自動(dòng)干手器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 方案論證 …………………………………………………1</p><p>　　第一節(jié) 方案論證 ……………………………………………………1</p><p>　　工作方案設(shè)計(jì) ……………………………………………2</p><p>　　第一節(jié)

2、工作方案設(shè)計(jì) ………………………………………………2</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄一 工作原理圖 ………………………………………………7</p><p>　　附錄二 元件…………………………………………………………8</p><p>　　元件清單………………………………………

3、……………8</p><p>　　元件介紹……………………………………………………9</p><p>　　總結(jié)與體會(huì) ……………………………………………………………17</p><p>　　總結(jié)…………………………………………………………17</p><p>　　體會(huì)…………………………………………………………17</p>&l

4、t;p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………18</p><p>　　摘要:自動(dòng)干手器是一種高檔衛(wèi)生潔具，廣泛應(yīng)用于賓館酒店、機(jī)場(chǎng)車站、體育場(chǎng)館等公共場(chǎng)所的洗手間。其工作原理只是采用一種紅外線控制的電子開(kāi)關(guān)，當(dāng)有人手伸過(guò)來(lái)時(shí)，紅外線開(kāi)關(guān)將電熱吹風(fēng)機(jī)自動(dòng)打開(kāi)，人離開(kāi)時(shí)又自動(dòng)將吹風(fēng)機(jī)關(guān)閉。成品的自動(dòng)干手器將紅外線控制開(kāi)關(guān)和電熱吹風(fēng)機(jī)制作為一體，根據(jù)這個(gè)基本原理，用一只普通的電熱吹風(fēng)機(jī)，

5、加裝一個(gè)紅外控制開(kāi)關(guān)，就可組成一個(gè)自動(dòng)千手器，其效果與成品自動(dòng)干手器是一樣的。</p><p>　　它是由紅外線發(fā)射電路，紅外線接收電路，時(shí)間延遲電路，自動(dòng)干手器開(kāi)關(guān)電路和電源電路五部分構(gòu)成的。</p><p>　　當(dāng)輸出端Q輸出低電平時(shí)，三極管截止，無(wú)電流通過(guò)。繼電器連接T1的集電極，當(dāng)有電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)吸合，電磁閥通電，吹風(fēng)機(jī)吹出熱風(fēng)；當(dāng)無(wú)電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電磁閥不通電，吹風(fēng)機(jī)不吹

6、出熱風(fēng)，同時(shí)在繼電器兩端并聯(lián)一個(gè)二極管實(shí)現(xiàn)保護(hù)。同時(shí)電路中加入發(fā)光二極管D3作為顯示電路，顯示吹風(fēng)機(jī)是否啟動(dòng)。</p><p>　　這樣輸出電路端Q產(chǎn)生脈沖信號(hào)來(lái)控制紅外線發(fā)光二極管發(fā)射光脈沖，二極管D1起保護(hù)紅外發(fā)光二極管的作用。</p><p>　　關(guān)鍵字:紅外線發(fā)射器 紅外線接收放大器 自動(dòng)干手器開(kāi)關(guān)控制器 時(shí)間延遲電路 電源電路</p><p

7、><b>　　第一章</b></p><p><b>　　第一節(jié)：方案論證</b></p><p>　　自動(dòng)干手器是一種高檔衛(wèi)生潔具，廣泛應(yīng)用于賓館酒店、機(jī)場(chǎng)車站、體育場(chǎng)館等公共場(chǎng)所的洗手間。其工作原理只是采用一種紅外線控制的電子開(kāi)關(guān)，當(dāng)有人手伸過(guò)來(lái)時(shí)，紅外線開(kāi)關(guān)將電熱吹風(fēng)機(jī)自動(dòng)打開(kāi)，人離開(kāi)時(shí)又自動(dòng)將吹風(fēng)機(jī)關(guān)閉。成品的自動(dòng)干手器將紅外線控制

