设计和制作热释自动节能灯电路

1、目录摘要2前 言30.1概述30.2从国内外发展来看3第1章 热释电红外传感器51.1红外线的发现51.2红外线的定义51.3红外线的基本特性51.4 热释电红外传感器的原理特性51.5热释电红外传感器功能和组成61.6热释电效应7第2章 低通放大器82.1放大器的概述82.2同相输入式放大电路82.3反相输入式放大器10第3章 电压比较电路123.1电压比较器概念及构成123.2. 基本工作原理及分析方法123.3电压比较器的分类133.3.1单门限比较器133.3.2滞回比较器（施密特触发器）133.3.3窗口比较器133.4电压比较电路的基本结构133.5电压比较器电路的分析14第4章

2、单稳态延时电路164.1单稳态触发器的工作特点164.2单稳态触发器的应用164.3单稳态延时电路的分析17第5章 可控硅触发电路195.1双向晶闸管的结构195.2特性与型号195.2.1特性195.2.2型号195.3双向晶闸管的触发方式205.4双向晶闸管主要参数205.5 可控硅触发电路的分析21第6章 工作电源226.1全波整流226.2电容滤波236.3 稳压二极管稳压236.4电路的论述23第7章 元器件的选择和介绍247.1 元器件的选择247.2 元器件的介绍257.2.1集成运放 LM324257.2.2.菲涅尔透镜277.2.3光敏电阻277.2.4双向晶闸管287.2.

3、5稳压管29第8章 热释电红外自动节能灯318.1原理图和PCB图及原理31第9章 调试要点339.1电源339.2 调试33总结34参考文献35致谢36摘要简单地介绍了热释电红外自动节能灯的原理，利用人体发出的红外线，通过热释电红外传感器的接收与放大形成具有一定电压幅度的控制信号，并用其去触发可控硅导通。人体都有恒定的体温，一般在37度左右，所以会发出特定波长10M左右的红外线，当人到来时，控制系统接收到人体的红外线时灯自动开启，人走后灯自动关闭，这种控制电路不但节能而且可靠方便，同时又延长灯的使用寿命。 关键词： 热释 红外线 自动 节能前 言0.1概述所谓的热释电红外自动节能灯就是一种将

4、人体发出的红外线转化成电信号的自动节能灯，它的组成如图0-1所示。早在1938年，有人提出过利用热释电效应探测红外辐射，但并未受到重视，直到六十年代，随着激光、红外技术的迅速发展，才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。它正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。除了在我们熟知的楼道自动开关、防盗报警上得到应用外，在更多的领域应用前景也被看好。 在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所楼梯、走廊、卫生间及居民区的公共楼道，公共场所的照明控制。长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪

5、费。为此，安装方便、使用寿命长的热释电红外自动节能灯更实用、更经济。图0-1热释电红外自动节能灯原理框图0.2从国内外发展来看 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。中国是一个比较适合生产照明电器产品的国家，原因在于: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。这些都将使中国逐步成为照明电器产品出口大国。而我国照明产品的主要市场是在北美和欧盟（它们对产品质量要求也比较高,分别要求UL和CE认证），约占到我国照明产品出口额的60%。 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明市场

6、仍有很大的潜力可挖：  1、基础设施建设方面：机场、铁路、港口、城市轨道交通等讯速发展，每一项工程均需要照明；2、城市亮化工程方面：城市广场、绿地、道路、建筑物泛光照明，已从大城市发展到中小城市，随着我国城镇化的不断发展，城市亮化工程方面的需求潜力巨大；3、工业、商业照明方面：工厂越来越重视照明对企业生产效率提高的作用，商业企业为吸引顾客，不惜花费更多的财力用于商场照明，写字楼、学校、医院的照明也有明显的改善。从以上几个方面可以看出，我国照明灯的市场前景还是非常可观的。然而资源的节约对我国非常的重要，所以要开发自动节能灯，它可以节约用电，而且灯的寿命也有了很大的提高。本论文

7、研究的是热释电红外自动节能灯，它就是改善我国目前能源浪费严重（水能、太阳能等）而设计的。 第1章 热释电红外传感器1.1红外线的发现红外线也叫红外光，它是一位英国科学家发现的。1800年，赫胥尔在研究太阳光时，让光通过棱镜分解为彩色光带，他用温度计去测量光带中不同颜色所含的热量。试验中，他偶然发现一个奇怪的现象：放在光带红光外的一支温度计，比室内其他温度的指示数值高。经过反复试验，这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。于是他宣布太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的“热线”，这种人的肉眼看不见的“热线”位于红色光外侧，叫做红外线。（不过，要说明的是，事实上太阳发

