題目光控延時(shí)照明燈摘要隨著電力電子的蓬勃發(fā)展和迅速換代促進(jìn)了交流電動(dòng)機(jī)變流頻供電技術(shù)的迅速發(fā)展和變流頻裝置的現(xiàn)代化，其中逆變技術(shù)的發(fā)展是其中具有代表性的一個(gè)分支，具有很重要的研究價(jià)值。電流控制電壓型逆變器CURRENTCONTROLLEDPWM，簡稱CCPWM,是一種電壓型逆變器的直接電流控制方法，即通過電流的閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)逆變器負(fù)載電流的準(zhǔn)確、及時(shí)跟蹤。在CCPWM電流控制方案中，滯環(huán)電流控制是應(yīng)用得最經(jīng)常、最廣泛的一種控制方法。本文對(duì)滯環(huán)電流控制的電流跟蹤型逆變器進(jìn)行了原理的分析，并且利用MATLAB/SIMULINK動(dòng)態(tài)仿真工具對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的仿真，驗(yàn)證了其原理的正確性和可行性，證明了滯環(huán)電流控制具有輸出電流正弦，具有魯棒性好和動(dòng)態(tài)性能好的突出優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞逆變器電流控制滯環(huán)電流仿真目錄一、設(shè)計(jì)目的二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求21設(shè)計(jì)任務(wù)22設(shè)計(jì)要求三、設(shè)計(jì)步驟及原理分析31設(shè)計(jì)方法32設(shè)計(jì)步驟33設(shè)計(jì)原理分析四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)與體會(huì)五、參考文獻(xiàn)單相電流跟蹤型逆變器0一、設(shè)計(jì)目的過去，在很多用電的公共場所，常采用由值班人員晚上合閘白天拉閘的控制方式，其缺點(diǎn)是人工控制較繁瑣，操作受人為因素影響，有時(shí)天亮著便開了燈，有時(shí)天黑卻沒有照明。本文就來介紹一種既實(shí)用又便于制作的光控照明燈電路。二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求21設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)光控延時(shí)照明燈22設(shè)計(jì)要求在光線亮?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)過該開關(guān)附近時(shí)，紅外傳感器檢測到人體信號(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。三、設(shè)計(jì)步驟及原理分析31設(shè)計(jì)方法教室感應(yīng)自動(dòng)照明控制電路由紅外傳感器、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。32設(shè)計(jì)步驟傳感器技術(shù)課程設(shè)計(jì)133設(shè)計(jì)原理分析20KR12MR247KR336KR6傳傳傳傳傳傳1UFC11UFC2VT1220UFC3CW1D1D2100KR447KR5D5VT220KR7VT3D347UFC4R8103UFC5D4DSD6D9BT51KR951KR10GND220V圖21紅外線傳感器、光控智能開關(guān)原理圖原理說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，單相電流跟蹤型逆變器2C4內(nèi)無電荷，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15V直流電壓。當(dāng)無光照射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。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，已得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前，一些書刊只簡要介紹了被動(dòng)式熱釋電人體紅外線傳感器的基本應(yīng)用。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，德國產(chǎn)的LH1954、LH1958，美國HAMAMATSU公司產(chǎn)P2288，日本NIPPONCERAMIC公司的SCA021、RS02D等。雖傳感器技術(shù)課程設(shè)計(jì)3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)來進(jìn)行測量的傳感器。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。紅外線傳感器測量時(shí)不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(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。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。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，通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。光電檢測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接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，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飛機(jī)上正在運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)的過熱情況等。HN911采用熱釋電紅外控制模塊的照明燈，它可以用于衛(wèi)生單相電流跟蹤型逆變器4間、儲(chǔ)藏室、樓梯走廊等處，可做到人來燈亮，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。傳感器技術(shù)課程設(shè)計(jì)5圖23HN911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44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24單相倍壓整流電路其工作原理如下單相電流跟蹤型逆變器6E2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，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USC2X12E2。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UC1E2，UC22E2?？梢該?jù)此設(shè)計(jì)電路和選擇元件延時(shí)電路分析RC電路的過渡過程時(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FT表示任意一種電量。這里寫出分析RC電路任意電量的過渡過程的步驟1計(jì)算換路前最后時(shí)刻T0時(shí)電容電壓UC0的值。分析電路時(shí)，要把電容看作開路，按直流電路的分析方法計(jì)算；2按換路定律UC0UC0，寫出換路后的電容電壓；3求電路中需要的F0值。注意使用換路后的電路，將UC0作為直流電壓源進(jìn)行分析；傳感器技術(shù)課程設(shè)計(jì)74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)TR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)間可以通過改變RC的值來實(shí)現(xiàn)，它具有改變方便，制作簡單的優(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)約用電。VT9104VD1D147KRP100KR1470KR2VRVS6,8VEL160W220V圖25光控電子開關(guān)原理圖單相電流跟蹤型逆變器8工作原理電路如圖24所示，220V交流電通過燈泡H及整流全橋后XC52156BG225I，單向可控硅VS因無觸發(fā)電流而阻斷。此時(shí)流過燈泡H的電流22MA,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68V，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)ǎl(fā)射極約有08V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R1，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07UF，效果將很顯著。制作的如圖23所示。傳感器技術(shù)課程設(shè)計(jì)9圖26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25所示。圖27光控電子開關(guān)的PCB板四、照明電路中實(shí)際中元件的選用及設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)原理HN911是一款新型熱釋電紅外探測采用雙列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)附表為單相電流跟蹤型逆變器10HN911紅外探測模工作原理HN911紅外探測模塊內(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03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)探測器工作時(shí),人體輻射和周當(dāng)背景紅外輻射增強(qiáng)。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31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)它探測到人體發(fā)出的紅外光線時(shí)，其輸出端2腳可輸出脈沖寬度大于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。傳感器技術(shù)課程設(shè)計(jì)11圖31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）到一3000D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二11RZC3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I1RZC3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)單相電流跟蹤型逆變器12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。如果沒有自保電路，RL在安裝時(shí)必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。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MG4403、MG4513等型號(hào)。其他元器件無特殊要求可按圖31所標(biāo)型號(hào)及參數(shù)選用。四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)與體會(huì)通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我受到了一次應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問題的全面系統(tǒng)的鍛煉