光控廣告燈定時器正文

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"工作原理 3?.\o"CurrentDocument"元器件選擇 ?4?.\o"CurrentDocument"核心元器件介紹 4.，3.1芯片簡介 43.1.1芯片詳解 53.1.2NE555集成電路內部電路圖 63.2CD4060集成電路【3】 73.2.1芯片簡介 73.2.2CD4060弓I腳圖 73.2.3CD4060內部結構圖 73.2.4CD4060電氣參數(shù) 83.2.5CD4060B典型振蕩器連接 10\o"CurrentDocument"實際工作效果 JLD..光控廣告燈定時器電路設計現(xiàn)代城市廣告燈大多數(shù)只在夜間12點以前能起到宣傳作用，夜間12點之后，行人稀少，其就失去了廣告的意義。廣告燈光控定時器能在傍晚漸黑時自動接通廣告燈牌的電源，同時開始計時，待4-6h后于夜間12點自動切斷電源，從而起到全自動控制和節(jié)電的功效。首先，本文將闡述光控廣告燈的基本工作原理與特點。其次，本文將介紹其元器件的選擇與核心部件CD4010，NE555的具體能效，簡述設計要求與思路。最后，本文將敘述光控廣告燈的實際工作效果。在本文結尾，將給出一些參考資料的出處。關鍵詞：變換電路，光控，定時器1.工作原理【1】光控定時廣告燈電路如下圖所示。由電源變換電路、光控電路及定時電路等組成。接廣告燈1VD9VW-IC2CD4060QM接廣告燈1VD9VW-IC2CD4060QM當接通220V交流電后，220V交流電經C7降壓限流、VD1穩(wěn)壓、VD2整流和C6濾波后，輸出約為9V的直流電壓，并向IC1、IC2組成的電路供電。時基集成電路IC1及光敏電阻器RL組成光控開關電路，IC1被接成光控施密特觸發(fā)器。白天時，由于外界光線較強，RL呈低阻狀態(tài)，IC1的2,6腳的電壓大于Vcc/2IC1的3腳輸出低電平，使后續(xù)電路因無電而無法工作，品閘管VTH由于無觸發(fā)電流而阻斷，切斷了廣告燈的供電電源，廣告燈不亮。傍晚，光敏電阻器RL失去光照而呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，使ici的輸人端電壓小于Vcc/3,ICI的3腳跳變?yōu)楦唠娖剑笽C2及VT1得電進人工作狀態(tài)。IC2的外圍元件CS、R3—RS與內部電路構成振蕩電路，產生時鐘脈沖信號。在IC2得電瞬間，由C4、R2在其12腳產生一正脈沖，使IC2復位清零，計數(shù)開始。此時IC2的Q14輸出端輸出低電平，使VTl導通，并觸發(fā)品閘管VrH使之導通，接通廣告燈的供電電源，廣告燈被點亮。時鐘脈沖經IC2計數(shù)分頻，以累計脈沖達到定時目的。當定時時間到達時，IC2的3腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，使VT1和VTH截止，廣告燈斷電而熄滅。與此同時，IC2的Q14端輸出的高電平經VD2加人脈沖輸人端11腳，使振蕩電路停振，整個電路的狀態(tài)一直保持到天明IC2斷電為止。電路中的RI、C1為抗光干擾延時電路，以防夜晚瞬時光照干擾電路的正常工作。開關S為定時時間選擇開關，當S斷開時，定時時間為6h，適用于冬季；當S閉合時，定時時間為4h,適用于夏季。壓敏電阻RV起過電壓保護作用，以防電網中的尖峰電壓損壞品閘管。元器件選擇IC1選用NE555,MA555,SI555等時基集成電路，此處選用NE555型集成電路。IC2選用CD406014位串行二進制計數(shù)/分頻/振蕩器集成電路。VTI選用90巧型硅PNP小功率晶體管，要求電流放大系數(shù)大于100；VTH選用MAC97A6小型塑封雙向品閘管，可驅動100W以下的白熾燈泡。如果驅動功率要求較大，可選用BT137(8A/600V)型、T0805(8A/500V)型等雙向品閘管，要求門極觸發(fā)電流小于10mA，并應加裝面積足夠的鋁質散熱板。RL要求選用亮阻不大于5k。，暗阻不小于1MQ的光敏電阻器，如MG44--03型、MG45-13等型號；RPI選用WS型小型精密電位器。其他元器件均無特殊要求，可按圖所標型號及參數(shù)進行選用。核心元器件介紹3.1芯片簡介NE555(TimerIC)大約在1971由SigneticsCorporation發(fā)布，在當時是唯一非?？焖偾疑虡I(yè)化的TimerIC，在往后的30 非常普遍被使用，且延伸出許多的應用電，盡管近 CMOS技術版本的TimerIC如MOTOROLA的MC1455已被大的使用，但原規(guī)格的NE555依然正常的在市場上供應，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，所以到目前可直接的代用。