8、出的能量以波长580nm的绿光最强。）1.2红外线的定义我们知道，人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为（0.620.76）m；紫光的波长范围为（0.380.46）m。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。而人体红外辐射的光谱为（714）m,其中心波长在（911）m左右。 1.3红外线的基本特性红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质。红外线的波长在0.76100m之间，位于无线电波与可见光之间。通常红外线按波长可进行简单分类，比如近红外、短波红外、中波红外、热红外、远红外等。物理学告诉我们，任何物体在常规

9、环境下都会由于自身分子原子运动不停地辐射出红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。物体的温度越高，辐射出的红外线越多。物体在辐射红外线的同时，也在吸收红外线，物体吸收了红外线后自身温度就升高。1.4 热释电红外传感器的原理特性热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰该传感器在工艺上将

10、两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达，故引入的沟道结型场效应管应接成共漏形式，即源极跟随器来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。双探测

11、元热释电红外传感器使用时端接电源正极，端接电源负极，端为信号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射至传感器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。1.5热释电红外传感器功能和组成任何高于绝对温度的物体都会发出电磁辐射红外线，但个种不同温度的物体所辐射的电磁能及能量随波长的分布是不同的。物体的表面温度越高，它辐射时能量就越大。利用锆钛酸铅（PZT）材料制成的敏感元件来感知红外线温度的变

12、化，并输出微弱的电信号，人体红外辐射的光谱为（714）m左右。为了区分人体（370C左右）辐射的红外线和周围物体辐射的红外线，特别是近红外辐射，常在热释电传感探测元件前加一红外滤光片，以抑制人体以外的红外辐射干扰。而且热释电传感器输出的信号强度与红外辐射强度的变化成正比，尽管人离传感器很近却纹丝不动传感器也无信号输出，而离传感器较远的人一移动，传感器就会发出脉冲信号。图1-1双探测元热释电红外传感器热释电红外传感器有传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。1、传感探测元由高热电材料（锆钛酸铅系陶瓷）制成一定厚度的薄片闭并在其两面镀上金属电极，然后加电进行极化而制成的。它能遥感人体发出

13、的微量红外线能量的变化，由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。结构如图1-12、干涉光片是抑制人体外的红外辐射（特别是近红外辐射）的干扰，使波长小于m的红外线被吸收，只留下对人体敏感的热释红外线光谱。3、场效应管起到整个电路的阻抗匹配和前置放大作用。利用这种传感器件，就可以非接触方式对物体辐射出的红外线进行检测，察觉红外线能量的变化，将其转换成相应的电信号，并以该信号作为控制信号。它有三个引脚，D脚接正电源，S脚输出接低频放大器，G脚接地。1.6热释电效应热释电效应同压电效应类似，是指由于温度的变化而引起晶体表面荷电的现象。热释电传感器是对温度敏感的传感器。它由陶

14、瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有T的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷Q，即在两电极之间产生一微弱的电压V。由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷Q会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，T=0，则传感器无输出。当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生T，则有T输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。所以这种传感器检测人体或者动物的活动传感。 由实验证明，传感器不加光学透镜(也称菲涅尔透镜)，其检测距离小于2m，而加上光学透镜后，其检测距离可大于7m

15、。 第2章 低通放大器2.1放大器的概述由第1章分析热释电红外传感器的特性可知，当它受到触发时，输出的传感信号为（0.110）Hz的超低频脉冲（频率值视为使用的菲涅尔透镜和人体移动的速度而定），而且脉冲的辐度不大于1mV。这就需要一个高增益、低噪声的低频带通放大器，将其放大后才能对电路执行控制功能。通常要求放大器的增益为（6070）dB即几千倍，而且对放大器的带宽有一定要求。带宽窄，则噪声小，错误动作率低；带宽宽，则噪声大，错误动作率较高，但对不同移动速度的人体运动均有较好的响应。权衡二者，通常带宽取（0.30.7）Hz左右。由于单级放大器不能满足如此高的放大倍数，将它设计为两级低通放大电路，

16、第一级为同相输入放大电路，第二级为反相输入放大电路，这样便得到后级所需的足够大的驱动信号。2.2同相输入式放大电路 （a）电路图 （b）等效图图2-1同相输入放大电路 图2-1所示电路为同相输入放大电路，又称同相放大电路。信号通过R2接入运放的同相输入端，输出电压通过电阻Rf反馈到运放的反相输入端，与R1组成反馈网络，形成电压串联负反馈。R2是平衡电阻，一般取R2 = Rf/R1。根据虚断的概念，电阻R2上无电流流过，则运放同相输入的电位up = u1。反相端无电流流过，则有i1 = if。再用虚短的概念，运放输入端的电位等于反相输入端的电位，uN = uP =u1，则有 u1 = uP =u

