楼道照明感应自控灯论文

1、楼道照明感应自控灯郑州科技学院专科毕业设计（论文）题 目 楼道照明感应自控灯 学生姓名 朱建伟 专业班级 08应用电子一班 学 号 200805016 所 在 系 电气工程系 指导教师 饶美丽 完成时间 2 010 年 12月10日 26楼道照明感应自控灯 摘 要民用住宅楼梯照明的控制，一要节约用电、控制自动化，二要方便住户对楼梯照明用电的管理，三要投资少。根据这三个原则，提出一种新的自动控制声光双控电路，很有推广应用价值。在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪

2、费了资金，随着经济的发展全球的资源日益紧缺，节约资源显的越来越重要，而电能的节约更是其中最重要的一方面，所以可以设计一种节约电能的照明灯，声光双控灯就是其中一种。我花了三周时间设计了一种声光双控电路，在本设计中介绍了多种声光控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过几分钟后又自动熄灭，节能节电。关键字 声控电路；光控电路；延时电路；节能corridor lighting

3、induction self-control lampabstractthe civil housing staircase illumination control, one must use electricity frugal, the control automation, two must facilitate the inhabitant to the staircase lighting electricity management, three must invest to these three principles, proposed one kind of new aut

4、omatic control double controls the electric circuit, has the promotion application value very units and so on school, institution, factory and mining enterprise public places as well as the inhabited area public corridor, the large oil lamp lit day and night before buddha status phenomenon is extrem

5、ely common, this has created the energy enormous the frequent switch or the human factor, the wall switch damage rate was very high, increases the service quantity, has wasted the fund to develop the global resources along with the economy to be day by day scarce, i spent three weeks time to design

6、one kind of -optics double to control the electric circuit, introduced in this design many kinds controlled the street light controller the composition, the performance, the applicable scope and the principle of work, gave various electric circuits simultaneously also greatly reduced the service qua

7、ntity, saved the fund, the use effect has been good. the daylight is good, no matter passing by on the road makes the all cannot be the light bulb shines. night the light is dark, so long as the electric circuit acoustic pickup examines has sends the sound garrulously, can shine automatically for th

8、e pedestrian illuminates, after several minutes has also been automatic extinguishes, energy conservation electricity savingkey words： sonic circuit; optical circuit; time-lapse sensors; energy saving.目 录摘要iabstractii第一章 绪 论11.1 课题背景11.2 国内外概况21.3 课题研究的目的和意义1第二章 基本原理42.1 声控电路基本原理42.2 光控电路基本原理52.3 延时

9、电路基本原理6第三章 总体方案设计73.1 课题分析73.1 设计方案73.3 方案论证103.4 电路的工作原理113.5 器件的选择及检测方法133.6 安装制作17第四章 调试及故障分析204.1 调试及故障分析204.2 部分数值计算204.3 实验结果21结束语23致谢24参考文献25第一章 绪 论随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路技术实现灯的自动发亮、节能节电、延长灯的寿命变得越来越重要，而且贴近我们的实际生活。声光控电路已成为人们日常生活中必不可少的必需品，它不需要开关，当有人经过时会自动的亮；广泛应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活、带来极大的方便。

10、因此，得到了广泛的应用。声光控电路是声音和光控制电路工作的电子开关。它将声音（如击掌声）和光转化为电信号，经放大、整形，输出一个开关信号去控制各种电器的工作，在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途。由于，本电路广泛应用于人们的日常生活中，所以，有很大的重用作用。该电路在设计时应用了仿真软件，来进行仿真然后才确定下来的，虽然用的仅仅是ewb软件，但是在论文中也是比较有特色。能够使人们在不知不觉中感受方便。1.1 课题背景在北京奥运会的开幕式上，我们感受到的是高速发展的现代科技。也因如此，照明灯的需求也在不断地发展，人类有意识地采用各种方法改进它。照明，不仅改变了人们“日出而作，日落而息”

