教室自動(dòng)感應(yīng)照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、教室自動(dòng)感應(yīng)照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)的應(yīng)用型電子技術(shù)人才，在自動(dòng)化技術(shù)日趨成熟的今天，照明電路的自動(dòng)化控制已是隨處可見的了。但是要做到功能強(qiáng)可靠性高、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，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(gè)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(dòng)感應(yīng)照明控制系統(tǒng)有力地推動(dòng)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(wú)一人，卻燈火通明，極大的浪費(fèi)電源。該設(shè)計(jì)題目是通過(guò)對(duì)目前市場(chǎng)上銷售的同類產(chǎn)

2、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(méi)有推廣的原因，設(shè)計(jì)制作適合用戶使用和方便使用的產(chǎn)品。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：人體感應(yīng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、自動(dòng)照明開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。一、設(shè)計(jì)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(shí)，節(jié)電開關(guān)呈預(yù)備工作狀態(tài)。當(dāng)有人經(jīng)過(guò)該開關(guān)附近時(shí)，紅外傳感器檢測(cè)到人體信號(hào)把節(jié)電開關(guān)啟動(dòng)，燈亮，當(dāng)人離去時(shí)，延時(shí)4050秒后節(jié)電開關(guān)自動(dòng)關(guān)閉、燈滅。圖1是教室感應(yīng)自動(dòng)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(shí)和交流開關(guān)七部分電路組成。圖2.0教室感應(yīng)自動(dòng)照明控制電路的原理方框圖二、原理圖及其說(shuō)明圖2-1紅外線傳感器、光控

3、智能開關(guān)原理圖2.1原理說(shuō)明電路原理： 紅外傳感器是感應(yīng)人體信號(hào)，VT1、R1、R3、C1組成放大電路。為了獲得較高的靈敏度，VT1 的值選用大于100。R3不宜過(guò)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(shí)，阻值變小，對(duì)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(wú)電荷，單向可控硅MCR截止，燈泡不亮。在MCR截止時(shí)，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1215V的穩(wěn)壓二極管，保證C3上電壓不超過(guò)15V直流電壓。當(dāng)無(wú)光照

4、射D5時(shí)，D5 阻值很大，對(duì)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、D6D9組成延時(shí)與交流開關(guān)。C4通過(guò)R8 把直流觸發(fā)電壓加到MCR控制端，MCR導(dǎo)通，燈泡點(diǎn)亮。燈泡發(fā)光時(shí)間長(zhǎng)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4050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(dòng)現(xiàn)象。2.2電路各部分介紹紅外線傳感器熱釋電人體紅外線傳感器是上世紀(jì)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(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前，一些書刊只簡(jiǎn)要介紹了被動(dòng)式熱釋電人體紅外線傳感器的基本應(yīng)用

5、。本文就主動(dòng)式和被動(dòng)式兩方面的基本應(yīng)用原理作大致介紹。目前，市場(chǎng)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(guó)產(chǎn)的LH1954、LH1958，美國(guó)HAMAMATSU公司產(chǎn)P2288，日本NIPPON CERAMIC公司的SCA02-1、RS02D等。雖然它們的型號(hào)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(lái)進(jìn)行測(cè)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(duì)零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測(cè)量時(shí)不與被測(cè)物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應(yīng)快

6、等優(yōu)點(diǎn)。紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)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(cè)元件按工作原理可分為熱敏檢測(cè)元件和光電檢測(cè)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(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。光電檢測(cè)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(wú)接觸溫度測(cè)量，氣體成分分析和無(wú)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(yuǎn)距離測(cè)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(shí)對(duì)疾病進(jìn)行診斷治療（見熱像儀）；利用人造衛(wèi)星上的

7、紅外線傳感器對(duì)地球云層進(jìn)行監(jiān)視，可實(shí)現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報(bào)；采用紅外線傳感器可檢測(cè)飛機(jī)上正在運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī) 的過(guò)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(chǔ)藏室、樓梯走廊等處，可做到人來(lái)燈亮，人走燈滅，并且還具有白天自動(dòng)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(hào)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(hào)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(dòng)繼電器，接上光耦合電路可以驅(qū)動(dòng)雙向可控硅。圖2-3 HN911模塊的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)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

