交流接触式灯开关电路.docx
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交流接触式灯开关电路
河南工业职业技术学院
HenanPolytechnicInstitute
课程设计说明书
题目:
交流接触式灯开关电路
院系:
电气工程系
班级:
电气0904
学号:
0401090409
姓名:
韩新亮
指导老师:
刘艺柱
目录
引言…………………………………………3
1、绪言…………………………………4
1.1、指导思想……………………………………4
1.2、原理分析………………………………………4
3、方案论证…………………………………5
3.1、第一电路………………………………………5
3.2、第二电路………………………………………6
3.3、第三电路………………………………………7
4、过程…………………………………8.
4.1、主电路………………………………………8
4.2、整流电路………………………………………8
4.3、控制电路………………………………………9
4.4、触发电路………………………………………10
4.5、电路全图………………………………………11
5、结果分析…………………………………11
6、心得体会…………………………………12
参考文献………………………………13
附录(材料清单)……………………………14
引言
电力电子技术,是利用电力半导体器件、应用电路和设计理论以及分析开发工具,实现对电能的有效变换和控制的一门技术,它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。
电力电子技术是一门新兴技术,它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的,已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课,在培养本专业人才中占有重要地位电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。
通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。
电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。
具体的说,就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
目前所用的电力电子器件均用半导体制成,故也称为电力半导体器件。
电力电子技术所变换的“电力”,功率可以大到数百MW甚至GW,也可以小到数W甚至1W以下。
信息电子技术主要用于信息处理,而电力电子技术则主要用于电力变换。
电力电子涉及由半导体开关启动装置进行电源的控制与转换领域。
半导体整流控制、半导体硅整的小型化等的出现,产生一个新的电力电子应用领域。
半导体硅整流、汞弧整流器应用于控制电源,但是这样的整流回路只是工业电子的一部分,对于汞弧整流器应用范围而言是有局限的。
半导体硅整流的应用涉及很多领域,如汽车、电站、航空电子、高频变频器等。
电力电子技术是一门新兴技术,它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的,已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课,在培养本专业人才中占有重要地位。
电力设备制造业大体包括发电设备行业、输变电一次设备行业、二次设备行业、电力环保行业四个子行业。
电力设备行业的发展依托电力工业的发展,电力投资的规模和方向直接影响电力设备行业的发展。
2008年随着电力下游需求的减少,电力行业新增生产能力同比减少;可再生能源发电容量增加,其中以风电发电容量增加幅度最大;设备变电容量增加;发电设备利用方面,倾向于利用可再生能源发电设备。
2008年11月初,中央为扩大内需促进经济增长推出4万亿投资计划和十项措施,在2008年四季度新增的1千亿投资中,就有40亿元用于城市电网和农村电网建设。
2008年11月14日,国家电网和南方电网公布了其年内和未来两年的电网投资具体额度。
受投资计划刺激,电力设备行业未来两年的业绩增长基本没有悬念,与其他受益投资拉动概念的板块不同,两大电网在第一时间公布了投资额度,让电力设备行业的利好率先有了保证。
1、指导思想
