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文檔簡介
1、<p><b> 摘要</b></p><p> 在學校、機關、廠礦企業(yè)等單位的公共場所以及居民的公共樓道,長明燈現(xiàn)象十分普遍,這造成了能源的極大浪費。另外,由于頻繁開關或者人為因素,墻壁開關的損壞率很高,增大了維修量、浪費了資金。同時,為了加強我們對電力電子技術的理解和鞏固,我花了一個星期的時間進行電力電子技術課程設計,而我設計的課題是方便夜燈電路的設計,我設計了一種電路新穎
2、、安全節(jié)電、結構簡單、安裝方便、使用壽命長的聲光雙控白熾燈節(jié)能電路。</p><p> 在本課程設計中介紹了多種聲光雙控路燈控制器的組成、性能,適用范圍及工作原理,給出各電路原理圖及元件參數(shù)選擇,節(jié)電效果十分明顯,同時也大大減少了維修量、節(jié)約了資金,使用效果良好。白天光照好,不管過路者發(fā)出多大聲音,都不會使燈泡發(fā)亮。夜晚光暗,電路的拾音器是要檢測到有稍微聲響,就會自動為行人照明,過幾分鐘后有自動熄滅,節(jié)能節(jié)電。
3、</p><p> 關鍵詞:自動控制 節(jié)能 信號放大整形 光電開關 聲控開關 光控開關 延時電路</p><p><b> 目錄</b></p><p> 1課題概述……………………………………………………1</p><p> 1.1課題研究背景……………………………………………………1</p>&
4、lt;p> 1.2課題研究的目的及意義……………………………………………1</p><p> 1.3傳統(tǒng)和智能夜燈電路優(yōu)缺點比較……………………………………2</p><p> 1.4傳統(tǒng)夜燈電路 ………………………………………………………2</p><p> 1.5智能夜燈電路 ………………………………………………………2</p>&l
5、t;p> 2 夜燈電路設計的方案和方法……………………………………………2</p><p> 2.1方案確定………………………………………………2</p><p> 2.2 元器件的選擇……………………………………………………………2</p><p> 2.3 FIR作用及原理…………………………………………………………2</p>&
6、lt;p> 2.4 處理芯片BISS0001作用及工作原理……………………………………3</p><p> 2.5 其他元器件的選擇…………………………………………………5</p><p> 3 夜燈電路控制系統(tǒng)的總體方案設計…………………………………………6</p><p> 3.1總體方案設計………………………………………………………………6&
7、lt;/p><p> 3.2智能控制電路設計……………………………………………………………6</p><p> 3.3控制電路功能分析……………………………………………………………6</p><p> 4 智能夜燈電路的應用及維護………………………………………………7</p><p> 4.1夜燈電路在生活中的應用………………………………
8、……………………7</p><p> 4.2夜燈電路在生產中的應用……………………………………………………7</p><p> 4.3夜燈電路的維護………………………………………………………………7</p><p> 5結論………………………………………………………………………8</p><p> 心得體會……………………………………
9、………………………………9</p><p> 參考文獻…………………………………………………………………………10</p><p><b> 1 課題概述</b></p><p> 方便的夜燈電路,夜燈就是當看不見的時候用來照明的,也就是白天不亮黑天亮的照明燈,為了讓夜燈更加的節(jié)能和智能應用了熱釋紅外感應,由于要實現(xiàn)夜燈電路的方便的特性,
10、想到了智能化控制電路,于是就將集成電路用在了控制電路中來實現(xiàn)它的智能化和方便性,這樣就形成了熱釋紅外感應夜燈。</p><p> 1.1 課題研究的背景</p><p> 隨著自動化智能化迅速的發(fā)展,人們對生活質量的要求越來越高,國家對環(huán)保節(jié)能的要求越來越高,以前的半自動化設備逐漸離開了人們的生活,被更具有現(xiàn)代化的設備所代替,所以,生活生產中的那些聲光控的電路也不能滿足人們的需求,而熱
