模擬電子電路課程設計---觸摸式延時開關電路設計

1、<p>　　課 程 設 計（論 文）</p><p>　　設計（論文）題目： 觸摸式延時開關電路設計 </p><p>　　學 院 名 稱： 電氣工程學院 </p>

2、<p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級： 電氣工程及其自動化2009級本科班 </p><p>　　定稿日期：2011 年 7 月 15日 </p><p><b>　　觸摸延時開關設計</b><

3、;/p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　當今社會人們更加注重節(jié)能環(huán)保，照明這一領域也發(fā)生了很大的變化，從傳統的白熾燈具向LED照明燈發(fā)展，照明開關電子化進程也從公共照明的節(jié)電控制開始。適宜于門廳、樓梯和樓道中使用的觸摸式、感應式、紅外線式和聲光控式延時自熄開關，使公共照明基本實現了“人來燈亮、人離燈熄”的自動控制，明顯改善了樓房的公共照明效果，還

4、能大幅度節(jié)省公共照明用電，照明燈的實際使用壽命也明顯延長。</p><p>　　觸摸延時開關比較適合樓梯走廊和室內等處的燈光照明控制開關，觸摸延時開關只需輕觸一下開關就可控制燈的關和開，還具有延時功能，在一段時間內無人觸摸的情況下燈會自動熄滅，這樣可以起到節(jié)能的作用，所以在樓梯和走廊處用的比較多。這類開關是受到歡迎和推廣的。與公共照明開關相比，室內用電子式開關的技術難度較大。研制確有實用價值的電子式室內照明開關市

5、場潛力可能更大。</p><p>　　關鍵詞：節(jié)能；觸摸延時開關；研制；前景</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p><b>　　目錄3</b></p><p><b>　　

6、第一章 緒論4</b></p><p>　　1.1 延時開關4</p><p>　　1.1.1延時開關的發(fā)展概述4</p><p>　　1.1.2延時開關的應用領域5</p><p>　　1.1.3 延時開關的發(fā)展趨勢5</p><p>　　第二章 硬件電路設計6</p><

7、p><b>　　2.1 元器件6</b></p><p><b>　　2.2控制電路6</b></p><p>　　2.3 電路原理7</p><p>　　第三章 實際電路板的制作與調試 ……………………………………………………………7</p><p>　　3.1電路板制作所需基本工具

8、器材 …………………………………………………………7</p><p>　　3.2按照所需元件進行選材 …………………………………………………………………7</p><p>　　3.3電路板制作流程 …………………………………………………………………………7</p><p>　　3.4電路調試……………………………………………………………………………………7&l

9、t;/p><p>　　3.5設計成果展示………………………………………………………………………………8</p><p><b>　　設計心得</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p>

10、;<b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　照明開關電子化進程是從公共照明的節(jié)電控制開始。適宜于門廳、樓梯和樓道中使用的觸摸式、感應式、紅外線式和聲光控式延時自熄開關，使公共照明基本實現了“人來燈亮、人離燈熄”的自動控制，明顯改善了樓房的公共照明效果，還能大幅度節(jié)省公共照明用電，照明燈的實際使用壽命也明顯延長。這類開關是受到歡迎和推廣的。與公共照明開關相比，室內用電子式開關的技術

11、難度較大。研制確有實用價值的電子式室內照明開關市場潛力可能更大。</p><p><b>　　1.1 延時開關</b></p><p>　　1.1.1延時開關的發(fā)展概述</p><p>　　觸摸延時開關是一種節(jié)能的開關控制器，就開關種類來說主要有以下幾種：</p><p>　　1.輕觸延時開關：使用時只需輕觸一下按鈕,開

12、關即導通工作,然后延時一段時間后自動關閉；高亮發(fā)光指示,便于夜間使用；無觸點電子開關,接通負載的瞬間無沖擊電壓，延長負載使用壽命。</p><p>　　2.聲光控延時開關：使用時只需發(fā)出聲響,開關即導通工作,延時一分鐘后自動關閉；自動測光,光線強時不感應(也可調節(jié))；無觸點電子開關,接通負載的瞬間無沖擊電壓，延長負載使用壽命。</p><p>　　3.紅外線感應開關：全自動感應：人到燈亮，

13、人離燈熄；無觸點電子開關：接通負載的瞬間無沖擊電壓，延長負載使用壽命；自動測光：應用光敏控制，光線強時不感應(也可調節(jié))；隨機延時:開關接通后，人不離開感應范圍且在活動，負載能持續(xù)工作；基于紅外線技術的自動控制產品,當有人進入開關感應范圍時,專用傳感器探測到人體紅外光譜的變化,開關自動接通負載.人不離開且在活動,開關持續(xù)導通; 人離開后,開關延時自動關閉負載.人到燈亮,人離燈熄,親切方便,安全節(jié)能。</p><p&g

