电子电工课程设计(人体感应灯设计 )

2023年4月22日发(作者：空调千万不要开26度)

题目 人体感应灯

班级 12材成1班

学号 2

姓名 程文涛

指导 徐老师

时间 2014年6月6-14日

景德镇陶瓷学院

1

电工电子技术课程设计任务书

姓名 程文涛 班级 材成一班 指导老师 徐老师

设计课题： 人体感应灯设计

设

计

任元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等；

务

与学号、姓名等信息；

要

求

设计一个感应灯电路，要求电子元件超过30~50个或以上，根据应用电路的功能，确

定封面上的题目，然后完成以下任务：

1、

2、

3、

4、

5、

电路由7个部分组成，使用方框图对它进行整体描述；

对电路的每个部分分别进行单独说明，画出对应的单元电路，分析电路原理、

用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、

对整体电路原理进行完整功能描述；

列出标准的元件清单；

设2、 先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；

计3、 依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与

步其他部分电路的关系等等说明；

骤 4、 列出标准的元件清单；

1、 查阅相关资料，开始撰写设计说明书；

5、 总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；

6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。

[1]周雪.模拟电子技术基础[M].,高等教育出版社，2006

[2]泰曾煌.电工学[M].高等教育出版社,2008 参

[3]王兆安.电力电子技术[M].机械工业出版社,2000 考

[4]湘潭电机制造学校.可控硅技术[M].机械工业出版社,1979 文

[5]谢克明.电工电子技术简明教程[M].高等教育出版社,2003 献

[6]韩振振.数字电路逻辑设计[M].大连理工大学出版社,2000

[7]王之芳.传感器应用技术[M].西北工业大学出版社,1996

[8]丁镇生.传感器及传感技术应用[M].电子工业出版社,1998

2

目录

1、 总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

2、 单元电路1——桥式整流电路........ . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3、 单元电路2——电容滤波电路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

4、 单元电路3——三端集成稳压电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

5、 单元电路4——红外信号输入电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

6、 单元电路5—— 集成放大电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

7、 单元电路6 ——光信号控制电路.........................................................10

8、 单元电路7——外接电路................................................11

9、 总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

10、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

11、元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

12、参考文献.....................................................................15

13、设计心得体会........................................................................................16

