楼道延时开关设计报告

楼道触摸延时开关

一．设计目的

1.进一步熟悉和掌握数字电子电路的设计方法和步骤

2.进一步将理论和实践相结合

3.熟悉和掌握仿真软件的应用

二．设计任务（内容）

（1）设计一楼道触摸延时开关，其功能时当人用手触摸开关时，照明灯点亮，并持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．设计要求

1.完成全电路的理论设计

2.参数的计算和有关器件的选择

3.对电路进行仿真

4.撰写设计报告书一份；A3图纸至少一张。报告书要求写

明以下主要内容

（1）总体方案的选择和设计

（2）各个单元电路的选择和设计

（3） PCB的制作及仿真过程的实现

参考资料

【1】彭介华.电子技术课程设计指导【M】.北京：高等教育出版社

【2】孙梅生，李美莺，徐振英.电子技术基础课程设计【M】.北京：高等教育出版社

【3】谢自美.电子线路设计•实验•测试（第二版）【M】.武汉：华中科技大学出版社

【4】康华光.电子技术基础：模拟部分.北京：高等教育出版社，1988。

目录

第一章方案选择和设计原理 (3)

第二章单元电路的设计 (4)

2.1 楼道触摸延时开关工作原理 (4)

2.2 直流稳压电源设计 (4)

2.2.1桥式整流电路 (5)

2.2.2滤波电路 (5)

2.2.3稳压电路 (7)

2.3 触摸延时电路 (9)

2.3.1延时电路的设计 (9)

2.4 控制电路 (12)

2.4.1继电器原理 (12)

2.4.2控制电路的设计 (14)

第三章电路的仿真 (16)

3.1 Multisim应用介绍 (16)

3.2直流稳压电源的仿真 (16)

3.3由555定时器构成的单稳态延时电路的仿真 (17)

第四章总结 (19)

参考资料 (19)

附录一555定时器 (20)

附录二触摸延时开关各元器件清单 (22)

附录三触摸延时开关电路图 (23)

第一章方案选择和设计原理

楼道触摸延时开关是一种新型电子节能开关，可广范应用于多层住宅和办公楼室外的走廊，门厅，楼梯间，电梯间，过道等公共场所，也可以在家庭安装。需要开灯时，手指轻轻触摸开关的感应区，电灯自动开启点亮，延时一分钟，电灯自动关闭熄灭。该操作简单，实用节能，又没有声控开关有声音就亮的弊端。触摸式延时控制开光具备以下功能特点：节约电能，无触点，无污染，安全可靠。

为完成设计要求，设计电路应由如下几个部分组成：

1.完成由NE555定时器组成的单稳态电路实现对触摸开关的延时。

2.由继电器组成的控制电路通过继电器的通、断来实现对白炽灯的控制。

设计原理图如下：

由设计原理图可知该电路应由几部分组成，而且各个部分相对独

立，因此，在进行设计电路的时可将各个部分分别设计，独立选

择器件，独立测试，最后将这几部分进行组装、调试，达到设计

完整楼道触摸延时开关的目的。

第二章 单元电路的设计

2.1 楼道触摸延时开关工作原理

从应用的安全因素考虑，用隔离变压器对交流电进行降压，得到一个12V 的交流电，进整流，滤波得到一个12V 的直流电源，在经过L7805稳压得到一个稳定的5V 电压，为NE555提供工作电压。当需要开灯时，用手触碰一下开关，触发信号电压加到555的触发端，使555的输出由低电平变为高电平，继电器吸合，220V 交流电形成回路，点灯点亮。同时，电源通过电阻给电容充电，开始定时。大约一分钟左右，555的输出端由高电平变为低电平，继电器释放，220V 交流电形成的回路断开，点灯熄灭。 2.2 直流稳压电源设计 2.2.1桥式整流电路

桥式整流电路是利用二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单向的脉动电压。

RL

1.桥式整流电路工作原理

电路中采用四个二极管，互接成桥式结构，利用二极管单向导电性，在交流输入电压U2的正半周内，二极管D1，D3导通，D2，D4截止，在负载RL上得到上正下负的输出电压；在负半周，与此相反。

2.整流二极管参数计算

正向平均电流：

I F≥I D=1/2I′O=1/2(308mA)=154Ma

最大反向电压：

U RM≥U R(max)=√2U2=√2*8.3V=11.7V

3.电源变压器容量

副边电流有效值：

I2≈(1.5--2)I′O

取I2=500mA

副边容量：

P2=U2I2=8.3*0.5VA=4.15W

原边容量：

因为变压器效率η=0.6

所以P1=P2/η=6.9W

故平均容量为：

P=(P1+P2)=1/2(4.15+6.9)W=5.5W

2.2.2滤波电路

滤波电路利用电阻抗原件对交直流阻抗的不同，实现滤波。电容C对直流开路，对交流阻抗很小，所以C并联在负载两端，经过滤波电路后，既可以保留直流分量，又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压质量。

1．电路工作原理

电容滤波电路利用电容的充放电，使输出电压趋于平缓。

当U2为正半周且数值大于电容两端电压UC时，二极管D1，D3导通，D2，D4截止，电流一路流经负载，另一路对C充电。

当UC≥U2，导致D1和D3反偏截止，电容通过负载放电，UC 按指数规律下降。

当U2为负半周幅值变化到恰好大于UC时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，U2再次对C充电，UC上升到U2的峰值后又开始下降，下降到一定数值时D2和D4截止，C对负载放电，UC按指数规律下降；放电到一定数值时D1，D3导通，重复以上过程。电容C越大，负载电阻越大，滤波后输出电压越平缓，并且其平均值越大。