楼道照明灯自动控制电路毕业设计

目录内容摘要(2)关键词(2)引言(2)一、设计电路时用到的相关电子元器件及基础知识 (2)（一）光敏电阻的结构和工作原理 (2)（二）新型热释电红外探测模块（HN911L）(4)（三）555单稳态电路类型用途 (5)（四）W7812集成稳压器 (5)（五）光电耦合器 (6)二、楼道照明灯自动控制电路设计原理图 (7)（一）电源电路 (9)（二）光控电路和延时控制电路 (9) （三）热释电红外感应电路请预览后下载！(10)（四）电话控制电路 （11)三、元器件的选择 (11)结语(12) 参考文献 (13)道照明灯自动控制电路【内容摘要】本论文主要介绍楼道照明灯自动控制电路，它利用光敏传感器和热式电红外传感器等器件对楼道、住宅小区等处照明灯具进行自动控制，使电灯白天不亮（光控），夜间有人来的时候自动点亮，人走后延时一段时间自动熄灭，从而达到节能的目的，同时还加上一个电话控制系统以保证电路在异常情况下可以远程控制。 【关键词】光敏电阻 HN911L 延时 电话控制引言 传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。随着现代科学技术的迅速发展，电子电路在国民经济各个领域得到了极为广泛的运用，各种采用传感器的电子电路控制的新型灯具也不断推出。从前道路上漆黑一片，到现在的各种各样的路灯，它可以延时照明，给夜间出行的行人提供非常大的方便。然而很多路灯却只是单纯的人为控制，或者光的环境控制不能够达到延时、节能的作用，也不能够进行远程控制。因此为了人们在生活中能更为方便，我设计了这样一套自动化的道路照明灯延时节电设备。请预览后下载！随着生产自动化程度的不断提高，各种先进的工业生产系统逐步地普及，因此道路照明灯延时控制节电开关在现实生活中更是应用广泛，更是现在较为普遍商品房必须要安装的产品之一。自动化产品的上市，给人民提供的便捷，更是深得大众的亲睐。它有效地克服了人工手动或触摸的控制麻烦等缺点，并且为广大用户提供了一系列高效率、又节电的使用方式，适用范围十分广泛。一、设计电路时用到的相关电子元器件及基础知识 （一）光敏电阻的结构和工作原理 1、结构 光敏电阻器的结构和电路图形符号如图1所示。 光敏电阻器（photovaristor）又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。如图2所示光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。无光照时候，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减少，电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵魂度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级，亮电阻在几千欧以下。 请预览后下载！ 图 2 2、工作原理 用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，然后接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压.当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强，光生电子空穴对就越多，阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失，电子-空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小。 （二）新型热释电红外探测模块（HN911L） 热释电红外传感器是最常用的红外检测器之一，其工作原理是利用热释电效应，即在钛酸钡、一类晶体上、下表面设置电极，在上表面加以黑色膜，若有红外线间歇地照射，其表面温度上升T，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自发极化电荷，在上下电极之间产生电压U。常用的热释电红外线光敏元件的材料有陶瓷氧化物和压电晶体，例如，钛酸钡、钽酸锂、硫酸三甘肽及钛铅酸铅等。热释电红外传感器的电路图、外形图如图请预览后下载！3所示。 图 3 热释电红外温度传感器的特点是反应速度快、灵敏度高、准确度高、测量范围广、使用方便，尤其非接触式测量使红外温度传感器和以红外传感器为核心的红外测温模块、红外测温仪在工业现场、国防建设、科学研究等领域得以广泛应用。主要应用于铁路、车辆、石油化工、食品、医药、塑料、橡胶、纺织、造纸、电力等行业的温度测量、温度检测、设备故障的诊断，特别适用于高温和危险场合的远距离测温。 （三）555单稳态电路类型用途 555单稳工作方式，可分为2种。如图4和图5所示。 图 4 第1种（图4）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分 为2个不同的单元，并分别以1.1.1 和1.1.2为代号。他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。请预览后下载！ 图5第2种（图5）是脉冲启动型单稳，也可以分为2个不同的单元。他们的输入特点都是“RT-7.6-CT”，都是从2端输入。1.2.1电路的2端不带任何元件，具有最简单的形式；1.2.2电路则带有一个RC微分电路。 （四）W7812集成稳压器 W7800系列三端式集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。W7800系列三端式稳压器输出正极性电压，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V 、24V 七个档次，输出电流最大可达1.5A（加散热片）。 同类型78M系列稳压器的输出电流为0.5A，78L系列稳压器的输出电流为0.1A。图6为 W7800系列的外形和接线图，它有三个引出端： 输入端（不稳定电压输入端） 标以 “1” 输出端（稳定电压输出端） 标以 “3” 公共端 标以 “2” 集成稳压器为三端固定正稳压器W7812，它的主要参数有：输出直流电压 U0=12V，输出电流 L:0.1A，M:0.5A，电压调整率 10mV/V，输出电阻 R00.15，输入电压UI的范围1517V 。因为一般UI要比 U0大35V ，才能保证集成稳压器工作在线性区。 图6 W78××外形和接线（五）光耦合器请预览后下载！ 1、光耦合器的结构 光电耦合器的主要结构是把发光器件和光接收器件组装在一个密闭的管壳内，然后利用发光器件的管脚作输入端，而把光接收器的管脚作为输出端。当在输入端加电信号时，发光器件发光。这样，光接收器件由于光敏效应而在光照后产生光电流并由输出端输出。从而实现了以“光”为媒介的电信号传输，而器件的输入和输出两端在电气上是绝缘的。这样就构成了一种中间通过光传输信号的新型半导体电子器件。光电耦合器的封装形式一般有管形、双列直插式和光导纤维连接三种。 2、光耦合的主要特点 （1）输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于 10，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上。 （2）由于“光”传输的单向性，所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象，其输出信号也不会影响输入端。 （3）由于发光器件（砷化镓红外二极管）是阻抗电流驱动性器件，而噪音是一种高内阻微电流电压信号。因此光电耦合器件的共模抑制比很大，所以，光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。 （4）容易和逻辑电路配合。 （5）响应速度快。光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒极。 3、光耦合器的工作原理 在光耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，该光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电-光-电的转换。 二、楼道照明灯自动控制电路设计原理图 楼道照明灯自动控制电路设计总电路图如图7和图 8所示，它由电源电路、光控电路和延时控制电路、热释电红外感应电路以及电话控制电路四部份组成。220V电压经过电源电路部分进行降压、整流、滤波及稳压后，为其它电路提供12V的直流工作电压。同时通过光敏电阻、新型热释电红外传感器及时基集成电路NE555共同控制，使白天灯不亮，夜间有人来的时候灯自动点亮，人走后延时一段时间自动熄灭，从而达到节能的目的。电路还加上一个电话控制系统以保证电路在异常情况下可以远程控制。请预览后下载！ 图 7请预览后下载！图8 楼道照明灯自动控制电路请预览后下载！ （一）电源电路 电源电路如图9所示，它由电阻R6、电容C3C5、W7812集成稳压器和整流二极管VD1VD4组成。220V市电经R6、C3C5、W7812和VD1VD4组成。通过降压、桥式整流、滤波与稳压后，为光控电路和延时控制提供稳定的12V直流电源。 图 9（二）光控电路和延时控制电路 光控电路和延时控制电路如图10所示 图 10请预览后下载！ 光控电路由光敏电阻器RG、可变电阻RP2、电阻器R2、R3和晶体管V1组成。 