8、開(kāi)關(guān)和電熱吹風(fēng)機(jī)制作為一體，根據(jù)這個(gè)基本原理，用一只普通的電熱吹風(fēng)機(jī)，加裝一個(gè)紅外控制開(kāi)關(guān)，就可組成一個(gè)自動(dòng)千手器，其效果與成品自動(dòng)干手器是一樣的。該紅外線自動(dòng)干手器電路由紅外線發(fā)射器、紅外線接收放大器和開(kāi)關(guān)控制器組成。利用555定時(shí)器及多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等元件即可組成紅外線自動(dòng)干手器電路。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求,當(dāng)人們需要干手時(shí)，人們把手靠近干手器時(shí)，自動(dòng)干手器會(huì)自動(dòng)打開(kāi)加熱裝置和吹風(fēng)裝

9、置一段時(shí)間后會(huì)自動(dòng)停止，并可以通過(guò)NE555自動(dòng)的可變電阻器進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p>　　第二章 工作方案設(shè)計(jì)</p><p>　　第一節(jié)：工作方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一 系統(tǒng)組成框圖</b></p><p>　　簡(jiǎn)易自動(dòng)干手器控制電路的總體框圖如圖1.它是由紅外線發(fā)射電路，紅外線接收電路，時(shí)間延遲電路，

10、自動(dòng)干手器開(kāi)關(guān)電路和電源電路五部分構(gòu)成的。</p><p>　　圖1 簡(jiǎn)易自來(lái)水開(kāi)關(guān)控制電路的總體框圖</p><p>　　紅外線發(fā)射電路的功能的利用紅外線發(fā)光管發(fā)射脈沖，從而實(shí)現(xiàn)電路對(duì)人體的感應(yīng)。紅外線接收電路功能的利用光敏元件接收發(fā)射出來(lái)的光脈沖，并且將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行放大。時(shí)間延遲電路的功能的利用單穩(wěn)態(tài)電路的特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)干手器開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)間的控制。自動(dòng)干手器電

11、路的功能的利用電磁閥作為自動(dòng)干手器的開(kāi)關(guān)，從而可以通過(guò)點(diǎn)引號(hào)對(duì)干手器進(jìn)行控制。電源電路的功能的為上述所有電路提供直流電源。</p><p>　　二 主要單元電路設(shè)計(jì)</p><p>　　（一）紅外線發(fā)射電路</p><p>　　圖2 紅外線發(fā)射電路</p><p>　　圖2電路為紅外線發(fā)射電路。該電路的核心器件是紅外線發(fā)光二極管SE303。紅

12、外線發(fā)光二極管由GaAs的PN結(jié)構(gòu)成，其發(fā)光波段處于可見(jiàn)光波段之外，因此不能在顯示中使用一般作為光信號(hào)傳輸之用。本電路的感應(yīng)裝置一般要求不可見(jiàn)，因此采用紅外線發(fā)光二極管作為感應(yīng)裝置。</p><p>　　紅外線發(fā)光二極管正向電流不能超出其最大額定值。而作為感應(yīng)裝置則要求其具有較大的光輸出。一般利用其相應(yīng)速度快的特性，通過(guò)脈沖驅(qū)動(dòng)來(lái)增大光輸出。因此電路前端需要一個(gè)脈沖信號(hào)電路，本電路采用的是由NE555集成帶南路構(gòu)

13、成的多振蕩器組成。其電路運(yùn)行包含兩個(gè)過(guò)程：一是利用直流電源經(jīng)電阻R1和R2對(duì)電容C1經(jīng)電阻R2從NE555集成電路的DIS端的放電過(guò)程。通過(guò)這兩個(gè)過(guò)程的交替運(yùn)行，就可以在NE555集成電路的輸出電路端Q產(chǎn)生脈沖信號(hào)。其輸出脈沖信號(hào)的頻率f和 占空間比q為：</p><p>　　f=1/0.7（R1+2R2）C1=1/0.7（220kΩ+2*22kΩ）100μF≈541Hz</p><p>

