毕业设计(论文)楼道触摸延时开关的设计.doc
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1、 防 灾 科 技 学 院 毕 业 设 计题目楼道触摸延时开关的设计学生姓名 XXX学号115031142系 别 防灾仪器系 专 业电气工程及其自动化 班级1150311 开题时间2015年01月01日答辩时间 2015 年 6 月 日指导教师 XXX职 称教授 楼道触摸延时开关的设计作 者 XXX指导教师 XXX摘要 人类发展到今天的科技水平,大部分依靠的是能源的消耗。因此能源消耗即将枯竭的诸多问题便困扰着我们。虽然在很多方面我们可能无法接触到,但是我们在公共场也能够做到更好的节约身边资源,那么我们就先从常见的节约用电开始做起吧。目前而言依靠随手关灯的习惯是远远不够的,我们需要选择用一款新型开
2、关控制电路,如此一来就一定会达到节约用电并且能方便众人的目的。在以前我们所用的开关都是直接用手来控制它的通断的,现在看来,全部用手控制的开关已经不能够满足社会发展所需要,它应该被淘汰。紧接着,各种各样的更实用的新型开关就被开发出来并运用到各行各业的领域之中,大量的新型电子产品进入我们的生活,在开关领域中占据了主导的地位。而新型产品楼道触摸延时开关,只要人来的时候触摸一下开关按钮,灯泡随即被点亮,红外感应探头探测人是否存在,当人离开检测区后灯泡延时熄灭,人还在感应区灯泡继续被点亮。像这种开关不但能达到人们所需要的要求,还能达到更好的节能目的,从而广泛应用于楼道、公测等一些公共场所之中。关键词:方
3、便节约 安全美观 触摸延时 红外检测The design of the corridor,touch delay switchAuthor Instructor Abstract:Most human development to todays science and technology level, depends on the energy consumption. Therefore, many problems will soon dry up energy consumption of the plague us. Though we may be unable to gain a
4、ccess to in many ways, but we also can do better in the public field around to save resources, then we will start with common save electricity first. For the moment, the habit of relying on the door is not enough, we need to choose to use a new switch control circuit, thus will achieve the goal of a
5、ll can save electricity and convenient. Switches are used in previous us directly by hand to control the on and off of it, for now, it seems that all hand control switch is cant meet the demand of social development, it should be eliminated. Then, all kinds of more practical new type switch is devel
6、oped and applied to all walks of life field, a large number of new electronic products into our lives, held a dominant position in the field of switch. And new product corridor touch delay switch, as long as a person to touch the switch button, the light bulb immediately lit up, infrared sensing pro
7、be to detect the existence of man and bulb delay put out when they leave the testing area, people are still in the active area be light bulbs to continue. Like this kind of switch not only can reach the requirements of people, also can achieve better energy saving, which are widely used in the corri
