声光控LED节能照明灯设计 下载本文

(2)测量方法

①可控硅的检测

用r×1档,将红表笔接可控硅的负极,黑表笔接正极(如印制板图所示),这时表针无读数,然后用黑表笔触一下控制极k,这时表针有读数,黑表笔马上离开控制极k这时表针仍有读数(注意触控制极时正负表笔是始终连接说明该可控硅是完好的。

②麦克风的选择及检测

驻极体选用的是一般收录机用的小话筒,它的测量方法是:用r×100档将红表笔接外壳的s、黑表笔接d,这时用口对着驻极体吹气,若表针有摆动说明该驻极体完好,摆动越大灵敏度越高。

③二极管的选择及检测

二极管采用普通的整流二极管IN4001~IN4007。总之,元件的选择可灵活掌握,参数可在一定范围内选用。在测试时先把指针表满偏同时将指针表打到1K档,其次:用表笔对电容进行放电,在用表进行测试,用红笔接负极,黑笔接正极;最后:看指针的偏转,且还要指针还原,如能还原就表明电容正常,不能回到原位则表明电容漏电。测试漏电电容方法:用万用表的电阻挡(R*100和R*1K),将表笔接触电容器两引线。刚接触时,由于电容充电电流大,表头指针偏转角度大,随着充电电流减小,指针逐渐向R=无穷方向返回,最后稳定处即漏电电阻值。

④电容的检测

一般电容器的漏电电阻为几百至几千兆欧,漏电电阻相对小的电容质量不好。测量时,若表头指针指到或接近欧姆零点,表示电容器内部短路。若指针不动,始终指在R=无穷处,则意味着电容器内部短路或已失效。对于电容量在0.1μF以下的小电容,由于漏电电阻接近无穷,难以分辨,故不能此法侧漏电阻或判定好坏。

电解电容器的极性检测: 电解电容的正负极性不允许接错,当极性接反时,可能因电解液的反向极化,引起电解电容器的爆裂。当极性标记无法辨认时,可根据正向连接时漏电电阻大、反向连接时漏电电阻相对小的特点判断极性。交换表笔前后两次测量漏电电阻,阻值大的一次,黑表笔接触的是正极,因为黑表笔与万用表内电池正极相接(采用数字万用表时,红表笔接电池正极)。但用这种办法有时并不能明显地区分正、负向电阻,所以使用电解电容时,要注意保护极性标记。

⑤二极管测试

二极管主要分为三种:整流二极管、稳压二极管、发光二极管;此外,还有开关二极管。先打磨引脚,再用指针表测试,因二极管具有单相导电性,所以,在测试时,红笔接负极,黑笔接正极,若是导通,且红笔接正极,黑笔接负极,为截止,则表明二极管是正常的,若不是则表明二极管是坏的。注:发光二极管用10K,其它用1K档;发光二极管的光线是非常微弱的,因此,在观察是要仔细。

半导体二极管的极性判别一般情况下,二极管有色点的一端为正极,如2AP1-2AP7,2AP11-2AP17等。如果是透明玻璃壳二极管,可直接看出极性,即内部连触丝的一头是正极,连半导体片的一头是负极。塑封二极管有圆环标志的是负极,如1N4000系别。

⑥三极管测试

和所有元件一样三极管也要打磨引脚,然后在进行测试。用手拿住元件,用指针表来回测量六次,判断出基极、是PNP型还是NPN型。 若:红笔不动——PNP型; 黑笔不动——NPN型。如果是NPN型:用手捏住三支引脚,用表笔测试两边引脚,并交换表笔;若指针偏转较大,黑表笔接的是集电极,另一方则是发射集。如果是PNP型:步骤与NP N型一样,但当指针偏转较大是,黑笔接的是发射极,另一方则是集电极。三极管除了判断其管型和极点外,还要判断出它所处的状态,是截止、饱和、还是放大。

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图五 CD4011内部结构 图六 单向可控硅

可控硅的原理:可控硅是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN 结的四层结构的大功率半导体器件,一般由两晶闸管反向连接而成.它的功用不仅是整流,还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路,实现将直流电变成交流电的逆变,将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。可控硅和其它半导体器件一样,其有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现,使半导体技术从弱电领域进入了强电领域,成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。

图七 图八

图七,可以把它中间的NP分成两部分,构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管,见图八。

晶闸管T在工作过程中,它的阳极A和阴极K与电源和负载连接,组成晶闸管的主电路,晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接,组成晶闸管的控制电路。

从晶闸管的内部分析工作过程:晶闸管是四层三端器件,它有J1、J2、J3三个PN结。

当晶闸管承受正向阳极电压时,为使晶闸管导铜,必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。图二中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此,两个互相复合的晶体管电路,当有足够的门极电流Ig流入时,就会形成强烈的正反馈,造成两晶体管饱和导通,晶体管饱和导通。

设PNP管和NPN管的集电极电流相应为Ic1和Ic2;发射极电流相应为Ia和Ik;电流放大系数相应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik,设流过J2结的反相漏电电流为Ic0,

晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和: Ia=Ic1+Ic2+Ic0或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0

若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为Ik=Ia+Ig

从而可以得出晶闸管阳极电流为:I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2)) (1—1)

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硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而急剧变化。