17、N=R1/( Rf +R1)u0所以 u0= i1( Rf +R1)= (u1/ R1)( Rf +R1)可得电压放大倍数为： Auf= u0/ u1=( Rf +R1)/ R1=1+ (Rf/ R1)由式（2-1）可知，同相输入电压放大倍数只与反馈网络电阻有关，同相输入放大电路的输出与输入同相，且电压放大倍数A >=1。同相输入放大电路的特点如下；1、由于是深度串联负反馈，输入电阻特别高，可达20M以上，可近似为无穷大。2、由于是深度电压负反馈，输出电阻很小，可近似为零。3、由于un = up =u1，运放两端存在共模电压，会引起运算误差，所以在选择运放时，就要求它的共模抑制比较高。4

18、、同相输入放大电路的特例电压跟随器。如将图2中的反馈电阻Rf短路，R1开路，就得电路，由式（2-3）可得到 Auf = 1式（2-1）表明，输出电压等于输入电压且相位相同，称它为电压跟随器，与射极跟随电路类似。但由于运放的反馈深度比单管跟随电路大得多，因此跟随性能要好得多。因为它的输入电阻极高，输出电阻很低，常用作阻抗变换器或缓冲器，在电子电路中应用很广泛。缺点是由于输入阻抗极高，易受周围电场干扰等影响，通常可在同相输入端对地接一个适当的电阻，此时的输入电阻有所减小，Ri的数值等于该电阻值.图2-2同相输入放大器上图（图2-2）为原理图中的同相输入放大电路，它是由C7、C8、R12、R13等组

19、成其电路的电压增益为：Au1 = 2fR12C8/(1+2fR12C7)（1+2fR13C8）它的带宽可由下列公式确定：上限截止频率： fH=1/2fR12C7=7HZ第一级放大采用直接耦合，下限截止频率：fL=1/2RC=0HZ若选： R12=2.2M，C7=0.01F, C8=22F, R13=27k带宽：fw = fH-fL = 7.2HZ,其频率特性如图（a）所示。当取 f=1HZ时，第一级的增益Aui为： Au1=20lg2fR12C8/(1+2fR12C7)（1+2fR13C8）(dB)=35Dbd 2.3反相输入式放大器 图2-3反相输入式放大电路图2-3是反相输入式放大电路，又

20、称为反相放大电路。输入信号通过R1，接到运放的反相输入端。通过分析可知，该电路是电压并联负反馈放大电路。图中的R2是平衡电阻，用于消除偏置电流带来的误差，一般取R2=R1/Rf，电路性能分析如下：根据运放线性应用的特点，用虚断的要概念，电阻R2上无电流流过，即i1=0，则同相输入端电位up = 0，与地等电位。再用虚短的概念，同相端电位等于反相端电位，即时un=up=0,反相端的电位也为零，因此，N点相当于接地，但事实上并非真正接地，我们称它“虚假接地”（vir-tual ground）,简称“虚地”，这就将图62a的电路等到效成图b。虚地是反相输入放大电路的重要特征。这一特征表明运放输入端无

21、共模信号。从图中可以看出，R1一端接u1，一端接虚地，所以有 u1 = i1R1，而RF一端接在u0端，另一端接在虚地端，所以u0=uRF，即输出电压等于反馈电阻上的压降。但是两端的电压。但是两端的电压极性相反，所以有u0 = uF = ifRf，而且由于Iid = 0，则i1 = if，这就非常容易找出输出电压u0与输入电压u1的关系。反相放大电路的电压放大倍数为： Auf= u0/ u1=( - if Rf)/ i1 R1= - Rf/ R1上式中，负号表示输出与输入反相。由于输入支路与反馈支路的元件是电阻，属于线性元件，因此输出电压与输入电压呈线性关系。电路的输入电阻 Rif = R1。

22、该电路的特点是：1、由于反相输入端为虚地，它的共模输入电压可近似为零，这样对运放的有关共模的参数要求低。2、由于是电压负反馈，输出电阻小，近似为零，所以带负载能力强。3、由于是并联负反馈，输入电阻小（Rif = R1），输入端要向信号源吸取一定的电流。由于运放输出电流通常只有几个毫安，所以Rf必须大于1K；又由于实际运放存在失调电流，所以Rf又必须小于几M，否则易引起运放的饱和。图2-4 反相输入放大器上图（图2-4）为原理图中的反相输入放大电路，它是由C5、C4、R11、R9、R8等组成。其电路的电压增益为： Au2=1+ 2fR8C5/(1+2fR11C5)（1+2fR8C4）上限截止频率

