PAGEPAGE1教室自動感應(yīng)照明控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要為了適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)飛速發(fā)展的需要，更好地培養(yǎng)21世紀的應(yīng)用型電子技術(shù)人才，在自動化技術(shù)日趨成熟的今天，照明電路的自動化控制已是隨處可見的了。但是要做到功能強可靠性高、價格低廉等一系列優(yōu)點，這就是我們現(xiàn)在研究的課題了。照明電路不僅用在工業(yè)生產(chǎn)中而且已滲入到人們工作和生活的各個角落。幾乎是從小到生活照明，大到工業(yè)控制，照明電路都起到了舉足輕重的作用。自動感應(yīng)照明控制系統(tǒng)有力地推動了各行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代，應(yīng)用前景非常廣闊。目前，在各類學(xué)校教室的照明燈由于管理不善，經(jīng)常是教室空無一人，卻燈火通明，極大的浪費電源。該設(shè)計題目是通過對目前市場上銷售的同類產(chǎn)品的調(diào)查研究，找出現(xiàn)有產(chǎn)品的不足之處和為什么沒有推廣的原因，設(shè)計制作適合用戶使用和方便使用的產(chǎn)品。主要設(shè)計內(nèi)容：人體感應(yīng)檢測系統(tǒng)設(shè)計、自動照明開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計。關(guān)鍵字HN911熱釋電紅外線傳感器555定時器雙向晶閘管穩(wěn)壓二極管光敏電阻器一、設(shè)計原理及方框圖在光線亮?xí)r，節(jié)電開關(guān)呈關(guān)閉狀態(tài)，燈不亮，夜間或光線較暗時，節(jié)電開關(guān)呈預(yù)備工作狀態(tài)。當有人經(jīng)過該開關(guān)附近時，紅外傳感器檢測到人體信號把節(jié)電開關(guān)啟動，燈亮，當人離去時，延時40～50秒后節(jié)電開關(guān)自動關(guān)閉、燈滅。圖1是教室感應(yīng)自動照明控制電路的原理方框圖，由紅外傳感器、放大電路、倍壓整流、光控電路、電子開關(guān)、延時和交流開關(guān)七部分電路組成。圖2.0教室感應(yīng)自動照明控制電路的原理方框圖二、原理圖及其說明圖2-1紅外線傳感器、光控智能開關(guān)原理圖2.1原理說明電路原理：紅外傳感器是感應(yīng)人體信號，VT1、R1、R3、C1組成放大電路。為了獲得較高的靈敏度，VT1的β值選用大于100。R3不宜過小，否則電路容易產(chǎn)生間歇振蕩，C2、D1和D2、C3構(gòu)成倍壓整流電路。R4、R5和光敏電阻D5組成光控電路。有光照射在D5上時，阻值變小，對直流控制電壓衰減很大。VT2、VT3和R7、D3組成的電子開關(guān)截止，C4內(nèi)無電荷，單向可控硅MCR截止，燈泡不亮。在MCR截止時，直流高壓經(jīng)R9、R10、D4降壓后加到C3、CW1（穩(wěn)壓管）上端。C3為濾波電容，CW1為穩(wěn)壓值12～15V的穩(wěn)壓二極管，保證C3上電壓不超過15V直流電壓。當無光照射D5時，D5阻值很大，對直流控制電壓衰減很小，VT2、VT3等組成的電子開關(guān)導(dǎo)通，D3也導(dǎo)通，使C4充電。R8、C5和單向可控制MCR、D6～D9組成延時與交流開關(guān)。C4通過R8把直流觸發(fā)電壓加到MCR控制端，MCR導(dǎo)通，燈泡點亮。燈泡發(fā)光時間長短由C4、R8的參數(shù)決定，按圖中所給出的元器件數(shù)值（R8為22K），發(fā)光40~50秒左右后，MCR截止，燈熄滅。C5為抗干擾電容，用于消除燈泡發(fā)光抖動現(xiàn)象。2.2電路各部分介紹2.2.1紅外線傳感器熱釋電人體紅外線傳感器是上世紀80年代末期出現(xiàn)的一種新型傳感器件?，F(xiàn)在，已得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前，一些書刊只簡要介紹了被動式熱釋電人體紅外線傳感器的基本應(yīng)用。本文就主動式和被動式兩方面的基本應(yīng)用原理作大致介紹。目前，市場上出現(xiàn)的熱釋電人體紅外線傳感器主要有上海產(chǎn)的SD02、PH5324，德國產(chǎn)的LH1954、LH1958，美國HAMAMATSU公司產(chǎn)P2288，日本NIPPONCERAMIC公司的SCA02-1、RS02D等。