8、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(gè)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(gè)整流二極管D1、D2及兩個(gè)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(fù)）時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，D2 截止，電流經(jīng)過(guò)D1 對(duì)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(fù)半周（上負(fù)下正）時(shí)，二極管D2導(dǎo)通，Dl截止。此時(shí)，Cl上的電壓Uc1E2與電源電壓e2 串聯(lián)相加，電流經(jīng)D2 對(duì)電容C2 充電，

9、充電電壓Uc2e2 峰值12E22E2。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(jí)電壓的二倍，所以叫做二倍壓整流電路。在實(shí)際電路中，負(fù)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?？梢該?jù)此設(shè)計(jì)電路和選擇元件 延時(shí)電路分析RC電路的過(guò)渡過(guò)程時(shí)，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(guò)渡過(guò)程的步驟： (1)計(jì)算換路前最后時(shí)刻t=0-時(shí)電容電壓uc(0-)的值。分析電路時(shí)，要把電容看作開路，按直

10、流電路的分析方法計(jì)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(jìn)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(shí)間常數(shù)t：R是從電容兩端看進(jìn)去的等效電阻，注意應(yīng)將電壓源短路、電流源開路，再進(jìn)行電阻的串并聯(lián)，然后計(jì)算tRC。(6)用三要素公式求： 所以RC延時(shí)電路的延遲時(shí)間可以通過(guò)改變RC的值來(lái)實(shí)現(xiàn)，它具有改變方便，制作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛用于對(duì)延遲時(shí)間要求不是很高，很長(zhǎng)的電路中。光控電子開關(guān)電路的設(shè)計(jì)光控電子開關(guān)起到日熄夜亮的控制作用，以節(jié)約用

11、電。圖2-5光控電子開關(guān)原理圖工作原理電路如圖2-4所示，220V交流電通過(guò)燈泡H及整流全橋后XC5215-6BG225I，單向可控硅VS因無(wú)觸發(fā)電流而阻斷。此時(shí)流過(guò)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(guò)6.8V，對(duì)三極管起保護(hù)作用。夜晚，亮度小于一定程度時(shí)，光敏二極管D呈現(xiàn)高阻狀態(tài)100K，使三極管V正向?qū)?，發(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(shí)現(xiàn)開關(guān)轉(zhuǎn)換的亮度選擇元件。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R

12、1，但R1不夠太小，應(yīng)視具體情況而定。適當(dāng)減小R1后靈敏度仍不夠時(shí)，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板光控電子開關(guān)的安裝與調(diào)試安裝時(shí)將它與受控電燈H串聯(lián)，并讓它正對(duì)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(shí)進(jìn)行，調(diào)節(jié)RP阻值的大小，使受控電燈H在適當(dāng)?shù)牧炼认率键c(diǎn)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(shí)際中元件的選用及設(shè)計(jì)1、電路設(shè)計(jì)原理HN911是一款新型熱釋電紅外探測(cè)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

13、輻射保證了傳感器的工作穩(wěn)定性。HN911可在嚴(yán)寒或炎熱等惡劣環(huán)附表為HN911紅外探測(cè)模工作原理HN911紅外探測(cè)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(dòng)態(tài)時(shí),即有移動(dòng)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(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大器放由比較器比較,經(jīng)信號(hào)處理電路處最后由延時(shí)輸出電路輸出用做驅(qū)HN911模塊內(nèi)放大器具有溫度補(bǔ)探測(cè)器工作時(shí),人體輻射和周當(dāng)背景紅外輻射增強(qiáng)。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(shí)2腳輸出高電平，當(dāng)它探測(cè)到人體發(fā)出的紅外光線時(shí)，其輸出端2腳可輸出脈

14、沖寬度大于2s的負(fù)脈沖信號(hào)，并直接加至555時(shí)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(hào)，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(bǔ)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(shí)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)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(gè)脈沖寬度大于2s的脈沖信號(hào)，其