3

1、

总体方案与原理说明

为了加强我们对模拟电子技术，数字电子技术，电子工艺的理解和巩固，

我花了一周的时间进行此次电工设计，而我设计的课题是人体感应灯的设计，

我设计了一种电路新颖、安全节电、结构简单的人体感应灯。

人体感应灯是一款利用红外线、热释电原理感应人体活动信息的新技术设

计、研发而成的，专门用来检测和感应人体活动信息的产品。 当人或有温度的

物体进入模块感应范围内时，感应模块就会输出一个高电平脉冲信号、或高电

平延时信号，输出的感应脉冲或延时信号可以直接驱动LED灯指示灯、LED照明

灯。下面为原理框图：

图1人体感应灯原理框图

如图1所示，本电路由桥式整流电路、电容滤波电路、7806稳压电路、红

外信号输入电路、集成放大控制电路与外接电路六大电路组成。由红外信号和

光信号通过YX7063C芯片控制灯泡H的开与关。其中光信号由光敏管RB控制

电路白天待机，晚上开机。

4

2、单元电路1——桥式整流电路

图2 桥式二极管整流电路

它是由图2中的二极管D1、D2、D3、D4组成。其功能是将220V的交流市

电转换为脉动直流电压。

电路采用四二极管互相接成桥式结构利用二极管电流导向作用交流输入电

压U2正半周内二极管D1、D3导通D2、D4截止负载RL上得上正下负输出电压；

负半周内正好相反D1、D3截止D2、D4导通流过负载RL电流方向与正半周致因

此利用变压器副边绕组和四二极管使得交流电源正、负半周内整流电路负载上

都有方向变脉动直流电压和电流桥式整流名称只说明电路连接方法桥式接法桥

式整流二极管：大家常用般由4只单二极管封装起元件取名桥式整流二极管,整

流桥或全桥二极管。桥式整流电路对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。

5

3、单元电路2——电容滤波电路

图3 电容滤波

该电路由负载R1与电容C1组成，整流电路的输出电压不是纯粹的直流，

从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，

称为纹波。为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件

（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获

得直流电压。

滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。

安装在整流电路两端用以降低交流脉动波纹系数提升高效平滑直流输出的一种

储能器件，通常把这种器件称其为滤波电容。滤波电容具有电极性，亦称其为

电解电容。电解电容的一端为正极，另一端为负极，正极端连接在整流输出电

路的正端，负极连接在电路的负端。在所有需要将交流电转换为直流电的电路

中，设置滤波电容会使电子电路的工作性能更加稳定，同时也降低了交变脉动

波纹对电子电路的干扰。滤波电容在电路中的符号一般用“C"表示，电容量越

大，滤波性能越好。

6

4、单元电路3——三端集成稳压电路

图4 稳压电路

稳压电路是指在输入电压、负载、环境温度、电路参数等发生变化时仍能

保持输出电压恒定的电路。这种电路能提供稳定的直流电源，对各种电子设备

能够稳定工作起到了重要的作用。常见直流稳压电路主要有四种，分别为：稳

压二极管稳压电路、串联晶体管稳压电路、并联晶体管稳压电路和开关型稳压

电路。

此图使用的是7806稳压电路，7806是正电压三端固定稳压器集成电路，属

于线性稳压器件。电流经过电容滤波获得的直流电压加在稳压二极管D5上，获

得9V的直流电压，C3、C4分别为输入端和输出端滤波电容，D5串联在7806稳

压器上可使输出电压得到一定升高。经此得到稳定的直流电源。

7806集成稳压器主要参数：

最高输入电压：35V 输入输出最小压差：2V

号) 输出电压偏差：典型＝6V; 最低＝5.75V; 最高＝6.25V

7

最大输出电流：1.5A (依后缀不同还有电流较小的其它型

工作温度范围：0~70℃

5、单元电路4——红外信号输入电路

图6 红外信号输入电路

人体辐射的红外线被热释电红外传感头VB摄取后，转变为电压信号，同时,

它还能鉴别出运动的生物与其它非生物，经过滑动变阻器与电容C6滤波后进入

YX7603C的6脚，为信号输入端。

热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器｡

不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶,其内部的热电元由高

热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂､硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成,