11、的生活方式，也充斥丰富了我们的精神世界。是的，也许你不禁要问：“为什么一个小小的照明灯有如此神奇的功效。”我想这要归功它的结构及发明原理啊！这当中到底包含了多少值得我们去探索，发现的奥秘呢？带着这个问题，我们共同选择了这个课题，一起从课题研究中找到答案！21.2 国内外概况由于近年来我国的照明器材行业的迅速崛起，中国已经成为电光源产品的主要输出国之一。照明器材行业属一般性竞争行业，是我国轻工业对外开放较早的行业之一。wto后，国际上一些知名品牌大企业相继进入国内产销领域，使得国内竞争国际化。努力增加节能光源和不同档次、花样、不同用途的照明器具的开发，加快绿色、节能光源产品的开发推广和应用是我国

12、目前照明器材行业结构调整的重点。我国照明器材行业将面临着前所未有的机遇和挑战，而由此带来的巨大商业利益也成为一些企业瞩目的焦点3。随着全球经济一体化，发达国家产业调整的步伐进一步加快，一般照明电器产品生产大量向发展中国家转移，而中国又是一个比较适合的国家，一是中国具备生产这些产品的条件，二是劳动力成本比较低，从而使中国逐步成为照明电器产品出口大国。 展望未来的国内市场，需求仍会呈逐年增长趋势，以下强力因素都预示着我国照明市场仍有很大的潜力可挖。基础设施建设方面：机场、铁路、港口、城市轨道交通等讯速发展，每一项工程均需要照明。城市亮化工程方面：城市广场、绿地、道路、建筑物泛光照明，已从大城市发展

13、到中小城市。根据国内外市场需求预测，我国照明电器行业的高速增长期还将继续，对未来的预测如何更加科学化是我们面临的问题。进一步提高照明产品的质量和档次进一步提高照明产品的质量和档次，这既是当前摆在我们面前的课题，同时也是全行业共同努力的长期目标。就国内市场需求而言，人们生活水平逐步提高，对生存环境质量的要求也越来越高，对照明电器产品提出更高的要求。新的建筑照明标准已完成制订工作，即将批准执行，新标准基本与国际接轨，对不同场合的照明提高了要求，也需要我们生产企业适应新标准的要求，为各类照明场所提供相应的产品。从国际市场分析，虽然我们的出口逐年大幅度增长，但我国大部分产品在国际市场仍属中低档水平，去

14、过法兰克福的人都有体会，我们的产品与国际先进水平相比还存在较大差距。另外，如果大量劣质低价产品出口，还会遭遇反倾销诉讼，从而影响全行业出口，因此我们仍要大声疾呼，质量是企业的生命。 我国目前已成为世界照明电器产品生产大国，我们的目标是要成为照明电器产品生产强国，我们与发达国家在照明电器产品的质量、档次、生产工艺、设备、材料以及新产品开发能力等方面均存在明显差距。看到我们取得成绩的同时，也能清醒地认识我们存在的差距，才能不断地进步。让我们全行业共同努力，为照明电器行业的健康发展做出更大的贡献1.3 课题研究的目的和意义 研究目的：通过这次的课题研究我们希望在理清它的发展脉络上进一步了解它的发明原

15、理，将平时所学习的知识运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，及锻炼思维活动无疑是一个莫大的帮助。同时我们也希望这次的研究能让同学进一步地了解照明灯，而不是仅局限与课本知识以内。从小的突破点入手，掌握又一项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高,为现代教育科学尽一份力量！研究意义：用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、

16、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设备。 降低能耗、节约能源、注重环保是当今世界的主潮流，高能耗且会加剧温室效应的白炽灯越来越不受欢迎。继公布“欧盟后年封杀白炽灯”的时间表后，世界各地陆续抛弃白炽灯已成定局，环保型节能荧光灯是白炽灯的替代者。节能荧光灯vs白炽灯，胜券在握已无悬念，但楼道照明却限制了荧光灯的使用，因为楼道照明是非持续性的，有人经过才需要光亮，而不断的开关通断会影响荧光灯的使用寿命，所以声光控白炽灯在楼道照明领域得到广泛应用第二章 基本原理2.1声控电路基本原理声音是我们最为熟知的。人与人需要用声音去交流，机器运转发出声音