8、dor, some public places, such as public beta.Keywords: convenient save safe and beautiful Touch delay Infrared detection目 录引言11 开关的相关介绍21.1开关的发展历史21.2开关的基本结构21.3开关的分类31.4开关的发展趋势32 晶体管以及放大电路介绍42.1晶体管简介42.2晶体管对于电流具有放大作用42.3共射的放大电路基本的工作原理62.4晶体管工作状态72.5放大电路是如何组成的83 热释感应器介绍93.1红外光谱介绍93.2人体感应器93.3热释电原理10
9、4 继电器介绍124.1继电器简介124.2继电器工作的原理是什么124.3继电器具有哪些功能135 轻触按钮介绍145.1轻触按钮定义145.2轻触按钮的基本内容146 楼道触摸延时开关的设计过程156.1设计思路15 6.2各模块的功能156.3组装原理图即详解与其作用17 6.4出现的问题及处理18结论19致谢20参考文献21附 录22引言楼道触摸延时开关是一款现代节约用电的新型电子产品,这是用热释电红外传感器和触摸开关相结合而成的新型产品。热释感应器:我相信大家对它并不陌生,我们在很多的场景下都能够遇到它,工作方式是单独吸收人体发出的红外线而过滤其它的红外线。另外感应器吸收红外线的波长
10、范围为2um到20um,人体的波长范围9um到10um刚好在其区间。因而就符合对人体的探测,对于其他的红外线则全部被滤光片吸收,因此这是对人体的探测十分有用的。继电器,从以前所学知识我们可以知道,它具有控制电路的功能,继电器线圈通电可以使其产生磁场,在磁力的作用下使常开触点闭合,对应的常闭触点断开,二者自选其一,这样就起到了控制电路的作用。轻触按钮就像复位键一样,只要你轻轻一碰,线路就接通,人手离开后断开电路,安全又方便。新型的电子开关在现实中是十分常见的,比如声控开关、光控开关、全自动开关等在校园中,公共场所都是非常常见的,而楼道触摸延时开关就常见于楼道中,公共厕所等地方。模拟电子实验和电工
11、技能实验是电气专业教学的一个重要内容之一,它的目的是培养学生在电子技术应用和电力设计方面的能力,大学之中的实验室相关设备也应该不断改进和提升,学生的能力才能学科的发展。这一次设计是楼道触摸延时开关,由继电器、轻触按钮、和热释感应器等大框架构成的,要求夜晚有人经过时热释感应器就形成待电状态。当有人触摸开关按钮的时候,灯泡就被点亮,人一直在感应区晃动,灯泡接着亮,人体离开后,红外感应器感应不到人体,没有输出信号灯泡就自动熄灭。这个实验使我们充分的利用自己所学知识利用到了实际当中,不但激发了广大学生做实验的潜能,而且还能全面提高教学质量。1 开关的相关介绍1.1开关的发展历史随着1800年第一盏照明
12、灯的照明开始,开关就随之而来。到1913年后国外的企业就进入中国,并在合适的地方成立了电气公司,1914年上海成立了一家电业机械厂,从此开始中国人开始建设电气电子行业。1916年中国就开始自己生产开关和其他一些电子产品,在1919年的时候科学家们开始仿照一些先进开关。在新中国成立以前,我们国家的生产开关的规模还特别小,其生产的主要开关也就平开关和卧轮式拉线开关等拉线开关。老式的开关基本原理是机电技术和齿轮机械原理,人手一拉就通路,再拉就断路,并且价格十分低廉。到1980年之后,随着国内经济水平和科学技术的发展与提高,第一代开关就被第二代开关指压式开关所取代,与拉线式的开关相比较,指压式开关是固
13、定在墙壁上面的,这不但美观,而且增加了房屋内部的协调性。伴随着人民生活水平的不断提高和科学的不断进步发展,第三代开关逐渐开始进入我们的市场。在20世纪,我们的开关种类不但繁多而且式样精美,除了控制电源外,开关还起到了装饰的作用,各种开关产品颜色也大不相同,它的安全、质感和时尚越来越受到消费者的青睐。现在随着电子设备小型化的发展,随着人们节约意识的提高,新一代开关也应孕而生,它一方面反映现代的科技水平程度,另一方面也反映了人们心声。光控开关、声控开关、全自动开关、触摸开关已经融入了我们的生活,这标志着这已经是全新的科技时代。1.2开关的基本结构我们在生活中见到的简单的开关都是由两片金属片组成的触
14、点相结合而成的,当两个金属片结合在一起,电路就形成通路,当两块金属片分离,电路就形成开路。在选用触点金属的时候还需要考虑它的抗腐蚀性的程度,因为很多的金属在氧化后就会形成绝缘的氧化物,使金属触点无法正常的工作。所以我们在选择用什么金属作为触点时应该特别的注意,要考虑其导电性,机械强度,硬度等因素。我们有时候会在金属触点上镀上一些抗腐蚀的金属。这样一来就会使其不会产生氧化物,继而不会影响其功能。随着科技的飞速前进,传感器的提升空间也是相当大的,各种各样的传感器现在已经走入了我们的生活,有的还被应用到开关的控制上,工作原理都是检测到信号就会产生电流从而控制回路的通断,比如,声控开关,光控开关等。1
