楼道触摸延时开关

即100HZ，。故脉动系数
与半波整流电路相比，输出电压的脉动减小很多。 ●三极管的开关作用 三极管工作在饱和导通状态(发射结和集电结都是正偏置)时，其c-e 极间电压很小，比PN结的导通电压还要低(硅管在0.5V以下)，c-e极间相 当“短路”，即呈“开”的状态。 三极管在截止状态(发射结、集电结都是反偏置)时，其c-e极间的电 流极小(硅管基本上量不到)，相当于“断开(即‘关’)”的状态。 三极管开关电路的特点是开关速度极快，远远比机械开关快，没有 机械接点，不产生电火花。开关的控制灵敏，对控制信号的要求低，导 通时开关的电压降比机械开关大，关断时开关的漏电流比机械开关大。 不宜直接用于高电压、强电流的控制。 ●稳压管的作用 稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体硅二极管，其V-A特性 曲线与普通二极管相似，但反向击穿曲线比较陡。稳压二极管工作于反 向击穿区，由于它在电路中与适当电阻配合后能起到稳定电压的作用， 故称为稳压管。稳压管反向电压在一定范围内变化时，反向电流很小。 当反向电压增高到击穿电压时，反向电流突然增大，稳压管从而反向击 穿，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压的变化却相当 小，利用这一特性，因此稳压管在电路到起到了稳压的作用。
一、任务技术指标
1.设计一个楼道触摸延时开关，当人用手触摸开关时，照明灯点 亮，并延续一段时间后自动熄灭。
2.开关的延时时间约1分钟左右。
二、总体设计思想
1.基本原理
●单相桥式整流电路 单相桥式整流电路由四只二极管组成，其构成原则就是保证在变压 器副边电压u2正、负半周内正确引导流向负载的电流，使其方向不变。 设变压器副边两段分别为a和b，则a为“＋”、b为“－”时应有电流留出a 点，a为“-”、b为“＋”时应有电流流入a点；相反，a为“＋”、ｂ为“－”时 应有电流流入ｂ点，ａ为“－”、ｂ为“＋”时应有电流流出ｂ点；因而ａ 和ｂ点均应分别接两只二极管，以引导电流；如图2-1所示。
能的认识。以下主要对系统电路，以及输入信号、整流、滤波、稳压电 路仿真。
电极片受到触发信号后，三极管VT2、VT1依次导通，并且伴随着 电容C1的充电过程。当触发消失后电容C1放电，灯泡维持点亮状态， 当1min左右后灯泡熄灭。对C1、R1元件的参数修改后，灯泡EL可以维 持点亮的时间长短也随即发生变化。
图3-2为输入信号仿真波形，输入信号为完整的正弦波。经过整 流、滤波、稳压后，波形如图3-2所示。
图3-2 输出信号仿真模型
四、结论
经过对触摸延时开关电路的软件仿真，以及结合所学理论知识分 析，设计出了电路原理，但是由于过程中出现了一些问题，未能完全完 成设计要求。参考电路画图连线之后，进行仿真测试，小灯泡电路出现 异常。仿真结果为正弦波波形，结果正确。
这样，由于V1、V3和V2、V4两对二极管交替导通，致使负载电 阻RL上在u2的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压。 如图2-2所示为单相桥式整流电路各部分的电压和电流的波形。
图2-2 桥式整流电路电流、电压波形 ●输出电压平均值UO(AV)和输出电流平均值IO(AV) 根据图2-4中所示uo的波形可知，输出电压的平均值 解得 由于桥式整流电路实现了全波整流电路，它将u2的负半周也利用起 来，所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出电流的平均值 （即负载电阻中的电流平均值） 在变压器副边电压相同、且负载也相同的情况下，输出电流的平均 值也是半波整流电路的两倍。 根据谐波分析，桥式整流电路的基波UOIM的角频率是u2的2倍，
楼道触摸延时开关较普通家用开关有其优越之处，在方便的为楼道 内灯光控制之余，还体现了节能的主要目的。但是楼道触摸延时也存在 一定的小缺陷，出于安全考虑，在电极片背面应焊一只2MΩ左右的高值 电阻，从电阻上引出软线再接到电路板上的电阻R5，这样可以确保只用
这的绝对安全，使用时像开关一样将其接入照明线路。
图2-3 稳压管特性曲线 稳压管与其普通二极管不同之处在于反向击穿是可逆性的。当去掉 反向电压稳压管又恢复正常，但如果反向电流超过允许范围，二极管将 会发热击穿，所以，与其配合的电阻往往起到限流的作用。
2.系统框图
指示灯 照明灯
触发电路 整流电路 延时电路
三、具体设计
1.总体设计电路 Image
图2-4 系统框图
图3-1 总体电路
2.模块设计
●照明灯电路： 照明电路采用220V交流输出，将功率小于100W的灯泡与整流电路 部分串联连接。 ●整流电路： 电路中采用四个IN4007二极管，互相接成桥式结构。利用二极管的 电流导向作用，在交流输入电压U的正半周内，二极管VD1、VD3导通， VD2、VD4截止，在负载RL上得到上正下负的输出电压；在负半周内， 正好相反，VD1、VD3截止，VD2、VD4导通，流过负载RL的电流方向与 正半周一致。因此，利用四个二极管，使得在交流电源的正、负半周 内，整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。 ●指示灯： VD1～VD4、VT组成开关的主回路。平时，VT处于关断状态，灯 不亮。VD1～VD4输出220V脉动直流电经R3限流，VS稳压，C2滤波输 出直流电供VT1使用。此时VL发光，指示开关位置，便于夜间寻找开 关。 ●延时电路： 延时电路的实现，主要运用电容的充放电原理。在VT2得到触发信 号导通后，电流流经电容C2进行充电，电容储存一定量的电荷。当人手 离开电极片后，触发信号消失，电容放电使VT1、VT保持一定时间内处 于导通状态下，实现灯泡EL延时1min左右后熄灭。延时时间长短主要由 R1、C1充电时间常数决定，若要延长或缩短延时时间，可适当增大或 减小R1的数值。 ●触发电路： 触摸灯的触摸开关是通过人体接触后产生的电流泄露而工作的。当 用手触摸一下触摸开关的电极片A时，人体泄漏电流使VT2导通。此 时，电容C1开始充电，VT1随即导通，晶闸管门极得到正向触发电流导 通。（其中泄露的电流十分微小，只有多ຫໍສະໝຸດ Baidu微伏。而人体本身带的静电 都有几千几万伏。所以触摸开关对人体的影响是微乎其微的几乎没 有。） 3.仿真及仿真结果分析 触摸延时开关电路的仿真测试，是基于Multisim环境下进行仿真 （元件选取如附录所示），对系统做软件仿真可以进一步加深对系统功
图2-1 桥式整流原理 ●工作原理 设变压器副边电压，U2为其有效值。 当u2为正半周时，电流由a点流出，经过V1、RL、D3流入b点，因 而负载电阻RL上的电压等于变压器副边电压，即，V2和V4管承受的反响 电压为－u2。当u2为负半周时，电流由b点流出，经V2、RL、V4流入a 点，负载电阻RL上的电压等于－u2，即，V1、V3承受的反向电压 为u2。