《开关电路》PPT课件.ppt

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1、自动烘手机,声控开关,开关电路,开关电路的种类声控开关电路光控开关电路,开关电路种类,1、三极管开关电路（场效应管开关电路 MOS管开关电路 PNP管开关电路）2、触摸开关电路 3、温控开关电路 4、单键开关电路 5、光控开关电路 6、光电开关电路,声控开关电路,声控电路就是利用声音来控制电路的工作状态。因此，声控电路必须有一个能够把声音转变为电信号的元件，这就是传声器。话筒是最常见的传声器，此外还有压电陶瓷片，也可以将声音转换为相应的电信号。,驻极体话筒 的实物图,驻极体话筒原理图和结构图,两种不同话筒的分析,源极输出类似晶体三极管的射极输出。需用三根引出线。漏极D接电源正极。源极S与地之间

2、接一电阻Rs来提供源极电压，信号由源极经电容C输出（如上图左）漏极输出类似晶体三极管的共发射极放入。只需两根引出线。漏极D与电源正极间接一漏极电阻RD，信号由漏极D经电容C输出（如上图右）比较：漏极输出有电压增益，因而话筒灵敏度比源极 输出时要高，但电路动态范围略小。源极输出 的电路比较稳定，动态范围大，但输出信号比 漏极输出小,声控开关电路工作原理,工作原理说明,电路中，M是话筒，用来接收声音信号。假设我们对着话筒拍一下手掌，话筒就会输出一个几毫伏的电压脉冲信号，该信号经过电容器Cl耦合到三极管T-的基极。三极管T及电阻R1、R2构成一个电压放大器，R1是偏置电阻，调节R1既可改变T1的静态

3、工作点，同时也能调整放大器的增益。经过放大后的信号，在T1集电极输出一个幅度较大的负脉冲信号，该信号经过电容器C2耦合到电位器RP上，在P点可得到一个大小合适的负脉冲信号。这个信号可作为双稳态电路的触发信号。,三极管T2、T3组成双稳态电路，它们的基极分别通过电容C3、C4和二极管D1、D2与P点相连，因此触发信号可以通过二极管送到基极。双稳态电路有两种稳定状态。第一种状态是T2饱和，T3截止，这时T2集电极电压约等于0V，T3集电极电压为6V。当触发信号出现时，负脉冲加到T2的基极，使T2迅速由饱和导通变成截止状态，其集电极电压从0V上升到6V。于是T3由截止变成饱和，其集电极电压由6V下降

4、为0V，这就是第二种状态。、显然，再有一个触发信号到来时，双稳态电路的状态又恢复到第一种状态。我们可以利用这两种状态来控制其他装置的“开”和“关”。,声控开关的实际应用,声控延时路灯 楼梯、过道、走廊的照明灯，可由声控开关来控制。声控开关接收到行人的声音(如拍一下巴掌)即可自动开灯，过一分钟或两分钟后自动关灯，非常方便。1电路及工作原理 图6-5是声控延时路灯的电路图。变压器B和二极管Dl、D2、D3、D4构成桥式整流电路；C1为滤波电容；稳压管D5实现稳压，稳定电压值为12V；R1是稳压管的限流电阻。控制电路由集成电路JEC-2来完成。,集成电路JEC-2接成单稳态电路形式，R2、Rp和C2

5、可控制其暂态时间，即路灯亮的时间。输出端接继电器，用以控制路灯的开或关。二极管D6起泄放电流的作用，在继电器关闭时保护继电器安全工作。集成电路的第8脚是触发端，接入一个灵敏度高的传声器Y。当传声器接收到声音时，会产生一个电信号，该信号就是触发信号。照明灯泡L的供电回路中接入偻电开关J1，它受继电器的控制。,电路的控制原理如下：正常情况下，由集成电路构成的单稳态触发器处于稳态，输出端2为高电平(12V)，所以没有电流流过继电器，继电器处于“释放”状态，灯不亮。当传声器接收到拍手掌发出的短暂声音时，输出一个电压脉冲，触发电路状态翻转为暂态，输出端2为低电平(约为0V)。因此电流通过继电器，继电器“