23、：fH=1/2fR8C4=7HZ第二级放大采用阻容耦合，下限截止频率：fL=1/2fR11C5=0.3HZ若取： R8=2.2 M,C4=0.01F,R11=22K,C5=22F它的不定带宽可由下列公式确定：带宽：fw = fH-fl =7.2-0.3HZ = 6.9HZ其频率特性如图（2-5）当取f = 1Hz时，第二级的增益Au2为： Au2=20lg1+2fR8C5/(1+2fR11C5)（1+2fR8C4）(dB)两级的总增益 Au(dB) = Au1 + Au2 =71(dB)左右，即 Au = Au1 * Au2 = 3550倍 （a） 图2-5 频率特性 （b）第3章 电压比较电

24、路3.1电压比较器概念及构成U0MV0+U0MVREFVi通过对两输入电压的相对比较，在输出端得到高电平或低电平结果的电路器件。图 3-1 电压传输特性uo与ui的函数关系uo=f(ui)称为电压传输特性。引起uo发生跳变得参考电压称为阈值电压（或门槛电压），记为uT。3.2. 基本工作原理及分析方法运放在理想情况下：Aod，Iid0，UiP=UiN在开环状态下：若 UiP > UiN ，则VO = VOH若 UiP < UiN ，则VO = VOL如果电路接成正反馈形式也可得到同样效果。图3-2 完整的电压比较器电路完整的电压比较器电路：对比较器电路的分析不能像对放大电路和运算电

25、路的方法。一般的分析方法是集中在输出跳变得瞬间所对应的ui来分析uo与ui的对应关系。这时可认为电路满足uiP=uiN，iP=iN=0，ui=uT。3.3电压比较器的分类一般电压比较器按uT的不同和连接方式的不同可以有：1、单门限比较器；2、滞回比较器；3、窗口比较器。3.3.1单门限比较器只有一个阈值电压uT的比较器，传输曲线如图。若 Ui > UT 时，VO = VOH；若 Ui < UT 时，VO = VOL。根据uT的取值不同可分为过零比较器和一般门限比较器3.3.2滞回比较器（施密特触发器）单门限电压比较器结构简单，灵敏度高。但抗干扰能力差，如输入电压在uT附近时会造成u

26、o反复跳动，造成比较器工作不稳定。为解决这一问题，可将比较器设置两个阈值，只要干扰信号不超过这两个阈值比较器就不会跳变，从而提高比较器的抗干扰能力。利用这种思想设计出来的电压比较器称为滞回比较器或称施密特触发器。3.3.3窗口比较器单门限比较器和滞回比较器有一个共同特点就是当ui单方向变化时，uo只会有一次跳变。如果希望检测ui是否在两给定电压之间时就可以采用窗口比较器。3.4电压比较电路的基本结构图3-3是压比较电路的基本结构，若依照图3-4的指示联机的话，电压比较电路就成为正基准电压的单电源型电压比较器。此外抑制输入阻抗(impedance)乃是设计上必需注意的重要事项，尤其是输出变成反相

27、的迁移时段内，若是以open loop gain方式动作，必需防止噪声(noise)混入，因为一旦混入噪声的话电路会出现误动作等困扰，所以layout封装时必需设法杜绝噪声混入。虽然图3-3与图3-4的电路，都是将基准电压连接至反相输入端，并将信号电压连接至同相输入端，然而实际上电压比较器却是利用两输入端子之间的差动输入电压动作，因此信号电压与基准电压即使任意互换，除了输出的动作会反相之外，对电路并不会造成任何问题。图3-3 电压比较IC的动作特性图3-4 正基准电压的单电源型电压比较器3.5电压比较器电路的分析 图3-5 电压比较器电路我所设计电路当中的电压比较器电路这部分是由动算放大器、R

28、7、Rg光敏电阻、R5、R6等组成，如图（5）所示，将同相端10脚分压为3.9V，作为参考电压。取Ucc =6V、R5 =82k、R3 =150k。即 ：U10 = UCC * R6/（R5+R6）= 3.9V当ICb输出的信号电压Uo2大于参考电压3.9V时，ICc8脚Uo3输出低电平，此低电平使二极管VD3导通，控制台级单稳态延时电路。在电压比较器ICc中，将参电压设定为3.9V，目的是为了抑制干扰信号，使低于3.9V的干扰信号被抑制。 为了节能使电路仅在夜间被触发，在ICc的输出端9脚接入了光敏电阻Rg，随放夜间或光线昏暗Rg阻值变大（其暗阻>=1M），且产生的压降大于3.9V，使