11、釋紅外感應夜燈能夠提供更好的服務。</p><p> 1.2 課題研究的目的及意義</p><p> 熱釋電紅外感應夜燈,能做到人來燈亮,人走燈滅,并且在白天能自動封鎖,燈不會點亮,能夠更好的實現(xiàn)夜燈的作用,適用于衛(wèi)生間、樓道、倉庫、居室照明,使用微機技術的紅外測溫儀,靈活性好,儀器的測溫范圍改變和擴大都十分方便,容易實現(xiàn)溫度的自動控制,采用高位A/D轉換,儀器的分辨率和精度可以進一步
12、改善,穩(wěn)定性和可靠性進一步提高。 </p><p> 熱釋紅外感應夜燈可以更加的方便人們的生活和生產,能夠更加的節(jié)能環(huán)保,避免了資源的浪費,避免的光污染,更符合現(xiàn)在社會的發(fā)展需要,更能夠方便的普及到人們的生活中,所以,熱釋紅外感應夜燈對社會的發(fā)展具有重要意義。</p><p> 1.3 傳統(tǒng)和智能夜燈的比較</p><p> 傳統(tǒng)的夜燈是一種聲控電子照明裝置,
13、由音頻放大器、選頻電路、延時開啟電路和可控硅電路組成。</p><p> 智能夜燈是一種熱釋感應照明裝置,由熱釋紅外感應器、BISS0001型紅外傳感信號、菲涅耳透鏡、過零緊湊型固態(tài)繼電器等組成。</p><p> 1.4 傳統(tǒng)夜燈電路</p><p> 傳統(tǒng)夜燈提供了一種操作簡便、靈活、抗干擾能力強,控制靈敏的聲控燈,它采用人嘴發(fā)出約1秒的控制信號“嘶”聲
14、,即可方便及時地打開和關閉聲控照明裝置,并有防誤觸發(fā)而具有的自動延時關閉功能,并設有手動開關,使其應用更加方便。聲控燈由話筒、音頻放大器、選頻電路、倍壓整流電路、鑒幅電路、恒壓源電路、延時開啟電路、可控延時開關電路、可控硅電路組成。</p><p> 1.5 智能夜燈電路</p><p> 智能夜燈是一種熱釋紅外感應照明裝置,它提供一種操作簡便、靈活、抗干擾能強,控制靈敏的熱感應燈,它
15、采用感應人體溫度控制信號,能夠辦到人來燈亮,人走燈滅的照明裝置,由熱釋紅外感應器、BISS0001型紅外傳感信號、菲涅耳透鏡、過零緊湊型固態(tài)繼電器等組成。</p><p> 智能夜燈與傳統(tǒng)夜燈的比較具有本質的突破,其綜合性能如表1-1所示:</p><p><b> 表1-1</b></p><p> 由上表可知,智能夜燈具有節(jié)能環(huán)保更穩(wěn)
16、定成本低的特點,比傳統(tǒng)夜燈更具有發(fā)展前景,在智能照明領域是很有前途的產品。</p><p> 2 電路設計的方案和方法</p><p> 熱釋電紅外感應夜燈,能做到人來燈亮,人走燈滅,并且在白天能自動封鎖,燈不會點亮,能夠更好的實現(xiàn)夜燈的作用,適用于衛(wèi)生間、樓道、倉庫、居室照明,使用微機技術的紅外測溫儀,靈活性好,儀器的測溫范圍改變和擴大都十分方便,容易實現(xiàn)溫度的自動控制,采用高位A/
17、D轉換,儀器的分辨率和精度可以進一步改善,穩(wěn)定性和可靠性進一步提高。主要采用集成芯片和熱釋電紅外感應器連成控制電路,又節(jié)能燈構成照明電路,其他元件組成保護裝置,保證熱釋電紅外感應夜燈電路的正常工作。</p><p><b> 2.1 方案確定</b></p><p> 采用BISS0001型紅外傳感信號專用處理集成電路制作的感應自動燈電路,工作十分穩(wěn)定可靠,可用于
18、衛(wèi)生間、儲藏室等自動照明。PIR可采用P228、PH5324、LH956型等熱釋電紅外傳感器,并加裝菲涅耳透鏡。SSR采用JCX-2F-DC5V型過零緊湊型固態(tài)繼電器,它體積小巧,可以直接插焊在印制電路板上。</p><p><b> 2.2元器件的選擇</b></p><p> 元器件選擇的時候要按照經濟實惠、結實耐用、環(huán)保低能耗的器件,來降低制作的成本、節(jié)約資
19、源,保護環(huán)境。</p><p> 2.3 FIR作用及原理</p><p> PIR的作用是將感應到的光譜轉換成電信號,它能感應的光譜波長為8~12um。任何有溫度的物</p><p> 體都會發(fā)出紅外線光譜,不同的溫度的物體所發(fā)出的光譜波長不一樣,人體的溫度通常為37℃ 左右,所發(fā)出的光譜波長為10um左右。圖2給出了PIR的一個實物圖2-1。
20、 </p><p><b> 圖2-1</b></p><p> 當一些晶體受熱時,在晶體兩端將會產生數(shù)量相等而極性相反的電荷,這種現(xiàn)象被稱為熱釋電效應。PIR正是利用熱釋電效應將人體與環(huán)境的紅外線產生熱量的差異轉換成電壓。而完成熱電轉換的元件稱為熱釋電元件,