14、　　q=R1/(R1+2R2)= 220kΩ（220kΩ+2*22kΩ）≈83.3%</p><p>　　這樣輸出電路端Q產(chǎn)生脈沖信號(hào)來(lái)控制紅外線發(fā)光二極管發(fā)射光脈沖，二極管D1起保護(hù)紅外發(fā)光二極管的作用。</p><p><b>　?。ǘ┘t外接收電路</b></p><p>　　圖3 紅外線接收電路</p><p>

15、　　圖3電路為紅外線接收電路。該電路包含兩個(gè)部分：一是紅外線接收電路，二是信號(hào)放大電路。紅外線接收電路實(shí)際上就是一個(gè)硅光電池2CR21.硅光電池的原路是通過(guò)硅PN結(jié)的光伏效應(yīng)，使其具有按照光信號(hào)強(qiáng)度產(chǎn)生出對(duì)應(yīng)電信號(hào)的特性，這稱為光敏器件硅光電池的輸出特性分為恒流區(qū)和恒壓區(qū)，既其短路電流與光強(qiáng)成正比，其開(kāi)路的電壓隨光強(qiáng)按指數(shù)規(guī)律硅光電池2CR21的輸出信號(hào)是一個(gè)十分微弱的信號(hào)，為了使后續(xù)電路能夠?qū)鈴?qiáng)信號(hào)進(jìn)行處理，因此需要加入信號(hào)放大電路

16、。圖3所示電路為信號(hào)放大電路。該電路是由電阻R1-R3 T1 T2 和C2 C3構(gòu)成。電路中采用了雙三極管構(gòu)成放大電路，這樣就可以使得電路的放大倍數(shù)比單管放大倍數(shù)增加 倍，從而得到更合適的信號(hào)。R2和R3為放大電路的集電極偏置電阻，C2和C3為放大電路濾波電容。R1為放大電路反饋電阻，其功能是保證放大電路有一個(gè)穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)定的輸出電壓V1</p><p><b>　?。ㄈr(shí)間延遲電路</

17、b></p><p>　　圖4接地左邊電路為時(shí)間延遲電路，該部分主要由兩部分構(gòu)成：一是整流濾波電路;二是由NE555集成電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路。前端電路的輸出電壓V1首先經(jīng)過(guò)二極管D1和D2蒸餾，在經(jīng)過(guò)電容C1濾波，則在NE555集成電路的TRIG端產(chǎn)生了觸發(fā)電平信號(hào)。</p><p>　　當(dāng)接受到紅外線脈沖時(shí)，前端電路輸出電壓V1經(jīng)過(guò)由整流和濾波在TRIG端產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)，由NE

18、555集成電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路特性可知，輸出端Q輸出低電平；當(dāng)由于人體或物體的阻隔，沒(méi)有接收到紅外線脈沖時(shí)，前端電路沒(méi)有輸出電壓V1，則TRIG端輸入為零，單穩(wěn)態(tài)電路接收到觸發(fā)信號(hào)，輸出點(diǎn)Q輸出為高電平并保持一段時(shí)間，延遲時(shí)間可由可變電阻R2和電容C2的數(shù)值決定，通過(guò)調(diào)節(jié)可變電阻的大小，可以改變延遲時(shí)間的長(zhǎng)短，以適合不同場(chǎng)合的應(yīng)用。</p><p>　　圖4 時(shí)間延遲電路和吹風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)電路</p>&

19、lt;p>　　(四)吹風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)電路</p><p>　　由于電磁閥通過(guò)的是大電流，大功率，而直流電源一般無(wú)法提供很大的電流和功率，因此電磁閥需要交流供電，從而電路中的開(kāi)關(guān)需要采用繼電器電路。而一般NE555集成電路的輸出電流無(wú)法驅(qū)動(dòng)繼電器，因此需要加入電流放大電路。如圖4接地右邊為電流放大電路，三極管T1構(gòu)成的電流放大電路是一種比較典型和簡(jiǎn)單的電路，其中R3為限流電阻，防止電流過(guò)大燒毀三極管。T1為共發(fā)射極