17、，动物会发出声音等等。然而发此宝贵的资源却被我们忽视了很长时间，如今留给我们的就是怎样合理高效的利用这一资源。以前人们在设计电路时只求一个用字，只要能用就万事大吉了，所以我们常见的电路都有很多开关如照明电路要让它工作我们必须机械地去控制它，这对于当今社会各种各样的智能化建筑如智能办公楼，智能化公寓等是非常不实用的；在这种情况下声音就派上了用场，声控作为智能化电路的一部分是一可缺少的；然而要实现声控也不是一件容易的事，因为声音是一模拟量且非电信号无法在数字电路中使用，所以我们在设计声控电路时就面临怎样把模拟量转化为数字量，把声音信号转化为电信号的问题。要解决这个问题我们可以设计一个类似于窃听器的

18、接收设备专门用来接听声音信号并将声音信号转化为电信号转送到下一级电路。但是作为声控电路对声音信号的要求既不能太强也不能太弱，太强声控难以实现；而太弱电路结构复杂也难以实现，所以最好是能接收到如人的讲话声，脚踏地板声。当这类信号转化为电信号时，电信号一般较弱，必须对其进行放大对此可选择功放电路，运放电路，差分电路等，根据电路对信号的要求一般选择运放电路较好，提高信号输出电压。经过这一步实现了声音信号到电信号的转换。有了电信号实现声控就容易了，我们可以让产生的电信号去触发触发器使电路导通。对于这样的电路设计对外加电源的要求必须稳定，不断电，故最好再为其设计一个稳压电路这样才能使电路稳定工作。而对元

19、器件的要求也较高，特别是半导体器件必须保证灵敏度高，各电参数精确稳定，这样电路才能高效地工作。如今对于这样的电路设计我们以不必为其烦恼，因为有了声音传感器，可以直接将声音信号转换为电信号，大简化了电路结构，使声控电路的设计显得更加容易。下面就运用声音传感器设计的声控照明电路加以分析。声控照明电路的主要原理是利用了声学和电子学的原理即用声音传感器将声音信号转换成电信号从而推动触发器触发使电路导通工作。作为一个智能化声控照明电路应具有能在声音的控制下实现电路的导通与截止，声音的发出应是多方面的如脚步声物体打击声等，响应时间越短越好等功能。为此在选择电路元器件时应选择灵敏度较高的声音传感器组成声控照

20、明电路控制电路的前端，同时我们还要为该传感器设置传感条件如声音响度必须在20db以上才能响应等。中间端采用触发器构成，利用触发器不触不发，一触即发的特点去推动照明电路工作，触发器的选择也应选择灵敏度高，响应时间短的触发器如d触发器，jk触发器等。2.2 光控电路基本原理在第三次科技革命的推动下，光能这一伟大的，自然的以及人类生存所必须的宝贵资源在被人类遗忘了若干年后，今天终于得到了广泛的应用。太阳能热水器，太阳能电池，太阳能浴场等都成为人们热议的话题，大到天上的人造卫星，小到街道的路灯太阳能的应用无所不在。而作为智能化电路的设计考虑光能的应用也是理所当然的。在半导体技术的飞速发展下大大促进了光

21、能应用的快速进步，在发电，取暖等方面尤为突出，智能化电路设计引进光学技术已不是新奇事了，在光控电路的设计中不同于声控电路复杂的结构，随着半导体光敏元器件的快速发展，我们在设计光控电路时面临的问题已由怎样使光信号转化为电信号变为怎样在电路中加大电信号的强度？这一问题如今也以得到了较好的解决，光敏元器件的应用在光照的情况下使其电参数发生变化从而使其对电流的阻碍作用减小或增大，进而使电路导通或截止，电信号强弱的改变光控转化为电控电路功能的实现便容易了。在这样的电路设计中，对电路元器件的要求也极为高尤其是光敏元件是光控电路功能实现的核心，必须保证其各项参数的精确，稳定。故在选择这类元器件时一定要选择高

