,常見的電燈附帶功能及其電路分析可能有人會覺得一盞小小的電燈沒有什麼特別之...隨後,我們知道上述電路中使用了兩種閘電路,而通用的積體電路塊都只含一種閘電路...
模電課程設計報告
題目： 觸控延時燈
姓名： 胡中美
班級： 電 0905-3
學號： 20092299
一、摘要
1.1研究目的：
隨著第三次科技革命的到來，我們的生活正邁向自動化和智慧型化。各種電子產品，正一步步地走進我們的生活中來。而許多電子產品都是乙個電子控制系統，按照設計者意願進行工作。
通過設計乙個簡單的電子控制系統，有助於我們更好地了解現代科技，並讓我們從中體現科技所帶來的樂趣，所以我研究的目的是為了認識現代科技中的電子技術。
1.2研究方法：
上網和去圖書館查詢資料，了解許多通用電子元件的使用方法和系統的知識，簡單了解邏輯電路的使用。通過對相關資料的整理，進行簡單的歸納和總結，用簡單的方法去演繹乙個設計方案的設計過程。
1.3研究物件：電燈。
二、常見的電燈附帶功能及其電路分析
可能有人會覺得一盞小小的電燈沒有什麼特別之處。但自從幾百年前愛迪生發明電燈以來,電燈就在不斷地發展，在現代電子技術工作者，給電燈賦予了各種各樣的功能，使其也變成了自動化和智慧型化，更好地方便人們的生活。常見的功能如下：
觸控式開啟：利用觸控開關，只要用手輕輕觸控一下，電燈就亮起來。
延時功能：電燈開始後，過一段時間後就能自動關閉。
2.1觸控電路。
觸控式開關電路的基本原理是：利用人體的導電性質，通過金屬片把人體感應電壓輸入電子電路中，再經過放大元件放大，而作用於電路。常見的放大元件有整合運放，三極體，場效電晶體等。
常見的電路如下：
m為金屬片。（a）圖中放大元件為整合運放，屬於反相放大器。當用手指接觸m時，電流從金屬片流向人體，反相放大器負輸入端輸入負電壓，經過放大輸出u。
其放大係數為：b=r2/r1。(b)圖中放大器元件為兩個復合三極體。
三極體通過復合可有效提高放大電流。當用手觸控m時，人體感應電動勢從m輸入，vt的基極得到觸發電流，三極體導通，通過放大輸出u。
值得注意的是，必須讓手指直接觸控金屬片才能使電路工作。放大電路可放大倍數越大，電路靈敏度就越高。
觸控式開關被廣泛應用到各科關並場合中，如常見的電燈中。其有著無機械噪音，無機械磨損的優點。
2.2延時電路
延時電路被廣泛應用於延時電燈，洗衣機，微波爐等電器種，使電器的使用更加方便。精確度高的電路被用於秒級控制的電器中。常用的簡單延時電路的基本原理是利用電容的充電放電功能來實現延時功能，並與各類電子元件相互組合實現不同的延時控制。
延時電路可實現延時開啟和延時關閉等控制。電容與其它電子元件的組合使用有如下幾種：
1.電容與放大電路。其電路圖如下：
圖（a）與（b）在有電壓u輸入時，三極體基極有電流通過，電路導通，同時，電容c被快速充電。u停止輸入後，電容放電，使三極體繼續保持導通，延時開始，直到電容放電完畢，三極體截止，延時結束。圖（b）中加入了電磁繼電器，當三極體導通時，電磁繼電器吸合，可實現低壓控制高壓的延時。
2.電容與閘流體。電路簡圖如下：
工作原理：當有u0輸入時，閘流體v導通，同時c正向充電，當沒有u0輸入後，電容放電使閘流體vs保持導通，使工作電路運作。當c放電完畢，vs因沒有觸發電流而截止，延時結束。
延時時間由c的電容量和r的大小決定。
3.電容與光電耦合電器。電路簡圖如（d）：
當有電壓u0輸入時，電容c充電，左端電路通過光電耦合器，使工作電路啟動，並實現延時控制。光電耦合器和電磁繼電器一樣可實現隔離控制。
4.電容與單結電晶體。電路簡圖如（e）：
當開關s閉合後，電容c緩慢充電，過一段時間後，c上極的電勢高於vt的峰值電壓，單結電晶體突然導通，發出乙個正脈衝，使閘流體v突然導通，工作電路開始工作。此電路可實現延時啟動的功能。