20、電路，當(dāng)輸出端Q輸出高電平時(shí),三極管導(dǎo)通飽和，將輸入電流放大β倍；當(dāng)輸出端Q輸出低電平時(shí)，三極管截止，無(wú)電流通過(guò)。繼電器連接T1的集電極，當(dāng)有電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)吸合，電磁閥通電，吹風(fēng)機(jī)吹出熱風(fēng)；當(dāng)無(wú)電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電磁閥不通電，吹風(fēng)機(jī)不吹出熱風(fēng)，同時(shí)在繼電器兩端并聯(lián)一個(gè)二極管實(shí)現(xiàn)保護(hù)。同時(shí)電路中加入發(fā)光二極管D3作為顯示電路，顯示吹風(fēng)機(jī)是否啟動(dòng)。</p><p><b>　　（五）電源電路</

21、b></p><p><b>　　圖5 電源電路</b></p><p>　　電源電路的設(shè)計(jì)可以采用兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：第一種方法是采用電池供電，需要注意的問(wèn)題是選擇合適的電池的指標(biāo)參數(shù)與電路相匹配;第二種方法采用如圖5所示電路。電路直接從電網(wǎng)供電，通過(guò)變壓器電路，整流電路，濾波電路和穩(wěn)壓電路將電網(wǎng)中的220V交流電轉(zhuǎn)換為+12V直流電壓。電路中的變壓器采用常規(guī)的鐵

22、心變壓器，整流電路采用二極管橋式整流電路，C1,C2,C3和C4完成濾波功能，穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　附錄一 工作原理圖</b></p><p><b>　　附錄二 元件</b></p><p><b>　　元件清單</b></p><p&

23、gt;<b>　　元件介紹</b></p><p><b>　　一 電阻</b></p><p><b>　　(一)概述</b></p><p>　　電阻，物質(zhì)對(duì)電流的阻礙作用就叫該物質(zhì)的電阻。電阻小的物質(zhì)稱為導(dǎo)電體，簡(jiǎn)稱導(dǎo)體。電阻大的物質(zhì)稱為電絕緣體，簡(jiǎn)稱絕緣體。</p><p&

24、gt;<b>　?。ǘ└拍?lt;/b></p><p>　　在物理學(xué)中，用電阻（resistance）來(lái)表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小。導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大。不同的導(dǎo)體，電阻一般不同，電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì).</p><p><b>　　二 可變電阻器</b></p><p>　　阻值可以調(diào)整的電阻器

25、，用于需要調(diào)節(jié)電路電流或需要改變電路阻值的場(chǎng)合?？勺冸娮杵骺梢愿淖冃盘?hào)發(fā)生器的特性，使燈光變暗，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)或控制它的轉(zhuǎn)速。根據(jù)用途的不同，可變電阻器的電阻材料可以是金屬絲、金屬片、碳膜或?qū)щ娨?。?duì)于一般大小的電流，常用金屬型的可變電阻器。在電流很小的情況下，則使用碳膜型。當(dāng)電流很大時(shí)，電解型最合用；這種可變電阻器的電極都浸在導(dǎo)電液中。電勢(shì)計(jì)是可變電阻器的特殊形式，它使未知電壓或未知電勢(shì)相平衡，從而測(cè)出未知電壓或未知電勢(shì)差的大小。更為常用

26、的電勢(shì)器只不過(guò)是一個(gè)有兩個(gè)固定接頭的電阻器，第三個(gè)接頭連到一個(gè)可調(diào)的電刷上。電勢(shì)器的一個(gè)用途是再音響設(shè)備中用作音響控制。 </p><p><b>　　三 電容</b></p><p><b>　?。ㄒ唬└攀?lt;/b></p><p>　　電容（或電容量, Capacitance）指的是在給定電位差下的電荷儲(chǔ)藏量；記為C，國(guó)

