电气工程及其自动化专业毕业论文《楼道照明灯控制系统设计》.docx

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1、学生毕业设计（论文）题目楼道照明灯控制电路设计作者院（系）专业电气工程及其自动化指导教师答辩日期20世纪，石油，煤炭，天然气等主要能源面临资源枯竭的危险，同时其燃烧造成了全球的环境污染和生态破坏。国家“十一五”规划也把节能和环保作为两个主题。国家节能中长期专项规划也明确提出照明用电占全国用电量的13%,可见照明节能显得非常重要。这就要求更加节能和环保的声、光双控延时开光照明灯的出现，以满足人们对高质量生活的需求。本课题研究的内容是楼道照明灯控制系统设计。通过对声光延时控制电路的电路组成、电路原理、单元电路分析、电路调试与选择以及数据与分析等几方面的研究，实现了声光延时楼道照明灯在白天不工作，而

2、夜晚收到突发声响信号时自动开灯，并延时30s后自动熄灭的控制要求。减小了无效电能的损耗，达到了节能的效果。关键词：声控，光控，延时，触发ABSTRACTOfthe20thcentury,petro1eum,coa1,natura1gasandgasarefacingthedangerofdep1etion,whi1etheburningoftheg1oba1environmenta1po11utionandeco1ogica1damage.Nationa1nE1eventhFive-YearP1anf,a1sothethemeofenergyconservationandenvironment

3、a1protectionastwo.1ong-termnationa1energyp1anningisa1soc1ear1yaspecia1e1ectricityfor1ightingaccountsfor13%ofe1ectricityconsumption,visib1e1ightenergyisveryimportant.Thisrequiresmoreenergy-efficientandenvironmenta11ysound,1ighttwo-1ight1ampcontro1de1aytheemergenceofopen,inordertomeettheneedsofthepeop

4、1eonthehighqua1ityof1ife.Thecontentoftheresearchcorridor1ightingcontro1system.Throughsoundand1ightcontro1circuitofthecircuitde1ay,circuit,unitcircuitana1ysis,circuitdebuggingwiththese1ectionandana1ysisofdataandresearchinsevera1areastoachieveasoundand1ightde1aycorridor1ightsdonotworkduringtheday,buts

5、udden1ythenightbeforesendsoundsigna1stoautomatica11yturnonthe1ights,andoffautomatica11yafter30sde1aycontro1requirements.Inva1idreducedpower1oss,toachieveenergy-savingeffect.Keywords:soundcontro1,1ight-dependentcontro1,time-de1ay,trigger摘要2ABSTRACT21 绪论22 声光延时控制电路31.1 1电路组成31.2 电路原理31.3 单元电路分析51.4 电路

6、调试与选择102.5数据与分析3结论14参考文献15致谢161绪论传统的楼道照明灯控制是手动控制，即利用开关等元器件，以最简单的手动操作来启动和关闭照明器，从而满足照明的要求，达到控制的目的。此时照明控制仅停留在让使用者有需要时手动开启照明器，不能自动开启和关闭它。然而，声光双控延时开关却实现了仅在需要时开启照明器，节约能源，杜绝浪费，而且结构简单，操作方便,价格低廉，有一定的实用价值，在一些小范围，小区域广泛使用。自动控制的楼道照明系统在手工业控制的基础上，充分依靠声、光等技术，不断改进，既能控制大范围又能控制小区域，使用灵活；控制通断，还可连续调光，营造气氛，满足要求，控制更为有效，科学，

7、准确。本课题研究楼道照明灯控制系统设计，采用声光延时控制电路，达到人来灯亮，人走灯灭的控制要求。即在夜晚，有人走过楼梯通道时，当有脚步声或其它声音时，楼道自动点亮，提供照明；当人进入家门或走出公寓，楼道灯延时一定时间后自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所,它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点。2声光延时控制电路声光延时控制电路的本质就是替代传统机械开关的一款受声、光控制的电子开关。在白天或者夜晚光线较亮或者夜晚光线较暗但无声音时，电子开关断开灯灭，只有在夜晚光线较暗并且声音达

8、到一定强度的某个瞬间，电子开关闭合灯亮，短暂的声音信号消失后，灯继续点亮一段时间后，电子开关恢复断开状态，灯灭，等待下一次声音信号的触发。2.1 电路组成该声、光延时控制电路由主电路、电源电路、光控电路、声控电路、延时电路、逻辑转换电路六个单元电路组成。电源电路将为主电路、光控电路、声控电路、延时电路、逻辑转换电路五个模块供电,因此在电路框图中电源电路模块没有画出。其方框图如图2-1所示：2.2 图2T声光延时控制电路方框图2.3 电路原理声光延时控制电路图2-2所示，该电路系统由声音和光线的强度来控制照明灯点亮与熄灭的。其中主电路有晶闸管T2,光控电路有光敏电阻器RG,声控电路有三极管、驻极

9、体传声器BM,延时电路有二极管D6、电容器C4,逻辑转换电路有与非门GjG八二极管D6。光敏电阻器RG是用来实现光线控制的，白天，光敏电阻器RG受光照射而成低阻态，使与非门C的一个输入端（IC的2脚）为低电平，GI锁定输出高电平，声控电路不起作用，G2输出低电平，D6截止,G3输出高电平，G,输出低电平，丁2截止，照明灯不亮。夜晚，RG无光照射而成高阻态，GI的一个输入端（IC的2脚）变为高电平。只有RG在高阻态的情况下，声控电路才能进入工作状态，传声器BM是用来实现声控的接受部件，同时还担当着将声音信号转化为电信号的职责。当传声器BM接收到声音信号（例如脚步声、咳嗽声等）时，BM会将该声音信

