2012屆本科畢業設計樓道照明自動控制電路設計姓名：系別：.物理與電氣信息學院專業：電子信息工程學號：指導教師： 2012年5月13日TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 II\o"CurrentDocument"關鍵詞 II\o"CurrentDocument"0引言 1\o"CurrentDocument"1設計電路時用到的相關電子元器件及基礎知識 1\o"CurrentDocument"1.1光敏電阻的結構和工作原理 1\o"CurrentDocument"1.1.1結構 11.1.2工作原理 1\o"CurrentDocument"1.2新型熱釋電紅外探測模塊（HN911L） 1\o"CurrentDocument"555單穩態電路類型用途 2\o"CurrentDocument"W7812集成穩壓器 3\o"CurrentDocument"光耦合器 31.5.1光耦合器的結構 31.5.2光耦合的主要特點 41.5.3光耦合器的工作原理 4\o"CurrentDocument"2樓道照明燈自動控制電路設計原理圖 4\o"CurrentDocument"2.1電源電路 4\o"CurrentDocument"2.2光控電路和延時控制電路 4\o"CurrentDocument"2.3熱釋電紅外感應電路 5\o"CurrentDocument"2.4電話控制電路 7\o"CurrentDocument"3元器件的選擇 7\o"CurrentDocument"4結語 8\o"CurrentDocument"參考文獻 8\o"CurrentDocument"致謝 8樓道照明燈自動控制電路的設計摘要本論文介紹了樓道照明燈自動控制電路，它利用光敏傳感器和熱式電紅外傳感器等器件對樓道、住宅小區等處照明燈具進行自動控制，使電燈白天不亮(光控)，夜間有人來的時候自動點亮，人走后延時一段時間自動熄滅，從而達到節能的目的，同時還加上一個電話控制系統以保證電路在異常情況下可以遠程控制。關鍵詞紅外感應；自動照明；光敏電阻；HN911L；延時Designofautomaticcontrolforcircuitof

corridorlightingAbstractThispapermainlyintroducesthatautomaticcontrolforcircuitofcorridorlighting.Itusephotosensitivesensorandthermalinfraredsensortypeelectricaldevicessuchascorridor,residentialareaoftheplacesuchaslightinglampsandlanternsforautomaticcontrol,makesthelightthedaynotbrightdaytime(light-operated),Thenightwhensomeonetobelit,Peoplegoafteraperiodoftimedelaytogoout,Soastoachievethepurposeofsavingenergy,Alsoaddaphonecontrolsystemtoensurethatthecircuitinexceptionalcasescanremotecontrol.KeywordsInfraredinduction；Automaticlighting；Photoconductiveresistance；HN911L；Delay0引言節能與環保已經成為當代產品開發的首要考慮因素和最大賣點［1］。由于我國在新能源研發方面處于落后局面目前市場上的普通型開關、拉線開關占據著燈具開關市場的主要位置。然而由于許多不可控因素的出現及人們日常習慣所限造成了大量的電能的浪費A4］。這種現象在我們的生活中隨處可見。非常安靜的樓道內、燈火通明衛生間無人使用卻不熄滅燈光。全國每年因此而損耗的電能可以以億度計量，同時因燈具使用時間的過長也縮短了燈具的使用壽命頻繁的更換燈具也造成了人力財力的大量浪費。所以通過這種直接和間接的損耗每年電能的損失就達數億元囪。近十年以來我國建筑體系的不斷發展也對照明系統提出了更高的要求回。隨著大量采用電子技術的家用電器面市、住宅電子化出現如］。