15、中1腳輸出的是正脈沖信號(hào)，2腳輸出的是負(fù)脈沖信號(hào)。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(diǎn)閉合可以接通被控照明燈的電源，使其通電發(fā)光。此時(shí)電源經(jīng)R2向C3充電，約經(jīng)t二11 RZ C3時(shí)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(cè)范圍內(nèi)不斷活動(dòng)，IC1的2腳將不斷有負(fù)脈沖輸出，所以照明燈不會(huì)熄滅，直至人離開，延遲I 1 RZ C3時(shí)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(cè)靈敏度。111RL, R3, R4等組成光控制電路。在白天，光敏電阻器RL受自然光線

16、照射呈低電阻，VT1導(dǎo)通，故IC3的4腳在低電平，所以IC3被強(qiáng)制復(fù)位，3腳始終保持低電平，照明燈不會(huì)被點(diǎn)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(duì)IC3的強(qiáng)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(duì)電路的干擾。晚上，當(dāng)有人走進(jìn)IC1的探測(cè)范圍，IC3翻轉(zhuǎn)置位，K吸合，由它控制的照明燈點(diǎn)亮。555時(shí)基集成電路3腳輸出的高電平，同時(shí)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(shí)基集成電路的4腳電平不會(huì)因?yàn)镽L受自身光線照射而跌落。如果沒(méi)有自保電路，RL在安裝時(shí)必

17、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(shí)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(hào)。其他元器件無(wú)特殊要求可按圖3-1所標(biāo)型號(hào)及參數(shù)選用。四、部分元器件介紹1、555定時(shí)器圖2-6定時(shí)器的引腳圖555定時(shí)器的組成和功能。圖4-2是555定時(shí)器內(nèi)部組成框圖。它主要由兩個(gè)高精度電壓比較器A1、A2，一個(gè)RS觸發(fā)器，

18、一個(gè)放電三極管和三個(gè)5K電阻的分壓器而構(gòu)成。圖2-7 555定時(shí)器組成框圖它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。3腳：輸出端Vo2腳：低觸發(fā)端6腳：TH高觸發(fā)端4腳：是直接清零端。當(dāng)端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。7腳：放電端。該端與放電管

19、集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為的情況下，555時(shí)基電路的功能表如表1示。表1 555定時(shí)器的功能表清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端Qn+1放電管T功能00導(dǎo)通直接清零10導(dǎo)通置011截止置11Qn不變保持單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)是電路有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)狀態(tài)。在觸發(fā)信號(hào)作用下，電路將由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到 暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)是一個(gè)不能長(zhǎng)久保持的狀態(tài)，由于電路中RC延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電路會(huì)自 動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)，并在輸出端獲得一個(gè)脈沖寬度為tw的矩形波。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，輸出的脈沖寬度tw，就 是暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間，其長(zhǎng)短取決于電路的參數(shù)值。穩(wěn)

20、態(tài)時(shí)，輸出uo為低電平，即無(wú)觸發(fā)器信號(hào)（ui為高電平）時(shí)，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)輸出低電平。在 ui負(fù)脈沖作用下，低電平觸發(fā)端得到低于（1/3）Vcc，觸發(fā)信號(hào)，輸出uo為高電平，放電管VT截止，電 路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，定時(shí)開始。在暫穩(wěn)態(tài)期間，電源VccRC地，對(duì)電容充電，充電時(shí)間常數(shù)TRC，uc按指數(shù)規(guī)律上升。當(dāng)電容 兩端電壓uc上升到（2/3）Vcc后，6端為高電平，輸出uo變?yōu)榈碗娖?，放電管VT導(dǎo)通，定時(shí)電容C充電結(jié)束 ，即暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)uo為低電平的狀態(tài)。當(dāng)?shù)诙€(gè)觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，又重復(fù)上述過(guò)程。2、雙向晶閘管21雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)雙向晶閘管是由N-P-N-P-N五層半導(dǎo)體材料制成的，對(duì)外

