人体检测夜间自动照明灯设计

1目录摘要:······························································································2关键词·····························································································2第1章引言······················································································2第2章电路结构················································································3第3章电路工作过程··········································································33.1传感器及信号放大部分···································································43.2明暗检测电路················································································53.3亮灯时间的控制·············································································53.4输出电路······················································································5第4章元器件选择·············································································6结论································································································9致谢辞···························································································11参考文献························································································12附录A····························································································132人体检测夜间自动照明灯设计马翔摘要:该设计主要介绍的是关于声光控的电路设计。声光控是通过光敏电阻来实现的，当光敏电阻在背光的的时候灯就会慢慢的熄灭，即这时也是人走过了的时候。在有的电路中这种原理也可以通过声音的振动来实现，当人走过是只需用手轻拍一下灯就会自动的亮，人离开后又熄灭。这样就给路人提供了相应的方便，同时，也达到了节电和节能的目的；延长灯的寿命。在实际生活中节电节能，能够实现更多的自动化。经过长时间的设计，我最终决定用声光控夜间自动照明电路作为我的毕业设计。在本设计中介绍了多种声光控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过数十秒后又自动熄灭，节能节电。关键词：电路放大光敏电阻可控开关声光控制第1章引言现代高层办公大楼中，认为造成能源浪费的现象依然非常严重，无论有人还是无人，经常是“长明灯”。只能照明系统机能分散控制又能集中管理，在大楼中的中央应控制室，管理人员通过操作键盘即可关闭无人房间的照明灯。智能调光照明系统中的光线感开关通过测定工作面的照度，与设定值比较，来控制照明开关，这样可以最大限度的利用自然光，达到节能目的，也可以提供一个不受季节与外部环境影响的的相对稳定的视觉环境。一般来讲，越靠近窗自然光照度高，从而人工照明的照度就低，但合成照度就赢维持的设计照度值。本文介绍的是一款简单、实用的自动灯控制电路，可以由声、光控制及人体触摸控制。当有人进入检测范围时，电路将检测到的人体信号转化为电信号，从而控制高亮度EL点亮；当人离开现场时，控制电路延迟一定时间，自动关闭EL，从而达到节能目的。此设计主要用于楼道、民用卫生间，在断电时，也可通过电路的开关实现应急照明。在夜间，有人走动或发声时，灯会自动点亮延时数分钟后自动熄灭。在白天，若触摸电极片A，则自动灯也会受触发而点亮。电路能够实时检测人体移动信息，从而达到夜间无故障对EL的开断；电路有使传感器失效控制电路，使其在白天不能点亮3EL;人工可控制EL不亮、长时间亮及热释电控制关断；为进一步实现节能目的，要求电路电能转化光能效率达到80%以上。电源直接来源于市网电压220V。第2章电路结构整个控制电路由电源电路、声控电路、光控电路、触摸控制电路、延时电路、继电器驱动电路等组成。电源电路由电源变压器T、整流桥堆UR、三端集成稳压器IC1及滤波电容器C4、C5组成。照明灯EL与继电器K1的常开触头K1-1串联后，并接在电源变压器的一次（初级）绕组两端。声控电路由传声器（话筒）BM、数字集成电路IC2内部的非门电路D1、D2及电阻器R1～R4、电容器C1、C2等级成。光控电路由光敏电阻器RG、电位器RP1、电阻器R4、IC2内部的非门电路D3、二极管VD1等组成。触摸控制电路由电极片A、电阻器R6、R7、IC2内部的非门电路D4、二极管VD2等组成。