声光控制楼道灯开关的设计

声光控制楼道灯开关的设计学 号: 12103119东 营 科 技 职 业 学 院毕 业 设 计（论 文）任 务 书 题目：声光控制楼道灯开关的设计主要内容、基本要求、主要参考资料等：1、设计(论文)课题要求：本论文要求广泛搜集相关研究资料，并进行深入对比分析。在撰写毕业论文有一定的学术性，一定的创见性，具有科学性，做到观点正确、论据充分、推理严密；层次分明、条理清楚、语言简练。论文主要在以下几个方面展开论述： 根据节约资源的任务要求，初步拟定声光控制电路工作原理的可行性，真正的有利于人们的方便、节能2、文献查阅要求： 在查阅相关参考文献时，首先要分析研究课题，明确查阅要求，其次选择合适的检索工具和检索方法；利用检索工具查找文献线索，了解馆藏情况，获取原始文献；最终要把检索到文献认真地加以筛选、消化和吸收，变为可用的活资料。完成期限：自 2014 年 11 月 15 日至 2015 年 3 月 31 日指导教师： 教研室主任： 机电工程系 机械制造与自动化专业毕业论文系主任: 2014 年 11 月 15 日 声光控制楼道灯开关的设计目录绪 论摘 要 .1第一章 元件的介绍 .21.1 电阻的定义及分类 .21.2 电容的分类及选用 .31.3 二极管的定义及分类 .41.4 三极管 .51.5 晶闸管 .61.5.1 光控晶闸管的结构 .61.5.2 光控晶闸管的工作原理 .71.5.3 光控晶闸管的特性 .7第二章 电路设计及工作原理 .82.1 设计流程 .82.2 光控电路 .92.3 声控电路 .92.4 延时电路 .112.4.1 电路的放电过程 .112.4.2 电路的时间常数 .122.4.3 延迟时间的可优化性 .13第三章 电路的焊接与调试 .13总 结 .15致 谢 .16机电工程系 机械制造与自动化专业毕业论文绪 论节约是中华人民的传统美德，随着科学技术的飞速的发展，资源的大量开采，能源却不断减少。为了响应国家科学发展观，资源可持续发展。树立节约能源、养成节约资源的习惯已势在必行。伴随着电网的普及，电能在生活中的浪费也成了不容小觑的问题，所以节约电能也显得非常必要。从当年爱迪生发明了电灯，到如今的装饰灯、日光灯、照明灯电灯的种类、样式以及对灯控制的开关也越来越多。为了避免能源及财产的浪费，所以本次课程的内容就主要围绕着声光控制灯的设计。光控电路有着广泛的应用。例如马路两侧的路灯、智能手机屏幕的亮度、楼道照明等。利用光控电路根据光线的强弱来实现照明灯的自动开启和关闭。然而光控电路在夜晚无光线时，照明灯也将一直工作着造成资源浪费。不过假如在光控电路的基础上添加一个声控电路，使得照明电路在无光的时候只受到声音的控制，当有声音响起时照明电路就自动开启，开始照明工作。但是这样就要一直有声音发出，不然照明电路就会立即关闭，停止照明工作。而且在白天遇到阴天照明电路仍无法满足人们需要，这样既达不到生活的需求，又降低了照明灯的寿命。所以在加声控电路的同时，再在声光联合控制电路工作的条件下加上一个延时电路。这样就使得照明电路在接收到信号工作一定时间后自动熄灭。上述设计内容符合本次课题要求：设计一种既不浪费国家电力又很方便实用的照明灯系统是很又实用价值意义的一件事。所以我们设计了这个节能、耐用的自动控制开关。声光自动控制开关的主要功能是：白天楼道里光线强烈使电路处于断开状态，照明电路不工作，起到节约电能作用。夜晚或阴天时楼道里光线较弱而此时电路处于闭合状态，电灯会闻声而亮，并从电灯亮时就开启延时，等到延时时间到了电灯就会熄声光控制楼道灯开关的设计灭等待下次声响发出。下面主要介绍声光控制楼道灯开关的设计。声光控制楼道灯开关的设计王磊 机械制造与自动化摘 要随着科技的不断发展，电子产品愈来愈多地走进了人们的生活。从当年发明出电灯，到现在的琳琅满目的照明灯，伴随着灯泡样式的增加各式各样控制开关也跟着层出不穷。机械手动开关、按钮式、触摸式、单一开关不但操作不便，往往还会出现许多灯泡长明现象，故容易降低灯泡的寿命。另外，由于频繁开关或其他的人为因素，墙壁开关很容易损坏。现如今常规灯开关已无法满足人们生活所需。比如像一些工厂，学校,办公室等公共场所的灯往往会出现长明现象。为此本人做了声光双控制灯开关的设计。声光控制灯开关顾名思义就是在一个基本电路上有两个控制点（光控和声控）。光控电路是根据光线的强弱来自动控制电路中开关闭合或断开，但光控电路在夜晚无光线是会处在常亮状态，造成资源浪费；声控电路是根据声音的大小来自动控制电路中开关的闭合或断开，同样声控电路在白天拾音器接收到声音灯也会亮。故声光控制灯开关采用了在光控电路的基础上添加了一个声控电路和一个延时器。在安装了声光控制灯开关的地方，只有在天黑后，当有人走过发出脚步声发出其它声音时，声控开关闭合，提供照明，灯亮延时一段时间后声控开关断开。在白天即使有声音声控开关也不会闭合。另外，声光控制灯开关它具有美观外形，方便安装，制作简单等优点。而且降低能耗；避免因灯泡处于长亮状态是灯泡使用寿命降低，直接避免经济损机电工程系 机械制造与自动化专业毕业论文失。既方便使用，又省电。解决了“长明灯”的现象。下面主要介绍声光控制楼道灯开关的设计。关键词：开关 ；节能； 声控 ；光控 ；方便第一章 元件的介绍1.1 电阻的定义及分类电阻是电路中一个限流元件。一般电阻可分为固定电阻、可变电阻、特种电阻。将电阻接在电路后，电阻的阻值是固定的一般是两个引脚，它可限制通过它所连支路电流大小。阻值可变的称为可变电阻。电阻用字母 R 来表示，单位为欧姆，符号 。欧姆定律公式为 I=U/R电阻值的大小一般与电阻元件的材料、温度、长度及横截面积有关。电阻的主要物理特征是把电能变为热能，也可以说它是一个耗能元件，当有电流经过它就会产生内能。电阻在电路中通常起分压、限流的作用。对于信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。光敏电阻：是一种电阻值随着外界光照的强弱的变化而发生着变化的元件。