近幾年樓宇智能化智能家居是以家為平臺兼備建筑、網絡通訊、信息家電、網絡家電、自動化和智能化集系統、結構、服務、管理、控制于一體的高效、舒適、安全、便利、節能、健康、環保的家居環境。其中實現自動照明系統可以減少電能浪費成為實現現代化住宅的重要一筆［10~13］。本課題從實際出發對紅外線樓道自動照明系統進行設計，有效節省照明用電費用，方便了人們夜間在樓到中行走。1設計電路時用到的相關電子元器件及基礎知識1.1光敏電阻的結構和工作原理1.1.1結構光敏電阻器的結構和電路圖形符號如圖1所示。/電層.光敏層\_ 1 圖1光敏電阻器的結構（左）和電路圖形符號（右）光敏電阻器（photovaristor）又稱光導管，它幾乎都是用半導體材料制成的光電器件。如圖1所示的光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也可以加交流電壓。無光照時候，光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中電流（暗電流）很小，當光敏電阻受到一定波長范圍的光照時，它的阻值（亮電阻）急劇減少，電路中電流迅速增大。一般希望暗電阻越大越好，亮電阻越小越好，此時光敏電阻的靈魂度高。實際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐級，亮電阻在幾千歐以下。1.1.2工作原理用于制造光敏電阻的材料主要是金屬硫化物、硒化物和碲化物等半導體。通常接出引線，封裝在具有透光的密封殼體內，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導帶，并在價帶中產生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產生的電子一空穴對增加了半導體材料中載流子的數目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發產生的電子一空穴對將逐漸復合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復原值。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，受到適當波長的光線照射時，電流就會隨光強的增加而變大，從而實現光電轉換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也可以加交流電壓。1.2新型熱釋電紅外探測模塊（HN911L）熱釋電紅外傳感器是最常用的紅外檢測器之一，其工作原理是利用熱釋電效應，即在鈦酸鋇、

圖2光敏電阻電流大小受光照的影響圖2光敏電阻電流大小受光照的影響一類晶體上、下表面設置電極，在上表面加以黑色膜，若有紅外線間歇地照射，其表面溫度上升△T,其晶體內部的原子排列將產生變化，引起自發極化電荷，在上下電極之間產生電壓AU。常用的熱釋電紅外線光敏元件的材料有陶瓷氧化物和壓電晶體，例如，鈦酸鋇、鉭酸鋰、硫酸三甘肽及鈦鉛酸鉛等。熱釋電紅外傳感器的電路圖、外形圖如圖3所示。圖3熱釋電紅外傳感器的電路圖（a）及外形圖（b）熱釋電紅外溫度傳感器的特點是反應速度快、靈敏度高、準確度高、測量范圍廣、使用方便，尤其非接觸式測量使紅外溫度傳感器和以紅外傳感器為核心的紅外測溫模塊、紅外測溫儀在工業場所、國防建設、科學研究等領域得以廣泛應用。主要應用于鐵路、車輛、石油化工、食品、醫藥、塑料、橡膠、紡織、造紙、電力等行業的溫度測量、溫度檢測、設備故障的診斷，特別適用于高溫和危險場合的遠距離測溫。1.3555單穩態電路類型用途555單穩工作方式，可分為2種。如圖4和圖5所示。圖4（a）人工啟動單穩（b）工啟動單穩第1種（圖4）是人工啟動單穩，又因為定時電阻定時電容位置不同而分為2個不同的單元，并分別以（a）和（b）為代號。“RT-6.2-CT”⑴特點：人工啟動，V0=0，穩態；V。=1,暫穩態