延时控制电路由电阻器R3R5、电容器C1、C2、可变电阻RP3、时基集成电路NE555、晶体管V2、JZC-6F电磁继电器、二极管VD1及开关S1、S2组成。 白天，RG受光照射而呈现低阻状态，使晶体管V1的基极电位低，从而使IC2的2脚电压高于2Vcc/3，其3脚输出低电平，使晶体管V2处于截止状态，不能够驱动常开继电器工作，使电路处于截止状态，EL不亮。 夜晚，RG因为没有光照（或光照极弱）而呈现高阻态，使晶体管V1的基极电位高，从而使IC2的2脚电压低于Vcc/3，其3脚输出高电平，使晶体管V2导通，从而驱动常开继电器，电路导通，EL亮。同时，C1通过RP3缓慢放电，使IC3的3号脚电压下降，直到晶体管V2截止，EL熄灭。 调节RP2的阻值，可改变光控的灵敏度。 调节RP3的阻值，可以改变延时的时间。 开关S1，S2为应急开关，将S1接通，不管白天还是晚上，EL都亮。将S2接通，C1的电量被放掉，EL熄灭。 （三）热释电红外感应电路 热释电红外感应电路如图11所示，它由新型热释电红外探测模块（HN911L），电阻R1和RP1组成。HN911L内部集成有高灵敏度热释电红外传感器PIR、放大器、信号处理电路、输出电路等，能够遥测人体移动时所发出的微弱红外信号。当有人在附近走动时PIR会将人体发出的红外信号变换成电信号，该电信号经过放大、整形处理后，使1号脚输出高电平经晶体管V1到IC2的2号脚为低电平，最后使IC3的3号脚输出高电平，晶体管V2导通，使继电器动作，EL亮。调节RP1的阻值，可以改变HN911L监测的灵敏度请预览后下载！图11（四）电话控制电路电话控制电路如图 12 所示它由整流二极管VD5VD8、光耦合器VLC以及电话线L1、L2组成。主要用于应急控制，保证在异常情况下可以远程控制。 平时电话线路没有电流通过，光耦合器内部的发光二极管不发光，光敏晶体管处于截止状态。当摘机拨打电话或有人打电话进来时，电话线中有电流通过，使光耦合器内部的发光二极管发光，光敏晶体管导通，输出低电平，接入IC2的2号脚，使IC2的3号脚输出高电平，晶体管V2导通，使继电器动作，EL亮。L1，L2接电话线路 图 12三、元器件的选择 IC1：HN911L IC2：NE555型时基集成电路请预览后下载！ IC3：W7812 K:JZC-6F电磁继电器，额定电压12V，吸合电压9V，线圈直流电阻400 RG：MG45-13型光敏电阻，额定功率10Mw，最高工作电压50V，亮电阻5K暗电阻5M。 VD1VD4和VD5VD8：均选用IN4007型硅整流二极管 VLC：选用4N25型光耦合器 V1：S9014 请预览后下载！ V2：S9013请预览后下载！RP1：1kRP2：410KRP3：50K R1：200 R2：2.7K R3：3k R4：1M R5：1K R6：10K C1：220U C2：0.01U C3：0.01U C4：220U C5：0.47U VD1：IN4148结束语  时间如流水，一去不复返，转眼间伴随着毕业设计的完成，三年的大学生活也即将结束。通过这次对楼道照明灯自动控制电路的设计，我加深了对数字电路和模拟电路的了解，同时对自动控制电路及所用元器件的选择和参数有进一步的认识，又增强了对电路分析及解决问题的能力，为以后的工作实践积累了许多经验。对于这次的毕业设计，一开始我都不知所措，无从下手，一片茫然，但是经过老师一次次的耐心指导与帮助，我的思路开始清晰了，有头绪了。为了把毕业设计做的更好，我大量的搜集资料，与老师同学热心的交流，白天、晚上同时加班、加点。在这次设计中用到的知识非常的广泛，这对我这三年所学的知识进行很好的回顾，全面概括专业知识，尤其是在传感器及应用技术和数字电子技术方面有所提高，在设计的过程中，对知识有了更进一步的学习。设计中，锻炼了自己如何去思考问题，发现问题并如何去解决问题。对以前有的知识有了进一步的了解请预览后下载！，对没有见过的知识也有了认识，使自己不断吸取新的知识，把理论运用到实践中去。也使我懂得，做什么事情都要认真、有耐心去对待，为自己即将踏上社会做好准备，迎接社会的挑战！ 最后，非常感谢所有在我做毕业设计中给予我帮助的老师和同学，特别是我的指导老师。老师治学严谨、务实求新、平易近人，再次感谢老师给我的毕业设计给予的帮助和指导，是你帮助我更好的完成设计。【参考文献】 1何希才.新型集成电路及其应用实例M.科学出版社,2002. 2张岩,胡秀芳、张济国.传感器应用技术M.福州.福建科学技术出版社，2006.1. 3张为.电子电路设计基础M.人民邮电出版社，2002.5. 4陈有卿.实用灯光控制电路M.中国电力出版社，2005.2. 5刘守义,钟苏.数字电子技术M.西安电子科技大学出版社，2004.6. （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!） 请预览后下载！