21、也引出三個(gè)電極，其結(jié)構(gòu)如圖所示。雙向晶閘管相當(dāng)于兩個(gè)單向晶閘管的反向并聯(lián)，但只有一個(gè)控制極。雙向晶閘管與單向晶閘管一樣，也具有觸發(fā)控制特性。不過(guò)，它的觸發(fā)控制特性與單向晶閘管有很大的不同，這就是無(wú)論在陽(yáng)極和陰極間接人何種極性的電壓，只要在它的控制極上加上一個(gè)觸發(fā)脈沖，也不管這個(gè)脈沖是什么極性的,都可以便雙向晶閘管導(dǎo)通。 22雙向晶閘管的工作原理由于雙向晶閘管在陽(yáng)、陰極間接任何極性的工作電壓都可以實(shí)現(xiàn)觸發(fā)控制，因此雙向晶閘管的主電極也就沒(méi)有陽(yáng)極、陰極之分，通常把這兩個(gè)主電極稱為T1電極和T2電極，將接在P型半導(dǎo)體材料上的主電極稱為T1電極，將接在N型半導(dǎo)體材料上的電極稱為T2電極。由于雙向晶閘管

22、正、反特性具有對(duì)稱性，所以它可在任何一個(gè)方向?qū)?。由于雙向晶閘管的兩個(gè)主電極沒(méi)有正負(fù)之分，所以它的參數(shù)中也就沒(méi)有正向峰值電壓與反同峰值電壓之分，而只用一個(gè)最大峰值電壓，雙向晶閘管的其他參數(shù)則和單向晶閘管相同。如圖所示雙向晶閘管的伏安特性曲線具有對(duì)稱性，如圖所示雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)及電路。3、穩(wěn)壓二極管3.1穩(wěn)壓二極管的介紹穩(wěn)壓二極管(又叫齊納二極管)它的電路符號(hào)是： 此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件.在這臨界擊穿點(diǎn)上,反向電阻降低到一個(gè)很少的數(shù)值,在這個(gè)低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定,穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來(lái)分檔的,因?yàn)檫@種特性,穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元

23、件使用.穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來(lái)以便在較高的電壓上使用,通過(guò)串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓。穩(wěn)壓二極管是一個(gè)特殊的面接觸型的半導(dǎo)體硅二極管，其V-A特性曲線與普通二極管相似，但反向擊穿曲線比較陡穩(wěn)壓二極管工作于反向擊穿區(qū)，由于它在電路中與適當(dāng)電陰配合后能起到穩(wěn)定電壓的作用，故稱為穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管反向電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，反向電流很小，當(dāng)反向電壓增高到擊穿電壓時(shí)，反向電流突然猛增，穩(wěn)壓管從而反向擊穿，此后，電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓的變化卻相當(dāng)小，利于這一特性，穩(wěn)壓管訪問(wèn)就在電路到起到穩(wěn)壓的作用了。而且，穩(wěn)壓管與其它普能二極管不同之反向擊穿是可逆性的，當(dāng)去掉反向電壓穩(wěn)壓管又恢復(fù)正常，

24、但如果反向電流超過(guò)允許范圍，二極管將會(huì)發(fā)熱擊穿，所以，與其配合的電阻往往起到限流的作用。3.2穩(wěn)壓管的應(yīng)用浪涌保護(hù)電路穩(wěn)壓管在準(zhǔn)確的電壓下?lián)舸?這就使得它可作為限制或保護(hù)之元件來(lái)使用,因?yàn)楦鞣N電壓的穩(wěn)壓二極管都可以得到,故對(duì)于這種應(yīng)用特別適宜。圖中的穩(wěn)壓二極管D是作為過(guò)壓保護(hù)器件.只要電源電壓VS超過(guò)二極管的穩(wěn)壓值D就導(dǎo)通,使繼電器J吸合負(fù)載RL就與電源分開。322電視機(jī)里的過(guò)壓保護(hù)電路EC是電視機(jī)主供電壓,當(dāng)EC電壓過(guò)高時(shí),D導(dǎo)通,三極管BG導(dǎo)通,其集電極電位將由原來(lái)的高電平(5V)變?yōu)榈碗娖?通過(guò)待機(jī)控制線的控制使電視機(jī)進(jìn)入待機(jī)保護(hù)狀態(tài)。323電弧抑制電路在電感線圈上并聯(lián)接入一只合適的穩(wěn)壓