（td）o（2）公式：Td=1.1RT*CT。（3）用途：定時，延時。“CT-6.2-RT”⑴特點：人工啟動，V0=1,穩態；V^=0,暫穩態（td）。（2）公式：Td=1.1RT*CT。（3）用途：定時，延時。第2種（圖5）是脈沖啟動型單穩，也可以分為2個不同的單元。他們的輸入特點都是"RT-7.6-CT",圖5（a）脈沖啟動型單穩（b）脈沖啟動型單穩都是從2端輸入（a）電路的2端不帶任何元件，具有最簡單的形式（b）電路則帶有一個RC微分電路。其公式都為：Td=1.1RT*CT，用途：定（延）時、消抖動、分（倍）頻，脈沖輸出、L、C速率檢測。1.4W7812集成穩壓器W7800系列三端式集成穩壓器的輸出電壓是固定的，在使用中不能進行調整。W7800系列三端式穩壓器輸出正極性電壓，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V七個檔次，輸出電流最大可達1.5A（加散熱片）。同類型78M系列穩壓器的輸出電流為0.5A，78L系列穩壓器的輸出電流為0.1Ao圖6為W7800系列的外形和接線圖，它有三個引出端：輸入端（不穩定電壓輸入端）標以“1”輸出端（穩定電壓輸出端） 標以“3”公共端 標以“2”集成穩壓器為三端固定正穩壓器W7812,它的主要參數有：輸出直流電壓U0=+12V，輸出電流L:0.1A，M:0.5A，電壓調整率10mV/V，輸出電阻R0=0.15Q，輸入電壓UI的范圍15?17V。因為一般UI要比U0>3~5V，才能保證集成穩壓器工作在線性區。1.5光耦合器1.5.1光耦合器的結構光電耦合器的主要結構是把發光器件和光接收器件組裝在一個密閉的管殼內，然后利用發光器件的管腳作輸入端，而把光接收器的管腳作為輸出端。當在輸入端加電信號時，發光器件發光。這樣，光接收器件由于光敏效應而在光照后產生光電流并由輸出端輸出。從而實現了以“光”為媒介的電信號傳輸，而器件的輸入和輸出兩端在電氣上是絕緣的。這樣就構成了一種中間通過光傳輸信號的新型半導體電子器件。光電耦合器的封裝形式一般有管形、雙列直插式和光導纖維連接三種。1.5.2光耦合的主要特點（1） 輸入和輸出端之間絕緣，其絕緣電阻一般都大于10MQ,耐壓一般可超過1kV,有的甚至可以達到10kV以上。（2） 由于“光”傳輸的單向性，所以信號從光源單向傳輸到光接收器時不會出現反饋現象，其輸出信號也不會影響輸入端。（3） 由于發光器件（砷化鎵紅外二極管）是阻抗電流驅動性器件，而噪音是一種高內阻微電流電壓信號。因此光電耦合器件的共模抑制比很大，所以，光電耦合器件可以很好地抑制干擾并消除噪音。（4） 容易和邏輯電路配合。（5） 響應速度快。光電耦合器件的時間常數通常在微秒甚至毫微秒級。1.5.3光耦合器的工作原理在光耦合器輸入端加電信號使發光源發光，光的強度取決于激勵電流的大小，該光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應而產生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現了電-光-電的轉換。2樓道照明燈自動控制電路設計原理圖樓道照明燈自動控制電路設計總電路圖如圖7和圖10所示，它由電源電路、光控電路和延時控制電路、熱釋電紅外感應電路以及電話控制電路四部份組成°220V電壓經過電源電路部分進行降壓、整流、濾波及穩壓后，為其它電路提供12V的直流工作電壓。同時通過光敏電阻、新型熱釋電紅外傳感器及時基集成電路NE555共同控制，使白天燈不亮，夜間有人來的時候燈自動點亮，人走后延時一段時間自動熄滅，從而達到節能的目的。電路還加上一個電話控制系統以保證電路在異常情況下可以遠程控制。2.1電源電路電源電路如圖8所示，它由電阻R6、電容C3?C5、IC3集成穩壓器和整流二極管VD1?VD4組成，通過降壓、橋式整流、濾波與穩壓后，為光控電路和延時控制提供穩定的12V直流電源。2.2光控電路和延時控制電路光控電路和延時控制電路如圖9所示圖7樓道照明燈自動控制電話控制電路光控電路由光敏電阻器RG、可變電阻PG1、電阻器R2、R3和晶體管V1組成。延時控制電路由電阻器R3?R5、電容器C1、C2、可變電阻PG3、時基集成電路NE555、晶體管V2、JZC-6F電磁繼電器、二極管VD1及開關S1、S2組成。白天，RG受光照射而呈現低阻狀態，使晶體管V1的基極電位低，從而使IC2的2腳電壓高于2Vcc/3，其3腳輸出低電平，使晶體管V2處于截止狀態，不能夠驅動常開繼電器工作，使電路處于截止狀態，EL不亮。夜晚，RG因為沒有光照（或光照極弱）而呈現高阻態，使晶體管V1的基極電位高，從而使IC2的2腳電壓低于Vcc/3，其3腳輸出高電平，使晶體管V2導通，從而驅動常開繼電器，電路導通，EL亮。同時，C1通過PG3緩慢放電，使IC3的3號腳電壓下降，直到晶體管V2截止，EL熄滅。