27、際單位是法拉（F）。一般來(lái)說(shuō)，電荷在電場(chǎng)中會(huì)受力而移動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體之間有了介質(zhì)，則阻礙了電荷移動(dòng)而使得電荷累積在導(dǎo)體上；造成電荷的累積儲(chǔ)存，最常見(jiàn)的例子就是兩片平行金屬板。也是電容器的俗稱。 </p><p><b>　?。ǘ┒x</b></p><p>　　電容（或稱電容量）是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。我們把電容器的兩極板間的電勢(shì)差增加1伏所需的電量，叫做電容器

28、的電容。電容器從物理學(xué)上講，它是一種靜態(tài)電荷存儲(chǔ)介質(zhì)（就像一只水桶一樣，你可以把電荷充存進(jìn)去，在沒(méi)有放電回路的情況下，刨除介質(zhì)漏電自放電效應(yīng)/電解電容比較明顯，可能電荷會(huì)永久存在，這是它的特征），它的用途較廣，它是電子、電力領(lǐng)域中不可缺少的電子元件。主要用于電源濾波、信號(hào)濾波、信號(hào)耦合、諧振、隔直流等電路中。電容的符號(hào)是C。</p><p><b>　　四 二極管</b></p>

29、<p><b>　?。ㄒ唬?概述</b></p><p>　　二極管又稱晶體二極管,簡(jiǎn)稱二極管(diode);它只往一個(gè)方向傳送電流的電子零件。它是一種具有1個(gè)零件號(hào)接合的2個(gè)端子的器件，具有按照外加電壓的方向，使電流流動(dòng)或不流動(dòng)的性質(zhì)。晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載

30、流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。二極管最重要的特性就是單方向?qū)щ娦浴Ｔ陔娐分?，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。 </p><p>　?。ǘ┒O管的特性與應(yīng)用</p><p>　　幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導(dǎo)體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也非常廣泛。 </p><p>

31、;　　二極管的管壓降：硅二極管（不發(fā)光類型）正向管壓降0.7V，發(fā)光二極管正向管壓降為隨不同發(fā)光顏色而不同。</p><p>　　二極管的電壓與電流不是線性關(guān)系，所以在將不同的二極管并聯(lián)的時(shí)候要接相適應(yīng)的電阻。 </p><p>　?。ㄈ┒O管的工作原理</p><p>　　晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建

32、有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，p-n結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過(guò)程，產(chǎn)生大量電子

33、空穴對(duì)，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。 </p><p>　　二極管最重要的特性就是單方向?qū)щ娦浴?lt;/p><p><b>　　五LED </b></p><p><b>　?。ㄒ唬└攀?lt;/b></p><p>　　LED（發(fā)光二極管）是近年來(lái)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的一種新型光源，具有耗電小

34、（電流只有10~20mA）、亮度高（光強(qiáng)可達(dá)上萬(wàn)個(gè)mcd）、體積?。ㄖ睆阶钚】蛇_(dá)3mm）、重量輕（一顆發(fā)光二極管僅重零點(diǎn)幾克）、壽命長(zhǎng)（平均壽命10萬(wàn)小時(shí)）等優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見(jiàn)光，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光

35、，碳化硅二極管發(fā)黃光。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)ED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅

36、光、綠光或黃光的二極管。</p><p><b>　?。ǘ┪锢硖匦?lt;/b></p><p>　　E為電源電壓，UF為L(zhǎng)ED的正向壓降，IF為L(zhǎng)ED的一般工作電流。發(fā)光二極管的兩根引線中較長(zhǎng)的一根為正極，應(yīng)按電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長(zhǎng)，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。</p><p>　　與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光

37、二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）；工作電流很?。ㄓ械膬H零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通過(guò)調(diào)制通過(guò)的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號(hào)顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管，每個(gè)數(shù)碼管可顯示0～9十個(gè)數(shù)目字。</p><p>　?。ㄈ┙Y(jié)構(gòu)及發(fā)光原理</p&

38、gt;<p>　　發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)

