模拟电子电路课程设计触摸延时开关电路设计.doc

模 电 课 程 设 计 报 告 课 程 设 计 题 目： 学 院 名 称： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 定稿日期：2015 年 6 月 23 日 宁夏大学 模电课程设计 2015 年 6 月 23 日星期二 2 目目 录录 引言引言3 第一章第一章 绪论绪论3 1.1 延时开关延时开关.3 1.1.1 延时开关的发展概述延时开关的发展概述.3 1.1.2 延时开关的应用领域延时开关的应用领域.4 1.1.3 延时开关的发展趋势延时开关的发展趋势5 第二章第二章 硬件电路设计硬件电路设计5 2.1 元器件元器件.5 2.2 控制电路控制电路6 2.3 电路原理电路原理.6 第三章第三章 实际电路板的制作与调试实际电路板的制作与调试 7 3.13.1电路板制作所需基本工具电路板制作所需基本工具77 3.23.2 按照所需元件进行选材按照所需元件进行选材7 7 3.33.3 电路板制作流程电路板制作流程 77 3.43.4 电路调试电路调试77 第四章第四章 设计心得设计心得 77 参考文献参考文献8 附录附录9 宁夏大学 模电课程设计 2015 年 6 月 23 日星期二 3 引言 当今社会人们更加注重节能环保，照明这一领域也发生了很大的变化，从传统的白 炽灯具向 LED 照明灯发展，照明开关电子化进程也从公共照明的节电控制开始。适宜于 门厅、楼梯和楼道中使用的触摸式、感应式、红外线式和声光控式延时自熄开关，使公 共照明基本实现了“人来灯亮、人离灯熄”的自动控制，明显改善了楼房的公共照明效 果，还能大幅度节省公共照明用电，照明灯的实际使用寿命也明显延长。 触摸延时开关比较适合楼梯走廊和室内等处的灯光照明控制开关，触摸延时开关只 需轻触一下开关就可控制灯的关和开，还具有延时功能，在一段时间内无人触摸的情况 下灯会自动熄灭，这样可以起到节能的作用，所以在楼梯和走廊处用的比较多。这类开 关是受到欢迎和推广的。与公共照明开关相比，室内用电子式开关的技术难度较大。研 制确有实用价值的电子式室内照明开关市场潜力可能更大。 关键词：节能；触摸延时开关；研制；前景 第一章 绪论 照明开关电子化进程是从公共照明的节电控制开始。适宜于门厅、楼梯和楼道中使 用的触摸式、感应式、红外线式和声光控式延时自熄开关，使公共照明基本实现了“人 来灯亮、人离灯熄”的自动控制，明显改善了楼房的公共照明效果，还能大幅度节省公 共照明用电，照明灯的实际使用寿命也明显延长。这类开关是受到欢迎和推广的。与公 共照明开关相比，室内用电子式开关的技术难度较大。研制确有实用价值的电子式室内 照明开关市场潜力可能更大。 1.1 延时开关 1.1.1 延时开关的发展概述 触摸延时开关是一种节能的开关控制器，就开关种类来说主要有以下几种： 1.轻触延时开关：使用时只需轻触一下按钮,开关即导通工作,然后延时一段时间后 自动关闭；高亮发光指示,便于夜间使用；无触点电子开关,接通负载的瞬间无冲击电压， 宁夏大学 模电课程设计 2015 年 6 月 23 日星期二 4 延长负载使用寿命。 2.声光控延时开关：使用时只需发出声响,开关即导通工作,延时一分钟后自动关闭； 自动测光,光线强时不感应(也可调节)；无触点电子开关,接通负载的瞬间无冲击电压， 延长负载使用寿命。 3.红外线感应开关：全自动感应：人到灯亮，人离灯熄；无触点电子开关：接通负 载的瞬间无冲击电压，延长负载使用寿命；自动测光：应用光敏控制，光线强时不感应 (也可调节)；随机延时:开关接通后，人不离开感应范围且在活动，负载能持续工作；基 于红外线技术的自动控制产品,当有人进入开关感应范围时,专用传感器探测到人体红外 光谱的变化,开关自动接通负载.人不离开且在活动,开关持续导通; 人离开后,开关延时 自动关闭负载.人到灯亮,人离灯熄,亲切方便,安全节能。 4.轻触延时开关和声光控制延时开关比较适合楼梯走廊和室内等处的灯光照明控制 开关，轻触延时开关只需轻触以下开关就可控制灯的关和开，还具有延时功能，在一段 时间内无人触摸的情况下灯会自动熄灭，这样可以起到节能的作用，所以在楼梯和走廊 处用的比较多；声光延时开关现在也比较普遍，而且使灯光的控制更加方便，不用动手 就可以控制灯光的照明，它通过采集一定分贝的声音或一定亮度的光照信号，再转变成 电信号来达到控制的目的。 1.1.2 延时开关的应用领域 随着科学技术的发展，公共场所照明控制手段也将逐步更新，除现在已有的声光控 开关外，还有微波感应开关和热释远红外感应开关目前，微波感应开关的抗干扰性能 尚不理想，红外感应开关在性能上较为理想，但安装复杂，比较娇气，价格也偏高，比 较适合在一些管理完善的场所如宾馆、大饭店楼道及居家庭走廊应用，在普通住宅楼、 办公楼道等场所的照明控制考虑到价格、管理及安装方便等因素，根据我国国情，可以 预计在相当一段时期内，声光控延时开关将是首选的主流产品。但在家庭走廊、宾馆等 场所，声光控延时开关并不是很适用。