6、吸合”，接通了灯泡的开关，灯发亮。暂态的维持时间有限，其长短可通过改变电阻R2和电容C2的大小进行调节。所以经过一段时间后(约12分钟)，电路恢复成原来的稳态，集成电路第2脚电压又升为高电平，继电器释放，灯泡熄灭。,2、内容及制作步骤,备好元件材料，按照图6-5将元器件焊接好。焊接中请注意二极管的极性和电解电容器的极性。集成电路JEC-2外形是双向14脚，如图6-6所示。引出脚的顺序是：从最短脚开始，逆时针方向为序，依次读。对照图6-5检查各个元件焊接位置是否正确，焊点是否牢固。,集成芯片的引脚读法,原则：不管封装的形状，引脚读的顺序总是按照逆时针方向，且从有缺口或有圆点或封装角一个被切一块等

7、的一端开始读。例如：,3、调整方法,1、将控制电路安装于路灯附近的高处，调整电位器Rp，使继电器处于临界“释放”状态(这时集成电路第7脚电压约2.1V)。2、站在离路灯23米处拍掌，或者咳嗽一声，路灯应点亮。若灯泡不亮，应该调节电位器Rp。,3、调整方法,3、灯泡亮后12分钟应能自动熄灭。若灯亮时间太短，可以把电阻R2的值改大一些，或将电容C2的容量改大一些。4、继电器控制电灯的主电路接市电，连接调整时不可带电操作。,光控开关电路,定义：光控电路，就是能够利用光线的变化对工作状态进行控制的电路。其核心是光敏元件，再加入放大电路与控制电路，就成了光控电路。应用：光控电路的应用非常广泛，通常用于大

8、型设备的自动控制和安全报警等。,2.1 光敏器件,光控电路的核心是光敏元件，它们对光线强弱的反应非常敏感，利用这一特性可实现光控。常用的光敏元件有三种：光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管。因为二极管、三极管属于电子器件，所以也常常把光敏元件称作光敏器件。,2.1.1 光敏电阻,光敏电阻是利用半导体的光敏特性制成的。在没有光线照射时呈现高阻状态，电阻值可达15M以上，这个阻值称为“暗阻”；在有光线照射时呈现低阻状态，电阻值迅速降低到几K，甚至降到1k以下，这个阻值称为“亮阻”。亮阻与暗阻的差距越大，说明这个光敏电阻对光线的反应越灵敏。一般光敏电阻的暗阻都比亮阻大1000倍以上。,光敏电阻的外形和电

9、路符号,光敏电阻应用实例,2.1.2 光敏二极管,光敏二极管从结构上看，也是一个PN结，它利用PN结反向偏置时，在光线照射下反向电流将由小变大的原理制作而成。根据半导体知识，PN结加反向电压时，反向电流是极小的，表现出极大的电阻值，这是因为内部载流子的数目太少。光线照射时，在光激发下，半导体内部载流子的数量将大大增加，反向电流也随之增大，表现出电阻值大大下降。这就是光敏二极管的工作原理。我们把未受到光照时流过二极管的反向电流称为暗电流，而把受到光照后流过二极管的反向电流称为亮电流。两者的差值越大越好。,光敏二极管选择,应注意，光敏二极管对照射光线的频率(或波长)是有选择的。也就是说，它对于某一

10、种光线特别敏感，对其他光线则不那么敏感。在选用光敏二极管时要注意这一点,光敏二极管的外形及电气符号,2.1.4 光电耦合器,光电耦合器是利用光线变化来实现信号传递的一种特殊器件，由发光器和受光器组成，外部有管壳封装，,光电耦合器的应用实例一,光电耦合器的应用实例二,2.2 光控电路工作原理,利用光敏器件的特性对电路工作状态进行控制，就是光控电路。最常用的光控开关，就是利用光来控制电路开始工作或停止工作。下图所示是最简单的光控开关。该电路是普通的放大电路，不过其偏置电阻R1使用的是光敏电阻。,图中所示电路在暗环境中，R1的阻值很大，不能提供基极电流，所以三极管基本处于截止状态，没有集电极电流流过

