电灯控制电路的课设报告Word下载.docx
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在夜间光敏管VT1的阻值很大,使VT2导通,时基电路N(NE555)输出低电平,LED发光,显示“请休息”字样,该显示可指示台灯位置,使人能在黑暗中找到台灯。
按动SB,时基电路N翻转,输出端为高电平,晶闸管VS导通,台灯发光,“请休息”字样消失.电路稳定工作,经半小时后,台灯自动熄灭,并继续显示“请休息”字样,提醒人们注意休息保护视力。
方案二:
方案二设计原理电路图如图2所示。
图2单稳态控制电路原理框图
方案二采用的是用NF555构成单稳态触发器的原理。
220V交流电、灯泡、桥式整流管、可控硅晶闸管四者通过导线连在一起,构成了一个回路。
但是,这个回路只有在可控硅的控制端输入高电平时才是导通的。
220V交流电经过D1-D4整流,C1滤波、稳压后,输出稳定的直流电压,为后面的开关控制电路提供电压。
白天,光电三极管Q1导通,555定时器输出低电平,不可能使可控硅q1导通。
黑夜,没有光照,Q1不导通,所以555定时器的4端才接到高电平。
这时,当有声音信号转变为光信号后,三极管Q3导通,声控信号输入低电平到555定时器的2端,触发产生一个单稳态脉冲信号,使可控硅q1导通,使得由220V交流电、灯泡、桥式整流管、可控硅晶闸管四者构成的回路导通,则节能灯亮。
经过一个脉冲宽度tw后,单稳态脉冲信号消,可控硅q1不导通,则节能灯自动熄灭。
方案确定:
依据课题所给要求及实验元器件,最终确定方案一为最终方案。
220V交流市电经阻容降压、整流及稳压后输出6V直流电源。
按动SB,时基电路N翻转,输出端为高电平,晶闸管VS导通,台灯发光。
由于台灯发出的光线较暗,而且又不是直接照射在光敏管VT1上,因此电路稳定工作。
经半小时后,台灯自动熄灭,并继续显示“请休息”字样,提醒人们注意休息保护视力。
三、电路设计
电路主要分为三个模块,多谐振荡器模块、光控开关电路模块、LED及电灯电路模块。
1.多谐振荡器电路
在实际连接时,555定时器的外引线排列图如图3所示。
图3555定时器的外引线排列图
由555定时器构成的多谐振荡器电路如图4所示。
图4由555构成的多谐振荡器
接通电源后,电容C1被充电,Vc上升,当Vc上升到2/3Vcc时,触发器被复位,此时Vo为低电平,电容C1通过R2和T放电,使Vc下降。
当Vc下降到1/3Vcc时,触发器又被复位,Vo翻转为高电平。
周期T为:
T=(R1+2R2+R3)Cln2≈0.7(R1+2R2+R3)C
这样,通过控制电容充放电时间,使多谐振荡器产生时钟信号,然后,通过调节滑动变阻器使多谐振荡器产生的时钟信号频率在1~10Hz内连续可调。
2.光控开关电路
原理图如图5所示
图5光控开关电路原理图
有光照条件下,Rg电阻较小,R1两端分压较大,非门输入低电平,输出高电平。
LED两端电压相等,没有电流通过,不发光。
没有光照的条件下,Rg电阻较大,R1两端分压较小,非门输入高电平,输出低电平。
LED两端电压不等,有电流通过,因此发光。
3.LED及电灯电路
原理图如图6所示
图6LED及电灯电路原理图
四、性能的测试
利用Multisim10进行测试和仿真。
1.直流稳压电源的测试
表1电路测试数据表
R值(kΩ)
C值(μF)
频率(Hz)
周期(s)
44.2
3.3
10
0.1
2.光控开关闭合时,相当于处于白天状态,LED与电灯均不工作,仿真结果如图7所示。
图7白天电灯工作仿真图
光控电路是通过外界环境中光线的强弱来控制电路工作的,当光线较强时,电路停止工作,灯泡不发光,此光控电路是在模拟光电传感器的基础上而设计的。
当自然光的亮度(或人为亮度)发生改变时,光控灯将随着“开”和“关”。
本设计采用光电传感器进行光控。
该光控灯电路用于设计节能台灯,能非常有效的起到日熄夜亮的控制作用,以节约用电,也能提醒人们注意休息,非常人性化。
3.光控开关断开时,相当于夜晚状态,在夜间光敏管VT1的阻值很大,使VT2导通,时基电路N(NE555)输出低电平。
此时电灯不发光,LED发光,显示“请休息”字样,仿真结果如图8所示。
图8夜晚LED发光状态仿真图