通過對上述常用的功能電路的簡單分析，我們小組決定利用功能組合的方法，設計乙個簡單的電燈控制電路。
三、設計過程
3.1設計題目：觸控式延時電燈的簡單設計
3.2功能要求：
（1）使用觸控模式開關來開啟；
（2）實現聲控開啟；
（3）延時關閉；
（4）在外界光亮度較大時，電路無法開啟。
3.3設計分析：
（1）可選擇開環電子控制系統被控量是燈光，被控物件是小燈泡；
（2）有三個輸入端，乙個是觸控開關，乙個是聲控開關，乙個是光入端；
（3）控制部分可以使用電子電路作為控制核心。
3.4設計過程:
1.畫出電燈的控制系統方框圖
2.根據系統的要求分析出電路的組成如下
其中，觸控開關部分選用圖1－（b）類似的方案，聲控部分選用圖1－(a)類似的方案，光控部分選用光敏電阻作為基本感光元件，延時部分先用圖2－(a)的方案。
接下來的處理部分的解決就是最大的問題。開始時我們決定使用邏輯電路來實現其功能要求。有三個輸入端，若設光控訊號為a，由於觸控開關可聲控部分可連在同乙個延時電路中，可高它們為b，設輸出為y。
當a為高電平時，y為低。當a為低電平時，b為高電平時，y為高。邏輯真值表為圖(1)。
根據圖表可知其邏輯表示式為，邏輯電路使用如圖(2)。
隨後，我們知道上述電路中使用了兩種閘電路，而通用的積體電路塊都只含一種閘電路。必須對其進行變形。因為,根據反演律有
這樣就可以使用或非門來實現同樣的處理功能。閘電路連線如圖（3）。按照此圖的電路連線，可使用ct74ls02或cc4001的四二輸入或非門。
其引腳如圖（4）。其連線方法是a連1，b連5和6，4和2連線，3即為輸出端y。
但後來我們發現使用這樣的方法還是浪費了積體電路的兩個門。因為電路要實現的邏輯功能比較簡單，可以用其他的方法代替閘電路的使用，通過查詢相關的電路圖使用，決定使用兩個三極體實現設計要求,如圖（5）。令外界光度較高時，a輸入為低電平，無論b輸入為高電平，若有b為高電平，電燈就可亮起來。
光控電路部分電路如圖（6）所示。當r2接收到外界較強光線時，u為低電平，當外界光線較弱時，r2呈現高電阻，u為高電平。
然後我們才發現只要把邏輯表示式中的改變為a就是乙個與閘電路，之前所思考的方法反而使電路更加複雜。而圖（5）就是乙個與閘電路的簡單形式之一。
3.上述的設計內容，畫出總的設計圖如下:
其工作原理為：
⑴當外界光線較強時，光敏電阻r4呈現低電阻，三極體vt6基極為低電平，三極體截止。電燈無法亮起來。
⑵當外界光線較弱時，三極體vt6基極為高電平，三極體vt6導通。當用手觸控金屬片m時，人體感應電動勢從m輸入，經過三極體vt4，vt5放大在短時間內給c充電，同時，vt7有基極電流，vt7導通。電燈發光。
當手指離開m後，電容c3開始放電，vt7保持導通，延時開始，當c放電完畢，vt7截止，電燈泡熄滅，延時結束。延時時間由c3和r5的數值決定。
⑶聲控。大力地拍一下手掌,使b接收聲音頻號,再把聲音頻號轉化為電訊號,再轉入三極體組,vt1,vt2,vt3經過放大後的電流作用於電容c3使其充電,並使vt7導通,若此時vt6也導通,電燈泡就亮起來了。電容c的放電充電使其實現延時功能。
此電路可使用於樓梯過道等場合。若能正常工作可方便地實現手控和聲控作用。值得注意的是r4必須要安裝在電燈el照不到的地方.否則電燈泡亮起來後又會自動熄滅。
由於對電子電路計算的方法不大熟悉,圖7中各元件的數值都採用估計的方法,可能會存在一些問題。
另外，製作多功能的電燈還可以利用一些專業的積體電路,使電路大大簡化,如555時基電路等。
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