为了防止在光敏电阻 RL 和 RP1阻值过小时电路发生短路 .R3 为限流电阻,防止在光线较强时, RL 阻值大大下降,造成电路电流过大而烧毁 555 定时器.电容 C4 为保持电容,其具体工作情形如下:给电路通电之前,电容 C4 未储存电荷,因此其两端电压 VC为零, 555( 1)地2 脚和 6 脚就为低电平 . 在光线较强时,光敏电阻呈低阻状态,使得 R3R2+RP,1电容 C4 通过 R3、R2、RP1回路放电,其两端电压 VC下降,当下降到低于 1/3VCC 时, 555( 1)输出高电平,声控延时电路开启 .基于以上分析可知,开头时,电路输出为高电平,电容C4 充电到电压为
16、2/3 VCC 时,电路输动身生反转,此后,只要光线 地强弱变化不大,就电路地输出维护低电平;如光线较弱,就电容 C4 放电,当电压 VC下降到 1/3VCC 时,电路发生反转,输出高电平,同样,只要光线强弱变化不大,就电路地输出维护高电平. 因此, 555(1)工作在施密特触发器模式 .其次节 电路元件参数整定一、电路中元件参数地运算及型号挑选光敏电阻 RL地挑选要求是亮阻与暗阻相差倍数愈大愈好.经 查 资 料 , MG45-14 型 光 敏 电 阻 满 足 要 求 , 其 最 大亮 阻( 10K )与最小暗阻( 10M )相差 1000 倍,反应时间小于20ms.下面利用这两个阻值来确定
17、R1、R2、R3地值.在光线较强时, RL1=10 K,此时应有, 555(1)地 2 脚和 6 脚地电压大于 2/3VCC,假设就等于 2/3VCC,并将电位器地取值定为 100 K,就有VCCR2+RP1/(RL1+R1)+R2+RP1= 2/3VCC(4-1 )当 RP1=100 K 时,有 2R1-R2=80(K)( 4-2 )如取 R2=51K ,就 R1=15K.确定 R3 地值,使得在 RL 最小时,电路中地电流不超过 555 定时器地最大答应电流就行了 . 取 R3=10K.R1 R3 均采纳 1/8W金属膜电阻,如 RJ45-1/8W;RP1 采纳 WH系列碳膜电位器,如欢迎
18、下载精品学习资源WH148型. 电阻与电源电路中一样,电容C4 用铝电解电容,耐压值为 16V 就能满意要求,即可采纳 CD11-16V型;为使电路地充放电时间常数尽量小,就电容地C4 容值要取得小一些,可取为100 F. 电容 C5 一般用 0.01 F 地一般独石电容,如 103M/50V 型.二、光控电路图依据以上所确定地电路元件参数及型号,下面给出该电路地完整线路图,如图 4-2 所示.图 4-2光控电路图第五章 声控延时电路该电路受光控电路地掌握,在外界光线较强时,该电路不起作用;在光线较弱时,该电路受外界声音信号地掌握,其输出直接掌握晶闸管开关电路 .欢迎下载精品学习资源第一节 电
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