29、ICc8脚输出低电平，VD3导通，从而保证了电路工作的可靠性。而光敏电阻Rg在白天由于受光的照射，其阻值不大于2k9（亮阻<=2k）。因此，ICb输出 的高电平经R7与Rg分压后，其电压值总是小于参考电压。这就使ICc8脚输出端一直保持高电平，VD3不通。第4章 单稳态延时电路4.1单稳态触发器的工作特点1、 具有一个稳态和一个暂稳态两种工作状态。2、 在外加触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态。在暂稳态维持一定时间后，再自动返回稳态。3、 暂稳态维持时间的长短取决于电路的参数4.2单稳态触发器的应用单稳态触发器是一种脉冲整形电路，多用于脉冲波形的整形、延时和定时。1、 脉冲整形：对于幅

30、度和宽度都不规则的脉冲信号，只要这些脉冲的幅度都大于单稳态触发器的触发电平，则经过单稳态触发器可以将不规则的脉冲波形变成幅度和宽度都相同的脉冲波形。2、 用于定时：利用单稳态触发器暂稳态期间输出的高、低电平去控制某个电路定时工作。3、用于延时：利用单稳态触发器暂稳态期间输出的高电平去控制与门的开关特性。t(a) 电路(b)波形tU0tUi0tuAtui图4-1 用于定时uAui单稳Ui0uituAtu0t(b)波形ui单稳态1单稳态2uAu0(a)电路4-2 延时电路4.3单稳态延时电路的分析 图4-3单稳态延时电路 我所设计电路当中的单稳态延时电路这部分是由动放ICd、RP、C2、VT3图（

31、4-3）所示。平时ICd的反相输入端6脚步通过R2、R3被分压在3.9V，而同相输入端5脚则由于电源经RP向C2充电，取Rp = 330k, C2 = 220F，其时间常数为： td = 1.1RPC2 = 1.1 ×0.330 × 220S = 80S根据灯的用途不同通过改变时间常数RpC2，可达到不同的时间要求。同时使其值保持在接近电源电压6V的状态，这使ICd的输出的端7脚保持高电平，VT4截止，可控硅VS不导通，灯不亮。当有传感信号使ICc的输出端8脚变低电平时，电容C2通过VT3放电。当放电使C2的正极电压（ICd的5脚）低于参考电压3.9V时，ICd的7脚输出低

32、电平并通过VT4将双向可控硅VS触发导通，灯亮。当传感器输出的信号电压消失后，ICc的8脚恢复高电平，VT1截止，电源通过RP向C2充电。当充电使C2的正极电压升至大于3.9V时，单稳态电路的暂稳态结束，ICd的7脚恢复高电平，VT4截止，VS关断，灯灭。由于C2的充电需要一定的时间，因此当人离的时灯并不即熄灭，而是延时一段时间后熄灭。第5章 可控硅触发电路5.1双向晶闸管的结构1、外型结构有三种：塑封装、螺旋型、平板型2、内部结构：五层三端半导体结构3、电气符号如图71所示。有三个极：第一阳极，第二阳极、门极。 5.2特性与型号图5-2 伏安特性图5-1双向晶闸管5.2.1特性双向晶闸管的伏

33、安特性如图7-2所示，要使管子能通过交流电流，必须在每半个周期内对门极触发一次，只有在元件中通过的电流大于掣住电流后，去掉触发脉冲后才能维持元件继续导通；只有在元件中通过的电流下降到维持电流以下时，元件才能关断并恢复阻断能力。5.2.2型号根据JB2173-77标准，双向晶闸管的型号规格为： 如型号为KS100-8-21，表示双向晶闸管，额定电流100A，断态重复峰值电压8级（800V），断态电压临界上升率为2级，换向电流临界下降率为1级。由于双向晶闸管常用在交流电路中，所以额定通态电流以最大交流有效值表示。5.3双向晶闸管的触发方式双向晶闸管正反二个方向都能导通，门极加正负信号都能触发，因此