电力电子涉及由半导体开关启动装置进行电源的控制与转换领域。
半导体整流控制、半导体硅整的小型化等的出现,产生一个新的电力电子应用领域。
半导体硅整流、汞弧整流器应用于控制电源,但是这样的整流回路只是工业电子的一部分,对于汞弧整流器应用范围而言是有局限的。
半导体硅整流的应用涉及很多领域,如汽车、电站、航空电子、高频变频器等
随着电子技术的发展和人民生活水平的提高,各种采用电子电路控制的新型灯具不断推出,给百姓生活增加了色彩,也带来了方便和舒适.同时各种灯光控制应用电路也在发展.尤其是交流接触式开关,常用于电磁炉、冰箱、洗衣机等等电子产品。
接触式开关能够很好的起到隔离电的作用,工作安全稳定,不用用力摁压开关,给人们带来了舒适和轻松。
开关外形很平整,清洁也方便,真正起到了美观又实用的效果。
.用接触式开关控制灯是个很好的例子。
今天要做的是交流接触式灯开关电路。
2、设计原理
主电路
整流电路
控制电路
触发电路
3、方案论证
3.1、第一个电路图及简介:
电路的右部时基电路部分与图1相同,如将图2左部电源按图3改动,也可以方便地制成一个对外只有两根引出线的触摸延迟开关。
有一点需要特别注意的是本电路的负载能力是由VD1~VD4、VS及VD5共同决定的,其中薄弱环节是VD5,本电路VD5采用1W、6V的稳压管,其最大通态电流为0.16A,为确保电路可靠工作,EL宜用不大于25W的白炽灯
3.2、第二个电路图及简介
图4是用双D触发器制作的触摸开关。
CD4013是双D触发器,分别接成一个单稳态电路和一个双稳态电路。
单稳态电路的作用是对触摸信号进行脉冲展宽整形,保证每次触摸动作都可靠。
双稳态电路用来驱动晶闸管VS。
当人手摸一下M,人体泄漏的交流电在电阻R2上的压降,其正半周信号进入③脚CP1端,使单稳态电路翻转进入暂态.其输出端Q1即①脚跳变为高电平,此高电平经R3向C1充电,使④电位上升,当上升到复位电平时,单稳态电路复位,①脚恢复低电平。
所以每触摸一次M,①脚就输出一个固定宽度的正脉冲。
此正脉冲将直接加到11脚CP2端,使双稳态电路翻转一次,其输出端Q2即13脚电平就改变一次。
当13脚为高电平时.VS开通,电灯EL点亮。
这时电容C3两端的电压会跌落到3V左右,发光管VD6熄灭,由于CMOS电路的微功耗特点,所以集成块仍能正常工作。
当13脚输出低电平时。
VS失去触发电流,当交流电过零时即关断,EL熄灭。
这时C3两端电压又恢复到VD5的稳压值12V,VD6发光用来指示开关的位置。
由此可见,每触摸一次M,就能实现电灯“开”或“关”,它对外也仅两根引出线,故安装与使用都十分方便。
3.3、第三个电路图及简介
电路中,电源电路由降压电容器c1、整流二极管VD1~VD4、稳压二极管VS和滤波电容器C2组成;触摸点控制电路有金属电极片A1、A2、电阻器R1~R3、音乐集成电路IC、晶体管V、继电器K和二极管VD5组成。
交流220V电压经c1降压、VD1~VD4整流、C2滤波及VS稳压后,产生6V直流电压,一路直接加至V的集电极;另一路经R4限流降压后加至IC的9脚。
开灯时,用手触摸一下金属电极片A1,人体感应的杂波信号经R1加至IC的1脚,使IC受内部的触发器触发而旋转,其3脚输出高电平,使V饱和导通,K通电吸合,其常开出头闭合,照明灯EL点亮。
关灯时,用手触摸一下金属电极片A2,人体感应的杂波经R2加至信号的2脚,使IC内部的触发器再次翻转,其3脚由高电平变为低电平,V截止,K断电释放,EL熄灭。
R1~R4选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器
C1选用耐压值为630V的CBB聚丙电容器;C2选用耐压值为16V的铝电解电容器。
VD1~VD5选用IN4007型硅整流二极管。
VS选用IN4735型硅稳压二极管。
V选用S8050型硅NPN晶体管
IC选用KD9300或CW9300、HFC9300型音乐集成电路。
K选用4098或4099型6V直流继电器。
A1和A2均使用薄金属片制作。
EL可使用白炽灯和荧光灯、节能灯
综上所述,三者均能实现触摸对灯泡亮暗的控制,方案一相对方案二、方案三来说将更加省材料,电路相对简单好做,设计巧妙,稳定可靠。
由于方案一采用了555电路,组成单稳态触发器,控制准确,而且555集成块价格不是很贵,因此采用方案一进行设计,效果比较好。
4、过程
该电路有四个组成部分,即主电路、整流电路、控制电路、触发电路
。
4.1、主电路
