方便夜灯电路课程设计

1、摘要在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民的公共楼道，长明灯现象十分普 遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为i大i素，墙壁开关的损坏率很 高，增大了维修量、浪费了资金。同时，为了加强我们对电力电子技术的理解和巩固，我 花了一个星期的时间进行电力电子技术课程设计，而我设计的课题是方便夜灯电路的设 计，我设计了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光双控白 炽灯节能电路。在本课程设计中介绍了多种声光双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

2、光照好，不管过路者发出多大声音，都不会使灯泡发亮。夜 晚光暗，电路的拾咅器是要检测到有稍微声响，就会口动为行人照明，过儿分钟后有口动 熄灭，节能节电。关键词：自动控制节能信号放大整形光电开关声控开关光控开关延时电路目录引言1一、绪论21课题概述21 . 1课题研究背景21.2课题研究的冃的及意义22传统和智能夜灯电路优缺点比较22.1传统夜灯电路22.2智能孜:灯电路3二、夜灯电路设计的方案和方法41 总体方案确定42 元器件的选择42.1 fir作用及原理42.2 处理芯片biss0001作用及工作原理52.3其他元器件的选择8三、夜灯电路控制系统的总体方案设计91总体方案设计91.1智能控

3、制电路设计92控制电路功能分析9四、智能夜灯电路的应用及维护101夜灯电路在生活中的应用102夜灯电路在生产屮的应用103夜灯电路的维护10五、结论11六、心得体会12参考文献13引言红外辐射这一物理现象的发现可追溯到19世纪初1。但直到木世纪的50年代，红外 技术才开始进入广泛应用的阶段。非接触测温技术也叫辐射测温，最早的非接触测温就是 以光学高温计为代表的亮温法。以后，人们根据斯蒂芬玻尔兹曼公式，利用黑体辐射能与 热力学温度关系进行测温，这就是全辐射测温和部分辐射测温法。还有的人在光学高温计上进行改进，岀现了光电高温计、红外温度计等。非接触红外测温有以下几点优点:(1) 它的测量不干扰被测

4、温场，不影响温场分布，从而具冇较高的测量准确度。(2) 测温范围宽。在理论上无测量上限，可以测量相当高的温度。(3) 探测器的响应吋间短，反应速度快，易于快速与动态测量。(4) 不必接触被测物体，操作方便。(5) 可以确定微小目标的温度。随着科技的不断发展，生产生活对自动智能化的要求越來越高，单片机智能集成芯片 迅速的发展起来起来，为了满足枚灯电路具有足够的智能化，应用了 biss0001是一款具 有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被 动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风 扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用

5、于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走 廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。它不仅能和热释屯红外传 感器的输岀良好地匹配，而且也能和其他多种传感器进行匹配。它的内都是出运算放人器、 电压比较器、与门电路、状态控制器、定时控制器、锁定时间控制器和禁止电路等组成。本文是有集成屯路控制的热释红外感应智能夜灯，具冇更高的智能性和实用性，更能 满足人们生产生活的需要。绪论随着热释红外感应和自能集成芯片的发展，已经进入到人们的生活中，逐渐的取代了 半自动化的地位，所以本文的夜灯电路也用智能化的控制，这种智能的夜灯电路和传统的 相比有很多优越性能，更容易被人们所接受。1课题概述方便的夜

6、灯电路，夜灯就是当看不见的时候用来照明的，也就是白天不亮黑天亮的照 明灯，为了让夜灯更加的节能和智能应用了热释红外感应，由于要实现夜灯电路的方便的 特性，想到了智能化控制电路，于是就将集成电路用在了控制电路中来实现它的智能化和 方便性，这样就形成了热释红外感应夜灯。1.1课题研究的背景随着自动化智能化迅速的发展，人们对生活质量的要求越来越高，国家对环保节能的 要求越来越高，以前的半自动化设备逐渐离开了人们的生活，被更具有现代化的设备所代 替，所以，生活生产屮的那些声光控的电路也不能满足人们的需求，而热释红外感应夜灯 能够捉供更好的服务。1.2课题研究的目的及意义热释电红外感应夜灯，能做到人来灯

7、亮，人走灯灭，并且在白天能自动封锁，灯不会 点亮，能够更好的实现夜灯的作用，适用于卫生间、楼道、仓库、居室照明，使用微机技 术的红外测温仪，灵活性好，仪器的测温范围改变和扩大都十分方便，容易实现温度的自 动控制，采用高位a/d转换，仪器的分辨率和精度可以进一步改善，稳定性和可靠性进一 步提高。热释红外感应夜灯可以更加的方便人们的生活和生产，能够更加的节能环保，避免了 资源的浪费，避免的光污染，更符合现在社会的发展需要，更能够方便的普及到人们的生 活屮，所以，热释红外感应枚灯对社会的发展具有重要意义。2传统和智能夜灯的比较传统的夜灯是一种声控电子照明装置，由音频放人器、选频电路、延时开启屯路和可