34、有四种触发方式。1、 I触发方式 阳极电压为第一阳极T1为正，T2为负；门极电压是G为正，T2为负，特性曲线在第I象限，为正触发。2、 I-触发方式 阳极电压为第一阳极T1为正，T2为负；门极电压是G为负，T2为正，特性曲线在第I象限，为负触发。3、 触发方式 阳极电压为第一阳极T1为负，T2为正；门极电压是G为正，T2为负，特性曲线在第象限，为正触发。4、 -触发方式 阳极电压为第一阳极T1为负，T2为正；门极电压是G为负，T2为正，特性曲线在第象限，为负触发。触发方式的触发灵敏度最低，尽量不用。5.4双向晶闸管主要参数1、额定通态电流IT（RMS）2、额定电压 UTX3、换向能力DU/DT

35、5.5 可控硅触发电路的分析由VT4、R2、R3、R4、VS双向可控硅、EL照明灯等组成如图（7）。所示。VT4开关管选用PNP管，因此，ICd7脚输出低电平，才能控制VT4导通，进而触发双向可控硅导通灯亮。图5-3 可控硅触发电路第6章 工作电源整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。图6-1 工作电源6.1全波整流一种对交流整流的电路。在这种整流电路中，在半个周期内，电流流过一个整流器件（整流二极管），而在另一外一个半周内，电流流经第二个整流器件，并且

36、两个整流器件的连接能使流经它们的电流以同一方向流过负载。无论正半周或负半周，通过负载电阻R的电流方向总是相同的。全波整流使交流电的两半周期都得到了利用。其各项整流因数则与半波整流时不同。设变压器次极每边电压为Um则有：6.2电容滤波1、加了电容滤波之后，输出电压的直流成分提高了，而脉动成分降低了。这都是由于电容的储能作用造成的。电容在二极管导通时充电（储能），截止时放电（将能量释放给负载），不但使输出电压的平均值增大，而且使其变得比较平滑了。 2、电容的放电时间常数（RLC）愈大，放电愈慢，输出电压愈高，脉动成分也愈少，即滤波效果愈好。故一般C取值较大，RL也要求较大。实际中常按下式

37、来选取C的值： RLC（35）T2（全波） GS0715滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。6.3 稳压二极管稳压稳压二极管(又叫齐纳二极管)它的电路符号是:此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很少的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分

38、档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。如图61它是利用稳压二极管的反向击穿特性稳压的，由于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。6.4电路的论述节能控制电路用于交流220V照明灯的控制，因此，控制电路的工作电源直接从市电获得，它由R1、C1、VD1、VD2、C10、VDz、R14、C9等组成，如图61所示。经R1、C1阻容降压后，由VD1、VD2全波整流、C10滤波、VDz稳压得约6V的直流电压，Uo1提供给各级电路工作电源，Uo2提供给传感器作工作电源。R14、C9防止传感器BH因电压波动而输出错误信号。由R1、C1组成的阻容降压主要是为了减小体积，它

39、也可用降压变压器替换。第7章 元器件的选择和介绍7.1 元器件的选择本控制电路基本上是由通用型电路组成的 , 除 BH 热释电红外传感器不常用外 , 其他元器件基本上为通用元器件。现将主要元器件分述如下。1、热释电红外传感器可选用双元件型 , 如型号为LHI958传感器。2、 N1N4 为集成 4 运放可以选用 LM324运放。3、 Rg光敏电阻可选用MG41-22或MG45-12（亮阻5K、暗阻800K）4、 VZ 稳压管需选择 0.5W/5.5V 规格的即可。5、C1、R1是降压元件，其可靠性强，否则它的损坏将导致大面积的电路损坏。C1应选用耐用在400V以上的无机性电容器，如MPP400

40、V-1f，R1选用金属膜电阻RJ-2W-220K6、晶闸管 VT 是该电路的控制器件 , 其参数的选取取决于负载的功率 , 一般功率为6OW 的灯泡选择 1A/400V 的双向晶闸管即可。7、其余各元器件按电路中所标注参数选配。表7-1元器件规格表序号名称代号型号规格数量备注1热释红外传感器BHLHI95812菲涅尔透镜Q6型13集成运放ICLM32414双向晶闸管VSMAC94A4 1A/400V15灯泡EL220V/60W16三极管VT49012（或8550）10017光敏电阻RgMG4122或MG451218二极管VT1、VT2IN40072整流9二极管VT3IN41481开关10电位器

41、RPWH7 330K11W11金属膜电阻R1RJ2W220K112金属膜电阻R8、R122.2M 1/8W213金属膜电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9、R13、R14RJ510、15K、1K、82K、150K、5K、30K、27K、47K各11/8W14金属膜电阻R10、R16RJ100K21/8W15金属膜电阻R11、R15RJ22K21/8W16聚丙稀电容C1CBB400V0.75F117铝电解电容C2、C9、C10CD25V220F318铝电解电容C5、C8CD25V22F219铝电解电容C6CD25V47F120瓷片电容C4、C7、C12CC10.01F321瓷片电容C3、

