电力电子课程设计

目录课程设计任务书2

序言3课程设计要求分析5

电气框图及分析6

重要元器件介绍7

方案分析与比较9

声控电路及分析11

光控电路及分析12

触发电路及分析13

延时电路及分析14

系统电气原理图及分析15

小结及心得体会16致谢词17

参考书目18

附录及材料清单19

课程设计任务书。

指导教师刘艺柱。

一、设计题目。

二、设计目的。

1）了解系统的工作原理。

2）掌握普通晶闸管的工作原理和应用。

3）通过课程设计培养学生自学能力和分析问题、解决问题的能力。

4）通过设计使学生具有一定的计算能力、制图能力以及查阅手册、使用国家技术标准的能力和一定的文字表达能力。

三、设计依据。

延迟时间为10秒。

四、设计内容。

1）复习课本，收集查阅资料，选定设计方案；

2）主电路、保护电路选择与计算；

3）触发电路选择与计算；

4）绘制电气框图（3号图一张），电气原理图（2号图一张）；

5）对主要元器件进行计算选择，列写元器件的规格及明细表；

6）设计总结及改进意见；

7）要参考资料；

8）编写说明书，内容不少于。

五、参考文献。

1)、《电力电子变流技术》，王廷才主编，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)、电类专业课程设计指导，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。

1、序言电力电子技术，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。

电力电子技术本是电力学、电子学、控制学三项技术领域之间的交叉学科，但随着科学技术的发展，电力电子技术已逐步发展成为多学科互相渗透的综合性技术学科。

当代许多高新技术均与电源的电流、电压、频率和相位等基本参数的转换与控制开关。电力电子技术能够实现对这些参数的转换、精确控制的高效率的处理，从而为多项高新技术的发展提供了有力的支持。电力电子技术及其产业的进一步发展必将为大幅度节约电能、降低材料消耗以及提高生产效率提供重要的手段，并对现代生产和现代生活带来深远的影响。

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。尤其是声光双控延时开关，常用于楼道、走廊或农村庭院等。

声光控灯是一种与普通的楼道节电灯不同的灯具，它比平常的路灯更“人性化”。在白天或光照强的时候它是熄灭的，可是一到晚上或者光照弱的时候灯又会自动亮起来。当它们用在走廊里时，只要有脚步声它也会亮，当安静下来时它又会熄灭，做的好的声光控路灯还有延时功能。

这就省去了认为操作的繁琐，如此“人性化”的路灯正越来越取代传统路灯的地位。

这次课程设计我们的题目是声光控路灯电路，要求是能让它在白天或光照强的时候熄灭，在晚上或光照弱的时候灯亮。声控能在晚上起作用，有声音时灯亮，并能延时10秒钟后等再灭，当没有声音时路灯熄灭。

2、设计要求分析。

根据声光控楼梯照明开关在白天不工作，可采用光控电路。白天它不工作，夜晚就工作，使用到的主要元器件是光敏电阻(或光敏二极管). 光敏电阻受光照射越强，阻值就越小，反之，光照越弱，就会呈现高阻状态。

因此白天时电路锁定，就是有声音照明灯也不发光。要求在夜晚收到突发声响时，可采用声控电路控制。同时要求有声音照明灯就发光，延迟10s灯自动熄灭，可采用延时控制电路来完成 .

3、设计原理及方案论证。

图1 原理框图。

工作原理白天由于光控电路的工作状态，声控电路不起作用。晚上由于光控电路的工作状态的改变，声控电路进入工作状态。当有行人的走动或其它声响发出后，声控电路将声音信号转换成电信号，推动主控门电路，进而使触发电路受到触发，电路开始工作灯亮。

重要元器件介绍：

图2 ne555内部结构图。

图3 ne55引脚图。

脚：低电平触发端，当②脚电平小于1/3vcc时，输出端uot高电平，dis端关断 ⑤脚：控制电压端，接不同的电压值可以改变②脚和④脚的触发电平值 ⑥脚：

高电平触发端，当th电平大于2/3vcc时输出端uot低电平，dis端通 ⑦脚：为放电端，其内的三极管的导通或关断，能为外部rc回路提供放电通路⑧脚：电源 ①脚gnd:

地 ③脚out:输出端 ④脚：复位端。

图4定时器ne555的功能。

方案一此方案只能根据动作的是否发生来控制灯泡的亮与不亮，美中不足的是，若是在白天有人发生动作的话，灯泡也会发亮，造成了电力资源的浪费，故又设计了方案二，如下所示：

方案二采用了555定时电路，组成单稳态触发器。单稳态触发器输出的脉冲宽度tw为暂稳态维持的时间，也就是电容c的充电时间。声控电路采用驻极地传声器来完成，触发控制也是主要采用了可控硅。

