多点控制走廊触摸延时开关电路设计23411.pdf

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1、-.z.传感器大作业 题目：多点控制走廊触摸延时开关电路 第一章 绪论 照明开关电子化进程是从公共照明的节电控制开场。适宜于门厅、楼梯和楼道中使用的触摸式、感应式、红外线式和声光控式延时自熄开关，使公共照明根本实现了“人来灯亮、人离灯熄的自动控制，明显改善了楼房的公共照明效果，还能大幅度节省公共照明用电，照明灯的实际使用寿命也明显延长。这类开关是会受到欢迎和推广的。与公共照明开关相比，室内用电子式开关的技术难度较大，这也此次传感器研究的方向。1.1 延时开关 触摸延时开关是一种节能的开关控制器，就开关种类来说主要有以下几种：轻触延时开关：使用时只需轻触一下按钮,开关即导通工作,然后延时一段时间

2、后自动关闭；高亮发光指示,便于夜间使用；无触点电子开关,接通负载的瞬间无冲击电压，延长负载使用寿命。声光控延时开关：使用时只需发出声响,开关即导通工作,延时一分钟后自动关闭；自动测光,光线强时不感应(也可调节)；无触点电子开关,接通负载的瞬间无冲击电压，延长负载使用寿命。红外线感应开关：全自动感应：人到灯亮，人离灯熄；无触点电子开关：接通负载的瞬间无冲击电压，延长负载使用寿命；自动测光：应用光敏控制，光线强时不感应(也可调节)；随机延时:开关接通后，人不离开感应范围且在活动，负载能持续工作；基于红外线技术的自动控制产品,当有人进入开关感应范围时,专用传感器探测到人体红外光谱的变化,开关自动接通

3、负载.人不离开且在活动,开关持续导通;人离开后,开关延时自动关闭负载.人到灯亮,人离灯熄,亲切方便,平安节能。按钮开关:按钮开关是现在使用最多，最普遍的开关。有各种类型，适应于各种场所。产品特点：具有廉价，耐用，寿命长，稳定性好，抗干扰能力强等特点。轻触延时开关和声光控制延时开关比较适合楼梯走廊和室内等处的灯光照明控制开关，轻触延时开关只需轻触以下开关就可控制灯的关和开，还具有延时功能，在一段时间内无人触摸的情况下灯会自动熄灭，这样可以起到节能的作用，所以在楼梯和走廊处用的比较多；声光延时开关现在也比较普遍，而且使灯光的控制更加方便，不用动手就可以控制灯光的照明，它通过采集一定分贝的声音或一定

4、亮度的光照信号，再转变成电信号来到达控制的目的。-.z.1.2 延时开关的应用领域 延时开关设计最主要的是延时元件，如 CMOS 与非门组成的触摸式延时开关电路非常简单，只需要通过几个简单的 CMOS 延时分立元器件就可组成触摸式延时开关电路，还有一种用利用电容充放电的延时来实现触摸式延时开关电路的设计，这样就不需要其他集成芯片。一种新型的延时开关电路主要由轻触开关,桥式整流电路,双向可控硅,复合管及电容和可变电阻等组成。通过轻触开关的闭合给电容充电,断开后电容放电,经复合管放大后触发可控硅导通,到达延时之目的,可变电阻用于调整延时时间。目前根本上是用集成芯片来设计延时开关电路，最常用的是用

5、555 定时器芯片来设计延时开关，555 定时器是一种数字电路与模拟电路相结合的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳态触发器和多谐振荡器等，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。555 定时器产品有 TTL 型和 CMOS 型两类。TTL 型产品型号的最后三位都是 555，CMOS 型产品的最后四位都是 7555，它们的逻辑功能和外部引线排列完全一样。1.3 触摸式照明灯延迟开关电路的组成 触摸式照明灯延迟开关电路一般由 555 时基电路、电源电路、晶闸管开关电路及触摸电路等几局部组成。1.4 555 定时器的应用 555 集成定时器是模拟功能和数字逻

