觸摸延時開關設計報告

1、觸摸延遲開關設計報告一、設計要求設計了一種走廊觸摸延時開關。它的作用是，當人們用手觸摸開關時，燈光亮起，一段時間后自動熄滅。2.開關的延遲時間約為1分鐘。二、設計的作用和目的掌握橋式整流電路的原理。單相橋式整流電路的組成單相橋式整流電路由四個二極管組成，其原理是保證流向負載的電流在變壓器次級電壓u2的正負半周內被正確引導，使其方向保持不變。假設變壓器二次側兩段分別為A、B，當A為“+”、B為“-”時，應該有電流離開A點，當A為“-”、B為“+”時，應該有電流流入A點；反之，當A為“+”，B為“-”時，電流應流入B點，當A為“-”，B為“+”時，電流應流出B點；所以A點和B點要分別接兩個二極管來

2、引導電流；如圖2-3所示。操作原理設變壓器副邊電壓，U2為其有效值。當2為正半周時，電流由a點流出，經過V1、RL、D3流入b點，因而負載電阻RL上的電壓等于變壓器副邊電壓，即，V2和V4管承受的反響電壓為u2。當u2為負半周時，電流由b點流出，經V2、RL、V4流入a點，負載電阻RL上的電壓等于u2，即，V1、V3承受的反向電壓為u2。這樣，由于V1、V3和V2、V4兩對二極管交替導通，致使負載電阻RL上在u2的整個周期都有電流通過，而且方向不變，輸出電壓。如圖2-4所示為單相橋式整流電路各部分的電壓和電流的波形。圖2-4 橋式整流電路電流、電壓波形.輸出電壓平均值UO(AV)和輸出電流平均

3、值IO(AV)根據圖2-4中所示uo的波形可知，輸出電壓的平均值解得由于橋式整流電路實現了全波整流電路，它將u2的負半周也利用起來，所以在變壓器副邊電壓有效值一樣的情況下，輸出電流的平均值（即負載電阻中的電流平均值）在變壓器副邊電壓一樣、且負載也一樣的情況下，輸出電流的平均值也是半波整流電路的兩倍。根據諧波分析，橋式整流電路的基波UOIM的角頻率是u2的2倍，即100HZ，。故脈動系數與半波整流電路相比，輸出電壓的紋波大大減小。掌握555定時器的工作原理及應用(1)555定時器的工作原理55定時器的電路如圖所示。它由三個電阻為5k的分壓器、兩個電壓比較器C1和C2、一個基本的rs觸發(fā)器、一個放

4、電晶體管T、一個與非門和一個反相器組成。55定時器的電路如圖所示。它由三個電阻為5k的分壓器、兩個電壓比較器C1和C2、一個基本的rs觸發(fā)器、一個放電晶體管T、一個與非門和一個反相器組成。分壓器為兩個電壓比較器C1和C2提供參考電壓。如果端子5被掛起，則比較器C1的參考電壓為，其被施加到非反相端子；C2的基準電壓為，施加于反相端。是復位輸入。當=0時，基本RS觸發(fā)器設置為0，晶體管T導通，輸出端u0為低電平。正常工作時=1。U1和u12分別是6端和2端的輸入電壓。當u11 、u12 、C1輸出為低電平，C2輸出為高電平，即=0、=1時，基本RS觸發(fā)器置0，晶體管T導通，輸出端u0為低電平。當u

5、112/3Vcc，u121/3Vcc時，C1輸出為高電平，C2輸出為低電平，=1，=0，基本RS觸發(fā)器置1，晶體管T關斷，輸出端u0為高電平。當u111/3Vcc時，基本RS觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路原始狀態(tài)不變。(2)555定時器的應用單穩(wěn)態(tài)電路上述雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)定的輸出狀態(tài)，并且這兩個狀態(tài)總是相反的。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個穩(wěn)態(tài)。在添加觸發(fā)信號之前，觸發(fā)器處于穩(wěn)定狀態(tài)。被觸發(fā)后，觸發(fā)器從穩(wěn)定狀態(tài)轉為臨時狀態(tài)。暫時狀態(tài)保持一段時間后，會自動轉回原來的穩(wěn)定狀態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器通常用于延遲和脈沖整形電路。3掌握繼電器的工作原理和特點。繼電器是一種電子控制裝置，有控制系統(也叫輸入回路)和被控系統(也

6、叫輸出回路)。它通常用于自動控制電路中。它實際上是一個用小電流控制大電流的“自動開關”。從而起到自動調節(jié)、安全保護、電路轉換等作用。(1)電磁繼電器的工作原理和特點電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、接觸簧片等組成。只要在線圈兩端施加一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應。在電磁力的吸引下，銜鐵會克服回位彈簧的拉力而吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸頭與靜觸頭(常開觸頭)相吸。當線圈斷電時，電磁吸引力也會消失，銜鐵在彈簧的反作用力下回到原來的位置，這樣動觸頭和原來的靜觸頭(常閉觸頭)就會被吸引。通過這種方式吸引和釋放，從而達到電路中導通和關斷的目的。對于繼電器的常開觸點和常閉觸點，可以