光控主要采用光敏电阻，原理图如图九所示。

综上所述，两者均能实现声音对灯泡亮暗的控制，但方案二除能实现方案一的功能外还能实现亮度对灯泡亮与不亮的控制，相对方案一来将更加节省电力资源，由于方案二采用了555定时电路，组成单稳态触发器，延迟时间比较准，而且555集成块**不是很贵，因此采用方案二进行设计，效果比较好。

4、单元电路设计。

4.1、声控电路

图5 声控电路原理图。

电路工作原理：驻极地传声器把声音信号转换成电信号，经过d4a处理形成矩形脉冲，通过c1，并经vt放大进行输出。

4.2、光控电路。

图6 光控电路原理图。

电路工作原理：电桥r3、vs、c1、r1为集成块提供工作电源。在白天时，光敏电阻阻值很低，d2输入端为低电平，d3输出端为低电平，光控电路不起作用。

夜晚时，光敏电阻的值很高，d1输入端为高电平，d3输出端为高电平，二极管导通。利用此原理光控开关在白天不工作，夜晚工作。其中sn74ls04起着脉冲整形作用。

4.3、触发电路。

图7触发电路原理图。

电路工作原理：当输入端为高电平时，相当于在可控硅的控制端与阴极加了一个正向触发电压，使得可控硅导通照明灯发光。反之，当输入端为低电平时，相当于在可控硅的控制端与阴极加了一个反向触发电压，使得可控硅截止照明灯不发光。

其中sn74ls04起着脉冲整形作用。

4.4、延时电路。

图8延时电路原理图。

r和c为定时元件。没有加触发信号时，ui为高电平。接通电源后，vcc经r对电容c进行充电，当电容c上的电压uc≥2/3vcc时，输出uo=0。

与此同时电容c通过放电端迅速放完电，uc=0.内部的的rs触发器的两个输入信号都为高电平1，保持0状态不变。所以，在稳定状态时，uo=0当输入电平≤1/3vcc时，触发进入暂稳态，输出为高电平1单稳态触发器输出的脉冲宽度tw为暂稳态的时间，可用如下公算：

tw≈1.1rc据电路延迟10秒，得tw≈1.1rc=10s,算出rc=9.

可取r=9k c=1uf

4.5、系统电路设计。

在白天时，光敏电阻阻值很低，d1输入端为低电平，d3输出端为低电平，光控电路不起作用，灯不亮。夜晚时，光敏电阻的值很高，d1输入端为高电平，d3输出端为高电平，二极管导通，如果有声音的话，驻极地传声器把声音信号转换成电信号。

经过d1和d2进行脉冲整形，变为高电平1. 通过光控电路进入d5和d6, 在可控硅的控制端与阴极加了一个正向触发电压，使得可控硅导通照明灯发光给可控硅。同时可控硅处于暂稳态，当声音结束以后，vd5截止输入低电平，单稳态触发器进入暂稳态，开始延迟10秒。

之后输出低电平，在可控硅的控制端与阴极加了一个反向触发电平，使得可控硅截止照明灯不发光。

图9 总电路图。

5、小结。该电路能够很好的工作，在声音结束以后，能延长10秒。同时采用了非门电路进行脉冲整形，信号比较好。

但由于市交流电不是很稳定，存在着波动，会影响到电路的工作。同时该电路对声音的灵敏度很高。

6、本次课程设计的心得体会。

通过这次课程设计我学到了很多东西，尤其是做好一件事实在是不容易，特别是在准备不足的情况下，更是难上加难。幸运地是在课程设计过程中我得到了广大老师和同学的帮助，特别是得到了刘艺柱老师的分析与讲解！他严谨的治学态度和对问题的分析方法以及解决问题方法，使我一生受用！

同时我也学会了怎么在浩瀚如海的大堆资料里搜集自己所需要的东西，怎样与人沟通去完成一件事。

然而我也看到了自身地不足，专业知识不是很过硬，缺乏对问题地分析能力，还有自己知识储备的不足，使得搞课程设计时，不知从何处下手。因此从现在开始我要认真地学好专业知识以及其他相关知识，充实自己。

致谢词感谢我的老师刘艺柱老师，他渊博的知识，严肃的科学态度，严谨的治学精神，灵活的思维方式，耐心、细致的指导，给予了我莫大的帮助和支持。您循循善诱的教导和不拘一格的思路，给予学生的启迪，使学生在自己的学业上更上一层，丰富了学生的经验，充足了学生的知识，再次致谢我的老师刘艺柱老师。

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