42、C11CC10.22F、 0.022F222稳压管VD2IN753 6V、额定功耗0.5W17.2 元器件的介绍7.2.1集成运放 LM324LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到30伏的电源下，静态电流大致为MC1741的静态电流的五分之一（对每一个放大器而言）。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。输出电压范围也包含负电源电压。1、短路保护输出2、真差动输入级3、单电源工作：3.0至32伏4、低输入偏置电流：最大100纳安5、每一封装

43、四个放大器6、内部补偿7、共模范围扩展到负电源8、行业标准引脚输出9、在输入端的静电放电 位增加可靠性而不影响器件的工作 电路描述 LM324系列采用两个内部补偿、二级运算放大器。每个运放的第一级由带输入缓冲晶体管Q21和Q17的差动输入器件Q20和Q18，以及差动到单端转换器Q3和Q4。第一级不仅完成第一级增益的功能，而且要完成电平移动和减小跨导的功能。由与跨导的减小，仅需使用一个较小的补偿电容，从而就可以减小芯片尺寸。跨导的减小可由将Q20和Q18的集电级分离而实现。该输入级的另一个特征是，在单电源工作模式下，输入共模范围包含负输入和地，无论是输入器件或者差动到单端变频器都不会饱和。第二级

44、含标准电流源负载放大器级。每个放大器都有内部电压稳压提供偏置。稳压器的温度系数低，因此，每个放大器就拥有良好的温度特性以优异的电源抑制。7.2.2.菲涅尔透镜菲涅尔透镜是人体热释电红餐传感器不可缺少的组成部分，其作用有二：一是将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上，以上扩大其探测的距离；二是产生红外辐射高灵敏区和盲区间的交替变化，以适应热释电探测元件不断变化要要求。菲涅尔透镜是一种塑料铸成的薄镜片，镜片上刻有精细的镜面和排列有序的纹理，使镜片成高灵敏区和盲区交替出现的透镜。将热释电传感器安装天地透镜的焦点区，当有人在镜前移动时，其辐射的红外线，就会通过透镜形成高灵敏区和盲区交替出现的红外辐

45、射，并传到传感器的推测元上，使探测元产生时强时弱或时有时无的电脉冲信号，其频率一般在（0.110）Hz范围内，幅度小于1mV，通过阻抗变换器的变换由输出端输出。7.2.3光敏电阻1、定义光敏电阻是利用物体的导电率会随着外加光照的影响而改变的性质而制作的一种特殊电阻，本实验主要研究不同光照、不同外加电压条件下光敏电阻中通过的光电流的变化规律，来了解光敏电阻这种特殊电阻的基本特性。2、 结构通常光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子空穴对，参与导电，使电路中电流增强。一般光敏电阻器结构如下图所示。3、原理光照下物体的导电率改变的现象称为内

46、光效应（光导效应），光敏电阻是基于内光电效应的光电元件。当内光效应发生时，固体材料吸收的能量使部分价带电子迁移到导带，同时在价带中留下空穴。由于材料中载流子数目增加，材料的电导率增加，电导率的改变量为（3.51）式中e为电荷电量，为空穴浓度的改变量，为电子浓度的改变量，为空穴的迁移率，为电子迁移率。当光敏电阻两端加上电压U后，光电流为（3.52）其中A为与电流垂直的截面积，d为电极间的距离。由式（3.51）和（3.52）可知，光照一定时，光敏电阻两端所加电压与光电流为线性关系，呈电阻特性。该直线经过零点，其斜率可反映在该光照下的阻值状态。光敏电阻的主要参量有暗电阻，亮电阻、光谱范围、峰值波长和

47、时间常量等。基本特性有伏安特性、光照特性、光谱特性等。伏安特性是指在一定照度下，加在光敏电阻两端的电压和光电流之间的关系。光照特性是指在一定外加电压下，光敏电阻的光电流与光通亮的关系。本实验受条件限制，只进行伏安特性和光照特性的测量。7.2.4双向晶闸管1、论述双向晶闸管是在普通晶闸管的基础上发展起来的，它不仅能代替两只反极性并联的晶闸管，而且仅用一个触发电路，是目前比较理想的交流开关器件。其英文名称 TRIAC就是三端双向交流开关的意思。尽管从形式上可以把双向晶闸管看成两只普通晶闸管的组合，但实际上它是由七只晶体管和多只电阻构成的功率集成器件。2、 结构双向晶闸管的结构与符号见图2。它属于N