22、灵敏度工作稳定可靠的元件，当然电路工作的稳定是否？功能能否实现？并不仅仅只和电路元器件有关，外加电源也是不可忽视的，与声控电路一样最好也是给光控电路加上一个稳压电路确保电路能正常工作。 利用光敏元件随光照强度的变化而阻抗发生变化的特点，去控制电信号的强弱，再由传感器将变化的电信号传递给触发器，只要电信号强度达到一定程度将触发触发器使其导通工作。光控照明电路其主要功能是实现当外界光照强度降低到一定程度时，使照明电路导通工作。就其方案而言多种多样，但我们在设计时必须要考虑方案的可行性，稳定性以及元器件的灵敏度，尤其是光敏元件必须选择灵敏度高的这样电路功能才能较容易实现，为此我们在设计光控电路时，不

23、但要尽量使电路结构简化，而且要使电路功能强，功能的实现要可靠稳定。2.3 延时电路基本原理从20世纪中后期数字电路的飞速发展到今天技术已越来越成熟。自从电子计数器的出现之后各式各样，功能万千的定时/计数器层出不穷。然而正是电子计数器的出现才使得电子技术的发展上了一个新的台阶。定时/计数这一功能在电子电路中的应用，使智能化电路的设计更加名副其实。我们常见的交通红绿灯，公园里的娃娃车等都是采用了定时计数技术的典型示例。我们大家都看过智力竞赛，都有知道抢答器，然而抢答器更是电子定时/计数器的典型应用。虽然我们可以花几元钱就可以从街上买一个不错的抢答器，但要让我们自己动手做一个出来就不是一件容易的事的

24、，它不仅只是我们所看到的结果能够抢答更为重要的是其功能的实现是集成了很多技术。如定时，锁存，显示等等，由此可见定时/计数器的应用不仅广泛，而且意义深远。延时电路原理是利用了电子计数器的原理实现定时功能。延时电路其构成方案一般有三种，即硬件构成，软件构成和软硬相结合构成。对于由硬件构成的定时器，一般是用改变r、c元件值控制定时的，其效率较高，但灵活性，通用性较差如555定时器；而由软件构成的定时器是用执行一段程序来实现定时的，其灵活性通用性较高，但效率较差；故现在设计定时器一般都是采用软硬相结合的方法集两者之长通过编程设定不同的延时常数，而由硬件控制定时过程，其效率和灵活性都得到了较大的提高。如

25、大规模集成电路可编程计数器8253，51单片机通过编程构成计数器等。在一个实际的电路中延时不是主要目的，而主要目的是为了完善电路功能。故作为一个延时电路，在整个电路中其应在延时结束后能发出一个结束信号，控制电路是否继续工作下去。所以前述声控，光控电路尽管也能实现控制电路的功能，但其功能是不完善的，为此应对其进行改进有三种方案可行：声控延时；光控延时；声光联控延时；此三种方案可用于不同的场合，现就第三种方案加以事例进行分析。第三章 总体方案设计3.1 课题分析 它主要由9部分组成：整流、稳压二极管；话筒；光敏电阻，可控硅开关等。能够通过调节电阻和电容的大小来改变灯亮的时间长短，如果时间过长就应该

26、减小电阻或电容的值，反之则增大。光敏电阻和话筒的高度也会使灯的时间受到影响。声光控节电开关，在白天或光线较亮时，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，当有人经过该开关附近时，脚步声、说话声、拍手声等都能开启节电开关。灯亮后经过40秒左右的延时节电开关自动关闭，灯灭。该开关适用于楼道、走廊、洗涮间、厕所等公共场合，能节电并延长灯泡使用寿命。给人们的生活带来了很多的方便，受到了广泛的应用。本电路是采用分分离元件的声控延时电路，其电路原理图如下图所示（电路图见方案三），原理图说明：220v的灯充电直接整流。在输入端串联25w灯泡，输出端接可控硅（负载）供电电路稳压电路

