楼道自动感应灯原理研究与设计毕业论文.doc
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1、 毕业论文(设计)题 目: 声控灯毕业论文 姓 名: 专 业: 应用电子技术 指导教师: 完成时间: 2012年05月30日 楼道自动感应灯原理研究与设计摘 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因素,墙壁开关的损坏率很高,增大了维修量、浪费了资金,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
2、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;声音传感器;节能。AbstractThe civil housing staircase illumination control, on
3、e must use electricity frugal, the control automation, two must facilitate the inhabitant to the staircase lighting electricity management, three must invest few.According to these three principles, proposed one kind of new automatic control acousto-optics double controls the electric circuit, has t
4、he promotion application value very much.In 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 extremely common, this has created the energy enormous w
5、aste.Moreover, because 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, saves the resources to reveal more and more importantly, on t
6、he one hand but the electrical energy saved is most important, therefore might design one kind to save the electrical energy flare, the acousto-optics double controlled the lamp is one kind. I spent three weeks time to design one kind of acousto-optics double to control the electric circuit, introdu
7、ced in this design many kinds of acousto-optics controlled the street light controller the composition, the performance, the applicable scope and the principle of work, gave various electric circuits schematic diagram and the part parameter choice, the electricity saving effect are extremely obvious
8、, simultaneously also greatly reduced the service quantity, saved the fund, the use effect has been good.The daylight is good, no matter passing by on the road makes the big sound, all cannot be the light bulb shines.Night the light is dark, so long as the electric circuit acoustic pickup examines h
9、as sends the sound garrulously, can shine automatically for the pedestrian illuminates, after several minutes has also been automatic extinguishes, energy conservation electricity saving.Key words: Voice control circuit;Light control circuits; Delay circuit;Sound sensor;Energy-saving目 录第一章 绪论51.1 课题
10、背景51.2课题研究的目的51.3 课题研究的意义6第二章 基本原理82.1声光节能灯基本原理92.2 555电路基本原理92.3 声控电路基本原理112.4光控电路基本原理122.5延时电路基本原理13第三章 电路设计分析133.1 电源电路143.2声控电路143.3 单稳态延时电路153.4光控电路15第四章 故障分析16第五章 电路设计图及所需元器件清单16第六章 心得体会18第七章 参考文献19第八章 致谢20第一章 绪论1.1 课题背景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。
11、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。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
12、明市场仍有很大的潜力可挖。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VS白炽灯是白炽灯的替代者。随着人们生活现代化水平不断提高,国民经济的快速发展,电力的供需矛盾日益加剧生产更多的电即意味着要消耗更多的煤、石油、天然气、核原料等不可再生资源,还会带来许多相应的环境问题。为此,我们应该从身边做起,珍惜并节约每一度电。所以,现在很多住宅楼道都安装了自动控制楼道灯。1.2课题研究的目的随着社会不断进步,科技发展,声光双控节电灯逐步走进社会各个公共角落,声光双控节