7、區(qū)分如下:繼電器線圈不通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點稱為常開觸點；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。掌握穩(wěn)壓器的作用。齊納二極管是一種特殊的表面接觸半導體硅二極管，其V-A特性曲線與普通二極管相似，但反向擊穿曲線較陡。穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿區(qū)，由于在電路中配合適當的陰極可以穩(wěn)壓，所以稱為穩(wěn)壓管。當調壓器的反向電壓在一定范圍內變化時，反向電流很小。當反向電壓增大到擊穿電壓時，反向電流突然增大，穩(wěn)壓管反向擊穿。雖然電流變化范圍很大，但穩(wěn)壓管兩端的電壓變化相當小。利用這一特性，穩(wěn)壓管起到了穩(wěn)定電路中電壓的作用。圖2-5穩(wěn)壓管特性曲線電壓調節(jié)器與普通二極管的不同之處在于反向擊穿是可逆的。當反向電壓調

8、節(jié)器被移除時，它將恢復正常，但如果反向電流超過允許范圍，二極管將會發(fā)熱并被擊穿。所以與之匹配的電阻往往起到限流的作用。5掌握三極管的作用。當三極管處于飽和導通狀態(tài)時(發(fā)射極結和集電極結均為正偏置)，其c-e極間電壓很小，甚至低于PN結的導通電壓(硅管在0.5V以下)，c-e極間相當于“短路”，即處于“導通”狀態(tài)。當三極管處于截止狀態(tài)(發(fā)射極結和集電極結反向偏置)時，其c-e極之間的電流極小(硅管數量基本小于)，相當于“截止”狀態(tài)。三極管的開關電路特點是開關速度極快，遠快于機械開關，無機械觸點，無火花。該開關控制靈敏，對控制信號要求低。導通時開關的壓降大于機械開關的壓降，關斷時開關的漏電流大于機

9、械開關的漏電流。它不適合直接控制高電壓和強電流。六限流電阻的計算限流電阻和穩(wěn)壓管串聯，限流分壓。當施加在穩(wěn)壓管和限流電阻上的電壓在正常工作時發(fā)生變化時，穩(wěn)壓管上的電壓將保持不變，變化的電壓將全部施加在限流電阻上，限流電阻將限制過大的電流，防止穩(wěn)壓管燒毀。如果沒有限流電阻，穩(wěn)壓電路就不能正常工作。因為當施加的電壓改變時，它仍然施加于電壓調節(jié)器。兩種極端情況:VS = VS(最小值)，IL = IL(最大值)當VS = VS(最大值)和IL = IL(最小值)時，RS = RS(最小值)，IZ(最大值)=最大工作電流第三次設計的具體實現走廊觸摸延時開關的工作原理(1)系統原理概述考慮到應用的安全因

10、素，隔離變壓器用于降低220V交流電的電壓，以獲得更小的交流電壓。整流濾波后得到DC電壓，通過穩(wěn)壓電路得到穩(wěn)定的電壓。DC電壓為555定時器提供工作電壓。當需要開燈時，用手觸摸開關，觸發(fā)信號電壓就會加到555的觸發(fā)端，使555的輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?，繼電器KS閉合，220V交流電形成回路，燈就亮了。同時電源通過定時電阻給定時電容充電，這是定時的開始。延時一段時間后，555的觸發(fā)端由高電平返回低電平，繼電器釋放，220V交流電形成的電路斷開，燈滅。這就是觸摸延時開關的原理。單元電路設計照明電路:照明電路采用220V交流輸出，將功率小于100W的燈泡與整流、變壓、濾波、穩(wěn)壓電路得到的DC電壓相連

11、，再串聯起來。電源轉換:將交流電壓轉換成符合要求的交流電壓，整流后得到電子設備所需的DC電壓。因為大部分電子電路使用的電壓不高，所以這個變壓器是降壓變壓器。整流器電路:電路中使用了四個IN4007二極管，它們相互連接形成一個橋式結構。利用二極管的電流引導作用，在交流輸入電壓U的正半周，二極管VD2、VD5導通，VD3、VD4關斷，從而在負載RL上獲得上正下負的輸出電壓；相反，在負半周，VD2和VD5關斷，VD3和VD4導通，流過負載RL的電流與正半周方向相同。因此，通過使用四個二極管，整流電路的負載在交流電源的正半周和負半周具有方向相同的脈動DC電壓和電流。濾波電路:利用儲能元件電容C兩端的電

12、壓不會突然變化的特性，可以將電容C與整流電路的負載R并聯或串聯，這樣就可以濾除整流電路輸出中的大部分交流分量，得到比較平滑的DC電流。穩(wěn)壓電路:當電網電壓或負載電流發(fā)生變化時，濾波電路輸出的DC電壓的幅值也會發(fā)生變化。因此，穩(wěn)壓電路的作用是使整流濾波后的DC電壓基本不隨交流電網電壓或負載的變化而變化。延遲電路:55定時器、電阻器R1和電容器C1形成單穩(wěn)態(tài)延遲電路。當無人按下觸摸開關時，555定時器處于復位狀態(tài)，即輸出端3腳處于低電平，繼電器吸合開關，燈不亮。按下開關，晶體管Q1導通，使555定時器的2腳為低電平，3腳輸出高電平，繼電器不工作，開關復位，燈亮。3.模擬測試(1)系統電路模擬觸摸開

