2022年教室自动感应照明控制系统的方案设计书2.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 教室自动感应照明掌握系统的设计摘 要为了适应现代电子技术飞速进展的需要,更好地培育21 世纪的应用型电子技术人才,在自动化技术日趋成熟的今日,照明电路的自动化掌握已是随处可 见的了;但是要做到功能强牢靠性高、价格低廉等一系列优点,这就是我们现 在讨论的课题了;照明电路不仅用在工业生产中而且已渗入到人们工作和生活 的各个角落;几乎是从小到生活照明,大到工业掌握,照明电路都起到了举足 轻重的作用;自动感应照明掌握系统有力地推动了各行业的技术改造和产品的 更新换代,应用前景特别宽阔;目前,在各类学校教室的照明灯由于治理不善,常常是教室空无一人,却灯火
2、通明,极大的铺张电源;该设计题目是通过对目前市场上销售的同类产品的调查讨论,找显现有产品的不足之处和为什么没有推广的缘由,设计制作适合用户使用和便利使用的产品;主要设计内容:人体感应检测系统设计、自动照明开关掌握系统设计;一、设计原理及方框图在光线亮时,节电开关呈关闭状态,灯不亮,夜间或光线较暗时,节电开 关呈预备工作状态;当有人经过该开关邻近时,红外传感器检测到人体信号把名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 节电开关启动,灯亮,当人离去时,延时 灭;4050 秒后节电开关自动关闭、灯图 1 是教室感应自动照明掌握电路
3、的原理方框图,由红外传感器、放大电路、倍压整流、光控电路、电子开关、延时和沟通开关七部分电路组成;图 2.0 教室感应自动照明掌握电路的原理方框图二、原理图及其说明D4R3C3CW1R7R951KDS220uF47KR120K20KVT3R10 51KC1R2VT1C2D1GNDD3R8BTD6-D91uF2M1uFD2红外线传感器R4100KR5VT2C4C5220VD547K47uF103uFR636K图2-1 红外线传感器、光控智能开关原理图名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.1 原理说明电路原理:红外传感
4、器是感应人体信号,VT1 、R1、R3、C1组成放大电路;为了获得较高的灵敏度,VT1 的 值选用大于 100;R3 不宜过小,否就电路容 易产生间歇振荡, C2、D1 和 D2、C3构成倍压整流电路; R4、R5 和光敏电阻 D5 组成光控电路;有光照耀在D5 上时,阻值变小,对直流掌握电压衰减很大; VT2、VT3 和 R7、D3 组成的电子开关截止, C4 内无电荷,单向可控硅MCR 截止,灯泡不亮;在MCR 截止时,直流高压经R9、R10、D4 降压后加到C3、CW1(稳压管)上端; C3 为滤波电容, CW1 为稳压值 1215V 的稳压二极管,保证 C3 上电压不超过 15V 直流
5、电压;当无光照耀D5 时, D5 阻值很大,对直流掌握电压衰减很小,VT2、VT3 等组成的电子开关导通, D3 也导通,使 C4 充电; R8、C5 和单向可掌握 MCR、D6D9 组成延时与沟通开关;C4 通过 R8 把直流触发电压加到MCR 掌握端, MCR 导通,灯泡点亮;灯泡发光时间长短由 C4、R8 的参数打算,按图中所给出的元器件数值(R8 为22K),发光 4050秒左右后, MCR 截止,灯熄灭; C5 为抗干扰电容,用于消除灯泡发光抖动现象;2.2 电路各部分介绍2.2.1 红外线传感器热释电人体红外线传感器是上世纪80岁月末期显现的一种新型传感器件;现在,已得到越来越广泛
6、的应用;目前,一些书刊只简要介绍了被动式热释电 人体红外线传感器的基本应用;本文就主动式和被动式两方面的基本应用原理 作大致介绍;目前,市场上显现的热释电人体红外线传感器主要有上海产的 SD02、PH5324,德国产的 LH1954 、LH1958,美国 HAMAMATSU 公司产 P2288,日本 NIPPON CERAMIC 公司的 SCA02-1、RS02D等;虽然它们的型号不一样,但其 结构、外型和电参数大致相同,大部分可以彼此互换使用;利用红外线的物理性质来进行测量的传感器;红外线又称红外光,它具有 反射、折射、散射、干涉、吸取等性质;任何物质,只要它本身具有肯定的温名师归纳总结 -
7、 - - - - - -第 3 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 度(高于确定零度),都能辐射红外线;红外线传感器测量时不与被测物体直 接接触,因而不存在摩擦,并且有灵敏度高,响应快等优点;红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路;光学系统按结构不同 可分为透射式和反射式两类;检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电 检测元件;热敏元件应用最多的是热敏电阻;热敏电阻受到红外线辐射时温度 上升,电阻发生变化,通过转换电路变成电信号输出;光电检测元件常用的是 光敏元件,通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及 硅掺杂等材料制成;红外线传感器常