13、电灯不仅适用于住宅区的楼道,而且也适用于工厂、办公楼、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。用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关,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,它解决了“长明灯”浪费电能的问题,延长灯泡的使用寿命,安全性好,可靠性高。该装置省去了能耗大、笨重、极易产生热量的电源变压器,具有结构简单、自耗电轻微、性能稳定、灵敏度高、通用性强,降低能耗、节约能源的目的。1.3 课题研究的意
14、义 通过本课题的研究,加强了自己的动手能力,巩固了对所学知识的认知。通过本次试验我们设计了一种比较节能的声光双控灯,不仅使自己学习到了知识,而且也为社会做出了贡献。第二章 方案论证 声控灯包括负载RL、可控硅SCR、话筒MIC及声控电路,灯负载RL与可控硅SCR串接后与电源相连,话筒将声音信号转换成电信号,声控电路通过声音信号控制可控硅SCR的导通状态,其特征在于,所述声控电路包括电源部分,谐振放大部分及触发器,电源部分通过电容降压、整流及稳压提供声控电路所需的直流电压,谐振放大部分包括多极三极管放大,话筒接在第一级放大三极管的基极上并由电容耦合,一个由电感和电容构成的震荡电路接在末级放大三极
15、管的基极上,放大后的信号影响触发器的翻转,并最终控制可控硅的控制极的单位。准确说我们的声控灯应该全名为-声光控灯。因为和光线也有关系。白天你放鞭炮它都不会亮。 光控电子开关,它的“开”和“关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的,而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度(或人为亮度)的大小所控制的。该装置适合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯,起到日熄夜亮的控制作用,以节约用电。 220V交流电通过灯泡H及整流全桥后,变成直流脉动电压,作为正向偏压,加在可控硅VS及R支路上。白天,亮度大于一定程度时,光敏二极管D呈现底阻状态1K,使三极管V截止,其发射极无电流输出,单向可控硅VS因无触发电流而阻断
16、。此时流过灯泡H的电流2.2mA,灯泡H不能发光。电阻R1和稳压二极管DW使三极管V偏压不超过6.8V,对三极管起保护作用。夜晚,亮度小于一定程度时,光敏二极管D呈高祖状态100K,使三极管V正向导通,发射极约有0.8V电压,使可控硅VS触发导通,灯泡H发光。RP是清晨或傍晚实现开关转换的亮度选择元件。2.1 设计的目的和任务1. 巩固加深对模拟电子技术和数字电子技术基础的知识理解,提高综合利用所学知识的能力,培养学生独立分析问题,解决问题的能力。2. 通过查找资料、选方案、设计电路、仿真和调试、写报告等环节的训练,熟悉设计过程、步骤。为今后从事电子线路的设计,研制电子产品打下基础。3. 设计
17、模拟和数字混合电路,实现特定功能,学习这一技能,积累一方面的经验。2.2 设计要求1. 设计居民住宅楼的楼道声控灯。2. 在白天亮度较高的时候,既楼道内光线充足时此开关关闭,灯熄灭。3. 夜晚楼道内管线很暗时,若楼道内充分安静,此时灯不启动。4. 若在光线很暗的楼道内,有人发出声响,此灯会自动开启发亮。5. 画出电路图 (1)用protel绘制电路原理图 (2)布局合理、排列均匀,图面清晰,便于看图,有利于对图的理解和阅读。 (3)图形符号要标准,图中应加适当的标注。第三章 基本原理3.1 电路原理图 图3.1(电路原理图)3.2声光节能灯基本原理声控灯是一种声控电子照明装置,由音频放大器、选
18、频电路、延时开启电路和可控硅电路组成。它提供了一种操作简便、灵活、抗干扰能力强,控制灵敏的声控灯,它采用人发的声音控制信号,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自动延时关闭功能,并设有手动开关,使其应用更加方便。声控灯由话筒、音频放大器、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。 MIC是一种声电转换器。电路中LM3900构成电压比较放大器。非门和与非门构成信号逻辑分析电路。555定时器为定时开关。继电器为照明电路接通开关。D1,D2,C5,MC78L05CP和降压器构成降压整流电路。当白天时,光敏电阻RL成低阻状态,与
19、非门输出高电平,555定时器3脚 保持低电平,继电器开关K保持断开状态,照明电路断开。当夜晚时,光敏电阻RL成高阻状态。阻值远远大于R6,输出高电平。当压电陶瓷片未接收到声音时,LM3900的4脚输出为高电平,电容C2右端为高电平,信号通过逻辑门电路后变为高电平,输入到555定时器2脚,555定时器3脚则保持低电平,继电器开关K保持断开状态,照明电路断开。当压电陶瓷片接收到声音时,LM3900的4脚输出为低电平。由于电容两端电压不能突变,电容C2右端为低电平,信号通过逻辑门电路后变为低电平。输入到555定时器2脚,当555定时器2脚接收到一个低电平时,555定时器3脚则输出一定时间的高电平,使
20、三极管T导通,继电器开始工作,继电器开关K闭和,照明电路接通。照明持续一段时间后,555定时器3脚变为低电平,继电器开关K关断,照明电路断开。3.3 555电路基本原理集成定时器555电路,是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路,应用十分广泛。它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路,由于内部电压标准使用了三个5K电阻,故取名555电路。其电路类型有双极性和CMOS型两大类,二者的结构和工作原理类似。二者的逻辑功能和引脚排列完全相同,易于互换。555电路的引脚排列图如图3.1所示,其功能表如表1所示。555电路构成,单稳态触发器,如图3.2所示。输出电压Vo的脉宽t=RCln3,555定时器内
21、部电路见图3.3所示。6(高触发端)2(低触发端)4(复位端)3(输出端)7(放电端)LL导通HL导通H不变不变HH截止图3.1 555定时器引脚排列图表1 555定时器的功能表 555+5V672348VO15R200KC100uF0.01uF图3.2 单稳态触发器 图3.3 555定时器内部结构3.4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,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
22、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
23、。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
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