雖然它們的型號不一樣，但其結(jié)構(gòu)、外型和電參數(shù)大致相同，大部分可以彼此互換使用。利用紅外線的物理性質(zhì)來進行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應(yīng)快等優(yōu)點。紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號輸出。光電檢測元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如采用紅外線傳感器遠距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位，及時對疾病進行診斷治療（見熱像儀）；利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對地球云層進行監(jiān)視，可實現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報；采用紅外線傳感器可檢測飛機上正在運行的發(fā)動機的過熱情況等。HN911采用熱釋電紅外控制模塊的照明燈，它可以用于衛(wèi)生間、儲藏室、樓梯走廊等處，可做到人來燈亮，人走燈滅，并且還具有白天自動封鎖功能。HN911系列模塊是采用新技術(shù)和新工藝，將高靈敏度的熱釋電紅外傳感器、放大器、信號處理及輸出電路組裝在一起制成模塊式電路，它具有從信號接收至控制輸出的全部功能。在它的輸出端接上晶體管放大電路或單穩(wěn)態(tài)電路可以驅(qū)動繼電器，接上光耦合電路可以驅(qū)動雙向可控硅。圖2-3HN911模塊的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)2.2.2單相倍壓整流電路在一些需用高電壓、小電流的地方，常常使用倍壓整流電路。倍壓整流，可以把較低的交流電壓，用耐壓較低的整流二極管和電容器，“整”出一個較高的直流電壓。倍壓整流電路一般按輸出電壓是輸入電壓的多少倍，分為二倍壓、三倍壓與多倍壓整流電路。圖4-4是二倍壓整流電路。電路由變壓器B、兩個整流二極管D1、D2及兩個電容器C1、C2組成。圖2.4單相倍壓整流電路其工作原理如下：e2正半周（上正下負）時，二極管D1導(dǎo)通，D2截止，電流經(jīng)過D1對C1充電，將電容Cl上的電壓充到接近e2的峰值，并基本保持不變。e2為負半周（上負下正）時，二極管D2導(dǎo)通，Dl截止。此時，Cl上的電壓Uc1＝E2與電源電壓e2串聯(lián)相加，電流經(jīng)D2對電容C2充電，充電電壓Uc2＝e2峰值＋1．2E2≈2E2。如此反復(fù)充電，C2上的電壓就基本上是2E2了。它的值是變壓器電級電壓的二倍，所以叫做二倍壓整流電路。在實際電路中，負載上的電壓Usc=2x1.2E2。整流二極管D1和D2所承受的最高反向電壓均為2E2。電容器上的直流電壓Uc1=E2，Uc2=2E2。可以據(jù)此設(shè)計電路和選擇元件2.2.3延時電路分析RC電路的過渡過程時，不一定只分析電容電壓的變化，可能是任意支路電流或任意元件上的電壓，所以一般用f(t)表示任意一種電量。這里寫出分析RC電路任意電量的過渡過程的步驟：(1)計算換路前最后時刻t=0-時電容電壓uc(0-)的值。分析電路時，要把電容看作開路，按直流電路的分析方法計算；(2)按換路定律uc(0+)=uc(0-)，寫出換路后的電容電壓；(3)求電路中需要的f(0+)值。注意使用換路后的電路，將uc(0+)作為直流電壓源進行分析；(4)求f(∞)值：注意使用換路后的電路，電容看成開路用直流電路分析方法；(5)求時間常數(shù)t：R是從電容兩端看進去的等效電阻，注意應(yīng)將電壓源短路、電流源開路，再進行電阻的串并聯(lián)，然后計算t＝RC。(6)用三要素公式求：所以RC延時電路的延遲時間可以通過改變RC的值來實現(xiàn)，它具有改變方便，制作簡單的優(yōu)點，因而廣泛用于對延遲時間要求不是很高，很長的電路中。2.2.4光控電子開關(guān)電路的設(shè)計光控電子開關(guān)起到日熄夜亮的控制作用，以節(jié)約用電。圖2-5光控電子開關(guān)原理圖2.2.5工作原理電路如圖2-4所示，220V交流電通過燈泡H及整流全橋后XC5215-6BG225I，單向可控硅VS因無觸發(fā)電流而阻斷。此時流過燈泡H的電流≤2.2mA,燈泡H不能發(fā)光。