霓虹燈光控定時器開關(guān)電路設(shè)計

1、誠信申明本人申明：我所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計（論文）是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下對四年專業(yè)知識而進(jìn)行的研究工作及全面的總結(jié)。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中創(chuàng)新處不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京化工大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而已經(jīng)使用過的材料。與我一同完成畢業(yè)設(shè)計（論文）的同學(xué)對本課題所做的任何貢獻(xiàn)均已在文中做了明確的說明并表示了謝意。若有不實之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。本人簽名： 年 月 日霓虹燈光控定時開關(guān)電路設(shè)計xxx電子信息工程信工xxxx學(xué)號xxxxx指導(dǎo)教師劉林生副教授摘 要針對當(dāng)前世界能源的短缺和照明能源在深夜時過度浪費問題，本文主要

2、闡述了，通過電源變換、光控開關(guān)、定時開關(guān)和交流無觸點開關(guān)四部分組長的霓虹燈等光控定時電路的研究。主要是依靠 ne555，cd4060以及光敏電阻來實現(xiàn)。這種照明光控定時控制電路的特點是可以在天黑光線變暗時自動將霓虹燈點亮，并計時到深夜再熄滅。與人工手動操作比較起來，開關(guān)及時，擁有良好的節(jié)能效果。這有效的緩解了世界當(dāng)前能源緊缺的情況。在未來必將被越來越多的人依賴，成為霓虹燈及廣告的主流控制開關(guān)。本文還介紹了相關(guān)電路的組成，工作原理以及元件的選擇和參數(shù)設(shè)定。關(guān)鍵詞： 555定時器 cd4060計數(shù)器 光敏電阻neon electric timer switchabstractin view of

3、the current world energy shortage and lighting energy in the night excessive waste problems, this article mainly expounds the, through the power transformation, electric switch, timer switch and exchange mon-contact suitch four parts such as leader of the neon electric circuit of the timing. mainly

4、rely on ne555, cd4060 and photoconductive resistance to achieve. this kind of lighting electric timing control circuit of the features in the dark when the dark neon light will automatically, and time late into the night to go out. compared with manual operation, switch in time, and has good effect

5、in energy saving. this effectively relieve the world the current situation of the energy shortage. in the future will be more and more people rely on, become the mainstream of the neon lights and advertising control switch. this paper also introduces the related circuit composition, principle and co

6、mponent selection and set parameters.key words: ne555 timer cd4060 counter photoconductive resistance目 錄前言1第1章 霓虹燈光控定時開關(guān)的研究價值2第1.1節(jié)霓虹燈的發(fā)展與特點2第1.2節(jié)霓虹燈存在的問題與照明節(jié)能5第1.3節(jié)霓虹燈光控定時開關(guān)的研究目的與方法7第1.4節(jié)霓虹燈光控定時開關(guān)的優(yōu)點7第2章 電路總體設(shè)計與分析9第2.1節(jié)電源轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計9第2.2節(jié)光控開關(guān)電路設(shè)計16第2.3節(jié)定時開關(guān)電路設(shè)計20第2.4節(jié)交流無觸點開關(guān)電路的設(shè)計23第2.5節(jié)過壓、欠壓保護(hù)電路分析26第2.

7、6節(jié)延時電路的設(shè)計32第2.7節(jié)整體電路分析33第3章實現(xiàn)安裝和系統(tǒng)調(diào)制36結(jié)論37附 錄38參考文獻(xiàn)42致謝43前言據(jù)統(tǒng)計，上海市年用電總量約為1400億度，其中392億度（28%）用于照明。若照明節(jié)能50%，則可節(jié)約196億度電，相當(dāng)于火力發(fā)電節(jié)約煤399萬噸；相當(dāng)于減排二氧化碳56萬噸。上海僅僅是世界照明消耗的縮影。近年來，隨著全球經(jīng)濟(jì)地迅速發(fā)展，人類對能源地需求也在逐日增長。很多國家和地方都出現(xiàn)了能源危機，能源問題日益受到世界各國的關(guān)注。資源短缺已經(jīng)成為阻礙社會發(fā)展的主要因素之一，各國都致力于研究資源節(jié)約型、環(huán)保型技術(shù)以緩解日益加劇的資源短缺和環(huán)境惡化問題。2010年全國政協(xié)十一屆三次

8、會議第一號、第二號提案同時聚焦低碳話題。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)之后從國家戰(zhàn)略高度觸發(fā)的又一重大決策。從1992年簽署聯(lián)合國氣候變化框架公約、1997年簽署京都議定書，到2009年哥本哈根氣候會議上溫家寶總理向全世界承諾中國到2020年單位gdp碳排放比2005年降低40%50%，我國正積極應(yīng)對全球氣候變暖對人類生存與發(fā)展的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，加快自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變。我國大部分省、區(qū)、市嚴(yán)重缺電，各地電網(wǎng)出現(xiàn)不同程度的拉閘限電，全年缺電達(dá)600億度，此時正有數(shù)億人受著缺電的“煎熬”。因此，許多人把節(jié)能視為度過眼前饑荒的最后“鎩手锏”?？偹苤F(xiàn)代城市中的霓虹燈廣告牌，大多數(shù)只在夜里12點前起作用，

9、子夜一過，街上行人稀少，霓虹燈就失去了廣告意義。這在無形中便造成了不必要且嚴(yán)重的能源浪費。正因如此，為霓虹燈設(shè)計一種光控定時開關(guān)就可以起到節(jié)能的作用，它能在天黑時自動接通霓虹燈廣告牌的電源，同時開始計時，隔4小時（夏季）或6小時（冬季）后，自動切斷電源，直到第二天夜幕降臨后再次通電循環(huán)，從而實現(xiàn)全自動無人控制，具有良好的節(jié)電和延長燈具使用壽命的功能。第1章 霓虹燈光控定時開關(guān)的研究價值第1.1節(jié)霓虹燈的發(fā)展與特點1.1.1 霓虹燈的發(fā)展霓虹燈是由英文“氖燈”，即“neon sign”得來的，“霓虹”兩字實際上是“neon”的譯音，而現(xiàn)在人們已經(jīng)把“霓虹燈”當(dāng)作專用詞運用了。霓虹燈的發(fā)展可以追溯