14、t;　　4.輕觸延時開關和聲光控制延時開關比較適合樓梯走廊和室內等處的燈光照明控制開關，輕觸延時開關只需輕觸以下開關就可控制燈的關和開，還具有延時功能，在一段時間內無人觸摸的情況下燈會自動熄滅，這樣可以起到節(jié)能的作用，所以在樓梯和走廊處用的比較多；聲光延時開關現在也比較普遍，而且使燈光的控制更加方便，不用動手就可以控制燈光的照明，它通過采集一定分貝的聲音或一定亮度的光照信號，再轉變成電信號來達到控制的目的。</p><

15、;p>　　1.1.2延時開關的應用領域</p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展，公共場所照明控制手段也將逐步更新，除現在已有的聲光控開關外，還有微波感應開關和熱釋遠紅外感應開關．目前，微波感應開關的抗干擾性能尚不理想，紅外感應開關在性能上較為理想，但安裝復雜，比較嬌氣，價格也偏高，比較適合在一些管理完善的場所如賓館、大飯店樓道及居家庭走廊應用，在普通住宅樓、辦公樓道等場所的照明控制考慮到價格、管理及安裝方便

16、等因素，根據我國國情，可以預計在相當一段時期內，聲光控延時開關將是首選的主流產品。但在家庭走廊、賓館等場所，聲光控延時開關并不是很適用。延時開關設計最主要的是延時元件，如CMOS與非門組成的觸摸式延時開關電路非常簡單，只需要通過幾個簡單的CMOS延時分立元器件就可組成觸摸式延時開關電路，還有一種用利用電容充放電的延時來實現觸摸式延時開關電路的設計，這樣就不需要其他集成芯片。</p><p>　　1.1.3 延時開

17、關的發(fā)展趨勢</p><p>　　延時開關的發(fā)展方向主要是向智能延時開關方向發(fā)展?，F在的延時開關大多數是不能控制開關延時時間的長短，沒有自動識別功能。智能化的延時開關應向以下幾個方面發(fā)展：</p><p>　　1.觸摸屏控制方式，雙亮度指示燈，在夜晚關燈后可知開關位置。</p><p>　　2.電子啟動，無觸點火花，更安全耐用，精心呵護燈具。</p>

18、<p>　　3.自動識別功能，停電再來電自動關燈，避免浪費電能。</p><p>　　4.單火設計，新裝和換裝一樣方便。</p><p>　　5.多款外觀風格和面板顏色，給用戶更人性化的選擇。</p><p>　　6.延時功能設計，再也不怕關燈摸黑。</p><p>　　7.設有多檔位延時功能，更顯人性化生活。</p>

19、<p>　　第二章 硬件電路設計</p><p><b>　　2.1 元器件</b></p><p>　　所用元器件：　 ●IC應采用CMOS數字集成電路CD4013，它為雙D觸發(fā)器，本電路里只使用它的一半，另一個D觸發(fā)器懸空；</p><p>　　●VS用2N6565、MCR100-8等小型塑封單向晶閘管，可控制100W以下任

20、何照明電路；</p><p>　　●VD1～VD4為1N4004～1N4007型整流二極管；</p><p>　　●LED可用普通紅色發(fā)光二極管；</p><p>　　●電阻均為RTX型1/8W碳膜電阻器；</p><p>　　●C1、C2用CD11-16V型電解電容器，C3為瓷片電容器。 </p><p><b

21、>　　2.2控制電路：</b></p><p>　　2.1.2控制電路組成部分：</p><p><b>　　● 電源電路</b></p><p><b>　　● 觸摸電路</b></p><p>　　2.2.3 各電路說明</p><p>　　電源電路：直

22、接220V電壓接入</p><p>　　2.3.1電路原理說明</p><p>　　●觸摸式延時開關電路虛線右面是普通照明線路，左部是電子開關部分。</p><p>　　●VD1～VD4、VS組成開關的主回路，IC組成開關控制回路。</p><p>　　●平時，VS處于關斷狀態(tài)，燈不亮。</p><p>　　●VD1～

23、VD4輸出220V脈動直流電經R5限流，VD5穩(wěn)壓，C2濾波輸出約12V左右的直流電供IC使用。此時LED發(fā)光，指示開關位置，便于夜間尋找開關。 </p><p>　　●IC為雙D觸發(fā)器，只用其中一個D觸發(fā)器將其接成單穩(wěn)態(tài)電路，穩(wěn)態(tài)時1腳輸出低電平，VS關斷。當人手觸摸一下電極M時，人體泄漏電流經R1、R2分壓，其正半周使單穩(wěn)態(tài)電路翻轉，1腳輸出高電平，經R4加到VS的門極，使VS開通，電燈點亮。這時1腳輸出高電