25、二極管(也可接入一只普通二極管原理一樣)的話,當(dāng)線圈在導(dǎo)通狀態(tài)切斷時(shí),由于其電磁能釋放所產(chǎn)生的高壓就被二極管所吸收,所以當(dāng)開關(guān)斷開時(shí),開關(guān)的電弧也就被消除了。這個(gè)應(yīng)用電路在工業(yè)上用得比較多,如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它。324串聯(lián)型穩(wěn)壓電路在此電路中,串聯(lián)穩(wěn)壓管BG的基極被穩(wěn)壓二極管D鉗定在13V,那么其發(fā)射極就輸出恒定的12V電壓了。這個(gè)電路在很多場(chǎng)合下都有應(yīng)用。 4、光敏電阻器4.1光敏電阻的結(jié)構(gòu)光敏電阻器（photovaristor）又叫光感電阻，是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測(cè)

26、量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子空穴對(duì)，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。4.2光敏電阻的原理用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子空穴對(duì)增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴

27、對(duì)將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。4.3光敏電阻的分類根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：紫外光敏電阻器：對(duì)紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測(cè)紫外線。紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測(cè)、非接觸測(cè)量、人體病變探測(cè)、紅外光譜，紅外通信等國(guó)防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中?？梢姽夤饷綦娮杵鳎喊ㄎ?、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動(dòng)開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動(dòng)亮滅，自動(dòng)給水和自動(dòng)停水裝置，機(jī)械上的自動(dòng)保護(hù)裝置和“位置檢測(cè)器”，極薄零

28、件的厚度檢測(cè)器，照相機(jī)自動(dòng)曝光裝置，光電計(jì)數(shù)器，煙霧報(bào)警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。 4.4光敏電阻的主要參數(shù)光敏電阻的主要參數(shù)有亮電阻，暗電阻，光電特性 光譜特性，頻率特性，溫度特性。在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過(guò)，受到適當(dāng)波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增加而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。沒(méi)有極性，純粹是個(gè)電阻期間，使用時(shí)可加直流也可以加交流。 4.4光敏電阻的制作材料用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，然后接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度

29、。光敏電阻的原理結(jié)構(gòu)如圖所示。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子空穴對(duì)增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對(duì)將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。5、7805集成三端穩(wěn)壓器啟動(dòng)電路幫助穩(wěn)壓器快速建立輸出電壓UO；調(diào)整電路由復(fù)合管構(gòu)成；取樣電路輸出固定的電壓。CW7800系列穩(wěn)壓器具有過(guò)熱、過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)功能，提高輸出電壓的電路功能。圖2-8 78

30、05引腳圖集成三端穩(wěn)壓器根據(jù)穩(wěn)定電壓的正、負(fù)極性分為78×××，79×××系列。附表2 三端穩(wěn)壓器輸出電流字母表示法LM（無(wú)字）SHP0.1A0.5A1A2A5A10A例如：78M05三端穩(wěn)壓器可輸出+5 V、05 A的穩(wěn)定電壓；7912三端穩(wěn)壓器可輸出 12V、1A的穩(wěn)定電壓。圖2-9 外形及管腳分布6、繼電器61繼電器的工作原理和特性繼電器是一種電子控制器件，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），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)

31、、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁繼電器的工作原理和特性電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。 熱敏干簧繼

32、電器的工作原理和特性熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測(cè)和控制溫度的新型熱敏開關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導(dǎo)熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵(lì)磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動(dòng)開關(guān)動(dòng)作。恒磁環(huán)能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。固態(tài)繼電器（SSR）的工作原理和特性固態(tài)繼電器是一種兩個(gè)接線端為輸入端，另兩個(gè)接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離。固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。62繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù) 額定工作

33、電壓是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號(hào)不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。 直流電阻是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過(guò)萬(wàn)能表測(cè)量。 吸合電流是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常使用時(shí)，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對(duì)于線圈所加的工作電壓，一般不要超過(guò)額定工作電壓的1.5倍，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。釋放電流是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。觸點(diǎn)切換電壓和電流是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小