6、辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。外加电阻、电容可以组成性能稳定而准确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等，应用十分广泛。它是由上、下两个电压比较器、三个 5k电阻、一个 RS 触发器、一个放电三极管 T 以及功率输出级组成。比较器 C1 的反相输入端 5 接到由三个 5 k电阻组成的分压网络的2/3Vcc 处5 也称控制电压端，同相输入端 6 为阀值电压输入端。比较器 C2 的同相输入端接到分压电阻网络的 1/3Vcc 处，反相输入端 2 为触发电压输入端，用来启动电路。两个比较器的输出端控制 RS 触发器。RS 触发器设置有复位端 4，当复位端处干低电平时，输出 3为低电平。控制电

7、压端 5 是比较器 C1 的基准电压端，通过外接元件或电压源可改变控制端的电压值，即可改变比较器 C1、C2 的参考电压。不用时可将它与地之间接一个 O01F 的电容，以防止干扰电压引入。555 的电源电压范围是+4.5+18V，输出电流可达 100200mA，能直接驱动小型电机、继电器和低阻抗扬声器。1.5 多谐振荡器-.z.多谐振荡器的电路图和波形图如以下图所示。电源接通后，Vcc 通过电阻 R1、R2 向电容 C 充电。当电容上电 vC=2/3Vcc 时，阀值输入端 6 受到触发，比较器 C1 翻转，输出电压Vo=0，同时放电管 T 导通，电容 C 通过 R2 放电；当电容上电压 Vc=

8、1/3Vcc，比较器 C2 工作，输出电压 Vo 变为高电平。C 放电终止、又重新开场充电，周而复始，形成振荡。其振荡周期与充放电的时间有关。由仿真结果我们知道：电路的振荡周期 T、占空系数 D，仅与外接元件 R1、R2 和 C 有关，不受电源电压变化的影响；改变 R1、R2，即可改变占空系数，其值可在较大范围内调节；改变 C 的值，可单独改变周期而不影响占空系数。另外，复位端 4 也可输入 1 个控制信号。1.6 单稳态电路 单稳态电路的组成和波形以下图所示。当电源接通后，Vcc 通过电阻 R 向电容 C 充电，待电容上电压 Vc 上升到 2/3Vcc 时，RS 触发器置 0，即输出 Vo

9、为低电平，同时电容 C 通过三极管 T 放电。当触发端 2 的外接输入信号电压 Vi1/3Vcc 时，RS 触发器置 1,即输出 Vo为高电平，同时，三极管 T 截止。电源 Vcc 再次通过 R 向 C 充电。输出电压维持高电平的时间取决于 RC 的充电时间，当 t=tW 时，电容上的充电电压为；，所以输出电压的脉宽tW=RCln31.1RC。一般 R 取 1k10M，C1000pF。值得注意的是：t 的重复周期必须大于 tW，才能保证放一个正倒置脉冲起作用。由上式可知，单稳态电路的暂态时间与 VCC 无关。因此用 555 定时器组成的单稳电路可以作为精细定时器。1.7 施密特触发器 其回差电

10、压为 1/3Vcc。假设在电压控制端 5 外接可调电压 Vco1.55V，可以改变回差电压VT,施密特触发器可方便的地把三角波转换成方波。第二章 硬件电路设计 2.1 所用元器件：VTH 应采用触发电流较小的 1A、400600V 小型塑封双向晶闸管，如 MAC94A4、MAC97A6 型等。VT 选用 9013 型等硅 NPN 小功率晶体管，要求150。VD 选用 IN4001IN4007 型等硅整流二极管，VD2 选用 IN4148 型硅开关二极管。VS 最好选用 12V、1W 稳压二极管，如 UZP-12B、IN4742 型等。R1R4 均可用普通 1/8W 碳膜电阻器；R5 为触摸时平