当晶闸管承受正向阳极电压,而门极未受电压的情况下,式(1—1)中,Ig=0,(a1+a2)很小,故晶闸管的阳极电流Ia≈Ic0 晶闸关处于正向阻断状态。当晶闸管在正向阳极电压下,从门极G流入电流Ig,由于足够大的Ig流经NPN管的发射结,从而提高起点流放大系数a2,产生足够大的极电极电流Ic2流过PNP管的发射结,并提高了PNP管的电流放大系数a1,产生更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结。这样强烈的正反馈过程迅速进行。当a1和a2随发射极电流增加而(a1+a2)≈1时,式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,因此提高了晶闸管的阳极电流Ia.这时,流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定。晶闸管已处于正向导通状态。

式(1—1)中,在晶闸管导通后,1-(a1+a2)≈0,即使此时门极电流Ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通。晶闸管在导通后,门极已失去作用。

在晶闸管导通后,如果不断的减小电源电压或增大回路电阻,使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时,由于a1和a1迅速下降,当1-(a1+a2)≈0时,晶闸管恢复阻断状态。

6.安装制作

准备好全套元件后,用万用表粗略地(因出厂前已测量过)测量一下各元件的质量,做到心中有数。

焊接时注意先焊接无极性的阻容元件,电阻采用卧装,电容采用直立装,紧贴电路板,焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单向可控硅等元件时千万不要装反,注意极性的正确,否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。

八、结果和结论

1.实验结果

白天当光线照射到光敏电阻上时,其通过感应使电路封锁声音通道,使声音脉冲不能通过,则灯泡不受声音控制,即声控传感器暂时失去作用,灯泡不亮。夜间或光线较暗时,光敏电阻因无光照呈低阻,经感应使声音通道开通,当有人走动或有人谈话时,通过声控传感器的感应,使得灯泡自动点亮,经过内部设定的时间后,灯泡自动熄灭。

2.实验结论

设计原理清晰,设计性能指标的灵敏度基本达到设计的要求。

在整个设计过程中,本着节约的精神,我们用的都是简单廉价的元器件,降低了系统成本。 这次毕业设计对我们所学摸电知识起到了加深和巩固的作用,也使我获得了搭建和调试实验电路的能力。

锻炼了我主动学习的能力、与他人合作的能力。还可以从各种渠道获得一定的资料☆共同加以研究学习,提高了我们的综合动手能力。

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九、总结

灯是居家照明的重要组成部分(如楼道、卫生间、小巷等),传统的声光控灯是有声光控开关和普通白炽灯组合而成,普通白炽灯寿命短,光效低造成了能源的巨大浪费。在地球资源日渐衰竭的今日,环保、节能是当今各产业发展的重心,尤其是需要消耗大量电力的照明产业,在灯种的研发上,更是趋向环保、节能的特性上著眼。因此,开发新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的光源对居家照明节能具有十分重要的意义。由此LED灯的诸多优点在未来有可能取代传统的照明设备,尤其是白光LED,更被灯饰界寄以厚望,是照明产品的新兴光源,有「绿色照明」光源之称,未来将光芒耀眼,发展潜力无限。白光LED具有体积小、发热量低、寿命长、耗电量小、反应速度快等众多优点,却无白炽钨丝灯泡高耗电、发热量大,光效能低,易碎及萤光粉灯废弃物含汞污染环境等缺点,因此十分被灯饰业者看好。通过学习了本次设计,我学到了很多以前专业课上没学过的东西,或者说死弥补了以往专业课所学过而遗忘了的知识!更学到了怎么样自己设计,通过自己的双手独立完成一件事!在中国这个高速发展的国家,只有不断更新自己,不断的吸取知识的精华,才能在这现实而又充满排挤的社会上生存下来!在这次的设计中,我发觉自己还很弱,还得不断的充电,以使自己的能力再有所提高??

十、谢辞

长途跋涉,为的是到达终点的甘甜和芳香。论文写到这里,大学生活也要慢慢划上句号。从开学初的资料查找,论题选择,到中间的思忖和写作,再到最后的修改与润色,这篇拙文也就这样静静地躺在您的手里,只怪自己知识积淀得还不够深厚,但还是有很多人需要感谢,我真的心存感激。

感谢我的论文指导老师——樊秋月老师的谆谆教诲,感谢您在忙碌的教学工作和生活中抽出时间来给我们解答各种问题,悉心指导,提出了许多宝贵意见。齐老师的和蔼赢得了我们许多同学的敬佩,希望敬爱的老师您能够健健康康、快快乐乐度过每一天的!

感谢所有教过的或没教过我们的全学院的老师,因为你们课堂上的指导和课外的交流,我们才可以学习到很多知识和做人的道理,为论文的写作做准备,为今后的人生做准备??

十一、参考文献

1.刘树林,高卫斌,尹卫平,低频电子线路,北京:电子工业出版社,2003。 2.王成安,电子技术基本技能综合训练,北京:人民邮电出版社,2005。

3.吴润宇,轩荫华,苗银梅等,实用稳定电源,北京:人民邮电出版社,1997。

4.周志敏,周纪海,纪爱华,LED驱动电路设计实例,北京:电子工业出版社,2003。 5.蒋金波,杜雪,李荣彬. 自由区面LED路灯透镜设计[J]. 液晶与显示,北京:人民邮电出版社,2008。 6.罗毅,张贤鹏,王霖等. 半导体照明中的非成像光学及其应用[J]. 北京:电子工业出版社,2008。

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