10、到英國物理學(xué)家和化學(xué)家法拉第對氣體發(fā)電的研究，電流通過含有少量正負(fù)離子的氣體時，受到紫外線、宇宙射線、微量放射物質(zhì)的作用，在足夠高的外加電壓作用下運動，并與中性氣體分子碰撞后，使中性分子發(fā)生電離，因而離子的數(shù)目倍增。電流通過氣體時還伴有發(fā)光現(xiàn)象，即所謂的輝光放電。其發(fā)光的顏色隨所充氣體的不同而不同。法拉第的理論及其在實驗上的成就，為霓虹燈技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。霓虹燈始源于法國。當(dāng)時所用的燈體玻璃管的直徑是45毫米，現(xiàn)將玻璃管彎制成所需的蚊子或圖案，然后再用一只電壓為1萬多伏的的變壓器供電，使之發(fā)光。當(dāng)時，燈管兩端電極用石墨制成，內(nèi)部充入氮氣或二氧化碳?xì)怏w，前者會發(fā)紅光，后者發(fā)白光。由于這

11、兩種氣體較活潑，很容易和石墨電極起化學(xué)反應(yīng)，陰極濺散出的石墨很快在玻璃管內(nèi)壁形成黑色薄膜層，并大量吸收充入燈管內(nèi)的氣體，使燈管的充氣壓力很快下降，致使霓虹燈的壽命很短。當(dāng)時為了解決這個問題，特在霓虹燈管上加1個特殊的電磁閥門，并在霓虹燈使用一段時間以后再往燈內(nèi)重新補充一定量的氣體，但這樣做并未能在根本上克服上述缺陷。因此，這種燈不僅壽命短，制作工藝復(fù)雜，而且造價昂貴，很難普及。在1907年至1910年期間，科學(xué)家克洛德和林德發(fā)明了液態(tài)空氣分餾。利用這一發(fā)明，在霓虹燈內(nèi)充入一定的惰性氣體，這樣就明顯減緩了氣體在燈管內(nèi)部的消耗速度，顏色也豐富了，可產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)、黃等顏色。第二次世界大戰(zhàn)前夕，光致

12、發(fā)光的材料也被研制出來了。這種材料不僅能發(fā)出各種顏色的光，而且發(fā)光效率也高，我們稱之為熒光粉。熒光粉被應(yīng)用在霓虹燈制作之后，霓虹燈的亮度不僅有了明顯提高，而且燈管的顏色也更加鮮艷奪目，變化多端，同時也簡化了制燈的工藝。故在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，霓虹燈得到了迅猛的發(fā)展。霓虹燈按其玻璃管內(nèi)壁所涂粉的不同，檔分為3種類型：第一種是玻璃內(nèi)壁不涂任何熒光粉，直接采用無色透明的玻璃管。通常成為明管；第二種是在透明玻璃管內(nèi)壁涂油熒光粉，我們稱它為粉管；第三種是采用彩色玻璃，且在玻璃管內(nèi)壁均勻涂上熒光粉，我們稱它為彩管。霓虹燈的壽命在正常情況下高于日光燈和白熾燈，要達(dá)到這一水平必須做到三點：1、制作人員水平過

13、硬，排氣人員轟擊去氣得當(dāng)、徹底；2、啟動它的變壓器不得超載；3、安裝人員細(xì)致合理的安裝；只要做到以上要求，實踐證明霓虹燈的壽命是高于日光燈和白熾燈的。城市夜間照明大致經(jīng)歷了初創(chuàng)、發(fā)展、普及三個階段。城市夜景照明不僅在照明技術(shù)方面有了很大的進(jìn)步，而且在照明質(zhì)量上也經(jīng)歷了“暗亮”、“亮美”、“美雅”的發(fā)展歷程。1.1.2 霓虹燈的特點（1）高效率霓虹燈是依靠燈管兩段電極頭在高壓電場下將燈管內(nèi)的惰性氣體擊燃，它不同于普通光源必須把鎢絲燒到高溫才能發(fā)光，造成大量的電能以熱能的形式被消耗掉，因此，用同樣多的電能，霓虹燈具有更高的亮度。（2）溫度低，使用不受氣候限制霓虹燈因其冷陰極特性，工作時燈管溫度在6

14、0以下，所以能置于露天日曬雨淋或水中工作。同樣因其工作特性，霓虹燈光譜具有很強的穿透力，在雨天或霧天扔能保持較好的視覺效果。（3）低能耗在技術(shù)不斷創(chuàng)新的時代，霓虹燈的制造技術(shù)及相關(guān)零部件的技術(shù)水平也在不斷進(jìn)步。新型電極、新型電子變壓器的應(yīng)用，使霓虹燈的耗電量大大降低，由過去的每米燈管耗電56瓦降到現(xiàn)在的每米燈管耗電12瓦。（4）壽命長霓虹燈在連續(xù)不斷電的情況下，壽命達(dá)一萬小時以上，這一優(yōu)勢是其他任何電光源都難以達(dá)到的。（5）動感強，效果佳，經(jīng)濟(jì)實用霓虹燈畫面由常亮的燈管及動態(tài)發(fā)光的掃描管組成，可設(shè)置為跳動式掃描、漸變式掃描、混色變色七種顏色掃描。掃描由裝有微電腦芯片編程的掃描機控制，掃描管按變

15、好的程序亮或滅，組成一幅幅流動的畫面，似天上彩虹、像人間銀河、更酷似一個夢幻世界，引人入勝，使人難以忘懷。因此，霓虹燈是一種投入少、效果強烈、經(jīng)濟(jì)適用的廣告形式。霓虹燈是一種冷陰極輝光發(fā)電管，其輻射光譜具有極強的穿透大氣的能力，色彩鮮艷絢麗、多姿，發(fā)光效率明顯優(yōu)于普通的白熾燈，它的線條結(jié)構(gòu)變現(xiàn)力豐富，可以加工彎制成任何幾何形狀，滿足設(shè)計要求，通過電子程序控制，可變幻色彩的圖案和文字，受到人們的歡迎。霓虹燈的亮、美、動特點，是目前熱河電光源不能代替的，在各種新型光源不斷涌現(xiàn)和競爭中獨領(lǐng)風(fēng)騷。由于霓虹燈是冷陰極輝光放電，一次一支質(zhì)量合格的霓虹燈其壽命可達(dá)20000-30000小時。隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛

16、速發(fā)展，霓虹燈的品種、規(guī)格也已基本系列化，可供各種用途的選擇，其質(zhì)量已逐步向國際水平靠攏，隨著我國加入wto，與國際水平的差距將越來越小，在不久的將來必將趕超國際先進(jìn)水平，但在目前市場競爭的條件下，也確實有少數(shù)廠商缺乏誠信，在一些用戶不懂霓虹燈的性能、質(zhì)量的情況下，生產(chǎn)、制作低劣產(chǎn)品在市場上低價傾銷，影響霓虹燈的聲譽。為了使廣大用戶熟悉霓虹燈，了解霓虹燈，我們在次簡單介紹一些霓虹燈的品種、規(guī)格以及制作霓虹燈的主要器材，以幫助用戶識別霓虹燈。霓虹燈的主要部件：（1）以規(guī)格分：有6、7、8、9、10、12、15、18、20毫米等粗細(xì)。（2）以玻璃材質(zhì)分：鈉玻璃管（或稱石灰料玻璃管）這種玻璃管穩(wěn)定性

17、差，受潮后極易變質(zhì)、泛堿（風(fēng)化），易爆裂。目前我國使用此種材料的約占80%左右。鉛玻璃管（又稱紅丹料玻璃管）其熱性能、機械性能、電性能、化學(xué)穩(wěn)定性能、真空性能和光學(xué)性能優(yōu)于鈉玻璃管，其耐侯性、使用壽命大大超過鈉玻璃管，目前國際上通用大都是這種鉛玻璃管，我國目前使用量已達(dá)20%-30%左右，凡是追求質(zhì)量好的制作廠家，用戶都選用鉛玻璃管制作霓虹燈。鉛玻璃管又以鉛量的多少分為：重鉛玻璃管、中鉛玻璃管和輕鉛玻璃管。彩色玻璃管，這種玻璃管在拉制玻璃管時已充入燃料，生產(chǎn)出的玻璃管已成彩色玻璃管。（3）以霓虹燈管內(nèi)涂熒光粉材料分：目前使用的多數(shù)霓虹燈管噴涂的是“普通熒光粉”，這種粉價格比較便宜，一般也能滿足

18、各種色彩要求?！叭睙晒夥?，與普通熒光粉比較，其亮度、色度、鮮度更佳。第1.2節(jié)霓虹燈存在的問題與照明節(jié)能1.2.1 城市照明規(guī)劃與節(jié)能（1）城市景觀燈照明的規(guī)劃近幾十年來，我國城市景觀燈照明工作取得了令人矚目的成就，但同時也出現(xiàn)了景觀燈照明中片面追求奢華，攀比亮度，大規(guī)模進(jìn)行盲目、重復(fù)、低檔次建設(shè)的傾向。這不僅導(dǎo)致了人力、財力、物力資源和能源地極大浪費，造成了眩光等夜間環(huán)境的光污染，也造成了景觀照明的精品不多、品位不高的結(jié)果，出現(xiàn)了各自為政、粗制濫造的現(xiàn)象，影響了人民群眾的生活和健康。造成這種現(xiàn)象最主要的原因之一，就是缺少統(tǒng)一、規(guī)范、科學(xué)、合理的城市景觀照明規(guī)劃。目前從全國看來，除了少數(shù)

19、城市，許多城市的景觀照明規(guī)劃相對滯后或者尚未提上日程?；蚴且?guī)劃設(shè)計不規(guī)范，以臨時的方案設(shè)計代替展項設(shè)計規(guī)劃等。以致出現(xiàn)了脫離城市的客觀實際和需要，盲目進(jìn)行景觀照明建設(shè)的局面，浪費了資源，破壞了環(huán)境。這種現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)引起充分重視。（2）城市景觀照明規(guī)劃與節(jié)能的重要性和意義建設(shè)部和國家發(fā)改委關(guān)于加強城市照明管理促進(jìn)節(jié)約用電工作的意見作為我國城市照明工作的第一個規(guī)范性文件，明確提出了編制城市照明專項規(guī)劃的要求和城市照明建設(shè)管理的原則。國務(wù)院關(guān)于加強節(jié)能工作的決定強調(diào)了節(jié)能工作的極端重要性和緊迫性，明確將“綠色照明”列為十大重點工程之一，要求做好節(jié)能的規(guī)劃工作。城市照明專項規(guī)劃包括功能照明和景觀燈照明規(guī)劃

20、。加強城市景觀照明工作，首要任務(wù)就是城市景觀照明規(guī)劃的編制。城市景觀照明工作是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和城市管理的重要內(nèi)容，具有多方面的功能效益。以科學(xué)合理的城市景觀照明規(guī)劃作為指導(dǎo)和依據(jù)實施城市的景觀照明工程建設(shè)和管理，不僅可以美化城市，提高城市文化品位和城市風(fēng)貌水平，提升和展示現(xiàn)代化文明城市的形象，而且可以通過改善投資環(huán)境，提高人們的生活質(zhì)量，活躍和繁榮城市夜間經(jīng)濟(jì)，為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入新的活力，帶動照明、商業(yè)、旅游、文化、餐飲、廣告、經(jīng)濟(jì)事業(yè)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并對城市周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起帶動和輻射作用，增強商家投資、經(jīng)商、辦企業(yè)的信心，加快城市建設(shè)發(fā)展的步伐，甚至在城市的交通、治安等方面能帶來相

