超声波照明控制器的设计(编辑修改稿)

超声波照明控制器的设计(编辑修改稿)内容摘要：

是 用于 定时 的 MC14528，我们将控制该部分功能的芯片叫做ICA。 图 控制 定时 部分的 MC14528电路 将超声波处理过后得到的信号输入 LM358 的同相输入端 ， 运放 LM358 和 RPR10组成一个电压比较器电路，比较器的 阈 值电压 由 RP3设定，当 LM358 的同相输入端的电位高于其反相输入端电位时， LM358 输出高电平，由 ICA 组成的单稳态CX RXQCLT R T R +1 26453I C AR 15 C 10 F R P 5 50 0K+ 6VC 11 FR 14 10 KL M 35 8R P 3 1KR 10 K+ 6V接光敏部分接超声波输入信号接继电器 7 西华大学课程设计报告 定时电路开始 工作 ，定时时间 (暂稳态时间 )由 RP5调节，调整范围为 7— 345s，ICA 的 3 脚，也就是清零端接光敏电阻组成的电路 ， Q 端接继电器电路，在白天的时候，光敏电路要输入一个低电平信号，当清零端接收到一个低电平时， ICA被清零， Q 端输出低电平，继电器将处于关断状态，灯泡不亮，反之，到了晚上，就要输入相反的信号，使得灯泡亮，这就是整个电路的基本工作原理， 具体的 介绍和 各个器件的 计算将在后面分别列出。 如图 是 控制调光部分的 MC14528 电路图。 图 控制调光部分的 MC14528电路 我们将该部分的 MC14528 芯片叫做 ICB,它的 Q端依然是接在继电器电路上。 通过电桥 将交流电压整流后变为脉动直流电压，这一脉动直流电压作为 固态继电器内部光控可控硅触发脉冲的同步信号经 DN10 和 DN11 整形放大后送至 ICB 的12脚 TR 十 端。 ICB、 RP6和 C14组成一个单稳 态 电路，当同步信号的上升沿到来时，由 ICB 组成的单稳态电路进入暂稳态，其 Q 端 9脚输出低电平，低电平输出的持续时间可由 RP6在 2— 10ms 之间调节。 当 ICB 的 9 脚输出高电平时 ,通过继电器电路处理， 固态继电器得电导通，灯泡点亮。 由于 ICB输出的是脉冲信号，并且脉冲宽度可由 RP6进行调整，控制了固态继电器的触发角，从而实现了灯泡亮度的调节。 如果有人一直在超声波覆盖范围内活动，则 ICA重复触发，灯泡持续点亮，直到人体离开这一区域后，经过延时灯泡熄灭。 ICA 的定时时间一到 (暂稳态结束 )，其 6 脚恢复低电平输内，固态继电器关断，灯泡熄灭。 12341234V i n1GND2V ou t378 06C 12 u F C 1347 0u FR 211KVS6VR 1910KR 20 7 KR 18100KD N 1 0D N 1 1T R 11CL13CX15RX14Q9T R +12I C BC 14 u FR P 6 1K+ 6V悬空9V220V接继电器电路 8 西华大学课程设计报告 光敏 控制 电路 设计 如图 ，是光敏控制电路的电路，它主要是用来选择整个电路工作的时间。 图 光敏控制电路 当白天的时候，光敏电阻 RG的电阻很小，经过和 R11分压后使得 LM358 的同相输入端电位低于反相输入端的电位， LM358 输 出 低电平，从前面的叙述中我们可以知道，当输入低电平的时候， ICA的 CL 端被清零， Q端输出低电平，继电器不 工作，灯不亮，当到了晚上的时候， RG 的电阻变大， 经过和 R11分压后使得 LM358的同相输入端电位高于反相输入端的电位， LM358 输出高电平，清零端不再起作用，在有人通过的时候， Q端能输出高电平，从而整个继电器工作，灯泡亮。 RP2,R11,RG 组成一个桥式电路，用于检测 RG 阻值的变化，由 RP2提供比较器的基准电压， RP2选用 10K 的可变电阻，用于在调试时的设定。 由光敏电阻的参数可知在白天时，光敏电阻的阻值比较小 ,小于 2K，而在晚上时，其阻值又比较大 ,大于 1M，由于光敏电阻的变化范围比较大，因此可以用一个电阻 R11 跟光敏电阻串联，就可以取出当前光敏电阻的阻值，从而得到光强，判断是否是白天或黑夜。 