8、 控硅电路组成。智能夜灯是一种热释感应照明装置，曲热释红外感应器、biss0001型红外传感信号、 菲涅耳透镜、过零紧凑型固态继电器等组成。2.1传统夜灯电路传统夜灯提供了一种操作简便、灵活、抗干扰能力强，控制灵敬的声控灯，它采用人 嘴发出约1秒的控制信号“嘶”声，即可方便及时地打开和关闭声控照明装置，并有防误触 发而具有的门动延时关闭功能，并设有手动开关，使其应用更加方便。声控灯由话筒、咅 频放大器、选频电路、倍压整流电路、鉴幅电路、恒压源电路、延时开启电路、可控延时 开关电路、可控硅电路组成。2.2智能夜灯电路智能夜灯是一种热释红外感应照明装置，它提供一种操作简便、灵活、抗干扰能强， 控制

9、灵敏的热感应灯，它采用感应人体温度控制信号，能够办到人来灯亮，人走灯灭的照 明装置，由热释红外感应器、biss0001型红外传感信号、菲涅耳透镜、过零紧凑型同态继 电器等组成。智能夜灯与传统夜灯的比较具有本质的突破，其综合性能如表1所示:传统夜灯智能夜灯启动方法一般启动软启动光源选择常用光源节能光源控制方法简单控制智能控制能量损耗较小更小可靠性一般很高使用寿命短长环境要求微小污染无污染成本低适屮图1由上表可知，智能夜灯具有节能环保更稳定成本低的特点，比传统夜灯更具有发展前景，在智能照明领域是很冇前途的产品。二夜灯电路设计的方案和方法热释电红外感应夜灯，能做到人来灯亮，人走灯灭，并冃在白天能自动

10、封锁，灯不会 点亮，能够更好的实现夜灯的作用，适用于一卫生间、楼道、仓库、居室照明，使用微机技 术的红外测温仪，灵活性好，仪器的测温范围改变和扩大都i分方便，容易实现温度的自 动控制，采用高位a/d转换，仪器的分辨率和精度可以进一步改善，稳定性和可靠性进一 步提高。主要采用集成芯片和热释电红外感应器连成控制电路，乂节能灯构成照明电路， 其他兀件组成保护装置，保证热释电红外感应夜灯电路的正常工作。1总体方案确定采用biss0001型红外传感信号专用处理集成电路制作的感应自动灯电路，工作十分 稳定可靠，可用于卫生间、储藏室等自动照明。pir可采用p228、ph5324. lh956型等热 释电红外

11、传感器，并加装菲涅耳透镜。ssr采用jcx-2f-dc5v型过零紧凑型固态继电器, 它体积小巧，可以直接插焊在印制电路板上。2元器件的选择元器件选择的时候要按照经济实惠、结实耐用、环保低能耗的器件，來降低制作的成 木、节约资源，保护环境。2.1 fir作用及原理pir的作用是将感应到的光谱转换成电信号，它能感应的光谱波长为812um。任何有温度的物体都会发出红外线光谱，不同的温度的物体所发出的光谱波长不一样， 人体的温度通常为37°c左右，所发出的光谱波长为10um左右。图2给出了pir 的一个实物图2。图2当一些晶体受热吋，在晶体两端将会产生数量相等而极性相反的电荷，这种现象被称

12、为热释电效应。pir止是利用热释电效应将人体与环境的红外线产生热量的并异转换成电 压。而完成热电转换的元件称为热释电元件，这种元件通常采用的材料为litao3.压电陶 瓷(pzt)及高分子薄膜(pvfz)等。pir内部电路如图3所示。红外线光谱经过滤光镜片到达热释电元件，热释电元件受红 外线作用产生电荷，电荷再经过场效应管转换成电压。如图中所示，两个热释电元件串联并且极性相反。当处在无人的环境屮，两个热释电元件产生热释电效应相同，既产生相同 数量的电荷，由於极性相反连接，所以互相抵消，此时无电压输出；当处在有人的环境的 时候，两个热释电元件感应到红外线变化差异，所产生的电荷不一样，於是产生电压

13、。施光镜片+ _ _ +熱相元件丫埸效恵管图32.2处理芯片biss0001作用及工作原理biss0001是一款高性能的传感信号处理集成电路。静态电流极小，配以热释电红外传 感器和少量外围元器件即可构成被动式的热释电红外传感器。特点：cmos工艺数模混合具啥独立的高输入阻抗运算放人器 内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰 内设延迟时间定时器和封锁时间定时器采用16脚dip封装管脚图:10ut 1in- 1in+ 2in- 20ut vdd ib vc工作原理biss0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间 定时器等构成的数模混合专用集成电路如图5内部框图图5以下图6