34、，使用時(shí)不能超過(guò)此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。63繼電器測(cè)試 測(cè)觸點(diǎn)電阻用萬(wàn)能表的電阻檔，測(cè)量常閉觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)電阻，其阻值應(yīng)為0；而常開觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)的阻值就為無(wú)窮大。由此可以區(qū)別出那個(gè)是常閉觸點(diǎn)，那個(gè)是常開觸點(diǎn)。測(cè)線圈電阻可用萬(wàn)能表R×10檔測(cè)量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開路現(xiàn)象。 測(cè)量吸合電壓和吸合電流找來(lái)可調(diào)穩(wěn)壓電源和電流表，給繼電器輸入一組電壓，且在供電回路中串入電流表進(jìn)行監(jiān)測(cè)。慢慢調(diào)高電源電壓，聽到繼電器吸合聲時(shí)，記下該吸合電壓和吸合電流。為求準(zhǔn)確，可以試多幾次而求平均值。 測(cè)量釋放電壓和釋放電流也是像上述那樣連接測(cè)試，當(dāng)繼電器發(fā)生吸合后，再逐漸降低供電電壓，

35、當(dāng)聽到繼電器再次發(fā)生釋放聲音時(shí)，記下此時(shí)的電壓和電流，亦可嘗試多幾次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。一般情況下，繼電器的釋放電壓約在吸合電壓的1050，如果釋放電壓太?。ㄐ∮?/10的吸合電壓），則不能正常使用了，這樣會(huì)對(duì)電路的穩(wěn)定性造成威脅，工作不可靠。64繼電器的電符號(hào)和觸點(diǎn)形式繼電器線圈在電路中用一個(gè)長(zhǎng)方框符號(hào)表示，如果繼電器有兩個(gè)線圈，就畫兩個(gè)并列的長(zhǎng)方框。同時(shí)在長(zhǎng)方框內(nèi)或長(zhǎng)方框旁標(biāo)上繼電器的文字符號(hào)“J”。繼電器的觸點(diǎn)有兩種表示方法：一種是把它們直接畫在長(zhǎng)方框一側(cè)，這種表示法較為直觀。另一種是按照電路連接的需要，把各個(gè)觸點(diǎn)分別畫到各自的控制電路中，通常在同一繼電器的觸點(diǎn)與線圈旁分別標(biāo)

36、注上相同的文字符號(hào)，并將觸點(diǎn)組編上號(hào)碼，以示區(qū)別。繼電器的觸點(diǎn)有三種基本形式： 動(dòng)合型（H型）線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是斷開的，通電后，兩個(gè)觸點(diǎn)就閉合。以合字的拼音字頭“H”表示。 動(dòng)斷型（D型）線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是閉合的，通電后兩個(gè)觸點(diǎn)就斷開。用斷字的拼音字頭“D”表示。 轉(zhuǎn)換型（Z型）這是觸點(diǎn)組型。這種觸點(diǎn)組共有三個(gè)觸點(diǎn)，即中間是動(dòng)觸點(diǎn)，上下各一個(gè)靜觸點(diǎn)。線圈不通電時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)和其中一個(gè)靜觸點(diǎn)斷開和另一個(gè)閉合，線圈通電后，動(dòng)觸點(diǎn)就移動(dòng)，使原來(lái)斷開的成閉合，原來(lái)閉合的成斷開狀態(tài)，達(dá)到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點(diǎn)組稱為轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)。用“轉(zhuǎn)”字的拼音字頭“z”表示。65繼電器的選用 先了解必要的條件控制電路的電源電壓，能提供的最大電流；被控制電路中的電壓和電流；被控電路需要幾組、什么形式的觸點(diǎn)。選用繼電器時(shí)，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)。控制電路應(yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。 查閱有關(guān)資料確定使用條件后，可查找相關(guān)資料，找出需要的繼電器的型號(hào)和規(guī)格號(hào)。若手頭已有繼電器，可依據(jù)資料核對(duì)是否可以利用。最后考慮尺寸是否合適。注意器具的容積。若是用于一般用電器，除考慮機(jī)箱容積外，小型繼電器主要考慮電路板安裝布局。對(duì)于小型電器，如玩