触摸延时开关设计

楼道触摸延时开关设计报告

一、设计要求

1.设计一楼道触摸延时开关，其功能是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、设计目的

1.熟悉晶闸管的开关作用

(1).晶闸管的开关作用

晶闸管是一种开关组件，广泛的应用在各种电路，以及电子设备中。典型的小电流控制大电流的组件，通过一个电流很小的脉冲触发，当晶闸管处于导通状态时它的电阻变得很小相当于一跟导线。

(3).晶闸管的工作条件

●晶闸管承受反向阳极电压时，无论门极承受何种电压,晶闸

管都处于关断状态。

●晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情

况下晶闸管才导通。

●晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压,无论门

极电压如何，晶闸管保持导通,即晶闸管导通后，门极失去

作用。

●晶闸管在导通情况下，当主回路电压或电流减小到接近于

零时，晶闸管关断。

（2） .晶闸管的管脚鉴别

●单、双晶闸管的判别：

先任测两个极，若正、反测指针均不动（R×1挡），可能是A、K或G、A极（对单向晶闸管）也可能是T2、T1或T2、G极（对双向晶闸管）。若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为单向晶闸管。且红笔所接为K极，黑笔接的为G极，剩下即为A极。若正、反向测批示均为几十至几百欧，则必为双向晶闸管。再将旋钮拨至R×1或R×10挡复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红笔接的为G极，黑笔所接为T1极，余下是T2极。

图2-2 晶闸管管脚

2.掌握桥式整流电路原理

(1).单相桥式整流电路的组成

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u

正、负半周内正确引导流向负载的电流，使

2

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2-3所示。

图2-3 桥式整流原理

(2).工作原理 设变压器副边电压t U u ωsin 222=，U 2为其有效值。

当ｕ2为正半周时，电流由a 点流出，经过V 1、R L 、D 3流入b

点，因而负载电阻R L 上的电压等于变压器副边电压，即2u u o =，V 2和V 4管承受的反响电压为－u 2。当u 2为负半周时，电流由b 点

流出，经V 2、R L 、V 4流入a 点，负载电阻R L 上的电压等于－u 2，即2u u o -=，V 1、V 3承受的反向电压为u 2。

这样，由于V 1、V 3和V 2、V 4两对二极管交替导通，致使负载电

阻R L 上在u 2的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压t U u o ωsin 22=。如图2-4所示为单相桥式整流电路各部分的电压和电流的波形。

图2-4 桥式整流电路电流、电压波形

(3).输出电压平均值U O(AV)和输出电流平均值I O(AV)

根据图2-4中所示u o 的波形可知，输出电压的平均值 )(sin 2120)(t td U U AV O ωωππ

⎰=

解得 22

)(9.022U U U AV O ≈=π

由于桥式整流电路实现了全波整流电路，它将u 2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） L

L AV O AV O R U R U I 2)()(9.0≈= 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U OIM 的角频率是u 2的2

倍，即100HZ ，π2223

2U U OIM ⨯=。故脉动系数 67.03

2)(≈==AV O OIM U U S 与半波整流电路相比，输出电压的脉动减小很多。

3.掌握三极管的开关作用

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。

4.掌握稳压管的作用

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。

图2-5 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。

三、设计的具体实现

(1).系统原理图