模拟电路课程设计。
所属学院:计算机科学与通信工程学院。
指导老师:杨建宁。
同组成员:庄晓波吴晓亮吴建中夏翔宇高剑。
姓名:高剑。
完成时间:2024年1月14日。
课程题目:台灯自动开关盒。
一、设计目的。
·掌握台灯自动开关盒的工作原理。
·掌握多种台灯自动开关盒的电路组成及设计方法。
二、设计任务和要求。
1.设计并制作一个台灯自动开关盒,以实现“人来灯亮,人走灯灭、光照灯灭”等节电功能;
2.台灯盒有交流电源输入线和交流电源输出插座,输出可接额定电压220v,输出功率适当的台灯;
3.具有两个传感器,即:
(1)光敏传感器。将其安装在开关盒适当的地方,作为检测光照;
(2)对人体敏感的传感器,通过人体发出的红外线感应人体接近;
4.自动开关盒做好后,将台灯的电源插头插入开关盒的电源输出插座,便可实现如下功能:
(1)在晚上,当没有足够的光源照到光敏元件上时,若有人靠近台灯,它便自动接通电源发光,人离开台灯后,能自动断开电源;
(2)在白天有足够强的光线(以适合阅读为标准)照射到光敏元件上时,无论是否有人靠近台灯,它都不会亮;
6.设计并制作电路图。
三、方案选择与论证。
3.1方案1:红外感应。
1、 结构图见图1:
图1 图 1 中有三个主要部分:
( 1 )光敏传感器,其作用就是将感觉到的光信号的强弱转化为电阻的大小,并实时告知控制元件;
( 2 )红外感应器,其作用是感觉近距离内有没有人靠近,并实时的告知控制元件;
( 3 )控制单元,其作用是根据台灯周围的光线和是否有人靠近来控制灯的亮与灭。
图2图 2 主要由三大部分组成:
1)电源部分。在图2中虚线的左边为电源部分,直流稳压电源的基本功能是为电子电路提供稳定且合适的电能,它以公共供电网为能量**(即供电网是220v,50hz 的交流市电),输出电压等级较低,功率较小的直流电压,一般在3v-24v,200w 以下。下图给出了直流稳压的基本结构。
由图可见,直流稳压电源包含如下几个部分:电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。
输入100v,60hz的电压信号,进过变压器后输出约为13.5v的交流信号,在经过,桥式整流滤波之后输出大约为17.587v 的直流信号。
设u2为变压器二次测电压有效值,那么经过桥式整流滤波之后输出的电压uo大约满足公式:
uo=1.2 u2
测得的电压基本上满足此公式。
在工程实际中,一般取:
2) 红外感应部分。
工作原理:红外感应部分的功能由红外探测模块hn911t完成,但由于在multisim软件上无法模拟出该模块,故采用外加一个信号的模式来实现该功能,当人体进入该红外探测区是,会有一个5v的电压信号输入,当人体不在该探测范围内时,该信号变为0v,等于没有信号输入。
3) 光敏传感器。
工作原理:光敏传感器的功能由光敏电阻来完成,由于在软件上无法模拟,所以决定由一个阻值适当的滑动变阻器来替代,通过光照的强度来改变输入电阻阻值的大小,当白天时,由于光照比较强,所以光敏电阻的阻值较小(即滑动变阻器的阻值较小)所以滑动变阻器上分得较大的电压,从而没有输入信号。到了晚上情况则相反。
在光敏电阻控制输入输出信号时,需要用到一个电压比较器,电压比较器的原理如下:
比较器的一端加的是光敏电阻(即滑动变阻器)两端的电压信号,另一端加的则是一个10v的电压信号。当滑动变阻器的电压大于10v,则输出一个大小恒定的电压信号,如果滑动变阻器两端的电压小于10v时则输入一个负的电压信号。
电压比较器原理图如下:
当vcc>vdd时输出的信号为 15.041v;
当vcc当vcc=vdd时输出的信号为0v。
然后找到一个临界电阻值,据此判断白天和晚上的阻值大小。
四:控制器。
次电路中控制器的功能有两个晶体双闸管来实现,其中一个用于控制光敏电阻的输出信号,另外一个则用来控制红外装置的输出信号。
当有两个信号同时输入(既是天黑,又有人进入)时,两个双闸管同时导通,但是,只要有一个信号没有输入,那么总电路就不会导通。
晶体双闸管的原理图如下:
晶体双闸管由npnpn五层硅组成,其正向和反向都具有触发导通对的特性。
晶体双闸管:
导通原理图:
当开关闭合时,即a和g之间有信号输入时,双闸管导通。
所以用此装置可起到控制的目的。
以上就是实验每个部分的组成原理图。
下图是本实验的总的原理图:
本实验的实验装置如下:
100v ,50hz 的电源;
nlt_pq_4_16 变压器;
由四个二极管组成的桥式电路;
一个 3.6uf 的电容;
两个型号为 2n6157 的双闸晶体管;
等其他基本元器件。
中间计算步骤及所用到的公式:
首先:经过桥式整流滤波之后输出一个 15.031v 的电压信号,用到课本上的公式为uo= 1.2 u2;u2为变压器二次测电压有效值。
其次:替代光敏电阻的滑动变阻器的最大阻值为10k欧姆。电压比较器的电压比较信号为10v。
当滑动变阻器的电阻大约为8k欧姆时,是它的临界电阻值(当电阻大于8k欧姆时,变压器两端分得的电压大于比较电压10v,输出正信号,即进入天黑状态,当小于8k欧姆时,情况则相反,即进入白天时的状态。)
如果进过电压比较器后输出的是一个负信号,那么经过二极管后则反向截止,不导通,那么双闸管也不导通,即灯不亮。如果输出的是正信号的话,那么情况则相反。
本实验中的红外信号,也是通过外加一个电压信号来实现的,也通过。
一个晶体双闸管来控制最后的输出结果。如果有人体进入红外探测范围,那么就会有一个5v的电压信号输入,从而导致晶闸管最后导通。如果没有红外信号的话,那么情况就相反。
实验总结:通过本次课程设计,将课本所学知识联系到日常生活中,加深了我们对课本内容的认识和应用,也更让我们了解到了生活中即使是随便看得到一个光控路灯,也有着不简单的内容,让我们重新感悟,从生活中学习,着心于观察生活,才能做到不空读书,从而将生活中的所观所感融入到学习中,进而学会更多。此外,通过团队的合作,更让我们发现了各自所学的不足,大家取长补短,互相为师,加深了对彼此的了解,增进了友谊。
样本格式 电子课程设计
模拟电路课程设计。所属学院 计算机科学与通信工程学院。姓名 高剑。指导老师 杨建宁。同组成员 庄晓波吴晓亮吴建中夏翔宇高剑。完成时间 2010年1月14日。目录。1 设计题目名称。2 设计任务 技术指标和要求。3 设计方案选择与论证。4 总体电路的原理和功能框图。方案比较和说明 5 功能块及单元电路...
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