光线越强阻值越小；反之，光线越弱阻值越大。又称光感电阻。其工作原理是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光线的强弱而改变的电阻器。可以将光的变化转换为电的变化。变阻如图 1-1 所示，固定电阻如图 1-2 所示，光敏电阻如图 1-3 所示。声光控制楼道灯开关的设计3图 1-1 图 1-2 图 1-31.2 电容的分类及选用所谓电容，就是容纳和释放电荷的电子元器件，用字母 C 表示。电容的基本工作原理就是充电放电，当然还有整流、振荡以及其它的作用。另外电容的结构非常简单，主要由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成，所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定的。电容的用途非常多，主要有如下几种： 纸介电容用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料（如火漆、陶瓷、玻璃釉等）壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大。但是有固有电感和损耗都比较大，用于低频比较合适。 机电工程系 机械制造与自动化专业毕业论文云母电容用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。它的特点是介质损耗小，绝缘电阻大、温度系数小，适宜用于高频电路。陶瓷电容用陶瓷做介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体积小，耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适宜用于高频电路。铁电陶瓷电容容量较大，但是损耗和温度系数较大，适宜用于低频电路。薄膜电容结构和纸介电容相同，介质是涤纶或者聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介电常数较高，体积小，容量大，稳定性较好，适宜做旁路电容。金属化纸介电容结构和纸介电容基本相同。它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔，体积小，容量较大，一般用在低频电路中。半可变电容也叫做微调电容。它是由两片或者两组小型金属弹片，中间夹着介质制成。调节的时候改变两片之间的距离或者面积。它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。可变电容它由一组定片和一组动片组成，它的容量随着动片的转动可以连续改变。把两组可变电容装在一起同轴转动，叫做双连。可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。空气介质可变电容体积大，损耗小，多用在电子管收音机中。聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的，体积小，多用在晶体管收音机中。1.3 二极管的定义及分类声光控制楼道灯开关的设计5二极管，电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管则用来当作电子式的可调电容器。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断 （称为逆向偏压）。因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。早期的真空电子二极管；它是一种能够单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个 PN 结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的传导性。一般来讲，晶体二极管是一个由 p 型半导体和 n 型半导体烧结形成的 p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于 p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。二极管如下图 2-1 所示。图 2-1二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge 管）和硅二极管（Si 管）。根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管、硅功率开关二极管、旋转二极管等。按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起，形成一个“PN 结”。由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。面接触型二极管的“PN 结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于机电工程系 机械制造与自动化专业毕业论文把交流电变换成直流电的“整流”电路中。平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。1.4 三极管三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号， 也用作无触点开关。晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的 PN 结，两个 PN 结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP 和 NPN 两种。以下为三极管 NPN（图 a）和 PNP（图 b）的工作原理图。1.5 晶闸管晶闸管