21、關(guān)效益，其積極作用是顯而易見的。加強城市景觀燈照明的規(guī)劃，提高城市照明質(zhì)量，提倡綠色照明，保護(hù)生態(tài)，改善城市人居環(huán)境，具有深遠(yuǎn)的社會影響和重要的政治經(jīng)濟(jì)意義。1.2.2 當(dāng)前霓虹燈控制的缺點隨著我過經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，國內(nèi)各地城鎮(zhèn)景觀照明也發(fā)生了變化，霓虹燈產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國霓虹燈企業(yè)以逾幾千家，年總產(chǎn)值超過30億元人民幣，出口創(chuàng)匯方面也有驕人的業(yè)績。中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速健康發(fā)展，西部大開發(fā)、振興東北經(jīng)濟(jì)、長三角、珠三角東西互動、各地旅游、商貿(mào)、餐飲以及文化娛樂事業(yè)日益繁榮，越來越多的城市已將亮化、美化工程列入城市建設(shè)發(fā)展規(guī)劃，霓虹燈已成為不可缺少的夜間文化，夜間霓虹燈廣告也成為不可

22、缺少的媒體，霓虹燈行業(yè)迎來一個新的發(fā)展機遇。21世紀(jì)的今天中國霓虹燈企業(yè)不斷地走進(jìn)國際舞臺，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷歐美等國際市場，在國際這個大舞臺上扮演著越來越重要的角色。而當(dāng)今狀況下的霓虹燈，是在被人工控制的情況下點亮和熄滅的。在控制人員感覺太黑時，將霓虹燈開啟，直到第二天早晨，才會被熄滅。這不僅大大地浪費了電能源，同時還加快了霓虹燈的壽命損耗。這是一個不科學(xué)地開關(guān)霓虹燈的方法。我們需要尋找到更好的辦法來解決這些問題。大面積霓虹燈、彩泡等高亮度、高能耗燈具常被用作造景燈具。道路和廣場上的霓虹燈、景觀燈排列密集，每當(dāng)夜幕降臨便出現(xiàn)“火樹銀花不夜天”的景象。據(jù)統(tǒng)計，每年我國僅城市照明就要消耗掉目前三峽電站5%

23、的發(fā)電量。很多城市照明嚴(yán)重超標(biāo)，一些建筑內(nèi)部耗電竟然高達(dá)25w，照度超出標(biāo)準(zhǔn)35倍；有些景觀燈95%以上的光線射向天空，只有不到5%的光線照到路面，能源浪費和光污染嚴(yán)重。霓虹燈廣告牌在全世界各國的商業(yè)、學(xué)習(xí)、工作和生活等各個領(lǐng)域中起著重要的作用。世界各國無論大中小城市、城鎮(zhèn)、人口聚集地都會有大量的霓虹燈廣告牌。這鞋霓虹燈就如上文所說，從天黑開始，就被控制人員點亮，之后直到凌晨才會被人關(guān)閉。這種過度使用霓虹燈的行為，極度的浪費了能源，這給我們目前緊張的資源供應(yīng)問題，增加了負(fù)擔(dān)。據(jù)不完全統(tǒng)計，2007年中國用電量為7千多億瓦，而且還在以每年增加百分之1.2的速度增加。減少霓虹燈的過度浪費使用，已經(jīng)

24、到了刻不容緩的地步。第1.3節(jié)霓虹燈光控定時開關(guān)的研究目的與方法本文所設(shè)計研究的霓虹燈光控定時電路，是為了在科技發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會，利用作者所掌握的知識，使霓虹燈不會在深夜無人時點亮，即可以在深夜無人時自動熄滅。這樣的電路設(shè)計可以給城市節(jié)省下很多的能源，還可以延長霓虹燈等元件的使用壽命。這是一個綠色科技，相信在不久的將來，它將被越來越多的人所認(rèn)可。霓虹燈光控定時開關(guān)電路的設(shè)計，是通過作者大學(xué)期間學(xué)到有關(guān)數(shù)字電路，傳感器，通信原理等知識。利用光敏電阻、ne555電路、cd4060、雙向可控硅、二極管、三極管、電容和電阻等元件。組成一個由220v交流電源供電，光敏電阻與ne555芯片組成的施密特觸發(fā)器

25、所控制，cd4060進(jìn)行點亮計時的控制點亮?xí)r間的電路。在天黑時光控電路觸發(fā)信號，通過計時系統(tǒng)開始計時，雙向可控硅導(dǎo)通，點亮霓虹燈，并在計時結(jié)束以后自動熄滅霓虹燈。而計時時間的長短可以根據(jù)季節(jié)或天氣等因素的不同，通過人工進(jìn)行調(diào)節(jié)。本電路開關(guān)容易控制，方法可行，具有很高的研究價值和使用價值。第1.4節(jié)霓虹燈光控定時開關(guān)的優(yōu)點1.4.1 可以在天黑時亮起霓虹燈光控定時開關(guān)，可以在天黑光強明顯變?nèi)鯐r，自動開啟電源，使霓虹燈點亮。這種點亮方式，可以在人們覺得光線變暗時，自動亮起，起到了最好的廣告作用?！肮饪卣彰麟娐返闹谱髦饕抢冒雽?dǎo)體光電器光敏電阻的特性制作而成的。它利用光線的強弱來控制照明開關(guān)的動作

26、，動作點可根據(jù)實際光線的強弱調(diào)節(jié)。巡行時無須人員操作，避免了人工開關(guān)不及時等不利因素，因而有效的節(jié)約了電能9”。1.4.2 可以保持有效的點亮?xí)r間霓虹燈光控定時開關(guān)，在整個電路系統(tǒng)中加入了定時器，可以在點亮后自動進(jìn)入計時狀態(tài)，人們可以簡單的設(shè)計它的點亮?xí)r間，自動決定合適關(guān)閉。定時/計數(shù)器是單片機芯片中最基本的外圍接口，也是單片機的最重要的組成部分，它的用途廣泛，常為測試時間、速度、頻率、脈寬提供定時脈沖信號等。例如，我們可以在夏天時調(diào)節(jié)定時/計數(shù)器使其點亮4小時，而冬天調(diào)節(jié)定時/計數(shù)器使其點亮6小時。這樣，不僅可以自由決定霓虹的點亮?xí)r間，還有效的節(jié)約了能源。1.4.3 全自動智能化無需人工控制