10、号转化为微弱的电信号，这时电信号进入放大电路，经对该电信号进行放大，使GI的另一个输入端（IC的1脚）也变为高电平，G1将输出低电平，G2输出高电平，使D6导通，对电容器C4迅速充电，使G3输入端电压不断升高，G3输出低电平，当C4充满电时，G4输出高电平，使丁2受触发而导通，照明灯通电点竞。当声音信号消失后，延时电路开始作用，这时，G1恢复输出高电平，G2输出低电平，截止，C4经R7缓慢放电，约30s左右，C4放电结束，G3的输入端变为低电平，G4的输出端由高电平变为低电平，T2截止，照明灯熄灭。通过以上步骤，声光延时控制电路完成一个周期的工作，在现实中的表现就是，在光线黑暗到一定程度，再有

11、声音出现的情况下，灯泡自然点亮，约持续30s的光亮后，自动熄灭。接下来，将对该电路各个模块进行逐一介绍。2.4 单元电路分析1 .主电路主电路是用来控制照明灯的点亮和熄灭的。如图2-3所示，它由整流桥DD4、晶闸管T2、照明灯组成。图2-3主电路晶闸管的阳极和阴极之间等效为一个电子开关，晶闸管导通时相当于电子开关闭合，关断时，相当于电子开关断开。在声光延时控制电路中，由于负载是固定不变的，所以只能通过降低阳极电位来关断晶闸管。如图2-3所示，在市电进入正半周且控制极加入触发信号时，晶闸管导通，灯亮；当控制极的触发信号消失后，只有在220交流电过零进入负半周时，晶闸管关断，使灯灭，但是由于市电频

12、率为50Hz,周期为20ms,非常短暂，因此给人的错觉好像是控制极的触发信号加入或消失的同时就点亮或熄灭照明灯，因此后述将简化晶闸管触发与关断的过程描述。其中在此，整流电路作为声光控制电路所需的直流电源，触发信号来源于声光控制电路，D选用1N4007硅整流二极管，T2选用MCR1OO-6型晶闸管。2 .电源电路电源电路是用来给主电路、光控电路、声控电路、延时电路、逻辑转换电路供电的，如图2-4所示，由整流桥D1D八限流电阻器R八稳压二极管D5、滤波电容器C1组成。其中D1D4构成桥式整流电路，在照明灯未点亮时Vg=0.9220V=198VoR八Ds构成并联型稳压电路，Va=6.2V,作为声光控

13、制电路所需的直流电源。灯亮后，VG下降至75V左右，VA下降至3V,由于A点电压随负载工作状态的变化而变化，所以图2-2中所用与非门一定选CMOS类型，这种类型集成电路的电源电压范围3V18Vo其中R4选用1/2W金属膜电阻器，G选用耐压值为16V的铝电解电容器，Ds选用1W,6.2V硅稳压二极管。G图2-4电源电路3 .光控电路光控电路是指用光线的强弱来控制器件通断的电路。如图2-5所示，由电阻器R3、光敏电阻器RG组成。显然，C点电位为：Vc=VaRG/(R3+RG)(2-1)由于光敏电阻RG的阻值反映了光线的强弱，当VC到达某一电压时，才能使声控电压起作用，这个电压被称为阈值电压，其电压

14、值为：Vth=0.5Vdd=0.5Va=3.IV(2-2)因此，要使该电路正常工作，在白天或者夜晚光线较亮时，应该满足VcVth,门Gi打开，门G1的输出状态取决于声控电路。因此根据上述二式及实测光敏电阻的亮阻和暗阻可确定电路正常工作时R3的范围。在电路中RG选用MG45系列光敏电阻器，R3选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。AR3Oc图2-5光控电路4 .声控电路声控电路是指用声音的强弱控制器件的通断电路。这部分电路主要包括声电转化电路，放大电路。如图2-6所示，由三极管、电阻器Ri、R2、R5、电容器C2、C3、驻极体传声器BM组成。传声器BM将声音的强弱变化为电信号，并经三极管与电阻R

15、2、Rs构成共发射极放大电路放大，由于Rs引入了交直流电压并联负反馈，可以稳定电压放大倍数、减小输出电阻及输入电阻。静态时有以下结果：Ibq=(Va-0.7V)/(1+)R2+R5(2-3)ICQ=BIbq(2-4)Uceq=Va-(1+B)IbqR2,(2-5)采用一个B=IOO三极管的，根据图中参数可知工作在饱和区。动态时，如果环境的声音信号很弱，三极管仍处于饱和状态，B点为低电平。当环境声音信号达到一定强度时，通过BM拾音输出经C3耦合到的基极，使集电极亦即B点电位随着声音强度而高低变化，当声音达到一定强度时，B点输出高电平。其中R1、R2、Rs选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器，C2选用耐压值为16V的铝电解电容器，C3选用涤纶电容器或独石电容器，BM选用微型灵敏度驻极体传声器。r21rJ56k口乳枭1IJ10.01uFC3T1图2-6声控电路5 .延时电路延时电路是指能使照明灯受触发后点亮一段时间的电路。如图2-7所示，由二极管D6、电容器C4、电阻器R7组成。刚接通的瞬间Uc4=0,如果VD=O时,D6截止,由于CMOS与非门的输入电流近似为0