48、PNPN五层器件，三个电极分别是T1、T2、G。因该器件可以双向导通，故门极G以外的两个电极统称为主端子，用T1、T2表示，不再划分成阳极或阴极。其特点是，当G极和T2极相对于T1的电压均为正时，T2 是阳极，T1是阴极。反之，当G极和T2极相对于T1 的电压均为负时，T1变成阳极，T2为阴极。双向晶闸管的伏发特性见图3，由于正、反向特性曲线具有对称性，所以它可在任何一个方向导通。3、判断T2极由图2(a)可见，G极与T1极靠近，距T2极较远。因此，G-T1之间的正、反向电阻都很小。在用 R×1档测任意两脚之间的电阻时，只有G- T1之间呈现低阻，正、反向电阻仅几十欧。而T2-G、T

49、2- T1之间的正、反向电阻均为无穷大。这表明，如果测出某脚和其它两脚都不通，就肯定是T2极。 另外，采用TO-220封装的双向晶闸管，T2极通常与小散热板连通。据此亦可确定T2极。4、区分G极和T1极1）找出T2极之后，首先假定剩下两脚中某一脚为T1极，另一脚为G极。2）把黑表笔接T1极，红表笔接T2极，电阻为无穷大。接着用红表笔尖把T2与G短路，给G极加上负触发信号，电阻值应为十欧左右（参见图4(a)）证明管子已经导通，导通方向为T1T2。再将红表笔尖与G极脱开（但仍接T2），如果电阻值保持不变，就表明管子在触发之后能维持之后能维持导通状态（见图4(b)）3）把红表笔接T1极，黑表笔接T2

50、极，然后使T2与G短路，给G极加上正触发信号，电阻值仍为十欧左右，与G极脱开后若阻值不变，则说明管子经触发后，在T2T1方向上也能维持导通状态，因此具有双向触发性质。由此证明上述假定正确。否则是假定与实际不符，需从新作出假定，重复以上测量。显而易见，在识别G、T的过程中，也就检查了比向晶闸管的触发能力。7.2.5稳压管1、 原理稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。  2、参数1)稳定电压Uz Uz就是PN结的击穿电压，它随工作电流和温度的

51、不同而略有变化。对于同一型号的稳压管来说，稳压值有一定的离散性。2)稳定电流Iz 稳压管工作时的参考电流值。它通常有一定的范围，即IzminIzmax。3)动态电阻rz 它是稳压管两端电压变化与电流变化的比值，即这个数值随工作电流的不同而改变。通常工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好。4)电压温度系数 它是用来说明稳定电压值受温度变化影响的系数。不同型号的稳压管有不同的稳定电压的温度系数，且有正负之分。稳压值低于4v的稳压管，稳定电压的温度系数为负值；稳压值高于6v的稳压管，其稳定电压的温度系数为正值；介于4V和6V之间的，可能为正，也可能为负。在要求高的场合，可以用两个温度系数相反的管子

52、串联进行补偿(如2DW7)。5)额定功耗Pz 前已指出，工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好，但是最大工作电流受到额定功耗Pz的限制，超过P2将会使稳压管损坏。选择稳压管时应注意：流过稳压管的电流Iz不能过大，应使IzIzmax，否则会超过稳压管的允许功耗，Iz也不能太小，应使IzIzmin，否则不能稳定输出电压，这样使输入电压和负载电流的变化范围都受到一定限制。3、故障特点：稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高；后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。常用稳压二极管的型号及稳压值如下所示：型 号 1N4728 1N472

53、9 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V第8章 热释电红外自动节能灯8.1原理图和PCB图及原理8-1 原理图当入夜时，人体接近自动节能灯，所辐射的红外线通过透镜BH传感器转换成低频信号，高频干扰经C11，C12滤去，低频有用信号由ICa同相放大器、ICb反向放大器两级放大，输入ICc电压比较器经R7、R8分压和基准电压U0比较输出低电平，在经ICd单稳态延时电路输出低电平，VT4三极管导通触发双向可控硅导通，EL灯亮，若人离开接受区或静止不动，灯延时1分钟，则灯熄灭，若有人连续在有效区内活动，则灯一直亮。白天光敏电阻Rg受光照阻值变小U9的电平始终小于基准电压U10，这就使ICc脚输出端一直保持高电平，ICb单稳态延时电路输出高电平，VT4截止，VS关断，人体虽在有效区活动，灯一直不亮，达到了自动节能的目的。 PCB图如下图8-2PCB图第9章 调