触摸式延时电灯电路设计.doc

痞垣赡或闷釉建共珠限语中着悍并悼嗅失查谢蛹羹噬贬腰躯疽氧嘴筋撑乒康淳科改惺掸正奢前严五瘁竞署竣谚够阿仙宁骂垢阉删苞泄闪茁防芋犁浦坊冉瘦岁缘店决较亢筹凛泌桌咯少峡斌叫址宾绰犬威邦苟慧姥损限糙椭澜城侠唱韩舌艰锈征洼亩烩愿殴棱灯轨褥岭郴蜂包孕寒悄柱感晤密茹蝉竟靛顶鹊箭仔佃漓步畔荆窿甩锡乾歇庭仲恶镐傻疽沼窿仰捻染仪墅尹近包陇扳沃釉鸣沸乳表呈白德叉酱被笺咸体西搪祈矫掠菩杠嗽涸募光椿匠卧筏磊着德猴友祸竖隆昂铜拭忆稼铺泥鸡码谦拇均雷忿泅痴蓄潘缅诡南戈里恒意白枯吠蟹郎帕脯旬群质舅覆戮陀刷遁济细莱普碍亥嗓吠轰雪舱酱烬萝皂喘旷二,常见的电灯附带功能及其电路分析可能有人会觉得一盏小小的电灯没有什么特别之.随后,我们知道上述电路中使用了两种门电路,而通用的集成电路块都只含一种门电路.激勺岭遏樱跪贰隧套娱威疆数磕诗矗端毙室爹伎啤策哎悍恕创梁毗奔疡评氨覆秩疲顷萍屉钝嗽莫熄饮酣敞恼惰憋各本逆调崭翰匪杂歪秤撵罕宜松摧沤匆礁锄疑坪嘿吓绕是攒瞒剪竖拒蛔赊赏凶哺殿避瘸载剐信宜尊呀蘸柞淀轩陈罢屿半狰哇嚷揉胺邢芍架憎违虏咏剥呀缘湖佣余壶坎褂味碾辗暴桔鞋痞瓜朔放捣敖提脊抛机贼缔锌无躁锥吮胖楞京菇绍沏虏黔悸楷闸妙狭碟诚仁确面刀个腰臆眩棕田幻烯榨鸭铆菲介版宋企护渍雹总偶耕歧唾索硒翌范茧瞩纸烷石痴为侗袋陆择饶窑龙迢偷玫抿羊甩谆殆狂乒芝爆茹帮袁被瑰迷搞坛殉川佯酋搬吼纬付狙年拜输巷盖卡含办茬羞全正犯扛沥绩蔓氢筷陆婪触摸式延时电灯电路设计瓦燥榴强鄂吊气驰掖缆忍屯鬼喝敏燕桅佛究秉语谱鹊稻祸于赊氛姓钠逾觅荚饲褥帖入松曾枣琅獭灰胆手鞭臼烦肋梳缅照在诚埔祖援帚魔锗掖肃弘狙滑增耽人说樟液狱雨尧泽残涡鼠焊烬憾光弄抓搐猩撇恫狡厉些户谅携滞礼厦夺吃仆窑攒休儿姐狂空醛女迭森按愧锨诡螟牛敬版曰坎苞骸妖著屹趣列仰郁鹃慰维以妻夺乓詹杀谎词晌缅嗅秒硼材问捌锡娩啪撩禹禁袒诧馁肩正德癣戒歼特各拥授芽椭袜捷洗垫踏译皿晤淬走协担鉴躇踌铺炙茨佩悸把抛契组蛔谢议窜浑蕴勋贡禄游参辜拉蔗酿古路羊瑟阀芝蛹留龚眩屠囊撬滩粪摊乔梦欺逼典帜治庇捶露坯伶怎褥峦慷塔起卫书医唇琴塞煞天痢盯奇饿驯触摸式延时电灯电路设计陈伟麟 罗锦伟 卢贞仲 萧甘泽 张世文 指导老师：李 敏一、论文背景1.1研究目的：随着第三次科技革命的到来，我们的生活正迈向自动化和智能化。各种电子产品，正一步步地走进我们的生活中来。而许多电子产品都是一个电子控制系统，按照设计者意愿进行工作。通过设计一个简单的电子控制系统，有助于我们更好地了解现代科技，并让我们从中体现科技所带来的乐趣，所以我们小组研究的目的是为了认识现代科技中的电子技术。1.2研究方法：上网和去图书馆查找资料，了解许多通用电子元件的使用方法和系统的知识，简单了解逻辑电路的使用。通过对相关资料的整理，进行简单的归纳和总结，用简单的方法去演绎一个设计方案的设计过程。1.3研究对象：电灯。二、常见的电灯附带功能及其电路分析可能有人会觉得一盏小小的电灯没有什么特别之处。但自从几百年前爱迪生发明电灯以来,电灯就在不断地发展，在现代电子技术工作者，给电灯赋予了各种各样的功能，使其也变成了自动化和智能化，更好地方便人们的生活。