电工电子课程设计.doc

题目___触摸式延迟照明灯_____________
班级____09计科一班__________________
学号____200910510123_________________
姓名____高会仁_______________________
指导____万军_________________________
时间_2011/12/12---2011/12/16_________

景德镇陶瓷学院
电工电子技术课程设计任务书
姓名 高会仁 班级 09计科一班 指导老师 万军
设计课题： 触摸式延迟照明灯

设计任务与要求

查找一个感兴趣的电工电子技术应用电路，要求电子元件超过30~50个或以上，根据应用电路的功能，确定封面上的题目，然后完成以下任务：
1、 分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述；
2、 对电路的每个部分分别进行单独说明，画出对应的单元电路，分析电路原理、元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等；
3、 用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、学号、姓名等信息；
4、 对整体电路原理进行完整功能描述；
5、 列出标准的元件清单；

设计步骤

1、 查阅相关资料，开始撰写设计说明书；
2、 先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；
3、 依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；
4、 列出标准的元件清单；
5、 总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；
6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。

参考文献

[1] 华成英,童诗白.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.5.
[2] 张庆双.实用电路设计[J].北京:机械工业出版社,2003.
[3] 康华光.电子技术基础（模拟部分）[M], 北京:高等教育出版社,1999.
[4] 彭介华.电子技术课程设计指导[J].北京:高等教育出版社,1997.
[5] 陈东. OrCAD电路设计[M].北京:国防工业出版社,2004.
[6] 孟庆涛,郑凤翼.图解电子控制电路[M].北京:人民邮电出版社,2006.

目录

1、 总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
2、 稳压电路设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
3、 触摸片电路设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
4、 简单延时照明灯的电源电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
5、 触摸延时电路的延时电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
6、 总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
7、 总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
8、 元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
9、 参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
10、 设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1、总体方案与原理说明
1.1、设计要求
选取一种方法，制作一个以触摸控制的照明灯开关电路，要求该电路能在人手触摸后点亮照明灯，能自动够延时一小段时间，然后再自动熄灭照明灯。
（1）能达到照明使用的目的。
（2）触摸部分必须是人的，手指或身体的部位触及才可以开始照明。
（3）当人手离开触摸片一段时间以后，等才可以慢慢熄灭，已达到节约电能的目的。
1.2、总体方案设计
根据课题要求，可将控制器分为三部分来实现。
（1）电源部分
从市电交流220V转为低压直流电，共给相关控制电路。主要采用整流桥整流和稳压二极管的稳压特性来完成。
（2）触摸电路
触摸式开关电路的基本原理是：利用人体的导电性质，通过金属片把人体感应电压输入电子电路中，再经过放大元件放大，而作用于电路。常见的放大元件有集成运放，三极管，场效应管等。
（3）延时电路
延时电路被广泛应用于延时电灯，洗衣机，微波炉等电器种，使电器的使用更加方便。精确度高的电路被用于秒级控制的电器中。常用的简单延时电路的基本原理是利用电容的充电放电功能来实现延时功能，并与各类电子元件相互组合实现不同的延时控制。延时电路可实现延时开启和延时关闭等控制。
1.3、总体方案框图
稳压部分
照明部分
整流部分
延时部分
市电
触摸部分

1.4、基本原理
（1）、采用分离元件设计电路的硬件的延时部分，具体的实现步骤如上。
（2）、采用电容和三极管，主要利用了电容的充放电时间，来控制三极管的导通与否，当有人触及触摸片的时候，电容开始充电，当充电达到一定的电压值的时候，三极管导通，消耗电源，从而照明器具开始点亮当不再触及的时候，电容开始放电暂时维持三极管的导通，从而达到延时照明的目的。

2、稳压电路
经整流后的直流输出电压脉动性很大，不能直接使用。为了使桥式整流后输出的直流电压更平滑，加入了大容量滤波电容。在满足条件的情况下，为了电路的简单明了，经济，我们只采取利用一个电容来滤波，这样可以使波动很大的脉动直流电转化为一个波动比较小可以满足使用条件的直流电压。电容的储能作用，使得输出直流电压波形比较平滑，脉动成分降低，输出直流电压的平均值增大。采用电容滤波电路可以得到脉动性很小的直流电压，但输出电压受负载变动的影响较大，其主要用于要求负载电流较小，负载基本不变的场合。滤波电容一般采用电解电容，使用时注意极性不能接反，电容器的耐压应大于它实际工作时所承受的最大电压。通常电容器的耐压取（1.5～2）V2。
为了提高经过电容滤波后，直流电压的稳定程度。我们采取加入稳压二极管VS稳压的措施，采用一个功率稍大一些的十二V的稳压管，把电压稳定在12V。
稳压二极管VS的上端的电压会被稳定到12V，这样就能保证后面的三极管能够得到稳定的直流电源供电，是电路变得更加稳定。

3、触摸片电路
触摸片的设计也是本着简约低成本的方案设计，当有人用手触及触摸片的时候，三级管导通，由于已经采取了稳压的措施，所以可以放心人手触及的安全问题，图7为触摸片的设计，触摸片采用导电性良好的铜片，当有人用手触及触摸片的时候，人身上文微弱电流出发了三极管（三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。IC 的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示变化量。），三极管的放大倍数β一般在几十到几百倍。
三极管在放大信号时，首先要进入导通状态，即要先建立合适的静态工作点，也叫 建立偏置 ，否则会放大失真。
在三极管的集电极与电源之间接一个电阻，可将电流放大转换成电压放大：当基极电压UB升高时，IB变大，IC也变大，IC 在集电极电阻RC的压降也越大，所以三极管集电极电压UC会降低，且UB越高，UC就越低，ΔUC=ΔUB）的导通，式电容开始充电。