8、用于无接触温度测量,气体成分分析和无损探伤,在医 学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用;例如采纳红外线传感器 远距离测量人体表面温度的热像图,可以发觉温度反常的部位,准时对疾病进 行诊断治疗(见热像仪);利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监 视,可实现大范畴的天气预报;采纳红外线传感器可检测飞机上正在运行的发 动机 的过热忱形等;HN911采纳热释电红外掌握模块的照明灯,它可以用于卫生间、贮存室、楼 梯走廊等处,可做到人来灯亮,人走灯灭,并且仍具有白天自动封锁功能;HN911 系列模块是采纳新技术和新工艺,将高灵敏度的热释电红外传感 器、放大器、信号处理及输出电路组装在一起制
9、成模块式电路,它具有从信号 接收至掌握输出的全部功能;在它的输出端接上晶体管放大电路或单稳态电路 可以驱动继电器,接上光耦合电路可以驱动双向可控硅;名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 2-3 HN911 模块的内部电路结构2.2.2 单相倍压整流电路在一些需用高电压、小电流的地方,常常使用倍压整流电路;倍压整流,可以把较低的沟通电压,用耐压较低的整流二极管和电容器,“ 整” 出一个较高的直流电压;倍压整流电路一般按输出电压是输入电压的多少倍,分为二倍压、三倍压与多倍压整流电路;图4-4 是二倍压整流电路;电路由变
10、压器B、两个整流二极管 D1、D2 及两个电容器 C1、C2 组成;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 2.4 单相倍压整流电路其工作原理如下:e2 正半周(上正下负)时,二极管D1 导通, D2 截止,电流经过D1 对C1 充电,将电容 Cl 上的电压充到接近e2 的峰值,并基本保持不变;e2 为负半周(上负下正)时,二极管D2 导通, Dl 截止;此时, Cl 上的电压 Uc12 E2与电源电压 e2 串联相加,电流经 D2 对电容 C2 充电,充电电压 Uc2e2 峰值 12E222 E2;如此反复充电,
11、C2 上的电压就基本上是22 E2了;它的值是变压器电级电压的二倍,所以叫做二倍压整流电路;在实际电路中,负载上的电压Usc=2x1.2E2 ;整流二极管 D1和 D2所承担的最高反向电压均为22 E2;电容器上的直流电压Uc1=2 E2,Uc2=22 E2;可以据此设计电路和挑选元件2.2.3 延时电路分析 RC 电路的过渡过程时,不肯定只分析电容电压的变化,可能是任意支路电流或任意元件上的电压,所以一般用 析 RC 电路任意电量的过渡过程的步骤:ft表示任意一种电量;这里写出分 1运算换路前最终时刻 t=0-时电容电压 uc0-的值;分析电路时,要把电容看作开路,按直流电路的分析方法运算;
12、2按换路定律 uc0+=uc0-,写出换路后的电容电压;3求电路中需要的f0+值;留意使用换路后的电路,将uc0+作为直流电压源进行分析;名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4求 f 值:留意使用换路后的电路,电容看成开路用直流电路分析方法;5求时间常数 t:R 是从电容两端看进去的等效电阻,留意应将电压源短路、电流源开路,再进行电阻的串并联,然后运算 tRC;6用三要素公式求:所以 RC延时电路的推迟时间可以通过转变RC的值来实现,它具有转变方便,制作简洁的优点,因而广泛用于对推迟时间要求不是很高,很长的电路中;2
13、.2.4 光控电子开关电路的设计光控电子开关起到日熄夜亮的掌握作用,以节省用电;160WELR1100KR2470KVT220VVD1VR9104VS6,8VD1RP 4.7K图 2-5 光控电子开关原理图2.2.5 工作原理电路如图 2-4 所示, 220V沟通电通过灯泡 H及整流全桥后 XC5215-6BG225I,单名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 向可控硅 VS因无触发电流而阻断;此时流过灯泡H的电流 2.2mA,灯泡H不能发光;电阻 R1和稳压二极管 DW使三极管 V偏压不超过 6.8V,对三极管起爱护作
14、用;夜晚,亮度小于肯定程度时,光敏二极管D出现高阻状态 100K,使三极管 V正向导通,发射极约有 0.8V的电压,使可控硅 VS触发导通,灯泡 H发光; RP是清 晨或傍晚实现开关转换的亮度挑选元件;2.2.6 红外线传感器、光控智能开关的制作与调试本电路按要求挑选元器件,焊接正确,即可使用推广;如灵敏度不够,可减小热释电红外线传感器串联的电阻R1,但 R1 不够太小,应视详细情形而定;适当减小 R1 后灵敏度仍不够时,可更换耦合电容 C1,将 1uF换成 0.7uF,成效将很显著;制作的如图 2-3 所示;图2-6 红外线传感器、光控智能开关 PCB板2.2.7 光控电子开关的安装与调试安
