电子设计 实验报告.

台灯自动开关控制电路设计设计报告

设计任务

设计制作一个台灯自动开关控制电路设计

设计要求

（1）．设计并制作一个台灯自动开关盒，以实现“人来灯亮，人走灯灭，光照灯灭”等节电功能；

（2）．台灯盒有交流电源输入线和交流电源输出插座，输出可接额定电压220V，功耗不大于60W的台灯；

（3）．具有两个传感器，即：（1）光敏传传感器。将其安装在开关盒适当的地方，作为检测光照；（2）对人体敏感的传感器，感应人体接近；

（4）．自动开关盒做好后，将台灯的电源插头插入开关盒的电源输出插座，便可实现如下功能：（1）在晚上，当没有足够的光源照到光敏元件上时，若有人靠近台灯，它便自动发光，人离开台灯后，能自动断开电源；（2）在白天有足够强的光线（以适合于阅读为标准）照射到光敏元件上时，无论人靠近台灯，它都不会亮；

一. 方案选择及电路的工作原理

为了实现智能开关自动调光的目的，准备了以下方案：

方案一：

首先，灯亮的前提是时间为晚上，所以首先要检测是白天还是晚上，通过光线强弱的不同来判定。运用光敏电阻来感应光线的变化。当白天光线强时，光敏电阻的阻值较小；而当晚上光线较弱时，其电阻阻值较大。通过阻值的变化所引起的一系列变化来确定白天还是黑夜。

运用红外发射接收对管检测人是否进入所在范围。在人进入之前，由于红外发射和接收管并行排列，接收管没有接收到红外信号，其电阻阻值很大；当人进入后，发射管发出的红外信号被人体反射，当接收管接收之后电阻阻值变小。通过阻值的变化引起电路中其他变量的变化来确定人是否在所测范围。

最后运用与门来使电路达到当天黑同时又有人时台灯自动打开。

方案二：

对于光线感应部分与方案一相同，而在人体检测的部分则改用红外感应器LHI907，它是利用红外技术，当人靠近时，里面的电路发生变化，输出信号。当红外感应器检测到有人靠近时，输出一个高电平。

二.单元电路设计计算与元器件的选择

光敏电阻部分：要实现有光时输出低电平，黑暗时输出高电平。连接一个电压比较器如图，光明电阻在黑暗时电阻为几百欧姆至几兆欧姆，而在光照时有几百欧姆至几千欧姆；确保同相输入端有光时为低电平，黑暗时为高电平；要使光照时电流较小，R4不能太小，所以R4取10K 。不能使光明电阻部分太过于灵敏，反相输入端取输入为3V 左右，又要使电阻电流较小，所以R1与R2分别为20K 、10Ｋ；R3为拉升电压电阻，提高输出端电压，应为1K 。

GND

GND

红外对射管部分：由于使用555延时器，所以要实现人来输出为低电平，人走输出为高电平；电压比较器在红外接收管没有接收到红外反射时比较器输出为高电平，接收到红外反射时比较器输出为低电平。电路图如图，连接红外发射管时，加一个电阻以保护红外发射管，要使红外发射管发射红外线较强，电阻不能太大，所以R9取100欧姆。红外接收管没有接收到红外反射时反向电阻很大，近视无穷，当接收到红外反射时反向导通，为使接收到红外反射时比较器同相输出为低电平。R8应该较大，为几十至几百千欧，这里取100Ｋ。R7为调节反相输入端的输入电压，R7为电位器。经仿真反相输入端的输入电压为2V左右。

GND

延时部分：由555延时器使用规则可得定时原件R、C，通过R接电源，并通过C接地，有延时时间为T=1.1RC，计算延时时间为11秒，验证结果为12秒。5脚到地接电容是为了提高比较器参数电压的稳定性。2脚接红外对射管经比较器的输出。

GND

电灯驱动部分：JP1、JP2分别为接电源与接地的接孔。D2接光敏电阻部分的输出端，D3接延时器的输出端；只有当D2、D3的负极都为高电平时Q1的栅极为高电平，IRF540就导通，灯LED1就亮。为使IRF540不会损坏，所以R5为10K。

三.设计的具体实现

1.系统概述

由于要同时满足晚上和人经过两个条件，所以选择与门电路来做。而与门工作的条件即是电压同时为高电平，所以要让两个感应的部分当有满足条件的信号经过时输出为高电平。再利用达林顿管驱动，使得小灯泡发光。

而要使得两个感应的的部分同时输出高电平则可以利用电压比较器来做，当白天光敏电阻阻值小时，光敏电阻分压小，输出低电平；相反，当晚上光敏电阻阻值大时所分得的电压大输出高点平。

同理，运用电压比较器，当无人经过时红外接收管阻值较大，分得的电压大输出高电平。而为了延时运用555定时器所需要的是低电平输入高电平输出，所以当无人经过，电压比较输出高电平时555定时器不工作。相反，当人经过红外线经过人体反射被红外接收管接收其电阻阻值变小，从而使得通过电压比较器最终输出低电平，使得555定时器工作输出高电平。并且起到延时的作用。

当两端同时满足条件输出高电平时，经过与门输出高电平使得灯泡发光。

1、人体感应：

运用红外发射接收对管检测人是否进入所在范围。在人进入之前，由于红外发射和接收管并行排列，接收管没有接收到红外信号，其电阻阻值很大；

当人进入后，发射管发出的红外信号被人体反射，当接收管接收之后电阻阻值变小。当电阻很大时，通过LM358所构成的比较器时输出为高电平。相反，当电阻很小时通过LM358所构成的比较器时输出为低电平。

2、光线感应：

运用光敏电阻来感应光线的变化。当白天光线强时，光敏电阻的阻值较小；而当晚上光线较弱时，其电阻阻值较大。当电阻很大时，通过LM358所构成的比较器时输出为高电平。反之，输出为低电平。

3、延时：

555定时器作延时，其为低电平输入高电平输出。所以，在人体感应端，当无人经过，红外管电阻很大时，通过LM358所构成的比较器时输出为高电平，此时的555不工作，对应的与门端为低电平。相反，当电阻很小时通过LM358所构成的比较器时输出为低电平，此时的555工作，输出高电平。

电路框图：