1KPG1R1200IC1HN911LW78121C31KPG1R1200IC1HN911LW78121C30.01uW7812圖9光控電路和延時控制電路調節PG2的阻值，可改變光控的靈敏度。調節PG3的阻值，可以改變延時的時間。開關S1，S2為應急開關，將S1接通，不管白天還是晚上，EL都亮。將S2接通，C1的電量被放掉，EL熄滅。2.3熱釋電紅外感應電路熱釋電紅外感應電路如圖11所示，它由新型熱釋電紅外探測模塊（HN911L），電阻R1和PG1組成。HN911L內部集成有高靈敏度熱釋電紅外傳感器PIR、放大器、信號處理電路、輸出電路等，能夠遙測人體移動時所發出的微弱紅外信號。當有人在附近走動時PIR會將人體發出的紅外信號變換成電信號，該電信號經過放大、整形處理后，使1號腳輸出高電平經晶體管V1到IC2的2號腳為低電平，最后使IC3的3號腳輸出高電平，晶體管V2導通，使繼電器動作，EL亮。調節RP1的阻值，可以改變HN911L監測的靈敏度。

路電制控動自燈明照道樓

路電制控動自燈明照道樓2.4電話控制電路電話控制電路如圖7所示它由整流二極管VD5?VD8、光耦合器VLC以及電話線L1、L2組成。主要用于應急控制，保證在異常情況下可以遠程控制。平時電話線路沒有電流通過，光耦合器內部的發光二極管不發光，光敏晶體管處于截止狀態。當摘機撥打電話或有人打電話進來時，電話線中有電流通過，使光耦合器內部的發光二極管發光，光敏晶體管導通，輸出低電平，接入IC2的2號腳，使IC2的3號腳輸出高電平，晶體管V2導通，使繼電器動作，EL亮。9014V1R2RG2.7K9014V1R2RG2.7KS2S1圖11熱釋電紅外感應電路3元器件的選擇IC1：HN911LIC2:NE555型時基集成電路IC3：W7812K:JZC-6F電磁繼電器，額定電壓12V，吸和電壓＜9V，線圈直流電阻400QRG：MG45-13型光敏電阻，額定功率10Mw，最高工作電壓50V，亮電阻＜5K。暗電阻＞5M。。VD1?VD4和VD5?VD8：均選用IN4007型硅整流二極管VLC：選用4N25型光耦合器V1：S9014V2：S9013RP1：1kARP2：410KRP3：50KR1：200R2：2.7KR3：3kQ 1R4：1MR5：1KR6：10KC1：220UC2：0.01UC3：0.01UC4：220UC5：0.47UVD1：IN41484結語采用新型熱釋電紅外傳感器(HN911L)組成的新型熱釋電紅外模塊電路作為紅外線光控電路，通過已學的模擬電子和電路知識設計紅外感應燈控制開關電路，再利用由光敏電阻組成的光敏電路來控制感應燈開關的觸發與否，將控制開關與節能燈組成節能樓道照明系統。紅外線感應樓道照明系統特點：1.基于紅外線技術的自動控制產品，當有人進入感應范圍時，專用傳感器探測到人體紅外光譜的變化，感應開關自動接通負載。人不離開且在活動時，感應燈持續導通；人離開后，感應燈延時自動關閉負載，人到燈亮，人離燈熄，親切方便，清潔節能。2.具有過零檢測功能：無觸點電子感應燈，接通負載的瞬間無大的沖擊電流，延長負載使用壽命，無觸點、開關無火花。3.應用光敏控制：感應燈自動測光，光線強時不感應。參考文獻何社成，李友玲.電源開關控制保護應用電路[M].濟南：山東科學技術出版社，2007.⑵陳永甫，紅外探測與控制電路[M].北京：人民郵電出版社，2004.閻石.數字電子技術基礎(第三版)[M].北京：高等教育出版社.1989.高吉祥.基本技能訓練與單元電路設計[M].北京：電子工業出版社.2007.顧光旭.智能密碼電子鎖設計[J].鹽城工學院學報(自然科學版),2009,8(01)：30-40.洪家平.基于PIC系列單片機的智能濕度測量[J].儀器儀器儀表標準化與計量，2006,(5)44-46.曹勝男，劉理云，賀小華.一種簡易光控照明電路的設計[J].甘肅聯合大學學報(自然科學版)2009,23(1):57-59.索明何，王立剛，饒運濤.基于555定時器的聲光雙控照明燈設計[J].科技信息(科學教研),2008(1):246.趙海蘭.智能溫度傳感器DS18B20,[J].電子世界,2003⑺:46-47.邢獻芳.數字式溫濕度數據采集器的研制[J].工業計量,2006,16(6):11-13.PuRuiliang,GONGPeng,MICHISHITARyo,eta1.Assessmentofmulti-resolutionandmulti-sensordataforurb