11、安隔离电阻，最好采用 1/4W 金属-.z.膜高阻值电阻器，以确保使用者的平安。C1 用耐压 400600V 的聚丙烯电容器，如 CBB-400V、CBB-600V 型等；C2、C3 用耐压16V 的铝电解电容器；C4 为普通瓷介电容器。M 可用面积为 15mm15mm 左右的镀锡铁皮，用环氧树脂胶将其粘贴在 86 系列开关盒的塑料盖板上，在反面引出导线接电阻 R。EL 为普通白织灯泡，功率以不超过 100W 为宜。2.2 控制电路组成局部 555 时基电路 电源电路 晶闸管开关电路 触摸电路 2.3 各电路说明 555 时基电路：555 时基电路 A 也接成单稳态工作模式，平时 555 处于

12、稳定态，其3 脚输出低电平，VTH 截止，灯 EL 不亮。电路如图 1 所示。图 1.555 时基电路 图 1.555 时基电路 电源电路：直接 220V 电压接入 晶闸管开关电路：当有人触摸电极片 M 时，经人体泄漏的 50Hz 工频信号由高阻电阻器 R5 注入晶体管 VT 的基极，经 VT 放大，信号的负半周足以使 VT 导通，555 时基电路 2脚即获得低电平触发信号，电路翻转进入暂态，3 脚输出高电平，经 R2 加到 VTH 的控制极，使 VTH 开通，EL 点亮发光。约经 t=.1R3C3，暂态完毕，555 时基电路翻回稳态，3 脚恢复低电平，VTH 因失去触发电流当交流电过零时即关

13、断，照明灯 EL 熄灭。晶闸管开关电路如图 2 所示。图 2.晶闸管开关电路 触摸电路：触摸电路如图 3 所示。图 3.触摸电路 2.4 电路原理说明 延时开关可以单独由分立元件实现，在本设计中我选择 555 定时器来制作多点控制触摸-.z.延时开关电路，由 555 时基电路、电源电路、晶闸管开关电路及触摸电路等几局部组成。本开关触摸电路由晶体管 VT 放大电路完成，用它来取代触摸式照明灯延迟开关1中的二极管 VT2，电路的其他局部均一样。555 时基电路 A 也接成单稳态工作模式，平时 555 处于稳定态，其 3 脚输出低电平，VTH 截止，灯 EL 不亮。当有人触摸电极片 M 时，经人体泄

14、漏的 50Hz 工频信号由高阻电阻器 R5 注入晶体管 VT 的基极，经 VT 放大，信号的负半周足以使 VT 导通，555 时基电路 2 脚即获得低电平触发信号，电路翻转进入暂态，3 脚输出高电平，经 R2 加到 VTH 的控制极，使 VTH 开通，EL 点亮发光。约经 t=.1R3C3，暂态完毕，555 时基电路翻回稳态，3 脚恢复低电平，VTH 因失去触发电流当交流电过零时即关断，照明灯 EL 熄灭。多点控制走廊延时开关电路原理图如图 4 所示。图 4.多点控制走廊延时开关电路原理图 第三章 结论与体会 通过这次传感器大作业多点控制触摸延时开关电路的设想、研究、设计，让我对传感器的应用有

15、了比较明确的认识，同时也学会如何使用各种资源教科书、传感器手册、研究报告、成功论文等等的提取、利用，对以后相关内容学习、研究打下了一定的根底。通过此次的设计，对相关电路、元器件有了更加深入的了解，对日后的再利用做了一定的储藏。同时对现实中遇到的问题有了一定的处理方法，收获还是不错的。第四章 参考文献 1阎石等.数字电路技术根底第五版，：高等教育，2006.5 2罗怀平;王可健;黄雯青;孔军;*鸿斌;杨国贤;奚风俊;*新杰;金峰.GB16915.1C4-2003家用和类似用途电子开关、遥控开关、延时开关系列国家标准 Z.国家科技成果.3曾仲庆.省电延时开关 J.电子制作,1996.05 4丁红星,戴丽莉.触摸延时开关及其改进 J.*教育学院学报,2000.03 5薛立峰;.手触式延时开关 J.电子制作,1997.04