延时开关设计最主要的是延时元件，如 CMOS 与非 门组成的触摸式延时开关电路非常简单，只需要通过几个简单的 CMOS 延时分立元器件就 可组成触摸式延时开关电路，还有一种用利用电容充放电的延时来实现触摸式延时开关 电路的设计，这样就不需要其他集成芯片。 宁夏大学 模电课程设计 2015 年 6 月 23 日星期二 5 1.1.3 延时开关的发展趋势 延时开关的发展方向主要是向智能延时开关方向发展。现在的延时开关大多数是不 能控制开关延时时间的长短，没有自动识别功能。智能化的延时开关应向以下几个方面 发展： 1.触摸屏控制方式，双亮度指示灯，在夜晚关灯后可知开关位置。 2.电子启动，无触点火花，更安全耐用，精心呵护灯具。 3.自动识别功能，停电再来电自动关灯，避免浪费电能。 4.单火设计，新装和换装一样方便。 5.多款外观风格和面板颜色，给用户更人性化的选择。 6.延时功能设计，再也不怕关灯摸黑。 7.设有多档位延时功能，更显人性化生活。 第二章第二章 硬件电路设计硬件电路设计 2.12.1 元器件元器件 所用元器件： IC 应采用 CMOS 数字集成电路 CD4013，它为双 D 触发器，本电路里只使用它 的一半，另一个 D 触发器悬空； VS 用 2N6565、MCR100-8 等小型塑封单向晶闸管，可控制 100W 以下任何照明 电路； VD1VD4 为 1N40041N4007 型整流二极管； LED 可用普通红色发光二极管； 电阻均为 RTX 型 1/8W 碳膜电阻器； C1、C2 用 CD11-16V 型电解电容器，C3 为瓷片电容器。 宁夏大学 模电课程设计 2015 年 6 月 23 日星期二 6 2.22.2 控制电路：控制电路： 2.1.2 控制电路组成部分： 电源电路 触摸电路 2.2.3 各电路说明 电源电路：直接 220V 电压接入 2.3.1 电路原理说明 VD1VD4 输出 220V 脉动直流电经 R5 限流，VD5 稳压，C2 滤波输出约 12V 左右的直 流电供 IC 使用。此时 LED 发光，指示开关位置，便于夜间寻找开关。 IC 为双 D 触发器，只用其中一个 D 触发器将其接成单稳态电路 ，稳态时 1 脚输出低 电平，VS 关断。当人手触摸一下电极 M 时，人体泄漏电流经 R1、R2 分压，其正半周 使单稳态电路翻转，1 脚输出高电平，经 R4 加到 VS 的门极，使 VS 开通，电灯点亮。 这时 1 脚输出高电平经 R3 向电容 C1 充电，使 4 脚电平逐渐升高直至暂态结束，电路 翻回稳态，1 脚突变为低电平，VS 失去触发电压，交流电过零时即关断，电灯熄灭。 2.3.2 电路原理图 触摸延时开关电路原理图如图所示。 宁夏大学 模电课程设计 2015 年 6 月 23 日星期二 7 图.触摸延时开关电路原理图 第三章 实际电路板的制作及调试 3.1 电路板制作所需基本工具 电烙铁、焊锡丝、焊锡膏、万用电路板、制图尺。 3.2 按照所需元件进行选材 按照以上所需元件清单进行选择 3.3 电路板制作流程 印刷电路参考图（万用电路板）对应安装元件对应引脚焊接焊接点打磨对应电 路线连接检查成型 3.4 电路调试（略） 第四章第四章 设计心得设计心得 本学期我们开设了模拟电子技术基础 ，这门学科属于电子电路的范畴，与我们的 专业有着紧密的联系，里面有大量的理论知识。 “纸上得来终觉浅，觉知此事要躬行” ， 期末结课后，在老师的指导下，我们进行了模拟电子技术基础的课程设计，这样不仅能 加深我们对模拟电子电路的理解，而且也培养了我的动手能力，更令我的创造性思维得 到拓展。 做课程设计，首先要选好课题，在图书馆和互联网上查阅了大量资料后我们选定了 触摸延时开关作为此次的设计课题。选好课题，紧接着又查阅相关的资料汇出了电路图， 为课程设计最重要的一步焊接电路板，做好了准备。刚开始实验时，面对电烙铁和 万能电路板，以及许多二极管、电容，一时感到无法下手。在老师的指导和示范下，我 们先用笔在万用电路板上面画出电路图。在电路板上面画出电路图可以使焊接出的电路 板整齐美观。准备工作做完后，开始电路板的焊接实验。由于是初次接触电烙铁，对焊 接的角度和火候把握不好，导致做出的电路板歪歪扭扭，不太美观。 在不懈的的努力下我终于做完了整个模电实验，看着手里刚刚做好的电路板，一种 意尤未尽的感觉不禁涌上心来。在实验中，老师和同学给我的热心的帮助都使我很感动； 自己从头到尾的努力和实践，让心中油然产生满足感。 为期一周的课程设计虽然结束了，但它带给我的启示、感悟却深深地触动了我的思 想观念。学习，不仅仅是理论知识的掌握，还包括动手实践能力的提高。在整个课程设 计中，从选题、选择电路元件、绘制电路图、制作电路板，到完成设计报告，自始至终 宁夏大学 模电课程设计 2015 年 6 月 23 日星期二 8 都充满了挑战，里面包含的东西远非理论学习所能带来的。在整个课程设计过程中，选 择能力、思维的全面性、动手操作都得到了较大的提高，真正做到了理论与实践的结合； 设计报告的规范书写，为以后的毕业设计打下了一定的基础。希望今后类似这样课程设 计、类似这样的锻炼机会能更多些! 参考文献: 1阎石等.数字电路技术基础第五版，北京：高等教育出版社，2006.5 2罗怀平;王可健;黄雯青;孔军;朱鸿斌;杨国贤;奚风俊;朱新