台灯控制电路设计

一、概述

如今，资源变的越来越宝贵，节约能源是大家应尽的义务。在日常生活中，在使用的台灯有的时候经常忘记关闭电源会浪费很多电能，而且人们使用台灯的时间过长对眼睛也不好，所以一个节能而且具有提醒功能的台灯对于人们来说是非常有必要的。

二、方案论证

设计一个节能的台灯，它能在夜间发出光提示位置，使用后在一定时间内提醒人注意休息自动关闭台灯起到保护视力的作用，并且白天不会工作。

原理框图如图1所示：

电源电路

图1 电灯控制电路的原理框图

本电路采用上图的方案来设计，首先把市电经过阻容降压，稳压，滤波输出直流电压。光控开关电路是由光敏三极管和三极管组合成的。555时基电路的作用是实现控制台灯点亮和台灯的点亮时间，555构成单稳态电路实现延时功能。

三、电路设计

1.直流稳压电源电路

采用阻容降压电路来实现直流稳压输出，C3 的作用是产生容抗实现降压，并且C3控制输出电流，I=30C,二极管电流一般为20mA 左右，所以C3=20/30=0.68μF 。R6是泄放电阻，一般采用1M 欧姆左右的，本电路采用的泄放电阻为1M Ω。D2是稳压管，D3是整流二极管，因为整流二极管压降为0.7V 左右，要输出6V 电压，所以稳压管D2取6.7V ；C4是滤波电容，取220μF 。

图2 直流稳压电源电路图

光控开关电路 555时基电路 台灯是否点亮

亮

2.光控开关电路

当有光照时，光敏三级管电阻小，使大部分电流通过光敏三极管流出，而2N5551三极管基极电流小不能使其导通，致使后面电路不能工作。

当无光照时，光敏三极管电阻很大，流过其的电流很小，而流过三极管的电流大，使三极管导通，后续电路得到电流，后面电路正常工作。

通过调节R7参数，当R7=5KΩ时，电路能实现开关功能。

图3 光控开关电路

3.555时基电路

当无光照时，555时基电路得到电流，正常工作，当不触发J1时，555时基电路输出低电平，触发J1后，输出高电平。输出高电平的时间既电路延时关闭的时间由R1，C1控制。根据延迟时间T=1.1*R1*C1=30min=1800S选取电路中电阻与电容的值，在电路中取R1=1.5MΩ，C1=1100μF。R3的作用是限流作用，防止触发J1时导致电路短路。所以取R3=10KΩ。

图4 555单稳态触发电路

4.LED指示灯电路与双向可控硅电路

当无光照时，555输出低电平，使LED二极管发光，而D2双向可控硅的控制端无电流流过，所以电灯电路不导通。一旦触发J1，那么555输出端输出高电平，导致LED 不能发光，而R5两端有压降，所以D2的控制端有电流流过，致使电灯电路导通，电灯发光。发光时间由R1，C1决定。当无光照时，此电路工作，不触发J1时，555输出低电平，二极管点亮，由于二极管电流在7mA左右所以R4流过电流在21mA左右，二极管压降1.7V左右。又因为Q1导通时输出电压4V左右，所以R4=(4-1.7)V/21mA ≈100Ω。R5的作用是限流作用,取R5=100Ω。

图5 LED和双向可控硅电路

四、性能的测试

1.直流稳压电源的测试

直流稳压电源输出波形如下：

图6 直流稳压电源输出波形

2.光控开关电路测试

有光照时，三极管Q1不导通，输出波形如图7所示：

图7 有光照时三极管Q1输出电压波形

当无光照时，三极管Q1导通，输出电压波形如图8所示：

图8 无光照时三极管Q1输出电压波形

3.555单稳态触发电路性能测试

当无光照的情况下，三极管Q1是导通状态的，所以555单稳态触发电路是处于工作状态的。

当不触发J1时，555输出波形如图9所示，此时输出低电平，三个红色的二极管点亮。

图9 不触发J1时555输出电压

当触发J1后，555输出波形如图10所示，此时输出高电平，三个二极管熄灭。

图10 触发J1后555输出波形

3.电路整体性能测试

当有光照时，输出电路如图11所示，此时，后续电路不工作，LED是熄灭状态。

图11 有光照时输出结果

无光照时，不触发J1时输出如图12所示，此时，LED点亮，灯泡X1不亮。

图12 无光照不触发J1电路输出结果

无光照时，触发J1时，双向可控硅导通，发光二极管熄灭，灯泡X1点亮。。电路输出如图13所示：

图13 无光照触发J1时电路输出结果

五、结论

在日常生活中，人们经常会无意的去浪费电，节约用电是我们应尽的义务，尤其在当今的状况之下，环保对于我们来说是义不容辞的。该电路的根本任务是在有光照的情况下，台灯不会点亮也不会发出提醒休息等字样。在无光照的情况下，如果人不去按开关按钮，那么LED点亮，提醒台灯所在的位置，让人能轻松地去寻找到台灯的位置。一旦按下开关按钮，台灯发光，LED熄灭，一定时间后，台灯自动熄灭，LED 点亮提醒人注意休息,此台灯还有定时关闭的功能。所以，此电路符合设计要求。

六、性价比

本次设计电路所需要的器件都是价格比较低廉的，在市面上都能买到，价格也不贵。并且在实际生活中此电路的台灯用途比较大，可以做到保护视力并且节约能源，还有提醒用户台灯位置和定时关闭的小功能。所以，这个电路性价比比较高。

七、课设体会及合理化建议

通过这次电子线路课设，让我对大二下学期学过的模电课程和大三上学期刚刚学完的数电课程又深刻的理解了一遍，并且对于Multisim仿真软件操作也比较熟练了。

设计来源于生活，更好的设计是为了更方便的生活。细心观察生活中的点点滴滴，灵感无处不在。节能台灯的设计一方面为了节能，一方面使人保护视力注意休息。这些电子设计都显得环保和人性化，使人们生活更加方便，体现出设计的意义所在。

对于我们通信工程专业的学生来说，这些东西在我们以后从事本专业工作中是必不可少的。在仿真过程中也发现了不少的不足之处，通过跟同学们的讨论、上网查阅资料也知道了答案。通过本次课设也让我知道了，理论知识和实践能力二者缺一不可。所以在以后的学习、工作中，理论和动手能力都要加强，不能留下软肋。

参考文献

[1] 童诗白、华成英主编. 模拟电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年

[2] 阎石主编. 数字电子技术. [M]北京：高等教育出版社，2006年

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[4] 梁青编著.Multisim11电路仿真与实践.[M]北京:清华大学出版社,2012.12

[5] 谭爱国、沈易编著.模拟电子技术实验及综合设计.[M]西安:西安电子科技大学，2013