通过比较器的比较就得到了所需的电平。 通过合理调整 RP2 的值就可以使光敏控制器在白天时输出低电平，在夜晚时输出高电平，用其电平去控制 MC14528 的 清零端。 L M 3 58R 13RGRP2 10K+ 6VR 11R 12接 M C 14 52 8 9 西华大学课程设计报告 继电器电路 的 设计 如图 ，它通过对接收到 ICA 和 ICB 的信号进行处理，在电路中我们使用了一个固态继电器来控制灯泡的工作 ，灯泡是直接接在 220V 的交流电压上的。 图 继电器电路 在夜晚， 当有人通过的时候，经过 前面的一系列处理电路， ICA 会输入一个高电平信号， 经过电路处理 VT1 就能导通，固态继电器就能导通，灯泡亮，当ICB输出一个高电平的时候， VT2就能导通，实际上，当电路一接通电源的时候，ICB就开始输出脉冲信号，在有人通过的时候，灯会亮；此时，由于 ICB 输出的是脉冲信号，并且脉冲宽度可以由 RP6进行调节，使 VT2 时而导通，时而截止，所以 VT1 也能时而导通时而截止，这样就控制了固态继电器的触发角，从而在灯泡亮着的情况下 实现了亮度调节。 当有人在超声波覆盖的有效区域里面一直通过时， ICA就能被重复的触发，灯泡持续点亮，直到人离开这个区域，经过延时一度时间后，灯泡熄灭。 当 ICA 的定时时间一到，也就是暂稳态结束的时候， ICA的 Q 端会恢复低电平输出， VT1 截止，固态继电器关断，灯泡熄灭，这就是这部分电路的工作过程。 电路参数的计算及元器件的选择 超声波发射部分的参数计算和器件 选择 如图 ， 我们再这里主要是对整个电路的 振荡周期 进行 计算。 在振荡过程中，电路状态的转换主要取决于电容的充、放电，而转换时刻则取决于 输 入DN1的 电压，我们把它叫做 Vin,输出电压叫做 Vout1，输入 DN5 和 DN6 的电压叫做C 15R 16R 1410KV T 22S C 1815V T 12S C 1815VD5Z1R9300+ 6VR 15 4. 7KI C AI C B220V 10 西华大学课程设计报告 Vout2。 根据以上分析所得电路在状态转换时 Vin的几个特征值，可以计算出图 中的 t t2的值。 图 (1)T1的计算 对应于第一暂稳态，将图中 t t2作为时间起点， 则 1 21 () 0 V , ( ) , 0 in D Din RCV V V VttT         根据 RC电路瞬态响应的分析，有 1 ln DDD D thVRCT VV  (2)T2的计算 对 应于图 ，在第二暂稳态，将 t2作为时间起点，则有 : 11 , 0 ,()0 DDDD RCVV V V V        由此可求出2 ln DDthVRCT V所以 212 ln ()DDD D t h t hVRCT T T V V V    将 2DDth VV 代入，上式变为 ln 4 1 .4R C R CT  。 当 C 远大于电路分布电容的情况。 当电源电压波动时，会使振荡频率不稳定，在 2DDth VV 时，影响尤为严重。 一 般增加一个补偿电阻 可以适当的得到改善， v O1 V DD 0 t T T 1 T 2 t 1 t 2 v I V DD V T+ 0 t V DD + 0 . 6 V – 0 . 6 V v O t Vout2 Vin Vout1 11 西华大学课程设计报告 如原理图中的 R1， R1可减小电源电压变化对振荡频率影响。 当 2DDth VV 时，取RSR(一般取 RS=10R )。 设计参数时，先令 FC  ,而 Kf 40 ,所以 KfcCTR 63   取 R2= 的标称值， RP1 取 510 和 R2 串联 ,R1=10R，取 R1=18K，为了提高振荡频率，电阻都用精度为 1%的金属膜电阻。 发射头发射 的能量与超声波传送的距离有关，因此需要保证有足够的驱动能力。 由于多谐。