電阻R1和穩(wěn)壓二極管DW使三極管V偏壓不超過6.8V，對三極管起保護作用。夜晚，亮度小于一定程度時，光敏二極管D呈現(xiàn)高阻狀態(tài)≥100KΩ，使三極管V正向?qū)ǎl(fā)射極約有0.8V的電壓，使可控硅VS觸發(fā)導(dǎo)通，燈泡H發(fā)光。RP是清晨或傍晚實現(xiàn)開關(guān)轉(zhuǎn)換的亮度選擇元件。2.2.6紅外線傳感器、光控智能開關(guān)的制作與調(diào)試本電路按要求選擇元器件，焊接正確，即可使用推廣。若靈敏度不夠，可減小熱釋電紅外線傳感器串聯(lián)的電阻R1，但R1不夠太小，應(yīng)視具體情況而定。適當減小R1后靈敏度仍不夠時，可更換耦合電容C1，將1uF換成0.7uF，效果將很顯著。制作的如圖2-3所示。圖2-6紅外線傳感器、光控智能開關(guān)PCB板2.2.7光控電子開關(guān)的安裝與調(diào)試安裝時將它與受控電燈H串聯(lián)，并讓它正對著天幕或房子采光窗前較明亮的空間，避免3米以內(nèi)夜間燈光的直接照射。調(diào)試宜傍晚時進行，調(diào)節(jié)RP阻值的大小，使受控電燈H在適當?shù)牧炼认率键c亮。制作的如圖2-5所示。圖2-7光控電子開關(guān)的PCB板三、照明電路中實際中元件的選用及設(shè)計1、電路設(shè)計原理HN911是一款新型熱釋電紅外探測采用雙列6腳直插式封裝。其管腳排1所示。該傳感器由于內(nèi)部放大器可以將人體輻射保證了傳感器的工作穩(wěn)定性。HN911可在嚴寒或炎熱等惡劣環(huán)附表為HN911紅外探測模工作原理HN911紅外探測模塊內(nèi)部電路主要放大器、比較器、電1腳輸出高電平,2腳輸動態(tài)時,即有移動發(fā)熱物體傳感器接收到紅外輸出幅度約1mV、頻率0.3～的微弱信號。該信號經(jīng)放大器放由比較器比較,經(jīng)信號處理電路處最后由延時輸出電路輸出用做驅(qū)HN911模塊內(nèi)放大器具有溫度補探測器工作時,人體輻射和周當背景紅外輻射增強。2、工作原理采用HN911熱釋電紅外控制模塊的照明燈電路原理圖如圖3-1所示，電路中ICl為HN911熱釋電紅外傳感控制模塊，平時2腳輸出高電平，當它探測到人體發(fā)出的紅外光線時，其輸出端2腳可輸出脈沖寬度大于2s的負脈沖信號，并直接加至555時基集成電路IC3的觸發(fā)端2腳。圖3-1采用HN911熱釋電紅外控制模塊的照明燈電路原理圖HN911系列模塊共有3種型號，即通用型（HN911T）、微功耗型（HN911L）和低溫型（HN911D）。HN911系列模塊具有良好的抗干擾性能，尤其是抗電磁波性能十分優(yōu)良，并可在一20℃（T型和L型）到一3000(D型）的低溫下穩(wěn)定地工作。HN911系列模塊能在低溫下穩(wěn)定地工作，主要得益于它的溫度補償電路。該電路能在因環(huán)境溫度變化將使放大器的增益發(fā)生變化時及時進行補償，使放大器的增益一直保持穩(wěn)定。HN911的輸出端輸出的是一個脈沖寬度大于2s的脈沖信號，其中1腳輸出的是正脈沖信號，2腳輸出的是負脈沖信號。電路中IC3接成典型的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，電路翻轉(zhuǎn)置位，3腳輸出高電平，VT3迅速導(dǎo)通，繼電器K吸合，其常開觸點閉合可以接通被控照明燈的電源，使其通電發(fā)光。此時電源經(jīng)R2向C3充電，約經(jīng)t二1．1RZC3時間，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，電路復(fù)位，3腳恢復(fù)低電平，VI3截止，k釋放，被控照明燈熄滅。如果有人在IC1的探測范圍內(nèi)不斷活動，IC1的2腳將不斷有負脈沖輸出，所以照明燈不會熄滅，直至人離開，延遲I．1RZC3時間后，照明燈才熄滅。調(diào)節(jié)電位器RP1可以調(diào)整IC1模塊的探測靈敏度。111‘RL,R3,R4等組成光控制電路。在白天，光敏電阻器RL受自然光線照射呈低電阻，VT1導(dǎo)通，故IC3的4腳在低電平，所以IC3被強制復(fù)位，3腳始終保持低電平，照明燈不會被點亮。只有到了晚上，RL失去自然光線照射，呈高電阻，VT1截止，從而解除對IC3的強制復(fù)位，電路才能被觸發(fā)工作。調(diào)節(jié)RP2可以改變電路的光控制靈敏度。VT2與R6組成自保電路，它可以解決晚上自身燈光對電路的干擾。晚上，當有人走進IC1的探測范圍，IC3翻轉(zhuǎn)置位，K吸合，由它控制的照明燈點亮。