热释电红外自动节能灯设计 精品.doc

题目：热释电红外自动节能灯 1设计目的与要求设计一个热释电红外自动节能灯控制电路，要认真并准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：（1）人在灯亮，人走后延时灯灭；（2）采用热释电红外传感器，进行人员检测；（3）光源负载为白炽灯。2设计内容（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；（2）确定元器件及元件参数；（3）电路仿真；（4）SCH文件生成与打印输出；（5）PCB文件生成与打印输出。3编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和电路图，有总结体会。4答辩在规定时间内，完成叙述并回答问题。热释电红外自动节能灯摘要：本次设计，通过对模拟和数字电子电路的学习和掌握，自己动手动脑来设计一个热释电红外自动节能灯，通过红外线传感器接收红外信号，并利用555延时器来满足人来灯亮，人走后延时灯灭的要求。关键字：红外传感器 555延时电路 可控硅1 引 言日常生活中我们最常见到的声光控灯需要人通过拍掌或制造其他声音来使灯点亮，本次设计的电路具有同样的效果，但是相对于声光控灯来说，热释电红外传感自动节能灯更为便捷，当人走进红外传感区时，不需要拍掌或制造声音来使灯点亮，电路中的红外传感器会在人走近6-10米距离时自动感应，从而接通电路，点亮节能灯，人走后，灯延时灭。本设计主要应用的是555延时电路，通过对模拟电子技术的学习和掌握，自己来设计电路，并掌握基本方法和思路，对以后的学习打下好的基础。在设计电路之前，我通过查阅资料，对555延时电路的基本原理有了进一步的了解，从而对我设计的方案进行定论。2 总体设计方案2.1设计思路设计题目分析:a) 要求人来灯亮，需要用到红外传感器，传感器会在人来是感应红外线并转变成电信号，为后续电路提供一定的条件。b) 要求人走后灯延时灭，选用555延时电路来完成，延时时间由555延时电路上的6脚7脚上所接电阻电容值的大小决定，即t=1.1RC。c) 由于红外传感器接收到的信号会非常微弱，所以要用放大电路来放大，放大电一般采用运放来完成。结论：通过分析得出电路最前端采用红外传感器接收信号，然后由运放对信号进行放大，触发555电路，使灯点亮.2.2设计方框图白炽灯延时电路放大电路红外传感器图1设计方框图3 设计原理分析由传感器接收到红外信号，经两个CA3140运放放大，以足以驱动555延时电路，运放放大后的信号接555延时器的2脚，用来触发555工作，3脚输出接可控硅，当可控硅导通后，白炽灯即点亮。3.1前置电路红外传感头由热释电红外传感器P228和菲涅尔光学透镜组成，可使遥感距离在10米开外，P228输出的人体移动时的传感信号的频率大致在0.3到5HZ范围内，据此可设计放大该微弱信号的高增益低频放大器。VT1采用高增益高频小功率管2N3904，它和R2，C2组成前置放大器，对P228检测到的红外电信号进行前置放大，从集电极取出的放大后的电信号并将其直接耦合到IC1运算放大级.3.2放大电路CA3140 PTC1GND321U2A567U2BCA3140100KR41.5KR62MR50.033UFC4R7GNDVcc图2放大电路IC1采用低噪声，高增益运放CA3140，它与R5， R4， C4等组成高增益低频放大器，其通频带为0.1到8HZ，闭环增益高达20倍。IC2也采用CA3140器件，但这里利用它与R7，IC1输出的固定电位组成一个电压比较器，当输入到IC2同向端的信号大于调定的反向端的基准电压时，比较器输出高电平脉冲，并经R7加至VT2的基极，VT2和R8组成一个倒相放大器，经它放大后为IC3提供负跳变触发脉冲，使触发器置位，为555提供工作电压，其3脚转成高电平，加至可控硅的控制端，可控硅触发导通，白炽灯得电点亮。可控硅导通时间取决于555的单稳态暂稳时间，即单稳电路的充电时间常数，其值为t=1.1R10C7.3.3 555延时器123456785550.01uFCC 11KR?Res2GNDVCCuou1没有触发信号时u1处于高电平（u1vcc/3），如果接通电源后Q=0，UO=0，T导通，电容通过放电三极管T放电，使UC=0，U0保持低电平不变，如果接通电源后Q=1，放电三极管就会截止，电源通过电阻R向电容C充电，当UC上升至2VCC/3时，由于R=0，图3 555延时电路S=1，锁存器置0，UO为低电平，此时，放电三极管导通，电容C放电，UO保持低电平不变，因此电路通电后在没有触发信号时，电路只有一种稳定状态UO=0.若触发输入端施加触发信号（UIVCC/3）,电路的输出状态由低电平跳变到高电平，电路进入暂稳态，放电三极管T截止，此后电容C充电，当C充电至UC=2VCC/3时，电路的输出电压UO由高电平翻转到低电平 ，同时T导通，于是电容C放电，电路返回到稳定状态。表1 555定时器功能表输入输出C1反向输入端C正向输入端复位端输出端放电管T00导通2Vcc/32Vcc/3Vcc/310导通Vcc/31不变不变4 总结与体会纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，是实习三周以来最大的体会，以前只是单纯的学习理论知识，书上写什么，就认为是什么，根本不加以思考，研究，但真正自己动手设计电路，才发现很多知识还有更广的拓展范围，比如电路中要用到可控硅，随便就从元件库中调出来一个，以为所有的可控硅的性能都一样，但实际上却还有很大的差别。我在经过这次设计后对自己的认识又有了很高的提升。在这次课程设计中，我对模拟电子技术的掌握程度又有了很大的提升。很多原来我不懂的知识或者本来不熟悉的知识都让我掌握了，并且应用能力有了很大的提高。经过这三周课程设计的学习，我感觉有很大的收获：首先，通过学习新的知识使自己的学习能力有一个质的提高，同时又加深自己对课本知识的理解，也达到复习课本的目的。在此期间，我充分的利用图书馆以及互联网资源查