触摸延时开关设计报告

1、触摸延迟开关设计报告一、设计要求设计了一种走廊触摸延时开关。它的作用是，当人们用手触摸开关时，灯光亮起，一段时间后自动熄灭。2.开关的延迟时间约为1分钟。二、设计的作用和目的掌握桥式整流电路的原理。单相桥式整流电路的组成单相桥式整流电路由四个二极管组成，其原理是保证流向负载的电流在变压器次级电压u2的正负半周内被正确引导，使其方向保持不变。假设变压器二次侧两段分别为A、B，当A为“+”、B为“-”时，应该有电流离开A点，当A为“-”、B为“+”时，应该有电流流入A点；反之，当A为“+”，B为“-”时，电流应流入B点，当A为“-”，B为“+”时，电流应流出B点；所以A点和B点要分别接两个二极管来

2、引导电流；如图2-3所示。操作原理设变压器副边电压，U2为其有效值。当2为正半周时，电流由a点流出，经过V1、RL、D3流入b点，因而负载电阻RL上的电压等于变压器副边电压，即，V2和V4管承受的反响电压为u2。当u2为负半周时，电流由b点流出，经V2、RL、V4流入a点，负载电阻RL上的电压等于u2，即，V1、V3承受的反向电压为u2。这样，由于V1、V3和V2、V4两对二极管交替导通，致使负载电阻RL上在u2的整个周期都有电流通过，而且方向不变，输出电压。如图2-4所示为单相桥式整流电路各部分的电压和电流的波形。图2-4 桥式整流电路电流、电压波形.输出电压平均值UO(AV)和输出电流平均

3、值IO(AV)根据图2-4中所示uo的波形可知，输出电压的平均值解得由于桥式整流电路实现了全波整流电路，它将u2的负半周也利用起来，所以在变压器副边电压有效值一样的情况下，输出电流的平均值（即负载电阻中的电流平均值）在变压器副边电压一样、且负载也一样的情况下，输出电流的平均值也是半波整流电路的两倍。根据谐波分析，桥式整流电路的基波UOIM的角频率是u2的2倍，即100HZ，。故脉动系数与半波整流电路相比，输出电压的纹波大大减小。掌握555定时器的工作原理及应用(1)555定时器的工作原理55定时器的电路如图所示。它由三个电阻为5k的分压器、两个电压比较器C1和C2、一个基本的rs触发器、一个放

4、电晶体管T、一个与非门和一个反相器组成。55定时器的电路如图所示。它由三个电阻为5k的分压器、两个电压比较器C1和C2、一个基本的rs触发器、一个放电晶体管T、一个与非门和一个反相器组成。分压器为两个电压比较器C1和C2提供参考电压。如果端子5被挂起，则比较器C1的参考电压为，其被施加到非反相端子；C2的基准电压为，施加于反相端。是复位输入。当=0时，基本RS触发器设置为0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。正常工作时=1。U1和u12分别是6端和2端的输入电压。当u11 、u12 、C1输出为低电平，C2输出为高电平，即=0、=1时，基本RS触发器置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。当u

5、112/3Vcc，u121/3Vcc时，C1输出为高电平，C2输出为低电平，=1，=0，基本RS触发器置1，晶体管T关断，输出端u0为高电平。当u111/3Vcc时，基本RS触发器状态不变，电路原始状态不变。(2)555定时器的应用单稳态电路上述双稳态触发器具有两个稳定的输出状态，并且这两个状态总是相反的。单稳态触发器只有一个稳态。在添加触发信号之前，触发器处于稳定状态。被触发后，触发器从稳定状态转为临时状态。暂时状态保持一段时间后，会自动转回原来的稳定状态。单稳态触发器通常用于延迟和脉冲整形电路。3掌握继电器的工作原理和特点。继电器是一种电子控制装置，有控制系统(也叫输入回路)和被控系统(也

6、叫输出回路)。它通常用于自动控制电路中。它实际上是一个用小电流控制大电流的“自动开关”。从而起到自动调节、安全保护、电路转换等作用。(1)电磁继电器的工作原理和特点电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、接触簧片等组成。只要在线圈两端施加一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应。在电磁力的吸引下，衔铁会克服回位弹簧的拉力而吸向铁芯，从而带动衔铁的动触头与静触头(常开触头)相吸。当线圈断电时，电磁吸引力也会消失，衔铁在弹簧的反作用力下回到原来的位置，这样动触头和原来的静触头(常闭触头)就会被吸引。通过这种方式吸引和释放，从而达到电路中导通和关断的目的。对于继电器的常开触点和常闭触点，可以