39、極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。</p><p>　　發(fā)光二極管分類發(fā)光二極管還可分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓控制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和負(fù)阻發(fā)光二極管等。</p><p>　　普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)

40、，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，使用時(shí)需串接合適的限流電阻。</p><p>　　普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色與發(fā)光的波長(zhǎng)有關(guān)，而發(fā)光的波長(zhǎng)又取決于制造發(fā)光二極管所用的半導(dǎo)體材料。紅色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為650~700nm，琥珀色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為630~650 nm ，橙色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為610~630 nm左右，黃色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為585 nm左右，綠色

41、發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為555~570 nm。</p><p>　　六 三極管IN4148</p><p>　　晶體三極管（以下簡(jiǎn)稱三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和鍺PNP兩種三極管，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。 </p><p>　　對(duì)于NPN管

42、，它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極c。 </p><p>　　當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí)，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí)，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo</p><p><b>　　七 紅外發(fā)光二極

43、管</b></p><p>　　常用的紅外發(fā)光二極管（如SE303.PH303)，其外形和發(fā)光二極管LED相似，發(fā)出紅外光。管壓降約1.4v，工作電流一般小于20mA。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常常串有限流電阻。</p><p>　　發(fā)射紅外線去控制相應(yīng)的受控裝置時(shí)，其控制的距離與發(fā)射功率成正比。為了增加紅外線的控制距離，紅外發(fā)光二極管工作于脈沖狀態(tài)，因?yàn)槊}動(dòng)光（調(diào)制光）的

44、有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比，只需盡量提高峰值Ip，就能增加紅外光的發(fā)射距離。提高Ip的方法，是減小脈沖占空比，即壓縮脈沖的寬度T，一些彩電紅外遙控器，其紅外發(fā)光管的工作脈沖占空比約為1/3-1/4；一些電器產(chǎn)品紅外遙控器，其占空比是1/10。減小脈沖占空比還可使小功率紅外發(fā)光二極管的發(fā)射距離大大增加。常見(jiàn)的紅外發(fā)光二極管，其功率分為小功率(1mW-10mW)、中功率（20mW-50mW)和大功率（50mW-100mW以上)三大類

45、。要使紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生調(diào)制光，只需在驅(qū)動(dòng)管上加上一定頻率的脈沖電壓。</p><p>　　用紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外線去控制受控裝置時(shí)，受控裝置中均有相應(yīng)的紅外光一電轉(zhuǎn)換元件，如紅外接收二極管，光電三極管等。實(shí)用中已有紅外發(fā)射和接收配對(duì)的二級(jí)管。</p><p>　　紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。直射式指發(fā)光管和接收管相對(duì)安放在發(fā)射與受控物的兩端，中間相距一定距

46、離；反射式指發(fā)光管與接收管并列一起，平時(shí)接收管始終無(wú)光照，只在發(fā)光管發(fā)出的紅外光線遇到反射物時(shí)，接收管收到反射回來(lái)的紅外光線才工作。</p><p>　　雙管紅外發(fā)射電路，可提高發(fā)射功率，增加紅外發(fā)射的作用距離。</p><p><b>　　八 硅光電池</b></p><p>　　硅光電池是一種直接把光能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單

47、，核心部分是一個(gè)大面積的PN結(jié)，把一只透明玻璃外殼的點(diǎn)接觸型二極管與一塊微安表接成閉合回路，當(dāng)二極管的管芯(PN結(jié))受到光照時(shí)，你就會(huì)看到微安表的表針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，顯示出回路里有電流，這個(gè)現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。硅光電池的PN結(jié)面積要比二極管的PN結(jié)大得多，所以受到光照時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和電流也大得多。光伏技術(shù)可直接將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)換為電能，用此技術(shù)制作的光電池使用方便，特別是近年來(lái)微小型半導(dǎo)體逆變器迅速發(fā)展，促使其應(yīng)用更加快捷。美、日、歐和發(fā)展中