555時基集成電路3腳輸出的高電平，同時又經(jīng)R6加至VT2的基極，使VT2迅速導(dǎo)通，故使VT1截止，這就保證了555時基集成電路的4腳電平不會因為RL受自身光線照射而跌落。如果沒有自保電路，RL在安裝時必須要避開自身燈光的照射，否則電路不能正常工作。IC2為7805三端穩(wěn)壓集成電路，它為HN911熱釋電紅外傳感模塊提供穩(wěn)定的5V工作電壓。3、元器件選擇ICl選用HN911熱釋電紅外控制模塊；IC2選用LM7805三端穩(wěn)壓集成電路；IC3選用NE555時基集成電路。RL應(yīng)選擇MG45型光敏電阻器，要求亮阻小于5kn，暗阻大于IMn，如MG44-03、MG45-13等型號。其他元器件無特殊要求．可按圖3-1所標型號及參數(shù)選用。結(jié)束語完成這次畢業(yè)設(shè)計的過程中，我們同組的同學(xué)們集思廣益獲得了不小的收獲，我們通過畢業(yè)設(shè)計可以很好的鞏固自己所學(xué)的知識。在以后的學(xué)習(xí)、工作、生活中要多動手、動腦。想和做是分不開的，一定要把想和做聯(lián)系起來。用思想指導(dǎo)自己，用動手證明自己的思路。在設(shè)計的過程中，我對課本的知識有了更深的認識，對我們所學(xué)的知識更深刻的得到應(yīng)用，使我們進一步提高了設(shè)計能力和動手能力，讓我們的思維更活躍了同時讓我們對芯片的使用有了更深的理解和認識，對芯片的功能加以靈活運用。讓我們把自己所學(xué)的知識與實際操作相接合，善于巧妙的應(yīng)用所學(xué)的芯片連接電路。在試驗的過程中難免會出現(xiàn)一些問題，當遇到問題時一定要用心排除，運用所學(xué)的知識進行分析。隨著電子工業(yè)日新月異地飛速發(fā)展，新知識、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，本次畢業(yè)設(shè)計將理論和實踐做到綜合化、實施化、注重動手能力的培養(yǎng)，有利于我們在學(xué)習(xí)過程中掌握與活學(xué)活用。有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力，提高了同學(xué)處理實際問題的能力，拉近與現(xiàn)實的距離。同時告訴我們在今后我們工作中肯定會遇到一些實際操作問題，要看我們?nèi)绾稳ソ鉀Q，而不應(yīng)該有問題了就停在原地希望同伴來解決，要學(xué)會耐心分析。從這次設(shè)計中，我意識到要做好一件事情，必須具有扎實的知識基礎(chǔ)，端正實驗態(tài)度，嚴謹?shù)膶嶒炞黠L(fēng)以及“信心、虛心、耐心”只有這樣，將來無論是在做事還是做人上，才能取得成功。通過嚴格的科學(xué)訓(xùn)練和工程設(shè)計實踐，樹立嚴肅認真，一絲不茍，實事求是的科學(xué)發(fā)展觀，培養(yǎng)我們的動手能力和實際操作能力，并培養(yǎng)策劃能力，在以后的生產(chǎn)工作中打好基礎(chǔ)。通過這個畢業(yè)設(shè)計使我們學(xué)到了許多，作為一名當代大學(xué)生，要學(xué)會利用計算機、圖書來查找資料，這樣使我們對知識會有一個全面的了解，也會使我們?nèi)姘l(fā)展?！安环e小流無以成江海，不積跬步無以至千里。”萬層高樓平地起基礎(chǔ)是做好一切的根基。參加畢業(yè)設(shè)計可以開發(fā)我們的設(shè)計潛能，提高我們對該專業(yè)的認識，讓我們成為一個懂原理，重實踐的技能型人才。通過該“實踐”活動的學(xué)習(xí)，讓我們對所學(xué)的專業(yè)課程有了更深厚的興趣，它與我的生活緊密相連?！皩嵺`是檢驗理論的唯一標準”我們學(xué)習(xí)專業(yè)課的目的就是要應(yīng)用它來解決人們?nèi)粘Ｉ钪杏龅降膯栴}，所以在學(xué)好課本的前提下嘗試動手操作培養(yǎng)自己在動手方面的能力，也是作為我們陜航人應(yīng)有的素質(zhì)，大膽實踐，努力創(chuàng)新。謝辭時光匆匆飛逝，三年的大學(xué)時光要告一段落了。在完成畢業(yè)設(shè)計的這幾個月時間里，我們通過查資料、整理資料、寫論文。終于在今天將論文完成了。隨著畢業(yè)論文的完成，在我的身邊幫助我的老師和同學(xué)，也漸漸的增多了。首先要感謝杜老師，在杜老師的悉心指導(dǎo)下我一步步地將論文整理成冊。杜老師擁有淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