7、区分如下:继电器线圈不通电时处于断开状态的静触点称为常开触点；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。掌握稳压器的作用。齐纳二极管是一种特殊的表面接触半导体硅二极管，其V-A特性曲线与普通二极管相似，但反向击穿曲线较陡。稳压二极管工作在反向击穿区，由于在电路中配合适当的阴极可以稳压，所以称为稳压管。当调压器的反向电压在一定范围内变化时，反向电流很小。当反向电压增大到击穿电压时，反向电流突然增大，稳压管反向击穿。虽然电流变化范围很大，但稳压管两端的电压变化相当小。利用这一特性，稳压管起到了稳定电路中电压的作用。图2-5稳压管特性曲线电压调节器与普通二极管的不同之处在于反向击穿是可逆的。当反向电压调

8、节器被移除时，它将恢复正常，但如果反向电流超过允许范围，二极管将会发热并被击穿。所以与之匹配的电阻往往起到限流的作用。5掌握三极管的作用。当三极管处于饱和导通状态时(发射极结和集电极结均为正偏置)，其c-e极间电压很小，甚至低于PN结的导通电压(硅管在0.5V以下)，c-e极间相当于“短路”，即处于“导通”状态。当三极管处于截止状态(发射极结和集电极结反向偏置)时，其c-e极之间的电流极小(硅管数量基本小于)，相当于“截止”状态。三极管的开关电路特点是开关速度极快，远快于机械开关，无机械触点，无火花。该开关控制灵敏，对控制信号要求低。导通时开关的压降大于机械开关的压降，关断时开关的漏电流大于机

9、械开关的漏电流。它不适合直接控制高电压和强电流。六限流电阻的计算限流电阻和稳压管串联，限流分压。当施加在稳压管和限流电阻上的电压在正常工作时发生变化时，稳压管上的电压将保持不变，变化的电压将全部施加在限流电阻上，限流电阻将限制过大的电流，防止稳压管烧毁。如果没有限流电阻，稳压电路就不能正常工作。因为当施加的电压改变时，它仍然施加于电压调节器。两种极端情况:VS = VS(最小值)，IL = IL(最大值)当VS = VS(最大值)和IL = IL(最小值)时，RS = RS(最小值)，IZ(最大值)=最大工作电流第三次设计的具体实现走廊触摸延时开关的工作原理(1)系统原理概述考虑到应用的安全因

10、素，隔离变压器用于降低220V交流电的电压，以获得更小的交流电压。整流滤波后得到DC电压，通过稳压电路得到稳定的电压。DC电压为555定时器提供工作电压。当需要开灯时，用手触摸开关，触发信号电压就会加到555的触发端，使555的输出由低电平变为高电平，继电器KS闭合，220V交流电形成回路，灯就亮了。同时电源通过定时电阻给定时电容充电，这是定时的开始。延时一段时间后，555的触发端由高电平返回低电平，继电器释放，220V交流电形成的电路断开，灯灭。这就是触摸延时开关的原理。单元电路设计照明电路:照明电路采用220V交流输出，将功率小于100W的灯泡与整流、变压、滤波、稳压电路得到的DC电压相连

11、，再串联起来。电源转换:将交流电压转换成符合要求的交流电压，整流后得到电子设备所需的DC电压。因为大部分电子电路使用的电压不高，所以这个变压器是降压变压器。整流器电路:电路中使用了四个IN4007二极管，它们相互连接形成一个桥式结构。利用二极管的电流引导作用，在交流输入电压U的正半周，二极管VD2、VD5导通，VD3、VD4关断，从而在负载RL上获得上正下负的输出电压；相反，在负半周，VD2和VD5关断，VD3和VD4导通，流过负载RL的电流与正半周方向相同。因此，通过使用四个二极管，整流电路的负载在交流电源的正半周和负半周具有方向相同的脉动DC电压和电流。滤波电路:利用储能元件电容C两端的电

12、压不会突然变化的特性，可以将电容C与整流电路的负载R并联或串联，这样就可以滤除整流电路输出中的大部分交流分量，得到比较平滑的DC电流。稳压电路:当电网电压或负载电流发生变化时，滤波电路输出的DC电压的幅值也会发生变化。因此，稳压电路的作用是使整流滤波后的DC电压基本不随交流电网电压或负载的变化而变化。延迟电路:55定时器、电阻器R1和电容器C1形成单稳态延迟电路。当无人按下触摸开关时，555定时器处于复位状态，即输出端3脚处于低电平，继电器吸合开关，灯不亮。按下开关，晶体管Q1导通，使555定时器的2脚为低电平，3脚输出高电平，继电器不工作，开关复位，灯亮。3.模拟测试(1)系统电路模拟触摸开