48、國(guó)家都制定出龐大的光伏技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，開(kāi)發(fā)方向是大幅度提高光電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性，降低成本，不斷擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)。目前已有80多個(gè)國(guó)家和地區(qū)形成商業(yè)化、半商業(yè)化生產(chǎn)能力，年均增長(zhǎng)達(dá)16％，市場(chǎng)開(kāi)拓從空間轉(zhuǎn)向地面系統(tǒng)應(yīng)用，甚至用于驅(qū)動(dòng)交通工具。據(jù)報(bào)道，全球發(fā)展、建造太陽(yáng)能住宅（光電池 作屋頂、外墻、窗戶等建材用）投資規(guī)模為600億美元，而到2005年還會(huì)再翻一倍達(dá)1200億美元，光伏技術(shù)制作的光電池有望成為21世紀(jì)的新能源。以下按其材料分類，展示光

49、伏技術(shù)、產(chǎn)業(yè)及市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)向。</p><p><b>　　九 繼電器</b></p><p><b>　?。ㄒ唬└攀?lt;/b></p><p>　　當(dāng)輸入量(如電壓、電流、溫度等)達(dá)到規(guī)定值時(shí)，使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開(kāi)的電器?？煞譃殡姎饬?如電流、電壓、頻率、功率等)繼電器及非電氣量(如溫度、壓力、速度等)繼電器兩大類。

50、具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于電力保護(hù)、自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)、遙控、測(cè)量和通信等裝置中。</p><p>　?。ǘ╇姶爬^電器的工作原理和特性</p><p>　　電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜

51、觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。</p><p><b>　　十 變壓器</b></

52、p><p><b>　?。ㄒ唬└攀?lt;/b></p><p>　　變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和鐵心（磁芯）。在電器設(shè)備和無(wú)線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導(dǎo)線之線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。當(dāng)一交流電流 (具有某一已知頻率)流于其中之一組線圈時(shí)，于另一組線圈中將感應(yīng)出具有相

53、同頻率之交流電壓，而感應(yīng)的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。</p><p>　　一般指連接交流電源的線圈稱之為「一次線圈」(Primary coil);而跨于此線圈的電壓稱之為「一次電壓.」。在二次線圈的感應(yīng)電壓可能大于或小于一次電壓，是由一次線圈與二次線圈問(wèn)的「匝數(shù)比」所決定的。因此，變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種。</p><p><b>　　十一 橋式整流器<

54、;/b></p><p><b>　　（一）概述</b></p><p>　　橋式整流器是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M(jìn)行整流的最常用的電路，常用來(lái)將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姟?lt;/p><p><b>　?。ǘ┰恚?lt;/b></p><p>　　橋式整流是對(duì)二極管半波整流的一種改進(jìn)。 </p>

55、;<p>　　半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦?，在輸入為?biāo)準(zhǔn)正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負(fù)半部分則損失掉。 </p><p>　　橋式整流器利用四個(gè)二極管，兩兩對(duì)接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出；輸入正弦波的負(fù)半部分時(shí)，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。 橋式整流器對(duì)輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍</p><

56、p><b>　　十二NE555</b></p><p><b>　　（一）概述：</b></p><p>　　NE555 (Timer IC)大約在1971年由Signetics Corporation發(fā)布，在當(dāng)時(shí)是唯一非?？焖偾疑虡I(yè)化的Timer IC，在往后的30年來(lái)非常普遍被使用，且延伸出許多的應(yīng)用電路，盡管近年來(lái)CMOS技術(shù)版本的T

57、imer IC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原規(guī)格的NE555依然正常的在市場(chǎng)上供應(yīng)，盡管新版IC在功能上有部份的改善，但其腳位勁能并沒(méi)變化，所以到目前都可直接的代用。</p><p>　　NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號(hào)，555系列IC的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號(hào)不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)I

58、C，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號(hào)。 </p><p><b>　?。ǘ┨攸c(diǎn)： </b></p><p>　　1.只需簡(jiǎn)單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。 </p><p>　　2.它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯閘配合，也就是它的輸出準(zhǔn)