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、可產生的振蕩頻率也不大相GroundTriggerOutputResetControlVoltageThresholdGroundTriggerOutputResetControlVoltageThresholdDischargeVcc(+)(c)TonyvanRoonVccDischargeThresholdControlVoEtagefig.1.8-pinTpackagefig.2.8-pinVpackage同；而555是一個用途很廣且相當普遍的計時IC,只需少數(shù)的電阻和電容，便可產生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈沖信號。3.1.1芯片詳解NE555的特點有：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。它的操作電源電壓范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出準位及輸入觸發(fā)準位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負載。它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。靜態(tài)電流最大值VCC=5V,RL=8=6mAVCC=15V,RL=8=15mANE555引腳圖功能配置說明下：IGroundTriggerOutputResetPin1（接地）-地線（或共同接地），通常被連接到電路共同接地。Pin2（觸發(fā)點）-這個腳位是觸發(fā)NE555使其啟動它的時間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3VCC，下緣須低于1/3VCC。Pin3（輸出）-當時間周期開始555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時的最大輸出電流大約200mA。Pin4（重置）-一個低邏輯電位送至這個腳位時會重置定時器和使輸出回到一個低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。Pin5（控制）-這個接腳準許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當計時器經營在穩(wěn)定或振蕩的運作方式下，這輸入能用來改變或調整輸出頻率。Pin6(重置鎖定)-Pin6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當這個接腳的電壓從1/3VCC電壓以下移至2/3VCC以上時啟動這個動作。Pin7(放電)-這個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當輸出為ON時為LOW，對地為低阻抗，當輸出為OFF時為HIGH，對地為高阻抗。Pin8(V+)-這是555個計時器IC的正電源電壓端。供應電壓的范圍是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。3.1.2參數(shù)功能特性?供應電壓4.5-18V?供應電3-6mA?輸出電225mA(max)?上升/下時間100ns3.1.3NE555的相關應用NE555的作用范圍很廣，但一般多應用于單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器(MonostableMutlivibrator)及無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器(AstableMultivibrator)o3.1.4NE555集成電路內部電路圖555Schematic完我喚(c)TonyvanRoon16O kiQ1555Schematic完我喚(c)TonyvanRoon16O kiQ1Threshold5\Trigger2C^-70——iDischarge\Gnd.R6100KIOutput—33CD4060集成電路【3】3.2.1芯片簡介CD4060由一振蕩器和14級二進制串行計數(shù)器位組成，振蕩器的結構可以是RC或品振電路，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CP1（和CP0）的下降沿計數(shù)器以二進制進行計數(shù)。在時鐘脈沖線上使用斯密特觸發(fā)器對時鐘上升和下降時間無限制。CD4060引腳圖3.2.3CD4060內部結構圖