13、關電路的仿真測試基于Multisim環(huán)境(元器件選擇見附錄)，系統的軟件仿真可以進一步加深對系統功能的理解。下面主要用輸入信號、變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓電路來模擬系統電路。(2)各功能電路的模擬測試。圖3-2.1顯示了輸入信號的模擬波形，它是一個完整的正弦波。經過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后的波形依次如圖3-2.1、3-2.2、3-2.3、3-2.4、3-2.5所示。圖3-2.1輸入電壓的模擬波形圖3-2.2變壓器電路仿真波形圖3-2.3整流電路仿真波形圖3-2.4濾波電路仿真波形圖3-2.5穩(wěn)壓電路仿真波形PCB電路制作在完成的原理圖中，檢查ERC電器規(guī)則，然后從PCB封裝庫中找出原來使用的封裝名

14、稱，并填寫每個元件屬性的封裝選項。如果沒有特定的封裝，您可以創(chuàng)建一個新的PCB組件進行編輯。新的PCB原理圖創(chuàng)建完成后，在Design中導入網表網絡表，生成如圖所示的初始PCB圖，同時確保所有封裝正確。第二步，調整組件的布局，可以利用軟件本身的自動布局進行排列，也可以手動排版。這一步完成后，就得到如圖所示的元件布局。第三步是完成布局，然后是元件的布線。布線前，可以設置PCB層。右鍵點擊界面中的“規(guī)則”選項，點擊路由層項，選擇單層布線、雙層布線或更多。Protel最多可以設置32層布線。本設計禁止頂層布線，只保留底層布線。最后利用軟件本身的自動布線進行布局元件的PCB布線，得到如圖所示的單層布線

15、結果。PCB初始圖PCB布局PCB單層布線四。經驗和建議觸摸式延時開關早些年服務過大眾，比如樓道觸摸式延時開關，但對相關知識了解不多。只知道開關關了，燈泡停了一會兒才滅，不知道是怎么回事。在這次“觸摸延時開關的設計”中，我充分利用了模擬電子技術的基礎知識和數字電路的相關知識，從而找到了大量的相關資料。了解樓道觸摸延時開關的基本原理，在所學知識和指導老師的指導下完善部分電路圖，使延時開關正常工作。在分析觸摸延時開關、繪制原理圖、對各部分進行仿真的過程中，我對模擬電子學的相關知識有了深刻的理解。重新學習整流電路的相關容量，對全波整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路有更深入的理解，熟練運用計算公式計算限流電

16、阻，以配合穩(wěn)壓管的選擇。而且通過軟件仿真技術觀察各個階段電路的變化，可以對各個階段電路的波形有更生動的體驗。本電路采用555定時器的工作原理。雖然我沒有學過這部分，但是我通過收集數據，自己了解了555定時器是如何工作的，從而了解了它的基本結構，以及每個管腳連接了電路的哪些部分。提高自己的自學能力。做這個設計也讓我學會了兩個應用軟件，一個是Multisim，一個是Protel。雖然學習上有一些困難，但是學習之后，感覺這幾天的努力沒有白費，很充實。為了使觸摸延時開關電路的設計更加直觀，在設計過程中多次使用了計算機仿真技術。雖然在仿真過程中遇到了一些困難，但是在導師的指導下，從系統整體電路的仿真到各

17、個單元電路的仿真，都記錄了詳細的數據、波形和效果。通過計算機仿真實現電路功能，制作出觸摸開關的實際產品，大大提高了動手實踐。通過這個課程設計，我們可以更好地了解專業(yè)知識的實用價值，提高課本之外的理論知識和實踐能力，為未來的數字技術打下良好的基礎，方便我們對專業(yè)知識的理解，激發(fā)每個人不同的潛能，做出更好的電路和設計。通過這個課程設計，感覺自己知識面小，能力和水平有限。知道自己的不足，在這個設計和仿真過程中可能會有很多疏漏、缺陷和錯誤，希望能多做修正，以便以后做得更好。附錄5序列號名字參考標記密封和包裝型號和規(guī)格量一個變壓器一種網絡的名稱(傳輸率可達1.54mbps)DIP4NLT _虛擬一個2二極管；缺乏辯證思維的人D2-D5二極管0.41N4007四三電解質電容器C3經常預算. 3/.6200uF一個四電阻R3一個五電壓調節(jié)管D6TO220H1N5922B一個六電阻R4一個七單擲開關J1XTAL1單刀單擲開關一個八電阻R2軸向0.3一個九電阻R1軸向0.3一個10三極管雌三醇環(huán)戊醚TO-92A2N2218A一個11電解質電容器C3經常預算. 3/.65