27、，稳压电路是给话筒放大，音频放大等提供8.2v直流电，话筒放大，可以把声音信号转换为电信号并放大，然后，经过音频放大器使信号达到足够大；检波音频信号的正半周，即：把音频信号转换为直流信号。经过延时电路以后送到控制电路，由控制电路去控制可控硅，若可控硅断开，则整流电路负载断开，若导通，则整流电路负载导通。光敏控制电路把光照变成电信号，从而去控制音频信号往后边输送情况。可见：本电路灯泡要受可控硅的控制，可控硅受话筒取得的音频信号和光敏电阻的控制，从而可以实现声控和光控；灯亮的时间由延时电路的时间长度决定。3.2 设计方案从实验的主要内容与要求中可以看出该电路可以有以下几个方案：（1）利用门电路来完

28、成声光控的调节，电源部份声控部份光控部份延时部份受控部份dc12vac 220v图3-1方案一系统框图电路图如下：图 3-2方案一电路图（2）采用lm324运算放大器制作而成的声、光控楼梯走道延迟照明开关，采用二线制接法，可以直接取代普通照明开关，而不必更改室内原有布线。图中，接成四只电压比较器的运放a1a4可采用一块单电源四运放集成电路lm324，其他元件如图所示，无特殊要求，电路图见图3-4。图3-3 方案二原理框图图3-4方案二电路图（3）使用了数字集成电路cd4011，其内部含有4个独立的与非门vd 1vd4，使电路结构简单，工作可靠性高。电路图如3-5。 图3-5 方案三电路图在这几

29、个方案中，由于我在学校学了数字电路和门电路，而且这个方法比较简单，又实用，能充分体现出我在校期间对所学知识掌握的程度，故此我选择了第三种方案。3.3 方案论证整流电路采用桥式整流电路，二极管稳压电路加上滤波电容。可控硅开关起开关作用，非常重要，由这个开关去控制整流电路的工作与否，从而控制灯的亮和熄。稳压电路需8.2v稳定电压，并要求不高所以我们采用它话筒放大 为实现声控功能，要设制话筒放大电路，主要是由话筒拾音电路（就是把声音信号变为电信号电路，由于声音微小，所以加放大电路）和放大电路组成。光敏控制电路实现光控的功能，可以有光敏电阻来实现。音频放大电路 因话筒输出的音频信号小，不能满足检波的需

30、要，设制二极管音频放大电路，倍数几千上万倍。检波电路 音频信号是交流信号，不用交流信号控制可控硅，需转换为直流信号，才能控制可控硅，因是小信号，要反映信号的蜂值电路线变化。延迟电路在灯点亮时需要有延迟，检波输出直流电压通过延迟电路是电压消失，保持一段时间，所保持时间的长短由延迟电路的参数决定，实际上延迟电路由rc电路组成，时间常数=rc，这是可控制电压。控制电路 是控制可控硅栅极的开关电路，它的输入由延时端的延时电路送来的电压控制，输出控制可控硅的导通情况。论证方案：声源产生的声音信号，经声电转换器后转换成微弱的电信号，该信号经放大后送处理器处理，处理器将幅度、频率不尽相同的一群声波信号转换成

31、一次状态改变的控制信号，该信号经延时处理电路达到设计要求时间与设计要求功能，经执行机构直接控制负载动作5。3.4 电路的工作原理 图3-6电路工作原理图声光控延时开关的电路原理图见图3-6所示。电路中的主要元器件是使用了数字集成电路cd4011，其内部含有4个独立的与非门vd 1vd4，使电路结构简单，工作可靠性高。顾名思义，声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启”，若干分钟后延时开关“自动关闭”。因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的开动作。明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元，由此可画出图3-7示的方框图。图3-7 sgk-10型声光控

32、延时开关方框图结合图3-4来分析图3-3。声音信号（脚步声、掌声等）由驻极体话筒bm接收并转换成电信号，经c1耦合到vt的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门（vd1）的2脚，r4、r7是vt偏置电阻，c2是电源滤波电容。 为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻rg等元件组成光控电路，r5和rg组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，rg两端的电压高，即为高电平间t=2r8c3，改变r8或c3的值，可改变延时时间，满足不同目的。vd3和vd4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当c3充电到一定电平时，信号经与非门vd3、vd4后输出为高电平，使单向可控硅导通，电

33、子开关闭合；c3充满电后只向r8放电，当放电到一定电平时，经与非门vd3、vd4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。二极管vd1vd4将交流220v进行桥式整流，变成脉动直流电，又经r1降压，c2滤波后即为电路的直流电源，为bm、vt、ic等供电。表3-1是常用灯光源技术性能种 类光效/lmw-1色温/k平均寿命/h供 电白炽灯1528001000交流卤钨灯2530002000-5000交流/直流荧光灯70全系列10000交流/直流高压钠灯100-1201950/2200/250024000交流led25640（超高亮、白光）100000直流3.