15、装时将它与受控电灯H 串联,并让它正对着天幕或房子采光窗前较光明名师归纳总结 的空间,防止3M以内夜间灯光的直接照耀;调试宜傍晚时进行,调剂RP阻值第 8 页,共 24 页的大小,使受控电灯H在适当的亮度下始点亮;制作的如图2-5 所示;- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图2-7 光控电子开关的 PCB板三、照明电路中实际中元件的选用及设计1、电路设计原理HN911是一款新型热释电红外探测采纳双列6脚直插式封装;其管脚排1所示;该传感器由于内部放大器可以将人体辐射保证了传感器的工作稳固性;HN911可在寒冷或酷热等恶劣环附表为 模块内部电路主要放大器、
16、比较器、电发热物体传感器接收到红外输出幅度约HN911红外探测模工作原理 HN911红外探测 1脚输出高电平 ,2 脚输动态时 , 即有移动 1mV、频率 0.3 的柔弱信号;该信号经放大器放由比较器比较 , 经信号处理电路处最终由延时输出电路输出用做驱HN911模块内放大器具有温度补探测器工作时 强;2、工作原理, 人体辐射和周当背景红外辐射增名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 采纳 HN911热释电红外掌握模块的照明灯电路原理图如图 3-1 所示,电路中ICl 为HN911热释电红外传感掌握模块,平常2脚输出高电
17、平,当它探测到人体发出的红外光线时,其输出端 2脚可输出脉冲宽度大于 2s的负脉冲信号,并直接加至555时基集成电路 IC3的触发端 2脚;图3-1 采纳 HN911热释电红外掌握模块的照明灯电路原理图HN911系列模块共有 3种型号,即通用型(HN911T)、微功耗型( HN911L)和低温型( HN911D);HN911系列模块具有良好的抗干扰性能,特殊是抗电磁波性能特别优良,并可在一20( T型和 L型)到一 3000 D 型)的低温下稳固地工作; HN911系列模块能在低温下稳固地工作,主要得益于它的温度补偿电路;该电路能在因环境温度变化将使放大器的增益发生变化时准时进行补偿,使放大器
18、的增益始终保持稳固;HN911的输出端输出的是一个脉冲宽度大于 2s的脉冲信号,其中 1脚输出的是正脉冲信号,2脚输出的是负脉冲信号;电路中 IC3接成典型的单稳态触发器,电路翻转置位,3脚输出高电平, VT3快速导通,继电器 K吸合,其常开触点闭合可以接通被控照明灯的电源,使其通电发光;此时电源经 R2向C3充电,约经 t 二11 RZ C3时间,暂稳态终止,电路复位,3脚复原低电平, VI3截止, k释放,被控照明灯熄灭;假如有人在IC1的探测范畴内不断活动, IC1的2脚将不断有负脉冲输出,所以照明灯不会熄灭,直至人离开,推迟I 1 RZ C3时间后,照明灯才熄灭;调剂电位器RP1可以调
19、整 IC1模块的探测灵名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 敏度; 111 RL, R3, R4 等组成光掌握电路;在白天,光敏电阻器 RL受自然光线照耀呈低电阻, VT1导通,故 IC3的4脚在低电平,所以 IC3被强制复位, 3脚始终保持低电平,照明灯不会被点亮;只有到了晚上,RL失去自然光线照耀,呈高电阻, VT1截止,从而解除对 IC3的强制复位,电路才能被触发工作;调剂 RP2可以转变电路的光掌握灵敏度;VT2与R6组成自保电路,它可以解决晚上自身灯光对电路的干扰;晚上,当有人走进 IC1的探测范畴, IC
20、3翻转置位, K吸合,由它掌握的照明灯点亮; 555时基集成电路 3脚输出的高电平,同时又经 R6加至VT2的基极,使 VT2快速导通,故使 VT1截止,这就保证了 555时基集成电路的 4脚电平不会由于 RL受自身光线照耀而跌落;假如没有自保电路,RL在安装时必需要避开自身灯光的照耀,否就电路不能正常工作;IC2为7805三端稳压集成电路,它为HN911热释电红外传感模块供应稳固的 5V工作电压;3、元器件挑选ICl 选用 HN911热释电红外掌握模块;IC2选用 LM7805三端稳压集成电路;IC3选用 NE555时基集成电路; RL应挑选 MG45型光敏电阻器,要求亮阻小于 5kn,暗阻
21、大于 IMn ,如 MG44-03、MG45-13等型号;其他元器件无特殊要求可按图3-1 所标型号及参数选用;四、部分元器件介绍1、555 定时器图 2-6 定时器的引脚图名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1555 定时器的组成和功能;图24-2 是 555 定时器内部组成框图;它主要由两个高精度电压比较器A1、A2,一个 RS触发器,一个放电三极管和三个5K 电阻的分压器而构成;DVC5V CC8+A1RRD4&Q13Q5KV1TH6-5KCTL21V2+- A2S&Q7D5KTVSS图2-7 555 定时器
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- 2022 教室 自动 感应 照明 控制系统 方案设计
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