15、.3开关的分类行程开关是按照功能分类的开关,其他的功能开关还有:波动开关;波段开关;录放开关;电源开关;预选开关;限位开关;控制开关;转换开关;隔离开关;墙壁开关;智能防火开关等。钮子开关是按照其结构类型分类的开关,其他的结构开关还有:微动开关;船型开关;按钮开关;拨动开关;按键开关;点开关等。感应开关是按照其数目分类的开关,其他的数目开关还有:单控开关;双控开关;多控开关;调光开关;调速开关;防溅盒;门铃开关;触摸开关;遥控开关;智能开关;插卡取电开关;浴霸专用开关等。按照其接触类型分类:主要可以分三类,其一是a型触点型,其二是b型触点型,其三是c型触点型三种。这里说明一下,开关的接触类型是
16、指:当我们按下开关以后,操作闭合触点的工作状况与触点状态之间的相互关系。1.4开关的发展趋势随着社会的不断发展,节约和美观已经成为了人们特别关注的问题,所以现在很多新型的开关走进了人们的生活,比如声控开关、光控开关、全自动开关,触摸延时开关等已经是随处可见的了,不久的将来,随着电子产品的发展,可能会有更好更节电的电子开关问世,比如通过脑电波控制的电路等,不管类型如何改变,但是宗旨都是节约、方便。2 晶体管以及放大电路介绍2.1晶体管简介晶体管本质上是一种半导体元器件,在电路中可以起到阀门的作用,它的全称叫晶体三极管,可以起到小电流控制大电流的作用。具体来说,晶体管的作用是把微弱的电信号转换成幅
17、值较大的电信号,它也可以作为无触点开关在电路中使用。作为最常见的半导体器件之一,它具有电流放大作用,在电路中属于核心的元器件。晶体管的本质就是在一块半导体基片上安装两个距离很近的PN结,那么一来产生的两个PN结就把整块半导体基片分成了三个小部分,处于中间的部分叫做基区,在两侧部分的一边叫做集电区,另外一边叫做发射区。在市面上可以见到PNP型的晶体管,但是你也能见到NPN型的晶体管。图12.2晶体管对于电流具有放大作用晶体管作为核心的电路元器件,他可以处理模拟信号,这是最基本的一种处理方式,作为核心元器件,起到的作用是控制能量转换,任何的微小信号都可以放大给其他元器件且不会失真。图2图2所示为晶
18、体管的基本放大型电路,其中的Ui为输入电信号,它输入的是基极即发射极回路之中,从而形成了输入回路;特别小的信号过了晶体管之后就被被放大了,其流向集电极和发射极,那么集发之间就形成了回路,给其命名为输出回路,又因为输出回路电流是发射极流过来的,输入回路电流是流向发射极的,这样两个回路之间就形成了一个公共端,即发射极,因此我们就把这样的电路叫做共射放大电路了,如果要晶体管正常工作在放大状态。那么集电极必须的反向偏置,发射机呢,自然得正向偏置啦,这两条件缺一不可。为了使基本电路处于放大状态,在输入回路还应该加入基极电源Vbb,在输出回路还应该加入电源Vcc,另外还需Vcc大于Vbb,要不然就不可能放
19、大电路,对于它们的极性,在图1中可以看出,所谓的控制作用即基极电流来控制集电极电流。图2中,晶体管内部的载流子在电压Ui等于0的时就会发生运动,载流子在内部的运动示意图如下图3所示图3会扩散的载流子在晶体管的内部通过扩散运动从而就会在发射极形成了电流,我们称之为电流Ie,又由于发射极加了正向电压,另外发射区杂质的浓度比较高,因此很多的自由电子因为扩散运动从而越过了发射区到达了基区。另外基区也迎来了空穴的扩散,但是由于其浓度比较低,所以空穴运动引起的电流是特别小的,基本上可以忽略掉。因为基区特别薄,杂质的浓度也特别低,另一方面集电极也加了反向的电压,因此扩散到基区的电子只有极少一部分与空穴复合,
20、另外又在电源Vbb的作用下,空穴与电子之间不停地复合,从而形成了基极电流,称之为Ib。集电极产生了漂移运动,从而形成了电流Ic。又由于在集电极增加了结面积比较大的反向电压,在外场力的作用下,大多数电子通过基区流向集电结,从而到达了极电区,形成漂移电流Ic,另一方面,基区与极电区内的少子也参与了漂移运动,但是因为它的数量比较小,所以基本上是可以忽略不计的。从上述的分析中可以知道,从外部来看,电流之间的关系是:在近似的进行分析时,我们可以认定共射直流电流的放大系数:,式中Ic、Ib和Ie分别为晶体管集电极、基极和发射极的直流电源2.3共射的放大电路基本的工作原理图4在上图图4电路中,作为核心元件的
21、晶体管,在电路中到了放大作用。基极的直流电源+Vbb使发射结电压大于它的开启电压,并以基极电阻Rb相结合为晶体管提供一个合适的直流基极电流;加在极电区的直流电源Vbb使集电极发生反偏,它就形成了输出回路的工作电源,因为电路接通,所以就形成了集电极回路电流,另一方面它也是负载的工作电源。另外加在集电极的电阻Rc可以将集电极的电流变化转化成为电压变化,因此该电路就具有放大电压的作用。当输入的Ui信号为0的时候,晶体管各极的电流Ib、Ic和b-e间电压Ube、管压降Uce称为放大电路的静态工作点Q,记为Ibq、Icq或Ieq、Ubeq、Uceq。在在我们近似分析的时候,常常将Ubeq作为已知量,对于
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