哈工大电工学新技术实践实验报告-触摸延时开关
更新时间:2024-05-06 13:29:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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《电工学新技术实践》电子电路部分设计 (模拟部分) 触摸延时开关电路的设计 班号:12 姓名: 学号:112 专业:机械设计制造及其自动化 学院:机电工程学院 时间:2014.10.5 分类 成绩 设计 制作 调试 功能实现 报告 总成绩:
一、设计任务
在现代建筑中,过道楼梯照明开关常采用触摸延时开关,其功能是当人用手触摸开关时,照明灯点亮并持续一段时间后自动熄灭,这种开关既节能又使用方便。以此为背景,设计一种触摸延时开关,延时时间为30至60秒可调,计算和确定元件参数。
二、设计条件
本设计基于软件Multisim10.0.1进行仿真,在电机楼实验室20035进行验证。
三、设计要求
1、延时时间在30~60秒可调。 2、计算和确定电路中的元件参数。 3、调试电路,以满足设计要求。 4、写出设计总结报告。
四、设计内容
1. 电路原理图(含管脚接线)
触摸片M的等效电路VCC25VJ1Key = A R11MΩ2N3501*Q1B=902N2102*R551kΩLED1Q2B=90R4100kΩQ3B=602N2904*R6100Ω+A_+B_VCC112VR21kΩR32.2MΩC1100uFXSC1Ext Trig+_ 图1 电路原理图
实验电路原理图如图1所示。
2. 计算与仿真分析
实验仿真结果如图2所示。
图2 仿真结果
3、元器件清单
EEL—69模拟、数字电子技术实验箱 一台 集成运算放大器实验插板 一块 直流稳压电源 一台 双踪示波器 一台 数字万用表 一块 主要元器件:
NPN三极管、PNP三极管、发光二极管 、电阻、电容、金属铁片、导线等 4、设计和使用说明
触摸感应电路的作用是将人体触摸转换成电信号,无触摸时电信号为低电平,有触摸时电信号为高电平。
人体本身带有一定电荷,当人的手接触导体时,这些电荷就经人体转移到导体上,形成瞬间的微弱电流。这一微弱电流经过三极管放大后,就可以控制较大的负载开关动作。此电路是由开关代替金属片M,三极管放大RC延时及三极管开关电路构成的触摸延时电路。Q1和Q2组成直接耦合的两级放大电路,Q3构成开关电路。金属片M和限流电阻R1接在Q2的基极,当悬空时,Q2的发射结反偏,集电结反偏,所以Q2处于截止状态Q1的发射结反偏,集电结反偏,Q1处于截止状态,因此Q3也截止,LED中无电流流过而不发光。
当人手触摸金属片M时,电信号为高电平,人体电流经R1流入Q2基极,Q2迅速导通将此瞬间电流放大后驱动Q1饱和导通,使Q1的集电极电位降为低电平,并使Q3也随之导通,LED中有电流流过而发光。此时,Q2的发射结正偏,集电结反偏,所以Q2处于放大状态,Q1发射结正偏,集电结正偏,所以Q1处于饱和状态。同理Q3处于饱和状态。在Q1瞬间饱和和导通的同时,集电极电流对电容C1快速充电至接近12V,但瞬间电流消失后,Q 1和Q2截止,由于C1分别与R4和 Q3发射结及R3构成放电回路的时间常数较大,使C1所存储的电荷放电比较慢,Q3在一段时间内仍保持导通,LED继续发光,直到Q3
的集电极电流减少到不足以使LED发光。Q3导通的延迟时间主要由R3,R4和C1的大小决定。如要进一步增大延时时间,可加大C1容量。
使用前,先由调节好R3、R4、C1的参数以调节延时时间为45秒,使用时,用手触摸金属片M,灯亮起后手离开金属片M,这样便可实现延时灯的关闭。
若没有触摸金属片时LED灯就亮起,则可以在Q1和Q2的发射极间加一个1K?的电阻用以分流。 5、调试流程
调试流程如图3所示
设计电路 电路仿真 调整电路原理图
仿真结果 否 是否与预 期一致
是 实验电路 连接,进行 实验 检查电路连线问题
实验结果否
是否与预
期一致
是
设计完成
图3 调试流程
五、设计总结
此次触摸延时开关的实验数据测得延时时间为44秒,与理论值相差不大。 通过这次模拟电路的设计,我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中难免会遇到各种各样的问题,同时,在设计的过程中我也发现了自己的不足之处:对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。 同时也发现自对数电知识和电子设计软件掌握得不够。
其次在此次设计过程中由于我们频繁的使用电路设计软件,因此使我进一步熟悉了软件的使用,同时在电脑的电路设计和绘图操作上有了进一步提高。我认识到,模拟电路设计每一步都要细心认真,因为任何一步出错的话,都会导致后面的环节发生错误。
六、设计参考资料
[1]王卫. 电工学(上册)电工技术. 2版. 北京:机械工业出版社,2012. [2]杨世彦. 电工学(中册)电子技术. 2版. 北京:机械工业出版社,2008. [3]吴建强. 电工学新技术实践. 3版. 北京:机械工业出版社,2012
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