其极化随温度的变化而变化｡为了抑制因自身温度变化而产生的干扰，该传感器

在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式,因而能

以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化，并将其转换为电信号输出｡热释

电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换｡由于热电元输

出的是电荷信号,并不能直接使用，因而需要用电阻W1将其转换为电压形式。

元器件选择 热释电红外传感器选用p228型，菲涅尔透镜选用q-la型，将

其弯曲后置于传感器前约30mm处。双向晶闸管VS可根据负载大小选择容量,但

耐压应大于400v. R1采用rj-1 w型金属膜电阻器；RB可选用mg45型非密封型

光敏电阻器。 ．C1,C9选用无极性电容器。C1选用cbb/3-400v型聚丙烯电容

器。 sb为常开型按钮。

8

6、单元电路5——集成放大电路

图7集成放大电路

人体辐射的红外线被热电红外传感头VB摄取后，进入YX7603C的6脚，由

内部两级放大器放大3600倍。放大倍数越大自激越强，所以在滤波电容C7上

并联个R2调整增益防止自激。放大后的信号经LPF低通滤波器进入比较器，再

通过锁存，控制电路耦合至两路激励电路，由13,12脚输出。13脚驱动发光二

极管作为触发工作状态指示。12脚驱动可控硅VS导通，点亮灯泡H。

该电路内设延时输出电路，延时时间为3一5s，可使操作人员在完成操作

后退出控制区。此外，电路还有增益调整、电源故障恢复、触发延时、测试及

复位等功能。VB信号输入yx7603c内的电压放大器，第一级电压放大器通过外

接电阻器R2及电容器 C7来调整放大器的增益并防止自激，放大后的信号输人

第二级放大器。第二级电压放大器由外接电容器C9组成低频带通放大器。放大

后的信号通过电压比较器及锁存、延时等处理后由12脚输出主控信号，触发双

向晶闸管VS导通，照明灯H点亮。同时由13脚输出工作指示信号驱动LED指

示灯发光。LED驱动信号为宽度为is的低频脉冲，双向晶闸管的触发信号为过

零触发脉冲。双向晶闸管的驱动时间范围为48一1536s，可通过17、18脚间外

接的电位器W2来调节。在调整的时间范围内如果人离开，照明灯还会点亮；但

超过调整时间范围，照明灯H自动熄灭。

9

7、单元电路6 ——光信号控制电路

图8 光控电路

此电路为在YX7603C的14脚接入光敏管RB和分压电阻R7，使电路白天待

机状态，晚上控制状态，具有开机延时功能。白天光敏电阻器受光照射后电阻

值降低，通过分压使14脚电压为 3 ．5v左右，这时yx7603 c停止工作。夜晚

在无光照射时，RB电阻值变大，使14 脚的分压降至2v，电路进人控制状态。

光敏电阻器RB与电阻器R7通过分压将光控制端14脚电压调节在2一3.5v 之

间。

光敏管有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控

制，同时也受光辐射的控制。 通常基极不引出，但一些光敏管的基极有引出，

用于温度补偿和附加控制等作用。

光敏管的管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时

需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏管

截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度

的变化而变化。当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子一空穴对，使少

数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此

可以利用光照强弱来改变电路中的电流。

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8、单元电路6 ——外接电路

为一负载灯泡H

图9外接电路

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9、总体电路原理相关说明

该电路采用YX7603C为核心，从而控制晶闸管VS的通断，其工作原理如图

10所示，先由晶体二极管D1-D4组成桥式整流电路将220V市电变成脉动直流电

压，再经电容滤波，然后由7806稳压器与D5稳压，C5滤波输出稳定的直流电

源为集成块YX7603C热释电红外控制集成电路提供电源。热电红外传感头的红

外信号和光敏管RB感应到的光信号来控制晶闸管的开与关。提示由光敏管RB

与R7构成的延时系统，实现自动延时。从而控制灯泡的亮与灭。

12

10、总体电路原理图

图10总体电路原理图

13

11、元件清单

元件名称 型号，参数 数量

电阻R1 470k 1

电阻R2 220k 1

电阻R3 100k 1

电阻R4 20M 1

电阻R5 3k 1

电阻R6 1.5M 1

电阻R7 47k 1

电阻R8 10k 1

光敏管RB 1

滑动电阻W1,W2 1M 2

电容C1 cbb/3-400v 1

电容C2 220uF 1

电容C3,C11 103 2

电容C4,C6 100 2

电容C5 104 1

电容C7 204 1

电容C8,C9 4.7uF 2

电容C10 474 1

二极管D1~D4 1N4007 4

稳压二极管D5 9V 1

发光二极管LED 1

热电红外传感头VB Q-1AP228 1

可控硅VS mg45 1

集成芯片 YX7603C 1

灯泡 1

稳压器 7806 1

开关SB 1

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12、参考文献

[1]周雪.模拟电子技术基础[M].,高等教育出版社，2006

[2]泰曾煌.电工学[M].高等教育出版社,2008

[3]王兆安.电力电子技术[M].机械工业出版社,2000

[4]湘潭电机制造学校.可控硅技术[M].机械工业出版社,1979

[5]谢克明.电工电子技术简明教程[M].高等教育出版社,2003

[6]韩振振.数字电路逻辑设计[M].大连理工大学出版社,2000

[7]王之芳.传感器应用技术[M].西北工业大学出版社,1996

[8]丁镇生.传感器及传感技术应用[M].电子工业出版社,1998

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13、设计心得体会

在此次的设计中，我收获了很多，知道了分析的重要性，比如总方案的选

择，电路的选择，器件的选择等，这些都关系到设计的总体方向以及设计的产

品的成本、简易度等。但是进过我不断地查资料请教老师同学，终于将这个设

计完成。 通过这次课程设计我学会了很多知识，充分掌握了DXP2004的操作

方法，亲手用电脑画出了电路图。除此之外，我对电脑的操作知识也得到了提

高，特别是对软件word的基本操作有了很大的提高。

在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一

遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验

不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

同时感谢对我帮助过同学们谢谢们对我帮助和支持让我感受同学友谊。由

于本人设计能力有限设计过程难免出现错误恳请老师们多多指教,我十分乐意

接受批评与指正本人万分感谢。

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