27、隨著現(xiàn)在信息技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化成為工業(yè)裝置的發(fā)展趨勢。在高壓開關(guān)領(lǐng)域，智能化開關(guān)發(fā)展迅速，其動力首先來自電力系統(tǒng)越來越高的可靠性要求及其越來越高的自動化程度?，F(xiàn)代配電和用電系統(tǒng)包括供電小區(qū)或智能大廈的電器設(shè)備都要求在監(jiān)測、控制及保護(hù)等方面完全自動化和智能化，開關(guān)作為重要的電流系統(tǒng)控制元件，其智能化則是上述自動化和智能化的基礎(chǔ)。只需要在安裝霓虹燈光控定時開關(guān)時，調(diào)試好點亮?xí)r間即可。之后無需人工控制，開關(guān)可以自行根據(jù)光的強弱，決定點亮與否。這有效的節(jié)省了人力資源。第2章 電路總體設(shè)計與分析第2.1節(jié)電源轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計在電源供電中，有很多種供電電路，其中有開關(guān)電源，變壓器降壓，阻容降壓，下面我們

28、分別做下簡要介紹。圖2.2 開關(guān)電源隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，進(jìn)入80年代計算機電源全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計算機的電源換代，進(jìn)入90年代開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機、通訊、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展1。 開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（pwm）控制ic和開關(guān)器件（mosfet、bjt等）構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出

29、功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關(guān)電源。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。 開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。現(xiàn)代開關(guān)電源有兩種：一種是直流開關(guān)電源；另一種是交流開關(guān)電源。這里主要介紹的只是直流開關(guān)電源，其功能是將電能質(zhì)量較差的原生態(tài)電源（粗電），如市電電源或

30、蓄電池電源，轉(zhuǎn)換成滿足設(shè)備要求的質(zhì)量較高的直流電壓（精電）。直流開關(guān)電源的核心是dc/dc轉(zhuǎn)換器。因此直流開關(guān) 電源的分類是依賴dc/dc轉(zhuǎn)換器分類的。也就是說，直流開關(guān)電源的分類與dc/dc轉(zhuǎn)換器的分類是基本相同的，dc/dc轉(zhuǎn)換器的分類基本上就是直 流開關(guān)電源的分類。 直流dc/dc轉(zhuǎn)換器按輸入與輸出之間是否有電氣隔離可以分為兩類：一類是有隔離的稱為隔離式dc/dc轉(zhuǎn)換器；另一類是沒有隔離的稱為非隔離 式dc/dc轉(zhuǎn)換器。 隔離式dc/dc轉(zhuǎn)換器也可以按有源功率器件的個數(shù)來分類。單管的dc/dc轉(zhuǎn)換器有正激式（forward）和反激式（flyback）兩種。雙管dc/dc轉(zhuǎn)換器 有雙管正激

31、式（doubletransistor forward converter），雙管反激式（double transistr flyback converter）、推挽式（push-pull converter） 和半橋式（half-bridge converter）四種。四管dc/dc轉(zhuǎn)換器就是全橋dc/dc轉(zhuǎn)換器（full-bridge converter）。 非隔離式dc/dc轉(zhuǎn)換器，按有源功率器件的個數(shù)，可以分為單管、雙管和四管三類。單管dc/dc轉(zhuǎn)換器共有六種，即降壓式（buck）dc/dc轉(zhuǎn)換器 ，升壓式（boost）dc/dc轉(zhuǎn)換器、升壓降壓式（buck boost）dc/dc轉(zhuǎn)換器

32、、cuk dc/dc轉(zhuǎn)換器、zeta dc/dc轉(zhuǎn)換器和sepic dc/dc轉(zhuǎn)換器。在這六種 單管dc/dc轉(zhuǎn)換器中，buck和boost式dc/dc轉(zhuǎn)換器是基本的，buck-boost、cuk、zeta、sepic式dc/dc轉(zhuǎn)換器是從中派生出來的。雙管dc/dc轉(zhuǎn)換 器有雙管串接的升壓式（buck-boost）dc/dc轉(zhuǎn)換器。四管dc/dc轉(zhuǎn)換器常用的是全橋dc/dc轉(zhuǎn)換器（full-bridge converter）。 隔離式dc/dc轉(zhuǎn)換器在實現(xiàn)輸出與輸入電氣隔離時，通常采用變壓器來實現(xiàn)，由于變壓器具有變壓的功能，所以有利于擴(kuò)大轉(zhuǎn)換器的輸出應(yīng)用 范圍，也便于實現(xiàn)不同電壓的多路輸出，

33、或相同電壓的多種輸出。 在功率開關(guān)管的電壓和電流定額相同時，轉(zhuǎn)換器的輸出功率通常與所用開關(guān)管的數(shù)量成正比。所以開關(guān)管數(shù)越多，dc/dc轉(zhuǎn)換器的輸出功率越 大，四管式比兩管式輸出功率大一倍，單管式輸出功率只有四管式的1/4。 非隔離式轉(zhuǎn)換器與隔離式轉(zhuǎn)換器的組合，可以得到單個轉(zhuǎn)換器所不具各的一些特性。 按能量的傳輸來分，dc/dc轉(zhuǎn)換器有單向傳輸和雙向傳輸兩種。具有雙向傳輸功能的dc/dc轉(zhuǎn)換器，既可以從電源側(cè)向負(fù)載側(cè)傳輸功率，也可 以從負(fù)載側(cè)向電源側(cè)傳輸功率。 dc/dc轉(zhuǎn)換器也可以分為自激式和他控式。借助轉(zhuǎn)換器本身的正反饋信號實現(xiàn)開關(guān)管自持周期性開關(guān)的轉(zhuǎn)換器，叫做自激式轉(zhuǎn)換器，如洛耶爾 （ro

34、yer）轉(zhuǎn)換器就是一種典型的推挽自激式轉(zhuǎn)換器。他控式dc/dc轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)器件控制信號，是由外部專門的控制電路產(chǎn)生的。 按照開關(guān)管的開關(guān)條件，dc/dc轉(zhuǎn)換器又可以分為硬開關(guān)（hard switching）和軟開關(guān)（soft switching）兩種。硬開關(guān)dc/dc轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件 是在承受電壓或流過電流的情況下，開通或關(guān)斷電路的，因此在開通或關(guān)斷過程中將會產(chǎn)生較大的交疊損耗，即所謂的開關(guān)損耗（switching loss）。當(dāng)轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)一定時開關(guān)損耗也是一定的，而且開關(guān)頻率越高，開關(guān)損耗越大，同時在開關(guān)過程中還會激起電路分布電感和寄生 電容的振蕩，帶來附加損耗，因此，硬開關(guān)dc/d