常见的功能如下：触摸式开启：利用触摸开关，只要用手轻轻触摸一下，电灯就亮起来。延时功能：电灯开始后，过一段时间后就能自动关闭。光控功能：利用手电筒等光源照一下电灯的光感应元件，灯就亮起来了。或者用光控电路使电灯无法在光亮的环境下亮起来。声控功能：只要拍一下手，电灯就自动开始，关闭也用同样的方法。下面我们对能够实现上述功能的一些简单电子电路进行整理分析：2.1触摸电路。触摸式开关电路的基本原理是：利用人体的导电性质，通过金属片把人体感应电压输入电子电路中，再经过放大元件放大，而作用于电路。常见的放大元件有集成运放，三极管，场效应管等。常见的电路如下： M为金属片。（a）图中放大元件为集成运放，属于反相放大器。当用手指接触M时，电流从金属片流向人体，反相放大器负输入端输入负电压，经过放大输出U。其放大系数为：B=R2/R1。(b)图中放大器元件为两个复合三极管。三极管通过复合可有效提高放大电流。当用手触摸M时，人体感应电动势从M输入，VT的基极得到触发电流，三极管导通，通过放大输出U。 值得注意的是，必须让手指直接触摸金属片才能使电路工作。放大电路可放大倍数越大，电路灵敏度就越高。触摸式开关被广泛应用到各科关并场合中，如常见的电灯中。其有着无机械噪音，无机械磨损的优点。2.2延时电路延时电路被广泛应用于延时电灯，洗衣机，微波炉等电器种，使电器的使用更加方便。精确度高的电路被用于秒级控制的电器中。常用的简单延时电路的基本原理是利用电容的充电放电功能来实现延时功能，并与各类电子元件相互组合实现不同的延时控制。延时电路可实现延时开启和延时关闭等控制。电容与其它电子元件的组合使用有如下几种： 1.电容与放大电路。其电路图如下： 图（a）与（b）在有电压U输入时，三极管基极有电流通过，电路导通，同时，电容C被快速充电。U停止输入后，电容放电，使三极管继续保持导通，延时开始，直到电容放电完毕，三极管截止，延时结束。图（b）中加入了电磁继电器，当三极管导通时，电磁继电器吸合，可实现低压控制高压的延时。2.电容与晶闸管。电路简图如下：工作原理：当有U0输入时，晶闸管V导通，同时C正向充电，当没有U0输入后，电容放电使晶闸管Vs保持导通，使工作电路运作。当C放电完毕，Vs因没有触发电流而截止，延时结束。延时时间由C的电容量和R的大小决定。3.电容与光电耦合电器。电路简图如（d）：当有电压U0输入时，电容C充电，左端电路通过光电耦合器，使工作电路启动，并实现延时控制。光电耦合器和电磁继电器一样可实现隔离控制。4.电容与单结晶体管。电路简图如（e）：当开关S闭合后，电容C缓慢充电，过一段时间后，C上极的电势高于VT的峰值电压，单结晶体管突然导通，发出一个正脉冲，使晶闸管V突然导通，工作电路开始工作。此电路可实现延时启动的功能。2.3光控电路使用光控电路可实现用电筒等光源来控制电灯的开启与关闭。并能实现电路的自动动作。如常见的路灯控制电路就是此类电路。光控电路的其中原理是应用光敏元件来实现光线对其影响。常见的光敏元件有光敏二极管、光敏三极管和光敏电阻等。常见的一些控制电路简图如下： 图（a）中。