34、5 器件的选择及检测方法ic选用cmos数字集成电路cd4011，其里面含有四个独立的与非门电路。如图3-5，vss是电源的负极，vdd是电源的正极。可控硅t选用1 a400v的进口单向可控硅1 00-6型，如负载电流大可选用3a、6a、10a等规格的单向可控硅，单向可控硅的外形如图3-8示，它的测量方法是：用r1档，将红表笔接可控硅的负极，黑表笔接正极（如印制板图所示），这时表针无读数，然后用黑表笔触一下控制极k，这时表针有读数，黑表笔马上离开控制极k这时表针仍有读数（注意触控制极时正负表笔是始终连接说明该可控硅）是完好的。驻极体选用的是一般收录机用的小话筒，它的测量方法是：用r100档将红

35、表笔接外壳的s、黑表笔接d，这时用口对着驻极体吹气，若表针有摆动说明该驻极体完好，摆动越大灵敏度越高；光敏电阻选用的是625a型，有光照射时电阻为20k以下，无光时电阻值大于100mq，说明该元件是完好的。二极管采用普通的整流二极管1n40011n4007。总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定范围内选用。在测试时先把指针表满偏同时将指针表打到1k档，其次：用表笔对电容进行放电，在用表进行测试，用红笔接负极，黑笔接正极；最后：看指针的偏转，且还要指针还原，如能还原就表明电容正常，不能回到原位则表明电容漏电。测试漏电电容方法：用万用表的电阻挡（r*100和r*1k），将表笔接触电容器两引线。刚

36、接触时，由于电容充电电流大，表头指针偏转角度大，随着充电电流减小，指针逐渐向r=返回，最后稳定处即漏电电阻值。一般电容器的漏电电阻为几百至几千兆欧，漏电电阻相对小的电容质量不好。测量时，若表头指针指到或接近欧姆零点，表示电容器内部短路。若指针不动，始终指在r=，则意味着电容器内部短路或已失效。对于电容量在0.1f以下的小电容，由于漏电电阻接近无穷，难以分辨，故不能此法侧漏电阻或判定好坏。电解电容器的极性检测：电解电容的正负极性不允许接错，当极性接反时，可能因电解液的反向极化，引起电解电容器的爆裂。当极性标记无法辨认时，可根据正向连接时漏电电阻大、反向连接时漏电电阻相对小的特点判断极性。交换表笔

37、前后两次测量漏电电阻，阻值大的一次，黑表笔接触的是正极，因为黑表笔与万用表内电池正极相接（采用数字万用表时，红表笔接电池正极）。但用这种办法有时并不能明显地区分正、负向电阻，所以使用电解电容时，要注意保护极性标记。二极管测试：二极管主要分为三种：整流二极管、稳压二极管、发光二极管；此外，还有开关二极管。先打磨引脚，再用指针表测试，因二极管具有单相导电性，所以，在测试时，红笔接负极，黑笔接正极，若是导通，且红笔接正极，黑笔接负极，为截止，则表明二极管是正常的，若不是则表明二极管是坏的。注：发光二极管用10k，其它用1k档；发光二极管的光线是非常微弱的，因此，在观察是要仔细。半导体二极管的极性判别

38、一般情况下，二极管有色点的一端为正极，如2ap1-2ap7，2ap11-2ap17等。如果是透明玻璃壳二极管，可直接看出极性，即内部连触丝的一头是正极，连半导体片的一头是负极。塑封二极管有圆环标志的是负极，如1n4000系别。三极管测试：和所有元件一样三极管也要打磨引脚，然后在进行测试。用手拿住元件，用指针表来回测量六次，判断出基极、是pnp型还是npn型。 若：红笔不动pnp型； 黑笔不动npn型。如果是npn型：用手捏住三支引脚，用表笔测试两边引脚，并交换表笔；若指针偏转较大，黑表笔接的是集电极，另一方则是发射集。如果是pnp型：步骤与np n型一样，但当指针偏转较大是，黑笔接的是发射极，