3.2.3CD4060內部結構圖3.2.4CD4060電氣參數(shù)SupplyVoltage電源電壓（VDD）-0.5Vto+18VInputVoltage輸入電壓（VIN）-0.5VtoVDD+0.5VStorageTemperatureRange儲存溫度范圍（TS）-65°Cto+150°CPackageDissipation（PD）Dual-In-Line普通雙列封裝700mWSmallOutline小外形封裝500mWLeadTemperature焊接溫度（TL）Soldering,10seconds）（焊接10秒）260CRecommendedOperatingConditions建議操作條件:SupplyVoltage電源電壓（VDD）+3Vto+15VInputVoltage輸入電壓（VIN）0VtoVDDOperatingTemperatureRange工作溫度范圍（TA）-40Cto+85CDCElectricalCharacteristics直流電氣特性:Symbol符號Parameter參數(shù)Conditions測試條件-40°C+25°C+85°CUnits單位最小最大最小典型最大最小最大IDDQuiescentDeviceCurrent靜態(tài)電流VDD=5V,VIN=VDDorVSS2020150ixAVDD=10V,VIN=VDDorVSS4040300VDD=15V,VIN=VDDorVSS8080600VOLLOWLevelOutputVoltage輸出低電平電壓VDD=5V0.0500.050.05VVDD=10V0.0500.050.05VDD=15V0.0500.050.05VOHHIGHLevelOutputVoltage輸出高電平電壓VDD=5V4.954.9554.95VVDD=10V9.959.95109.95VDD=15V14.9514.951514.95VILLOWLevelInputVoltage輸入低電VDD=5V,VO=0.5Vor4.5V1.521.51.5VVDD=10V,VO=1.0Vor9.0V3.043.03.0VDD=15V,VO=1.5Vor4.064.04.0加孫心植課程設計說明書 第9頁平電壓13.5VVIHHIGHLevelInputVoltage輸入高電平電壓VDD=5V,VO=0.5Vor4.5V3.53.533.5VVDD=10V,VO=1.0Vor9.0V7.07.067.0VDD=15V,VO=1.5Vor13.5V11.011.0911.0IOLLOWLevelOutputCurrent輸出低電平電流(Note3)VDD=5V,VO=0.4V0.520.440.880.36mAVDD=10V,VO=0.5V1.31.12.250.9VDD=15V,VO=1.5V3.63.08.82.4IOHHIGHLevelOutputCurrent輸出高電平電流(Note3)VDD=5V,VO=4.6V-0.52-0.44-0.88-0.36mAVDD=10V,VO=9.5V-1.3-1.1-2.25-0.9VDD=15V,VO=13.5V-3.6-3.0-8.8-2.4IINInputCurrent輸入電流VDD=15V,VIN=0V-0.30-10-5-0.30-1.0ixAVDD=15V,VIN=15V0.3010-50.301.0CD4060ACElectricalCharacteristics交流電氣特性:Symbol符號Parameter參數(shù)Conditions條件最小典型最大Units單位tPHL4,tPLH4PropagationDelayTimetoQ4傳遞延遲時間到Q4VDD=5V5501300nsVDD=10V250525VDD=15V200400tPHL,tPLHInterstagePropagationDelayTimefromQntoQn+1VDD=5V150330nsVDD=10V60125VDD=15V4590tTHL,tTLHTransitionTime過渡時間VDD=5V100200nsVDD=10V50100VDD=15V4080tWL,tWHMinimumClockPulseWidth最小時鐘脈沖寬度VDD=5V170500nsVDD=10V65170VDD=15V50125trCL,MaximumClockRiseandFallTime最大時鐘上VDD=5VNonstfCL升和下降時間LimitVDD=10VNoLimitVDD=15VNoLimitfCLMaximumClockFrequency最大時鐘頻率VDD=5V13MHzVDD=10V38VDD=15V410tPHL(R)ResetPropagationDelay重置傳輸時延VDD=5V200450nsVDD=10V100210VDD=15V80170tWH(R)MinimumResetPulseWidth最小復位脈沖寬度VDD=5V200450nsVDD=10V100210VDD=15V80170CINAverageInputCapacitance平均輸入電容AnyInput57.5pFCPDPowerDissipationCapacitance功耗電容50pF3.2.5CD4060B典型振蕩器連接H>o-H>o-1K―il—1CD40S0振蕩電路70CCilNTEFSTASES實際工作效果目標廣告燈安裝光控廣告燈定時器后，在傍晚光