13、关电路的仿真测试基于Multisim环境(元器件选择见附录)，系统的软件仿真可以进一步加深对系统功能的理解。下面主要用输入信号、变压、整流、滤波和稳压电路来模拟系统电路。(2)各功能电路的模拟测试。图3-2.1显示了输入信号的模拟波形，它是一个完整的正弦波。经过变压、整流、滤波、稳压后的波形依次如图3-2.1、3-2.2、3-2.3、3-2.4、3-2.5所示。图3-2.1输入电压的模拟波形图3-2.2变压器电路仿真波形图3-2.3整流电路仿真波形图3-2.4滤波电路仿真波形图3-2.5稳压电路仿真波形PCB电路制作在完成的原理图中，检查ERC电器规则，然后从PCB封装库中找出原来使用的封装名

14、称，并填写每个元件属性的封装选项。如果没有特定的封装，您可以创建一个新的PCB组件进行编辑。新的PCB原理图创建完成后，在Design中导入网表网络表，生成如图所示的初始PCB图，同时确保所有封装正确。第二步，调整组件的布局，可以利用软件本身的自动布局进行排列，也可以手动排版。这一步完成后，就得到如图所示的元件布局。第三步是完成布局，然后是元件的布线。布线前，可以设置PCB层。右键点击界面中的“规则”选项，点击路由层项，选择单层布线、双层布线或更多。Protel最多可以设置32层布线。本设计禁止顶层布线，只保留底层布线。最后利用软件本身的自动布线进行布局元件的PCB布线，得到如图所示的单层布线

15、结果。PCB初始图PCB布局PCB单层布线四。经验和建议触摸式延时开关早些年服务过大众，比如楼道触摸式延时开关，但对相关知识了解不多。只知道开关关了，灯泡停了一会儿才灭，不知道是怎么回事。在这次“触摸延时开关的设计”中，我充分利用了模拟电子技术的基础知识和数字电路的相关知识，从而找到了大量的相关资料。了解楼道触摸延时开关的基本原理，在所学知识和指导老师的指导下完善部分电路图，使延时开关正常工作。在分析触摸延时开关、绘制原理图、对各部分进行仿真的过程中，我对模拟电子学的相关知识有了深刻的理解。重新学习整流电路的相关容量，对全波整流电路、滤波电路、稳压电路有更深入的理解，熟练运用计算公式计算限流电

16、阻，以配合稳压管的选择。而且通过软件仿真技术观察各个阶段电路的变化，可以对各个阶段电路的波形有更生动的体验。本电路采用555定时器的工作原理。虽然我没有学过这部分，但是我通过收集数据，自己了解了555定时器是如何工作的，从而了解了它的基本结构，以及每个管脚连接了电路的哪些部分。提高自己的自学能力。做这个设计也让我学会了两个应用软件，一个是Multisim，一个是Protel。虽然学习上有一些困难，但是学习之后，感觉这几天的努力没有白费，很充实。为了使触摸延时开关电路的设计更加直观，在设计过程中多次使用了计算机仿真技术。虽然在仿真过程中遇到了一些困难，但是在导师的指导下，从系统整体电路的仿真到各

17、个单元电路的仿真，都记录了详细的数据、波形和效果。通过计算机仿真实现电路功能，制作出触摸开关的实际产品，大大提高了动手实践。通过这个课程设计，我们可以更好地了解专业知识的实用价值，提高课本之外的理论知识和实践能力，为未来的数字技术打下良好的基础，方便我们对专业知识的理解，激发每个人不同的潜能，做出更好的电路和设计。通过这个课程设计，感觉自己知识面小，能力和水平有限。知道自己的不足，在这个设计和仿真过程中可能会有很多疏漏、缺陷和错误，希望能多做修正，以便以后做得更好。附录5序列号名字参考标记密封和包装型号和规格量一个变压器一种网络的名称(传输率可达1.54mbps)DIP4NLT _虚拟一个2二极管；缺乏辩证思维的人D2-D5二极管0.41N4007四三电解质电容器C3经常预算. 3/.6200uF一个四电阻R3一个五电压调节管D6TO220H1N5922B一个六电阻R4一个七单掷开关J1XTAL1单刀单掷开关一个八电阻R2轴向0.3一个九电阻R1轴向0.3一个10三极管雌三醇环戊醚TO-92A2N2218A一个11电解质电容器C3经常预算. 3/.65