主电路加220V交流电压,串接一个25W的小灯泡,往后就是整流电路了。
4.2、整流电路
整流电路把交流变成直流,相应的串接于主电路中,随着电压的交流变化而把之变为直流,后面接一个控制电路,串接与主电路,与整流二极管相连,控制着电路的导通。
4.3、控制电路
控制电路由晶闸管与稳压二极管电容组成,当晶闸管导通时,主电路导通,使灯发亮。
其触发电路接于晶闸管门极。
4.4、触发电路
触该设计中触发电路是该电路的关键点,它由时基电路、二极管、电阻、电容组成。
当触摸M1时当人手触摸电极片M1时人体感应的杂波信号经R4注入时基电路的触发端2脚,并经VD6整流使发端2脚获得一负脉冲触发信号,时基电路置位,输出端3脚输出高电平,此时VT由R1获得触发电流而开通,灯亮。
需电极片M2,此时人体感应的杂波信号经R5注入并经VD5整流,使时基电路的阀值端6脚获得一正脉冲触发信号,时基电路复位,输出端3脚输出低电平,R1提供的正向触发电压被R3通过时基电路的3脚对地短路,VT失去触发电压,当交流电压过零时关断,灯灭。
要关灯时,只要用手指触摸一下
4.5、电路全图
5、结果分析
VD1~VD4组成桥式整流电路VT与V构成开关主电路。
当VT导通时,灯亮;VT阻断时,灯灭。
在VT处于阻断状态时,220V交流经VD1~VD4整流,由R2、V与C1组成稳压电路,C1两端可获得6V左右直流电压,供集成电路之用。
当VT处于导通状态时,交流电经VD1~VD4整流,经VT与V构成的回路,在C1两端仍能保持6V左右的直流电压输出。
所以时基集成电路的直流工作电压不会因为VT的导通而下跌。
时基电路在这里结成R—S触发器,当人手触摸电极片M1时人体感应的杂波信号经R4注入时基电路的触发端2脚,并经VD6整流使触发端2脚获得一负脉冲触发信号,时基电路置位,输出端3脚输出高电平,此时VT由R1获得触发电流而开通,灯亮。
需要关灯时,只要用手指触摸一下电极片M2,此时人体感应的杂波信号经R5注入并经VD5整流,使时基电压过零时关断,灯灭。
路的阀值端6脚获得一正脉冲触发信号,时基电路复位,输出端3脚输出低电平,R1提供的正向触发电压被R3通过时基电路的3脚对地短路,VT失去触发电压,当交流电压过零时关断,灯灭
6、心得体会
通过课程设计,发现自己的很多不足,自己知识的很多漏洞,看到了自己的实践经验还是比较缺乏,理论联系实际的能力还急需提高。
对我而言,知识上的收获重要,精神上的丰收更加可喜。
让我知道了学无止境的道理。
我们每一个人永远不能满足于现有的成就,人生就像在爬山,一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。
此次课程设计的过程中我遇到了许多挫折,如晶闸管使用中的很多问题,但我认为挫折是一份财富,经历是一份拥有。
这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆。
从拿到题目到具体设计,从理论到实践,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多很多的的东西,同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,通过这次课程设计之后,一定把以前所学过的知识重新温故。
我希望学校能多给我们一些动手实际操作的机会,多安排一些时间,我想我们会学到更多实践相关的知识.
此设计由于我们的学业不精和时间等客观问题,未能使设计达到完善,还有很多缺点和错误,希望老师能提出改进意见,谢谢老师对我们的辛勤栽培。
7、参考资料
(1)、《电力电子变流技术》,王延才主编,机械工业出版社
(2)、《晶闸管变流技术应用图集或电力电子技术应用电路》,王文郁主编,机械工业出版社
(3)、《电力电子变流技术》,曾芳主编,西安电子科技大学出版社
(4)、《电类专业课程设计》,张华主编,机械工业出版社
(5)、《通用集成电路应用与实例分析》,陈有卿主编,中国电力出版社
(6)、《CMOS数字电路应用300例》,肖景和主编,中国电力出版社
附录
R1
1M
R2
100K
R3
1.2K
R4、R5
4.7M
C1
100uF
C2
0.01uF
VD1~VD6
1N4004
V
2CW21B
VT
MCR100-8
IC
NE555
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- 交流 接触 开关电路