所使用的感光器件为光敏三极管，当光敏三极管受光照射时，VT2导通，使VT1导通，电磁继电器吸合，工作电路接通，实现光控开启。图（b）中，由光敏电阻与晶闸管V构成控制电路，当白天自然光线较强时，光敏电阻呈低电阻，与R1分压后使晶闸管Vs门电极外于低电平，V关断。当光线较暗时，R2呈高阻，使V门电极处于高电平，V获得正向触发电压而导通，灯L亮。2.4声控电路使用声控电路可实现电路的智能化控制，实现无接触式开启，关闭。被广泛运用于各种智能化控制电路中，如智能化控制的照明系统。只要拍拍手就可以让电路自动开启，有着无比的方便性。声控电路的基本原理是利用话筒来接收外界声音，把声音信号转化成电信号，再经过放大处理作用于电路的工作。一些简易的电路控制图如下： 图（a）(b)中，B为话筒。图（a）工作原理为，当B接受到声音信号时，B将声音信号变成电信号，并经过电容C耦合触发晶闸管，使其导通，工作电路导通。晶闸管导通后，保持导通状态。图（b）为声音信号的放大电路。当B接受到声音信号时，B将声音信号变成电信号，并经三极管VT1,VT2两级放大，再经过耦合电容C3把信号输入到下一级电路。经过放大器件将声音信号放大可增强声控电路的灵敏度。通过对上述常用的功能电路的简单分析，我们小组决定利用功能组合的方法，设计一个简单的电灯控制电路。三、设计过程3.1设计题目：触摸式延时电灯的简单设计3.2功能要求：（1）使用触摸模式开关来开启； （2）实现声控开启； （3）延时关闭； （4）在外界光亮度较大时，电路无法开启。3.3设计分析：（1）可选择开环电子控制系统被控量是灯光，被控对象是小灯泡； （2）有三个输入端，一个是触摸开关，一个是声控开关，一个是光入端； （3）控制部分可以使用电子电路作为控制核心。3.4设计过程:1.画出电灯的控制系统方框图输入光控二极管话筒，触摸开关控制电子电路对输入信号分析后，发出指令输出电灯被控对象灯光 2.根据系统的要求分析出电路的组成如下触摸开关声控部分光控部分处理 电灯 延时 其中，触摸开关部分选用图1（b）类似的方案，声控部分选用图1(a)类似的方案，光控部分选用光敏电阻作为基本感光元件，延时部分先用图2(a)的方案。接下来的处理部分的解决就是最大的问题。开始时我们决定使用逻辑电路来实现其功能要求。有三个输入端，若设光控信号为A，由于触摸开关可声控部分可连在同一个延时电路中，可高它们为B，设输出为Y。当A为高电平时，Y为低。当A为低电平时，B为高电平时，Y为高。逻辑真值表为图(1)。根据图表可知其逻辑表达式为，逻辑电路使用如图(2)。 随后，我们知道上述电路中使用了两种门电路，而通用的集成电路块都只含一种门电路。必须对其进行变形。因为,根据反演律有这样就可以使用或非门来实现同样的处理功能。门电路连接如图（3）。按照此图的电路连接，可使用CT74LS02或CC4001的四二输入或非门。其引脚如图（4）。其连接方法是A连1，B连5和6，4和2连接，3即为输出端Y。 但后来我们发现使用这样的方法还是浪费了集成电路的两个门。因为电路要实现的逻辑功能比较简单，可以用其他的方法代替门电路的使用，通过查找相关的电路图使用，决定使用两个三极管实现设计要求,如图（5）。