21、這種元件通常采用的材料為LiTaO3、壓電陶瓷(PZT)及高分子薄膜(PVFZ)等。</p><p> PIR內部電路如圖2-2所示。紅外線光譜經過濾光鏡片到達熱釋電元件,熱釋電元件受紅外線作用產生電荷,電荷再經過場效應管轉換成電壓。如圖中所示,兩個熱釋電元件串聯(lián)并且極性相反。當處在無人的環(huán)境中,兩個熱釋電元件產生熱釋電效應相同,既產生相同數(shù)量的電荷,由於極性相反連接,所以互相抵消,此時無電壓輸出;當處在有人的
22、環(huán)境的時候,兩個熱釋電元件感應到紅外線變化差異,所產生的電荷不一樣,於是產生電壓。</p><p><b> 圖2-2</b></p><p> 2.4 處理芯片BISS0001作用及工作原理</p><p> BISS0001是一款高性能的傳感信號處理集成電路。靜態(tài)電流極小,配以熱釋電紅外傳感器和少量外圍元器件即可構成被動式的熱釋電紅外
23、傳感器。</p><p> 特 點: CMOS工藝 數(shù)模混合 具有獨立的高輸入阻抗運算放大器 內部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾 內設延遲時間定時器和封鎖時間定時器 采用16腳DIP封裝</p><p><b> 管腳圖:</b></p><p><b> 圖2-3</b></p>
24、<p><b> 工作原理</b></p><p> BISS0001是由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成的數(shù)?;旌蠈S眉呻娐啡鐖D2-4 </p><p><b> 圖2-4</b></p><p> 以下圖2-5所示的不可重復觸發(fā)工作方式下的波形,來說明其工作
25、過程。 不可重復觸發(fā)工作方式下的波形。首先,根據實際需要,利用運算放大器OP1組成傳感信號預處理電路,將信號放大。然后耦合給運算放大器OP2,再進行第二級放大,同時將直流電位抬高為VM(≈0.5VDD)后,將輸出信號V2送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器,檢出有效觸發(fā)信號Vs。由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD,所以,當VDD=5V時,可有效抑制±1V的噪聲干擾,提高系統(tǒng)的可靠性。 COP3是一個條件比較器
26、。當輸入電壓VcVR時,COP3輸出為高電平,進入延時周期。 當A端接0電平時,在Tx時間內任何V2的變化都被忽略,直至Tx時間結束,即所謂不可重復觸發(fā)工作方式。當Tx時間結束時,Vo下跳回低電平,同時啟動封鎖時間定時器而進入封鎖周期Ti。在Ti時間內,任何V2的變化都不能使Vo跳變?yōu)橛行顟B(tài)(高電平),可有效抑制負載切換過程中產生的各種干擾。</p><p><b> 圖2-5</b>&
27、lt;/p><p> 以下圖2-6所示的可重復觸發(fā)工作方式下的波形,來說明其工作過程。 可重復觸發(fā)工作方式下的波形在Vc=0、A=0期間,信號Vs不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。在Vc=1、A=1時,Vs可重復觸發(fā)Vo為有效狀態(tài),并可促使Vo在Tx周期內一直保持有效狀態(tài)。在Tx時間內,只要Vs發(fā)生上跳變,則Vo將從Vs上跳變時刻起繼續(xù)延長一個Tx周期;若Vs保持為1狀態(tài),則Vo一直保持有效狀態(tài);若Vs保持為0狀態(tài),則在Tx
28、周期結束后Vo恢復為無效狀態(tài),并且,同樣在封鎖時間Ti時間內,任何Vs的變化都不能觸發(fā)Vo</p><p><b> 圖2-6</b></p><p> 2.5其他元器件的選擇</p><p><b> 菲涅爾透鏡:</b></p><p> 通常為了提高PIR的感應靈敏度,在實際產品中會加
29、入菲涅耳透鏡。它的作用是聚焦紅外光線,另外將紅外線分稱可見區(qū)和盲區(qū),以使紅外線以變化的形式作用的PIR上。圖2-7給出了一種菲涅耳透鏡安裝。菲涅耳透鏡有折射式和反射式兩種類型如圖8。</p><p><b> 圖2-7</b></p><p> 3 夜燈電路控制系統(tǒng)的總體方案設計</p><p><b> 3.1總體方案設計&l