11、R2，集电极电压Vc约等于供电电源的电压Vcc。,在亮环境中，Ri的值变得很小，这时集电极电流很大，三极管处于饱和导通状态，集电极电压Vc约等于0V。,简单应用,应用电路,若用小灯泡来代替电阻R2，成为图6-12(a)所示电路。那么在暗环境中小灯不会亮，因为这时三极管是截止的，没有电流通过小灯，相当于开关关闭。在亮环境中小灯发亮，因为这时三极管处于饱和导通状态，有很大的电流流过它，相当于开关打开。这就是最基本的光控开关，实现“亮开暗关”。,假设如图6-12(b)那样，把小灯通过三极管T2并接在T1集电极上，那么情况正好相反。在暗环境中，因为三极管T1是截止的，集电极电压约等于供电电压，所以T2

12、导通，小灯亮，相当于开关打开。而在亮环境中，三极管T1是饱和的，集电极电压约等于0，所以小灯不亮，相当于开关关闭。以这种形式输出，司以实现“暗开亮关”。,从上面的分析可以知道不论哪种情况，光敏电阻在这里都起着控制开关的作用这就是光控电路的基本工作原理。实际的光控电路当然要比上述电路复杂，因为还需考虑被控电路或机构的特点。但是，不管电路多么复杂，它的基本原理总是相同的。,2.3 具体实例-报晓公鸡,这是利用光敏二极管控制电路工作的例子，虽然简单，却很实用。晚上睡觉前将“报晓公鸡”置于窗台上，第二天天亮时它就会发出叫声，提醒你赶快起床。,该电路就是一个简单的振荡器，能够产生某一频率的振荡信号。频率

13、高低决定于输出变压器初级线圈的电感量和并联电容C2的容量。输出变压器将振荡信号传递给扬声器，同时还起阻抗匹配的作用。,调光灯开关电路,实例电路一,工作原理分析,调光灯电路如图6-14所示，采用了双向晶闸管BCR和双向二极管VD等元件，使得电路非常简单实用。当闭合开关后，220V交流电经电位器RP、R1向C2充电，充电的速率由RP、R1的阻值和C2的容量大小决定，当C2两端电压上升到一定数值时，VD导通，灯泡H发光；当加在晶闸管T1、T2之间的电压过零时，BCR关断，灯泡熄灭。,触摸开关,工作原理分析,M1是“开”触摸片，当人手触碰时，人体感应的杂波信号加到时基电路的低电平触发端IC的第2脚，电

14、路置位，第3脚输出高电平，继电器K得电吸合，其动合触点闭合，被控电器通电工作。M2为“关”触摸片，一旦触碰，人体感应的杂波信号加到555的阈值端6，电路复位，第3脚输出低电平，继电器失电跳闸，被控电器停止工作。,热释电,应用电路,光控音乐门铃,工作原理,光控音乐门铃电原理图，它由光控电路和音乐门铃两部分组成。当接通电源时，用手挡住V1光敏三极管的光线，其内阻增大，使V2集电极为高电位；这样使V3、V4复合管饱和导通，VD2发光二极管发光变亮。同时电流流过继电器K线圈，产生磁场，使SA常开触点吸合接通，电流经VD3、VD4、R4、R5分压，C1滤波，通过R7限流电阻给IC音乐集成块提供3V左右的电压，此时IC工作，音乐信号经IC的脚输出，通过V5放大，使扬声器发出悦耳的音乐门铃声。反之，若不用手挡住V1，光敏三极管内阻较小，V2基极为高电位，这样V3、V4复合管截止，发光二极管VD2不亮，继电器线圈中也没有电流通过，继电器不工作，常开触点断开，音乐集成块没有电源，扬声器不发声。,