4、简单延时照明灯的电源电路

电源电路有整流二极管的四个二极管、电阻器R3、发光二极管VL、稳压二极管VS等组成。控制电路有触摸电极A，电阻器R6、R5、晶体管V1、V2和单向晶闸管VT组成。接通电源后，交流电220V电压经过VD1~VD4整流、R3限流电阻以及VS稳压后，产生+12V电压，供给控制电路。

5、触摸延时电路的延时电路

如图所示，晶体管V1、V2及晶闸管VT处于截止状态，流过照明灯EL中的电流仅有2MA左右，不足以使EL点亮。
当用手触摸到触摸片的时候人体感应信号经电阻R5、R6加至V2的基极，使V2导通。V2导通后，其集电极电压降低，使V1也导通。V1导通后，其集电极输出触发高电平，使晶闸管受触发而导通，照明灯点亮。
在v2导通瞬间，电容器C1通过v2集电极与发射极（c、e极之间）并接在+12V两端，使得C1上迅速充满约12V左右的电压。照明灯EL点亮、人手离开金属片A的时候，v2虽然截至，但C1所充电压通过电阻R1向V1的发射结（b、e极之间）放电，使得v1仍然导通，所以照明灯EL仍能持续发光。当电容器c1放点结束之后，v1截止，使得晶闸管VT也截止，照明灯EL熄灭。
发光二极管串联在+12V电源电路中，可以作为夜间指示灯，只示金属片的位置。
R1、R2和c1的数值决定着照明灯的延迟时间，可以通过改变R1的电阻值来改变延迟时间：若R1为100K欧姆，则延迟时间为60S；若R1为150K欧姆则延迟时间为90S；若R1为220K欧姆，则延迟时间为135S。
6、总体电路原理及相关说明
利用人体的感应电压触发的,因为在我们的环境里我很多的电磁波,都会使人体产生感应电压,就是这个原理. 因为有了感应电压才能触发触摸开关的输入三级管(一般是高输入阻抗的COMS管)使它导通,从而控制电路开关.手指比较干燥，或者接触面积较小，都无法形成的足够的出发电流。在电路里面有时间继电器吧，延时就是靠他来完成的
当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器就是时间继电器。
当线圈加上信号后，通过减缓电磁铁的磁场变化而后的延时的时间继电器叫电磁时间继电器； 由分立元件组成的电子延时线路所构成的时间继电器，或由固体延时线路构成的时间继电器叫电子时间继电器； 由电子或固体延时线路和电磁继电器组合构成的时间继电器叫混合式时间继电器。它们的作用原理都相同，就是在时间继电器线圈上加入或断开电源，经过你给定的时间后而动作，来控制主线路的接通与断开。

7、总体电路原理图

8、元件清单
l 整流桥的4个二极管使用1N4007整流二极管；
l VL选用直径为3mm或者直径为5mm的高亮度发光二极管；
l VS选用1W的并且稳压电压在12V的稳压二极管。
l 晶体管V1选用S9012硅PNP型晶体管；
l v2选用V9013NPN晶体管。VT选用MCR100-6晶闸管。
l R1至R6选用1/4W碳膜电阻器或金属膜电阻器。
l C1和C2均选用耐压值为16V的电解电容。
l EL为普通白织灯泡，功率以不超过100W为宜。

参考文献

[1] 华成英,童诗白.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.5.
[2] 张庆双.实用电路设计[J].北京:机械工业出版社,2003.
[3] 康华光.电子技术基础（模拟部分）[M], 北京:高等教育出版社,1999.
[4] 彭介华.电子技术课程设计指导[J].北京:高等教育出版社,1997.
[5] 陈东. OrCAD电路设计[M].北京:国防工业出版社,2004.
[6] 孟庆涛,郑凤翼.图解电子控制电路[M].北京:人民邮电出版社,2006.

设计心得体会
本次课程设计要求设计一种触摸延时照明器。应用所学的知识及在图书馆搜集的资料，对题目所要求的电路进行了设计。
1、根据要求，查阅大量的资料后，发现这是一种非常简洁、稳定完美的电路，不但实际成本低，而且简单实用。
2、为了做好这次课程设计，我查阅大连的相关资料，吸取一些资料中的优点，并且又把自己的设计思路融入其中。
3、由于为了完成这次的课程设计，我真对电路中的各个元件参数进行了相关的计算。
4、通过这次的课程设计，使我对模拟电子技术又有了更深一层次的了解，并且又使得自己在模拟电子电路的学习上有了更大的进步，收获很大。
随着第三次科技革命的到来，我们的生活正迈向自动化和智能化。各种电子产品，正一步步地走进我们的生活中来。而许多电子产品都是一个电子控制系统，按照设计者意愿进行工作。通过设计一个简单的电子控制系统，有助于我们更好地了解现代科技，并让我们从中体现科技所带来的乐趣，所以研究的目的是为了认识现代科技中的电子技术。