35、c轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率不能太高。軟開關(guān)dc/dc轉(zhuǎn)換器的開關(guān)管，在開通或關(guān)斷過程中，或是加于 其上的電壓為零，即零電壓開關(guān)（zero-voltage-switching，zvs），或是通過開關(guān)管的電流為零，即零電流開關(guān)（zero-currentswitching，zcs）。這種軟開關(guān)方式可以顯著地減小開關(guān)損耗，以及開關(guān)過程中激起的振蕩，使開關(guān)頻率可以大幅度提高，為轉(zhuǎn)換器的小型化和模塊化創(chuàng)造 了條件。功率場效應(yīng)管（mosfet）是應(yīng)用較多的開關(guān)器件，它有較高的開關(guān)速度，但同時也有較大的寄生電容。它關(guān)斷時，在外電壓的作用下， 其寄生電容充滿電，如果在其開通前不將這一部分電荷放掉，則將消耗于器件內(nèi)部，這

36、就是容性開通損耗。為了減小或消除這種損耗，功率場 效應(yīng)管宜采用零電壓開通方式（zvs）。絕緣柵雙極性晶體管（insu1ated gate bipo1ar tansistor，igbt）是一種復(fù)合開關(guān)器件，關(guān)斷時的電流拖 尾會導(dǎo)致較大的關(guān)斷損耗，如果在關(guān)斷前使流過它的電流降到零，則可以顯著地降低開關(guān)損耗，因此igbt宜采用零電流（zcs）關(guān)斷方式。igbt在 零電壓條件下關(guān)斷，同樣也能減小關(guān)斷損耗，但是mosfet在零電流條件下開通時，并不能減小容性開通損耗。諧振轉(zhuǎn)換器（resonantconverter ，rc）、準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器（qunsi-tesonant converter，qrc）、多諧振

37、轉(zhuǎn)換器（mu1ti-resonantconverter，mrc）、零電壓開關(guān)pwm轉(zhuǎn)換器（zvs pwm converter）、零電流開關(guān)pwm轉(zhuǎn)換器（zcs pwm converter）、零電壓轉(zhuǎn)換（zero-vo1tage-transition，zvt）pwm轉(zhuǎn)換器和零電流轉(zhuǎn)換（zero- vo1tage-transition，zvt）pwm轉(zhuǎn)換器等，均屬于軟開關(guān)直流轉(zhuǎn)換器。電力電子開關(guān)器件和零開關(guān)轉(zhuǎn)換器技術(shù)的發(fā)展，促使了高頻開關(guān)電源的發(fā)展5。開關(guān)電源其優(yōu)點就是工作穩(wěn)定，電流輸出大，由于其體積相對比較大，在我們的電路我沒有考慮使用，下面看下變壓器降壓電路，變壓器是一種很多設(shè)備里面常用的，成

38、本比較低的一種方案。2.1.1 變壓器供電圖2.3 電源變壓器變壓器(transformer)是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）。在電器設(shè)備和無線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。在發(fā)電機中，不管是線圈運動通過磁場或磁場運動通過固定線圈，均能在線圈中感應(yīng)電勢，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數(shù)量卻有變動，這是互感應(yīng)的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)，變換電壓，電流和阻抗的器件。變壓器的功能主要有：電壓變換；電流變換，阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。變壓器就是將大電壓，轉(zhuǎn)變成小電壓，提供個設(shè)備所需要的電能，變

39、壓器是變換交流電壓、交變電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。 變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。如果采用變壓供電，還需要選用一定的原件，組成交流轉(zhuǎn)直流的電路，即整流電路，與電源濾波電路，經(jīng)過這兩個電路，才能給電路提供穩(wěn)定的直流電能，否則電不是溫恒的，是脈動的，這樣是不行的，下面我們看下常用的整流濾波電路。圖2.4 橋式整流電路上圖為常用的橋式整流電路。橋式整流器是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M(jìn)行整流的最常用的電路，常用來將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。其工?/p>

40、原理是：橋式整流電路的工作原理如下：e2為正半周時，對d1、d3加正向電壓，dl、d3導(dǎo)通；對d2、d4加反向電壓，d2、d4截止。電路中構(gòu)成e2、d1、rfz 、d3通電回路，在rfz 上形成上正下負(fù)的半波整流電壓，e2為負(fù)半周時，對d2、d4加正向電壓，d2、d4導(dǎo)通；對d1、d3加反向電壓，d1、d3截止。電路中構(gòu)成e2、d2rfz 、d4通電回路，同樣在rfz 上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。 如此重復(fù)下去，結(jié)果在rfz 上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖2.4中還不難看出，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整流電路小一半

41、。經(jīng)過以上電路的分析，與電路考慮，開關(guān)電源由于我們不需要很大電流，而變壓器由于體積大，變壓器又是必不可少的原件，這樣無疑增大了我們的體積，所以在電路中，我選用了電容降壓電路，而沒有采用開關(guān)電源，變壓器供電，因為其結(jié)構(gòu)簡單，電流需求小，所以電容降壓電路完全能夠勝任，電容降壓子在很多電器中都有采用過，這里我們看下其原理：工作原理是利用電容在一定的交流信號頻率下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流。例如,在50hz的工頻條件下,一個1uf的電容所產(chǎn)生的容抗約為3180。當(dāng)220v的交流電壓加在電容器的兩端,則流過電容的最大電流約為70ma。雖流過電容的電流有70ma,但在電容器上并不產(chǎn)生功耗，因為如果電容是

42、一個理想電容,則流過電容的電流為虛部電流,它所作的功為無功功率。根據(jù)這個特點,我們?nèi)绻谝粋€1uf的電容器上再串聯(lián)一個阻性元件,則阻性元件兩端所得到的電壓和它所產(chǎn)生的功耗完全取決于這個阻性元件的特性。例如,我們將一110v/8w的燈泡與一個1uf的電容串聯(lián),在接到220v/50hz的交流電壓上,燈泡被點亮,發(fā)出正常的亮度而不會被燒毀。因為110v/8w的燈泡所需的電流為8w/110v=72ma,它與1uf電容所產(chǎn)生的限流特性相吻合。同理,我們也可以將5w/65v的燈泡與1uf電容串聯(lián)接到220v/50hz的交流電上,燈泡同樣會被點亮,而不會被燒毀。因為5w/65v的燈泡的工作電流也約為70ma