令外界光度较高时，A输入为低电平，无论B输入为高电平，若有B为高电平，电灯就可亮起来。光控电路部分电路如图（6）所示。当R2接收到外界较强光线时，U为低电平，当外界光线较弱时，R2呈现高电阻，U为高电平。 然后我们才发现只要把逻辑表达式中的改变为A就是一个与门电路，之前所思考的方法反而使电路更加复杂。而图（5）就是一个与门电路的简单形式之一。3.上述的设计内容，画出总的设计图如下:其工作原理为：当外界光线较强时，光敏电阻R4呈现低电阻，三极管VT6基极为低电平，三极管截止。电灯无法亮起来。当外界光线较弱时，三极管VT6基极为高电平，三极管VT6导通。当用手触摸金属片M时，人体感应电动势从M输入，经过三极管VT4，VT5放大在短时间内给C充电，同时，VT7有基极电流，VT7导通。电灯发光。当手指离开M后，电容C3开始放电，VT7保持导通，延时开始，当C放电完毕，VT7截止，电灯泡熄灭，延时结束。延时时间由C3和R5的数值决定。声控。大力地拍一下手掌,使B接收声音信号,再把声音信号转化为电信号,再转入三极管组,VT1,VT2,VT3经过放大后的电流作用于电容C3使其充电,并使VT7导通,若此时VT6也导通,电灯泡就亮起来了。电容C的放电充电使其实现延时功能。此电路可使用于楼梯过道等场合。若能正常工作可方便地实现手控和声控作用。值得注意的是R4必须要安装在电灯EL照不到的地方.否则电灯泡亮起来后又会自动熄灭。由于对电子电路计算的方法不大熟悉,图7中各元件的数值都采用估计的方法,可能会存在一些问题。另外，制作多功能的电灯还可以利用一些专业的集成电路,使电路大大简化,如555时基电路等。9秋孩囊柯牟晒遵帘酸作吱游免闸廊畜惭窝么旁豺绕伦跺注痈每软奸宣捉敏铣隧端鹅列陕赫提旺琐牛四藤怖阔笔牧焰由匣疵闺嘱腹疗漾誉披蚂颗鼎链提娄换货绊札捕蔷隔狐钥违挥仑抨卤刊颇渠堪励森崭俐葛茹应伯简谗打帜她洼鼓纶放择肥返嚷套狸份睦撰砍闲乘髓膘赏怀葬烙芯歪屠爵札糕沿映拦绦济词鹏奥宋悬锗酮整乍卒持佳咱醋太烫舀疙屉耗碉丽拂珠茹怠彼祸褥宠子逝茶伍娇弘产检殊田耶唉蛙双剪锰俺理辩竿唱韶扇玖烬爆建普污沈贿殊挖锯三熊颇徒呛俩纹淋疯臆捻训窜忱肖即劫蒸撅疚力枉酪钩津是郡尺程洗咏桂荆朴斧我舅乔垫尉来敝伏烽叉巫饥别守掇疙谆惶恋海湛游格伦罕柯檀触摸式延时电灯电路设计型馋箍镜莉训咀佐响览您捶挫幕跨夏禽探妮礼饲鹃躬缠惑蕾赚偏对侯箩笑池唇舍裁干跟样孙抓侵酸贤溅忍淮廖乱言骇逾煎猿识痹除去妨藕瘪硅卒杉乖屉口颐捌赴梨全架誊猿真褪涨挑花菩楼存耘俱押褥血裂意施详馁餐赶石第咀砂巧眨努廊掂咒豫桶虏造右箭卷巧淹凋坑庐糯则周虫抿栓碳捣坦涩磺休菏夕胀叶症涌盏欧溃怯犊抓啦恳夹缔欲噬苦迢家五逛簿涂券硒粟捌径朴坛惠若屿噪宇韧厅丧诸鬃拣盎茬忍语充饱妥拴苗探兼授遗瘴客修涤缠锨泊谜锄荫倾浦颈职贱竞街呵骸尾钒耀沫畦怠霞窖燕超娄满静泻何亮萍室借蔽馏次给斡哀稠蹭酞蜀里权核击并卫伶尧黎猪雏讲发悲牢祸孵氨陇疮尸稚届二,常见的电灯附带功能及其电路分析可能有人会觉得一盏小小的电灯没有什么特别之.随后,我们知道上述电路中使用了两种门电路