14、所示的不可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。不可重复触 发工作方式下的波形。首先，根据实际需要，利用运算放大器0p1组成传感信号预处理电 路，将信号放大。然后耦合给运算放大器0p2,再进行第二级放大，同时将直流屯位抬高 为vm(=0.5vdd)后，将输出信号v2送到由比较器cop1和cop2组成的双向鉴幅器，检 岀冇效触发信号vs。由于vh=0.7vdd、vluo.3vdd,所以，当vdd=5v时，可有效抑 制±1v的噪声干扰，提高系统的可靠性。c0p3是一个条件比较器。当输入电压vcvr时, c0p3输出为高电平，进入延吋周期。当a端接0电平吋，在tx吋间内任何v2的变化

15、 都被忽略，直至tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当tx时间结束时，vo下 跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期ti。在ti时间内，任何v2的变化 都不能使vo跳变为冇效状态(高电平)，可冇效抑制负载切换过程屮产生的各种干扰。以下图7所示的可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。可重复触发工 作方式下的波形在vc=o、a=0期间，信号vs不能触发vo为冇效状态。在vc=l、a=1时，vs可重复触发vo为有效状态，并口j促使vo在tx周期内一直保持冇效状态。在tx 吋间内，只耍vs发生上跳变，则vo将从vs上跳变吋刻起继续延长一个tx周期；若vs 保持为1状态，则vo

16、一直保持冇效状态；若vs保持为0状态，则在tx周期结束后vo图71.不可重复触发工作方式以卜图所示的4、1重愛触发工作方式下 形£h戻工作过程.|vo. vh-fijn fi uvs n n n nnna!i11vc1 11voi1 txitilt tx1 ti 1|恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间ti时间内，任何vs的变化都不能触发vo2.3其他元器件的选择菲涅尔透镜：通常为了提高pir的感应灵敏度，在实际产品中会加入菲涅耳透镜。它的作用是聚焦 红外光线，另外将红外线分称可见区和盲区，以使红外线以变化的形式作用的pir上。图8 给出了一种菲涅耳透镜安装。菲涅耳透镜有折射式和反射

17、式两种类型如图8。图8三 夜灯电路控制系统的总体方案设计1总体方案设计由于各个元器件的都选择好了，热释电红外感应夜灯电路将各元件连接起来，就能形 成它的控制电路，就是它的原理图。1.1智能控制电路设计如下图9所示就是热释电红外感应復灯的电路图,a211 1148 1516 13a1122:qi0.1h0.1上卫用 givvr9013hatgoo65107e+ 、 ssr 图 9*2控制电路功能分析原理：220v经过整流变压器变为9v电压和引脚11和引脚7连接为bissooo1提稳定供整 流电流，集成电路工作，光敏电阻受光照射，电阻无限小，当有人经过pir吋，pir感受温 度变化产生屯压，经过引

18、脚9, bissooo1触发被禁止，整个电路不工作，灯不会亮。当光敏电阻不受光照射时，有人经过pir感受到温度变，pir产生电压脉冲，经引脚14 输入放大脉冲信号，引脚1允许重复触发，经过引脚12、13、14、15多级放人，经引脚2输 出到继屯器ssr使它导通，照明电路接通；人离开时因为受到引脚5、6的影响触发封锁， 导致需要一定时间灯才能渐渐熄灭。fir功能：感受光源提供触发脉冲。bissooo1功能：整个电路的核心，提供指令使各部分动作、放大脉冲信号。in4001功能：整流二极管，整流作用。a27805功能：稳压屯路，稳压作用。电容功能：滤波作用四智能夜灯电路的应用及维护智能枚灯电路应用广

19、泛各各行业都能涉及到，但是在生产生活应用吋也应该合理的维 护，适当的应用这样才能延长其使用寿命。1夜灯电路生活中应用枚灯电路在生活中常用在卫生间、楼道走廊、自动门等等，因为卫生间空气潮湿，电 路板容易受潮导致电路故障，楼道灰尘过多容易当道菲涅尔透镜，使其灵敏度降低，等等 方面所以，在使用时应该正常的维护，以使它能够更好的工作。2夜灯电路在生产中应用生产过程中使用热释屯感应夜灯，应该注意将fir放到一个温度稳定的地方，防止导 致温度变化不定使pir感温紊乱，导致不能正常工作，工厂中更应该及时检测维修，因为 人口密集环境不好容易导致电路坏掉。3夜灯电路的维护维护注意事项：1、菲涅尔透镜保持干净，防止感应不灵敏；2、集成芯片固定好防止脱落，不能正常工作；3、线路顺畅无老化电线；五结论智能枚灯电路应用广泛各各行业都能涉及到，但是在生产生活应用吋也应该合理的维 护，适当的应用这样才能延长其使用寿命。夜灯电路在生活中常用在卫生间、楼道走廊、自动门等等，因为卫生间空气潮湿，屯 路板容易受潮导致电路故障，楼道灰尘过多容易当道菲涅尔透镜，使其灵敏度降低，等等 方面所以，在使用吋应该正常的维护，以使它能够更好的工作。生产过程中使用热释电感应夜灯，应该注意将f