43、。因此,電容降壓實際上是利用容抗限流。而電容器實際上起到一個限制電流和動態(tài)分配電容器和負(fù)載兩端電壓的角色6。 采用電容降壓電路有幾點需要注意的事項：（1）根據(jù)負(fù)載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當(dāng)?shù)碾娙?而不是依據(jù)負(fù)載的電壓和功率。 （2）限流電容必須采用無極性電容,絕對不能采用電解電容。而且電容的耐壓須在400v以上。最理想的電容為鐵殼油浸電容。 （3）電容降壓不能用于大功率條件,因為不安全。 （4）電容降壓不適合動態(tài)負(fù)載條件。 （5）同樣,電容降壓不適合容性和感性負(fù)載。 （6）當(dāng)需要直流工作時,盡量采用半波整流。不建議采用橋式整流， 因為全波整流產(chǎn)生浮置的地，并在零線和火線之間產(chǎn)生高壓，

44、造成人體觸電傷害。而且要滿足恒定負(fù)載的條件。 容降壓式簡易電源的基本電路如圖2.5，c1為降壓電容器，vd2為半波整流二極管，vd1在市電的負(fù)半周時給c1提供放電回路，vd3是穩(wěn)壓二極管，r1為關(guān)斷電源后c1的電荷泄放電阻。在實際應(yīng)用時常常采用的是圖2.4的所示的電路。 電容電壓可以應(yīng)用在電流小的電路中，因為我們的電路沒有強負(fù)載，所以采用了電容降壓電路，減少成本，提高效率。下面我們看下在我的電路中構(gòu)成電容降壓的電路：圖2.5電容降壓電路圖中c1，r2，組成了阻容降壓電路，d2是9v穩(wěn)壓管，也就是說當(dāng)電壓大于9v時，d2兩端的電壓不變穩(wěn)定保持在9v，位后續(xù)電路提供溫恒電能，d1為整流二極管，與c

45、3配合即完成了我們整個電路的供電工作，在c3兩端，就是溫恒的直流電了，注意整個電不可以接大負(fù)載，因為上述說明了，這里不在敘述。第2.2節(jié)光控開關(guān)電路設(shè)計光控開關(guān)由感光元件（光敏電阻）采集信號，555電路做延時控制輸出與檢測。圖2.6ne5552.2.1 ne555及施密特觸發(fā)器ne555 （timer ic）為8腳時基集成電路，大約在1971年由signetics corporation發(fā)布，在當(dāng)時是唯一非?？焖偾疑虡I(yè)化的timer ic，在往后的30年中非常普遍被使用，且延伸出許多的應(yīng)用電路，后來基于cmos技術(shù)版本的timer ic如motorola的mc1455已被大量的使用，但原規(guī)格的

46、ne555依然正常的在市場上供應(yīng)，盡管新版ic在功能上有部份的改善，但其腳位勁能并沒變化，所以到目前都可直接的代用。芯片簡介：ne555是屬于555系列的計時ic的其中的一種型號，555系列ic的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當(dāng)普遍的計時ic，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。ne555由于只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久，它的操作電源范圍極大，可與ttl，cmos等邏輯電路配合，也就是它的輸出電平及輸入觸發(fā)電

47、平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配，其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負(fù)載，它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜，所以在本電路中，采用555這個器件，由于555的組合電路相當(dāng)之多，在這里我們采用由555組成的施密特觸發(fā)電路，下面我們看下什么是施密特觸發(fā)電路。圖2.7施密特出發(fā)電路門電路有一個閾值電壓，當(dāng)輸入電壓從低電平上升到閾值電壓或從高電平下降到閾值電壓時電路的狀態(tài)將發(fā)生變化。施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓。在輸入信號從低電平上升到高電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為正向閾

48、值電壓，在輸入信號從高電平下降到低電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為負(fù)向閾值電壓。正向閾值電壓與負(fù)向閾值電壓之差稱為回差電壓。 它是一種閾值開關(guān)電路，具有突變輸入輸出特性的門電路。這種電路被設(shè)計成阻止輸入電壓出現(xiàn)微小變化（低于某一閾值）而引起的輸出電壓的改變。 利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的正反饋作用，可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。輸入的信號只要幅度大于vt+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。 當(dāng)輸入電壓由低向高增加，到達(dá)v+時，輸出電壓發(fā)生突變，而輸入電壓vi由高變低，到達(dá)v-，輸出電壓發(fā)生突變，因而出現(xiàn)輸出電壓變化滯后的現(xiàn)象，

49、可以看出對于要求一定延遲啟動的電路，它是特別適用的。 從傳感器得到的矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變。當(dāng)傳輸線上的電容較大時，波形的上升沿將明顯變壞；當(dāng)傳輸線較長，而且接受端的阻抗與傳輸線的阻抗不匹配時，在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象；當(dāng)其他脈沖信號通過導(dǎo)線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈沖信號時，信號上將出現(xiàn)附加的噪聲。無論出現(xiàn)上述的那一種情況，都可以通過用施密特反相觸發(fā)器整形而得到比較理想的矩形脈沖波形。只要施密特觸發(fā)器的vt+和vt-設(shè)置得合適，均能收到滿意的整形效果10。經(jīng)過555組成的施密特觸發(fā)電路是很常用的一種電路，其工作電路很穩(wěn)定，負(fù)載能力也很強，用在我們的電路里是不錯

50、的選擇，下面我們看下電阻采集，也就是黑天白天分辨的采集電路。信號采集，為了能準(zhǔn)確的分辨白天與黑夜，市面上有兩種感光元件，分別是感光電阻，與感光二極管，常用的還是光敏電阻，由于其價格便宜，使用簡單，與電阻使用是一樣的，所有受到電子愛好者的青睞，在我們的電路中，也采用這個元件，下面我們來看下在電路的信號采集電路，以及信號分析。圖2.8信號采集電路其中rl1為光敏電阻，其實物圖為下圖，有一個接受面，在做實驗室要將接受面朝外。圖2.9光敏電阻（線條這面為感光面）光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特