30、t;/b></p><p> 由于各個元器件的都選擇好了,熱釋電紅外感應夜燈電路將各元件連接起來,就能形成它的控制電路,就是它的原理圖。</p><p> 如下圖3-1所示就是熱釋電紅外感應夜燈的電路圖,</p><p><b> 圖3-1</b></p><p> 3.2 智能控制電路設計</p&g
31、t;<p> 原理:220V經過整流變壓器變?yōu)?V電壓和引腳11和引腳7連接為BISS0001提穩(wěn)定供整流電流,集成電路工作,光敏電阻受光照射,電阻無限小,當有人經過PIR時,PIR感受溫度變化產生電壓,經過引腳9,BISS0001觸發(fā)被禁止,整個電路不工作,燈不會亮。</p><p> 當光敏電阻不受光照射時,有人經過PIR感受到溫度變,PIR產生電壓脈沖,經引腳14輸入放大脈沖信號,引腳1允
32、許重復觸發(fā),經過引腳12、13、14、15多級放大,經引腳2輸出到繼電器SSR使它導通,照明電路接通;人離開時因為受到引腳5、6的影響觸發(fā)封鎖,導致需要一定時間燈才能漸漸熄滅。</p><p> FIR功能:感受光源提供觸發(fā)脈沖。</p><p> BISS0001功能:整個電路的核心,提供指令使各部分動作、放大脈沖信號。</p><p> IN4001功能:
33、整流二極管,整流作用。</p><p> A27805功能:穩(wěn)壓電路,穩(wěn)壓作用。</p><p><b> 電容功能:濾波作用</b></p><p> 4 智能夜燈電路的應用及維護</p><p> 智能夜燈電路應用廣泛各各行業(yè)都能涉及到,但是在生產生活應用時也應該合理的維護,適當?shù)膽眠@樣才能延長其使用壽命。
34、</p><p> 4.1 夜燈電路生活中應用</p><p> 夜燈電路在生活中常用在衛(wèi)生間、樓道走廊、自動門等等,因為衛(wèi)生間空氣潮濕,電路板容易受潮導致電路故障,樓道灰塵過多容易當?shù)婪颇鶢柾哥R,使其靈敏度降低,等等方面所以,在使用時應該正常的維護,以使它能夠更好的工作。</p><p> 4.2 夜燈電路在生產中應用</p><p>
35、; 生產過程中使用熱釋電感應夜燈,應該注意將FIR放到一個溫度穩(wěn)定的地方,防止導致溫度變化不定使PIR感溫紊亂,導致不能正常工作,工廠中更應該及時檢測維修,因為人口密集環(huán)境不好容易導致電路壞掉。</p><p> 4.3 夜燈電路的維護</p><p><b> 維護注意事項:</b></p><p> 1、菲涅爾透鏡保持干凈,防止感應
36、不靈敏;</p><p> 2、集成芯片固定好防止脫落,不能正常工作;</p><p> 3、線路順暢無老化電線;</p><p><b> 5 結論</b></p><p> 智能夜燈電路應用廣泛各各行業(yè)都能涉及到,但是在生產生活應用時也應該合理的維護,適當?shù)膽眠@樣才能延長其使用壽命。</p>
37、<p> 夜燈電路在生活中常用在衛(wèi)生間、樓道走廊、自動門等等,因為衛(wèi)生間空氣潮濕,電路板容易受潮導致電路故障,樓道灰塵過多容易當?shù)婪颇鶢柾哥R,使其靈敏度降低,等等方面所以,在使用時應該正常的維護,以使它能夠更好的工作。</p><p> 生產過程中使用熱釋電感應夜燈,應該注意將FIR放到一個溫度穩(wěn)定的地方,防止導致溫度變化不定使PIR感溫紊亂,導致不能正常工作,工廠中更應該及時檢測維修,因為人口密集
38、環(huán)境不好容易導致電路壞掉。</p><p> 本文是有集成電路控制的熱釋紅外感應智能夜燈,具有更高的智能性和實用性,更能滿足人們生產生活的需要。</p><p><b> 心得體會</b></p><p> 通過此次課程設計,我對電力電子技術這門課程有了進一步的學習。并且在其中了解和熟悉了它的應用。學習到了如何讓應用理論知識驗證并解決實際
39、生活中遇到的相關問題以及各種元器件的工作原理和實際應用。此次課程設計過程中有可也有甜,從開始時滿腹盛情到最后汗水背后的復雜心情,點點滴滴無不令我回味無窮。與此同時,明白了一些做人、做事的道理,付出一定會有回報,而不努力永遠不會成功。遇到問題要多思考,多請教,多差資料,不可一知半解,要懂得互學互助,共同進步。對我們而言,知識上的收獲重要,精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財富,經歷是一份擁有。這次實習將會成為我人生旅途的美好回憶。</
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