4.闭合开关,时基电路N翻转,输出端为高电平,晶闸管VS导通,台灯发光、“请休息”字样消失。
由于台灯发出的光线较暗,而且又不是直接照射在光敏管VT1上,电路稳定工作,仿真结果如图9所示。
图9夜晚电灯工作仿真图
5.台灯在以上状态可稳定工作,经半小时后,台灯自动熄灭,LED发光,显示“请休息”字样,提醒人们注意休息保护视力,仿真结果如图10所示。
图10半小时后电灯熄灭仿真图
6.电路整体性能测试
通过测试,电路可以实现电灯控制电路功能,且在一定时间内提醒人注意休息以保护视力,白天不会工作,实验仿真结果完全符合要求。
五、结论
经过Multisim10的测试,220V交流市电经阻容降压、整流及稳压后输出6V直流电源。
在夜间光敏管VT1的阻值很大,使VT2导通,时基电路N(NE555)输出低电平,VL1~VL3发光,显示“请休息”字样,该显示可指示台灯位置,使人能在黑暗中找到台灯。
按动SB,时基电路N翻转,输出端为高电平,晶闸管VS导通,台灯发光、“请休息”字样消失。
完全符合设计要求。
六、性价比
本设计的电路在器件的选用方面充分考虑了成本因素。
所使用的元器件,都属于常用器件,很容易获得,而且所有的元器件的价格都非常低廉。
在进行电路设计时,在保证电路输出信号质量的同时,尽量减少元器件的使用数量。
可以说,此电路所用的元件数量少、价格低、连接简单,且输出信号的质量很高,电路性能优良,拥有很高的性价比。
七、课设体会及合理化建议
设计来源于生活,更好的设计是为了更方便的生活。
细心观察生活中的点点滴滴,灵感无处不在。
节能台灯的设计一方面为了节能,一方面使人保护视力注意休息。
这些电子设计都显得环保和人性化,使人们生活更加方便,体现出设计的意义所在。
通过课程设计发现了自己的很多不足,想问题缺乏深度思考,对知识的了解和运用也有很多的漏洞。
在学习的过程中对知识没有很好的认识和掌握,缺乏实践经验。
本以为有了电路图,一切就会简单很多,结果真正的考验现在才开始,经历过一次又一次的仿真总是不能达到要求,没办法只好从新考虑错误的可能性,经过反复验算验证,终于仿真成功。
由于对软件不熟悉,刚进行上机设计时很不顺手,遇到不少麻烦,经过自己的学习和老师的指导,才完成了电路的设计并成功进行了仿真。
从这次课程设计活动中我认识到了一定要认真对待每一个问题,很有可能就在一个你不注意的地方导致你失败。
课程设计给了我们一个很好的把知识融入实践的机会,使自己对知识的领会和动手能力的提高都是一个很大的改善。
对即将毕业的我们来说,不管是继续深造还是参加工作,都收获匪浅。
课程设计除了让我们体会理论与实践结合的意义之外,还增强了老师与学生的沟通与了解,融洽了师生关系。
参考文献
[1]刘修文主编.实用电子电路设计制作.[M]北京:
中国电力出版社,2005年
[2]朱定华主编.电子电路测试与实验.[M]北京:
清华大学出版社,2004年
[3]路勇主编.电子电路实验及仿真.[M]北京:
北京交通大学出版社,2004年
[4]董玉冰主编.Multisim9在电工电子技术中的应用.[M]北京:
清华大学出版社,2008年
[5]阎石主编.数字电子技术.[M]北京:
高等教育出版社,2006年
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实验·
测试.[M]武汉:
华中科技大学出版社,2006年
[7]华满清主编.电子技术实验与课程设计.[M]北京:
机械工业出版社,2005年
附录I总电路图
附录II元器件清单
序号
编号
名称
型号
数量
1
U1
555定时器
LM555CM
2
U2
光敏二极管
TLP521-1
3
R1
滑动变阻器
1M
4
R2
电阻
100K
5
R3
10K
6
R4
460
7
R5
110
8
R6
750
9
C1
电容
100uF
C2
10nF
11
C3
1uF
12
LED1LED2LED3
发光二极管
LED
13
Q1
三极管
2N5551
14
D2D3
非门
2N6147
15
D4
1N4004
16
V1
交流电流源
50HZ/100V
17
V2
50HZ/220V
18
X1
白炽灯
100W/220V
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