24、平經R3向電容C1充電，使4腳電平逐漸升高直至暫態(tài)結束，電路翻回穩(wěn)態(tài)，1腳突變?yōu)榈碗娖?，VS失去觸發(fā)電壓，交流電過零時即關斷，電燈熄滅。 </p><p>　　2.3.2 電路原理圖</p><p>　　觸摸延時開關電路原理圖如圖所示。</p><p>　　圖.觸摸延時開關電路原理圖</p><p>　　第三章實際電路板的制作及調試</

25、p><p>　　3.1電路板制作所需基本工具</p><p>　　電烙鐵、焊錫絲、焊錫膏、萬用電路板、制圖尺。</p><p>　　3.2按照所需元件進行選材</p><p>　　按照以上所需元件清單進行選擇</p><p>　　3.3電路板制作流程</p><p>　　印刷電路參考圖（萬用電路板）

26、→對應安裝元件→對應引腳焊接→焊接點打磨→對應電路線連接→檢查→成型</p><p>　　3.4電路調試（略）</p><p><b>　　4.1設計心得</b></p><p>　　本學期我們開設了《模擬電子技術基礎》，這門學科屬于電子電路的范疇，與我們的專業(yè)有著緊密的聯系，里面有大量的理論知識。“紙上得來終覺淺，覺知此事要躬行”，期末結課后

27、，在老師的指導下，我們進行了模擬電子技術基礎的課程設計，這樣不僅能加深我們對模擬電子電路的理解，而且也培養(yǎng)了我的動手能力，更令我的創(chuàng)造性思維得到拓展。</p><p>　　做課程設計，首先要選好課題，在圖書館和互聯網上查閱了大量資料后我們選定了觸摸延時開關作為此次的設計課題。選好課題，緊接著又查閱相關的資料匯出了電路圖，為課程設計最重要的一步——焊接電路板，做好了準備。剛開始實驗時，面對電烙鐵和萬能電路板，以及許

28、多二極管、電容，一時感到無法下手。在老師的指導和示范下，我們先用筆在萬用電路板上面畫出電路圖。在電路板上面畫出電路圖可以使焊接出的電路板整齊美觀。準備工作做完后，開始電路板的焊接實驗。由于是初次接觸電烙鐵，對焊接的角度和火候把握不好，導致做出的電路板歪歪扭扭，不太美觀。</p><p>　　在不懈的的努力下，經過整整四個小時的實驗，我終于做完了整個模電實驗，看著手里剛剛做好的電路板，一種意尤未盡的感覺不禁涌上心來

29、。在實驗中，老師和同學給我的熱心的幫助都使我很感動；自己從頭到尾的努力和實踐，讓心中油然產生滿足感。</p><p>　　為期一周的課程設計雖然結束了，但它帶給我的啟示、感悟卻深深地觸動了我的思想觀念。學習，不僅僅是理論知識的掌握，還包括動手實踐能力的提高。在整個課程設計中，從選題、選擇電路元件、繪制電路圖、制作電路板，到完成設計報告，自始至終都充滿了挑戰(zhàn)，里面包含的東西遠非理論學習所能帶來的。在整個課程設計過程

30、中，選擇能力、思維的全面性、動手操作都得到了較大的提高，真正做到了理論與實踐的結合；設計報告的規(guī)范書寫，為以后的畢業(yè)設計打下了一定的基礎。希望今后類似這樣課程設計、類似這樣的鍛煉機會能更多些!</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]閻石等.《數字電路技術基礎》第五版，北京：高等教育出版社，2006.5</p><p

31、>　　[2]羅懷平;王可健;黃雯青;孔軍;朱鴻斌;楊國賢;奚風俊;朱新杰;金峰. GB16915.1C～4-2003《家用和類似用途電子開關、遙控開關、延時開關》系列國家標準 [Z]. 國家科技成果.</p><p>　　[3]曾仲慶. 省電延時開關 [J]. 電子制作, 1996.05</p><p>　　[4]丁紅星,戴麗莉. 觸摸延時開關及其改進 [J]. 連云港教育學院學報,

32、 2000.03</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　這次畢業(yè)設計讓我受益匪淺，增加了我們的興趣和開拓了我們的思維，同時還培養(yǎng)了我們刻苦耐勞的精神。雖然在設計過程中遇到了很多意想不到的困難，但在老師和同學的幫助，還有自己的不懈努力下，最終將困難一一克服，圓滿的完成了這次課程設計。在此，特別感謝xx老師以及各位同學在我課程設計中所做出的指點和幫