39、另一方则是集电极。三极管除了判断其管型和极点外，还要判断出它所处的状态，是截止、饱和、还是放大。光敏电阻：先用手拿住两只引脚，使其对着光，然后，用数字表测出值；再用握住使其背光，测出其值。3-8 cd4001引脚图 3-9 100-6引脚图 可控硅的原理：可控硅是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个pn 结的四层结构的大功率半导体器件,一般由两晶闸管反向连接而成.它的功用不仅是整流，还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。可控硅和其它半导体器件一样，其有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现，使半导体技术

40、从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。（如图3-10所示）3-10 可控硅原理图晶闸管t在工作过程中，它的阳极a和阴极k与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极g和阴极k与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。从晶闸管的内部分析工作过程：晶闸管是四层三端器件，它有j1、j2、j3三个pn结图一，可以把它中间的np分成两部分，构成一个pnp型三极管和一个npn型三极管的复合管图二。当晶闸管承受正向阳极电压时，为使晶闸管导铜，必须使承受反向电压的pn结j2失去阻挡作用。图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基

41、极电流。因此，两个互相复合的晶体管电路，当有足够的门极电流ig流入时，就会形成强烈的正反馈，造成两晶体管饱和导通，晶体管饱和导通。设pnp管和npn管的集电极电流相应为ic1和ic2；发射极电流相应为ia和ik；电流放大系数相应为a1=ic1/ia和a2=ic2/ik，设流过j2结的反相漏电电流为ic0,晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和：ia=ic1+ic2+ic0或ia=a1ia+a2ik+ic0 （1-1） 若门极电流为ig,则晶闸管阴极电流为ik=ia+ig （1-2）从而可以得出晶闸管阳极电流为：i=(ic0+iga2)（1-（a1+a2） （1-3）硅pnp管和硅n

42、pn管相应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而急剧变化。 当晶闸管承受正向阳极电压，而门极未受电压的情况下，式（1-1）中，ig=0,(a1+a2)很小，故晶闸管的阳极电流iaic0 晶闸关处于正向阻断状态。当晶闸管在正向阳极电压下，从门极g流入电流ig,由于足够大的ig流经npn管的发射结，从而提高起点流放大系数a2,产生足够大的极电极电流ic2流过pnp管的发射结，并提高了pnp管的电流放大系数a1,产生更大的极电极电流ic1流经npn管的发射结。这样强烈的正反馈过程迅速进行。当a1和a2随发射极电流增加而（a1+a2）1时，式（1-3）中的分母1-（a1+a2）0,因此提高了晶

43、闸管的阳极电流ia.这时，流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定。晶闸管已处于正向导通状态。式（1-1）中，在晶闸管导通后，1-（a1+a2）0,即使此时门极电流ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电流ia而继续导通。晶闸管在导通后，门极已失去作用。在晶闸管导通后，如果不断的减小电源电压或增大回路电阻，使阳极电流ia减小到维持电流ih以下时，由于a1和a1迅速下降，当1-（a1+a2）0时，晶闸管恢复阻断状态。3.6 安装制作准备好全套元件后，用万用表粗略地(因出厂前已测量过)测量一下各元件的质量，做到心中有数。焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装，紧贴电路板

44、，焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单向可控硅等元件时千万不要装反，注意极性的正确，否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。印刷电路图如图3-8所示。 3-11 印刷版电路图表3-2 元件清单序号名称型号规格位号数量序号名称型号规格位号数量1集成电路cd4011ic1支10电阻器2.2m、5.1mr4、 各1支2单向可控硅100-6t5支11磁片电容1041支3三极管9014vt5支12电解电容10uf/10v、2支4整流二极管1n40001vdi-vd55支13前后盖、红面板1套5驻极体542dbbm1支14印制板、图纸1套6光敏电阻625arg1支15元机螺丝362粒7电阻