延时电路由电阻器R5、电容器C3、IC3内部的非门电路D5等组成。继电器驱动电路由继电器K1、二极管VD3、晶体管V及电阻器R8等组成。第3章电路工作过程交流220V电压经电源变压器T降压、整流桥堆UR整流、C4滤波及IC1稳压后，在C5两端产生+5V电压，供给继电器和整个控制电路。接通电源后，整个控制电路工作在守候状态，非门电路D5输出低电平(0V)，使晶体管V截止，继电器K1的常开触头不吸合，照明灯EL不亮。当有人走进该自动灯或有声发出时，传声器BM将声音信号变换成电信号，此电信号经非门电路D1构成的交流线性放大器放大后，经非门电路D2反相后输出高电平，使非门电路D3的输出端变为低电平，二极管VD1导通，非门电路D5的输出端变为高电平，使晶体管V饱和导通，继电器K1的常开触头K1-1吸合，照明灯EL发光。4在白天，即使有人脚步声或其他声响，也不会有高电平加入非门电路D3的输入端，因为光敏电阻器RG受光照而阻值变小，非门电路D3的输入端始终为低电平，输出端也保持高电平，二极管VD1和晶体管V均处于截止状态，照明灯EL不亮。夜晚，光敏电阻器RG的阻值变大，此时若传声器BM拾取到声音信号，则会有高电平加至非门电路D3的输入端，使二极管VD1和晶体管V导通，继电器K1触头吸合，照明灯EL点亮。不管白天和夜间，只有用手触摸电极片A后，人体感应信号将使非门电路D4的输入端变为高电平，其输出端变为低电平，又使二极管VD2导通，非门电路D5的输入端变为低电平，输出端变为高电平，晶体管V饱和导通，继电器K1动作，照明灯EL点亮。在二极管VD1或VD2导通瞬间，电容器C3通过VD1或VD2被迅速充电，非门电路D5的输入端立即为低电平。当非门电路D3或D4的输出端由低电平变为高电平（随后又同时变为低电平）使VD1或VD2截止时，电容器C3通过电阻器R5缓慢放电，使非门电路D5的输入端仍维持一段时间的低电平，照明灯EL不会马上熄灭，直到C3放电结束，D5输入端变为高电平，输出端变为低电平，晶体管V截止，继电器K1释放，照明灯EL才熄灭。在白天，调节电位器RP的电阻值，使非门D3输入端电压低于VCC/3（1.65V）以下，使其驱动端保持高电平，同时，还可以调节光控的灵敏度。R5、C3为时间常数元件，改变R3的电阻值和C3的电容量，可改变灯亮至灯灭的延迟时间。电阻值、电容量越大，延迟时间越长。调节R2的电阻值，可以调节声控的灵敏度。利用热释电红外传感器可以检测到移动的人体或其他动物(如犬、猫等)，下面介绍用双元件热释电红外传感器(以下简称传感器)制作夜间自动照明灯．既可照明，又可防盗(威慑作用)。3.1传感器及信号放大部分传感器的输出电压，只要人体移动，就能被检测到。为了扩大检测范围。需在传感器前安装菲涅尔透镜，传感器处于透镜的焦点处。所谓菲涅尔透镜，其光学作用与凸透镜一样。起会聚光线的作用；它是将凸透镜的凸而去掉．只保留凸面的曲线，这样可减少透镜的厚度和重量：菲涅尔透镜表面每个锯齿的表而曲线就是凸透镜表面曲5线的一部分，且半径相同。在无红外线射入时，传感器输出vs为0.6~0.8V的偏置电压，当红外线射入传感器时．输出电压叠加在这个偏置电压上，约有0～10mVrms的变化量。运放ICla组成放大约400倍的带通滤波器，其电压放大倍数Av=1+R4／R3≈417倍。人的运动频率约为1～10Hz的程度，C3和R4构成低通滤波器，其高频截止频率fh=1／2πC3R4≈16Hz。C2和R3构成高通滤波器。其低频截止频率fl＝1／2πC2R3≈0.66Hz。带通频率为O.66Hz~16Hz。R1和C1组成低通滤波器。用来除去来自外部电路的干扰，其高频截止频率fh＝1／2πC1R1≈0.16Hz。3.2明暗检测电路为了判别白天或黑夜，用cds(硫化镉)光敏电阻来检测光线的强弱。。随照度的不同，其阻值在10kΩ～1MΩ之间。．CaS接在电源Vcc和C点之间．如果CdS的阻值减少．则C点电压升高，即明亮时阈值电压Vth高：调整VR1可改变明暗检测的灵敏度。运放Iclb组成比较器，用R6、R7加入正反馈，使比较器具有约10mv的滞后电压Vh。Vh=R6(VOH-VOL)／(R6+R7)≈10.5mV。图2中R6为1.5kΩ，R7为1MΩ，运放的高电平输出VOH为7.0V，低电平输出VOL为0v。3.3亮灯时间的控制用555构成定时电路，定时时间5～60s可调．由VR2调节。设定时间Ton=1.1×C4（VR2+R8）=5.2～60.2s。当传感器检测到人体信号时，比较器IC1b输出低电平，555输出高电平，使三极管Tr1驱动继电器或蜂鸣器等，定时结束后555输出翻转为低电平，Tr1截止。3.4输出电路输出部分由三极管推动继电器吸合。利用其触点接通灯泡照明。为了吸收继电器线圈在断电时产生的冲击电流，以保护三极管不被击穿，在线圈两端并联了续流二极管D1；D1的耐压应在继电器驱动电压的3倍以上(这里在30V以上)，电流容量在继电器的驱动电流以上(这里在20mA以上)。继电器RLl选用线圈电压9V、触点电流5A的6小型继电器。第4章元器件选择T选用10W、二次电压为6V的降压变压器。UR选用2A、50V整流桥堆，或用四只1N5401硅整流二极管桥式连接后代用。VD1～VD3均选用1N4148开关二极管：反向耐压：75V反向漏电流：5-50nA正向导通压降：0.75-1V正向连续导通电流：150mA正向瞬间导通电流（小于1秒）：500mA反向恢复时间：4nS。V选用S9013或C8050硅NPN型晶体管。C1和C2选用涤纶电容器；C3～C5均选用耐压值为16V以上的电解电容器。RG选用GRMG45型光敏电阻器。其余各电阻器选用1/4W碳膜电阻器。光敏电阻器是一种对光敏感的元件，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而