51、性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá)110m歐,在強光條件（100lx）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.40.76）m的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設(shè)計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠

52、）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計大為簡化。我們知道，當(dāng)光敏光受到光照射時候，電阻會變小，當(dāng)夜間時候電阻會變的很大，這樣我們配合上相應(yīng)電路，即可分辨白天與黑夜了2。圖2.10中r10為調(diào)整分壓電阻，r6為限流電阻，經(jīng)過rl檢測出來的電壓信號由r6分壓，輸入到ne555的2，6引腳，組成施密特觸發(fā)電路，下面簡要介紹下有555組成的施密特觸發(fā)電路。施密特觸發(fā)電路：圖2.10施密特觸發(fā)電路施密特觸發(fā)器也有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，但與一般觸發(fā)器不同的是，施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，其狀態(tài)由輸入信號電位維持；對于負(fù)向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號，施密特觸發(fā)器有不同的閥值電壓。由555組成的施密特觸發(fā)

53、電路，當(dāng)晚上時候，rl1電阻很大，在rp兩端產(chǎn)生的電壓升高，當(dāng)2,6引腳上的電壓小于2/3vcc電壓時，（vcc=8.4v），這時超過555的閾值，555的3腳呈現(xiàn)高電平，輸出的高電平為cd4007提供了所需要的電能，當(dāng)白天時候，rl電阻減小，2,6引腳上的電壓大于2/3vcc，這時候555的第三引腳輸出低電平，后面的cd4060沒有得到供電，所以不工作。第2.3節(jié)定時開關(guān)電路設(shè)計2.3.1 定時電路由4060集成電路完成cd4060 由一震蕩器和14 極二進(jìn)制串行計數(shù)器位組成，震蕩器的結(jié)構(gòu)可以是rc 或晶振電路。cr 為高電平時，計數(shù)器清零且振蕩器使用無效，所有的計數(shù)器位均為主從觸發(fā)器。在c

54、p1（和cp0）的下降沿計數(shù)器以二進(jìn)制進(jìn)行計數(shù)，在時鐘脈沖線上使用施密特觸發(fā)器對時鐘上升和下降時間無限制。cc4060 提供了16 引線多層陶瓷雙列直插（d）、熔封陶瓷雙列直插（j）、塑料雙列直插（p）和陶瓷片狀載體（c）4 種封裝形式。如下圖，為4060的典型應(yīng)用電路我們這個電路也采用電阻震蕩的方式，4060是很常用的計時分頻電路。圖2.11計時分頻電路圖2.12cd4060實物圖圖2.13cd4060引腳圖圖2.14定時開關(guān)電路原理圖4060其工作速度與ls-ttl相似，而功耗仍然與cmos4000系列一致，該器件的所有輸入和輸出均有內(nèi)部保護(hù)電路，以減小由于靜電感應(yīng)而損壞的可能性，4060

55、具有高抗噪聲度和大的驅(qū)動負(fù)載的能力。4060由一個14個主從觸發(fā)器和一個振蕩器組成，每個觸發(fā)器的輸出提供給下一個觸發(fā)器，每個觸發(fā)器輸出的信號頻率為前一級的一半，振蕩器的頻率由osc和osc外接的晶體或rc線路來控制。當(dāng)cr為高電平時候，器件復(fù)位，所有q變?yōu)榈碗娖剑瑫r振蕩器被禁止，osc為低電平，osc為高電平。器件的技術(shù)是在cp的下降沿觸發(fā)進(jìn)行的，由于內(nèi)部波形延遲，q輸出的狀態(tài)不是同時改變的，因此易出現(xiàn)計數(shù)尖峰。電路圖中，c2，r4，r1組成了震蕩電路，通電開始產(chǎn)生震蕩，為4060提供震蕩波形，3腳輸出經(jīng)過一級一級的觸發(fā)，最終到大3引腳，即q13，從而達(dá)到計時的目的，改變r1，r4即可改變時

56、間長短，從而改變了冬季與夏季的時間修改7。電路中 r6,c6組成了抗光干擾延時電路，以防止夜晚短暫瞬間光線（雷電，車輛燈光等干擾被控?zé)粽９ぷ鳎?。?.4節(jié)交流無觸點開關(guān)電路的設(shè)計在本電路中，很多電路都采用有接觸式的繼電器結(jié)構(gòu)。 圖2.15電磁繼電器結(jié)構(gòu)圖繼電器是一種電控制器件。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關(guān)系。通常應(yīng)用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。由于考慮到耐用，工作穩(wěn)定等因素，在電路中我采用了無觸點方式的可控硅開關(guān)器件，雙向可控硅14。雙向可控硅是在普通可

57、控硅的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，它不僅能代替兩只反極性并聯(lián)的可控硅，而且僅需一個觸發(fā)電路，是比較理想的交流開關(guān)器件。其英文名稱triac即三端雙向交流開關(guān)之意。雙向可控硅是一種以硅單晶為基本材料的p1n1p2n2四層三端器件，創(chuàng)制于1957年，由于它特性類似于真空閘流管，所以國際上通稱為硅晶體閘流管，簡稱可控硅t。又由于可控硅最初應(yīng)用于可控整流方面所以又稱為硅可控整流元件，簡稱為可控硅scr。 在性能上，可控硅不僅具有單向?qū)щ娦?，而且還具有比硅整流元件（俗稱“死硅 ”）更為可貴的可控性。它只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)。 可控硅能以毫安級電流控制大功率的機電設(shè)備，如果超過此頻率，因元件開關(guān)損耗顯著增加，允許通過的平均電流相降低，此時，標(biāo)稱電流應(yīng)降級使用。 可控硅的優(yōu)點很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍數(shù)高達(dá)幾十萬倍；反應(yīng)極快，在微秒級內(nèi)開通、關(guān)斷；無觸點運行，無火花、無噪音；效率高，成本低等等。 可控硅的弱點：靜態(tài)及動態(tài)的過載能力較差；容易受干擾而誤導(dǎo)通。 由于雙向可控硅的