45、器10k、120kr6、r12支16自攻螺丝385粒8电阻器47kr2、r32支17元机螺丝3252粒9电阻器470k、1mr7、r52支18铜接线柱、塑料螺丝盖各2个led使用注意事项： （1）由于led的工作电压变化0.1v，工作电流可能变化20ma左右。为安全，普通情况下使用串联限流电阻，极大的能量损失显然不适合太阳能草坪灯，并且led亮度随工作电压变化。采用升压电路是一个好办法，也可以用简单的恒流电路，总之一定要自动限流，否则将损坏led。 （2）一般led的峰值电流50100ma，反向电压6v左右，注意不要超过这个极限，尤其在太阳能电池反接或者蓄电池空载，升压电路峰值电压过高时，很可

46、能超过这个极限，损坏led。 （3）led温度特性不好，温度上升5，光通量下降3%，夏季使用要注意。 （4）工作电压离散性大，同一型号，同一批次的led工作电压都有一定差别，不宜串联使用。一定要并联使用，应该考虑均流。 （5）超高亮白光led色温为6400k30000k。目前，低色温的超高亮白光led尚没有进入市场，因此用超高亮白光led制造的太阳能草坪灯光穿透能力比较差，所以在光学设计上要注意。 （6）静电对超高亮白光led影响很大，在安装时要有防静电设施，工人要佩带静电手腕。受静电伤害的超高亮白光led当时可能凭眼睛看不出来，但是使用寿命将变短。第四章 调试及故障分析4.1 调试及故障分析

47、（1）打开电源，给系统加上激励信号源（如系统的啪手声、打击声），用眼睛直接观察灯泡是否亮和按时熄灭。强光下，用手在麦克风附近拍打，看发光二极管是否发光。若灯亮了，则应该用手遮住光敏电阻，还是用手在麦克风附近拍打，看等是否亮，若亮了，再观察它到底能够亮多久，若不能够准确定时40秒钟，要及时修改元件参数，让其准确定时。（2）故障寻、检常用方法如下： 直观检查法 电阻法 电压法 电流法 通过眼、耳、鼻、手来查找故障部位。即是看元器件有无断线、互碰、烧焦、脱焊等现象；听声音有无异常；闻有无焦味；摸器件是否过热等。用普通万用表的欧姆档检查各点的阻值，粗查是否有短路、断路或元器件错焊等情况。用万用表测量电

48、路中各点对地的电阻以及元器件的阻值，以此来判断故障部位测量晶体管的管脚电压和集成块各脚的电压或波形，据此电压值判断故障。测量晶体管的管脚电压和集成块各脚的电压或波形，据此电压值判断故障。调试前，先将焊好的电路板对照印刷电路图认真核对一遍，不要有错焊、漏焊、短路、元件相碰等现象发生。通电后，人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。如用万用表检测时，只用将万用表两表笔接触电路板相应处即可。本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住，将ab分别接在电灯的开关位上，用手轻拍驻极体，这时灯应亮，若用光照射光敏电阻，再用手重拍驻极体，这时灯不亮，说明光敏电阻完好，这时即告本套件制作成功。若不成功请仔细

49、检查有无虚假错焊和拖锡短路现象。4.2 部分数值计算单管放大电路参数的设置： 经测试，得知r=164,实测9013的导通电压为uon=ube=0.4v，给定电源电压vcc=+6v。 在静态工作的时候，要使三极管发处于放大状态，则vce一般取大于2v小于vcc的2/3。又由于vce是根据公式4-1和4-2而得。 vce=vcc-vr4-vr5 （4-1）vr4+vr5=(rc+re)*ice （4-2） 而ice=(vr3-0.4)/re,vr3=rb2/(rb2+rb1)*vcc （4-3）先假定rb2=6.8k，则有：rb1=75k，rc=24k，re=2k。此时，ice=(vr3-0.4)/re=0.1ma （4-4）vce=vcc-(rc+re)*ice=3.43v （4-5） vbe=0.4+ice*re=0.50v （4-6）这些参数满足使三极管工作在放大状态。au的计