59、位及輸入觸發(fā)準(zhǔn)位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。 </p><p>　　3.其輸出端的供給電流大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。 </p><p>　　4.它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。 </p><p>　?。ㄈ㎞E555引腳位配置說(shuō)明下： </p><p>　　Pin 1 (接地) -地線(或共同接地) ，通常被連接到

60、電路共同接地。 </p><p>　　Pin 2 (觸發(fā)點(diǎn)) -這個(gè)腳位是觸發(fā)NE555使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號(hào)上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC 。 </p><p>　　Pin 3 (輸出) -當(dāng)時(shí)間周期開(kāi)始555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約200 mA 。 </p&g

61、t;<p>　　Pin 4 (重置) -一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會(huì)重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 </p><p>　　Pin 5 (控制) -這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營(yíng)在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下,這輸入能用來(lái)改變或調(diào)整輸出頻率。 </p><p>　　Pin 6 (重置鎖定) - Pin 6重置鎖定并使輸出呈低

62、態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從1/3 VCC電壓以下移至2/3 VCC以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。 </p><p>　　Pin 7 (放電) -這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為ON時(shí)為L(zhǎng)OW，對(duì)地為低阻抗，當(dāng)輸出為OFF時(shí)為HIGH，對(duì)地為高阻抗。 </p><p>　　Pin 8 (V +) -這是555個(gè)計(jì)時(shí)器IC的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的范圍是+4.5伏特(最小值)至+16伏

63、特(最大值)。</p><p><b>　　參數(shù)功能特性： </b></p><p>　　供應(yīng)電壓3-6 mA</p><p>　　輸出電流225mA (max) </p><p>　　上升/下降時(shí)間100 ns</p><p>　?。ㄋ模㎞E555的相關(guān)應(yīng)用:</p><p&

64、gt;　　NE555的作用范圍很廣，但一般多應(yīng)用于單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器（Monostable Mutlivibrator）及無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器(Astable Multivibrator)。</p><p><b>　　十三 三端穩(wěn)壓管</b></p><p>　　三段穩(wěn)壓管也稱三端穩(wěn)壓集成電路</p><p>　　電子產(chǎn)品中常見(jiàn)到的三端 穩(wěn)壓 集成

65、電路有正電壓輸出的78 ×× 系列和負(fù)電壓輸出的79××系列。顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路 只有三條 引腳輸出，分別是輸入端、 接地端 和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO- 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有9013樣子的TO-92 封裝。</p><p>　　因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。</p><p>　　注

66、意三端集成穩(wěn)壓電路的輸入、輸出和接地端絕不能接錯(cuò)，不然容易燒壞。一般 三端集成穩(wěn)壓電路的最小輸入、輸出電壓差約為2V，否則不能輸出穩(wěn)定的電壓，一般應(yīng)使電壓差保持在4-5V，即經(jīng) 變壓器變壓，二極管整流，電容器濾波后的電壓應(yīng)比穩(wěn)壓值高一些。</p><p><b>　　總結(jié)與體會(huì)</b></p><p><b>　　總結(jié)：</b></p>

67、;<p>　　自動(dòng)干手器電路是由發(fā)射電路、紅外接收電路、譯碼電路、觸發(fā)和繼電控制風(fēng)機(jī)電路等組成。該產(chǎn)品可用于醫(yī)院、食堂、公廁等公共場(chǎng)合，當(dāng)有人洗手時(shí)，該電路會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟并關(guān)斷，使用安全可靠、清潔衛(wèi)生。</p><p>　　自動(dòng)干手器主要的組成部分就是555定時(shí)器電路。根據(jù)555強(qiáng)大的功能可以制造出多種產(chǎn)品，干手器只是其中的一種。</p><p>　　在《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》之中我

68、們已經(jīng)學(xué)習(xí)了555定時(shí)器，但是只是限于理論知識(shí)，沒(méi)有把它應(yīng)用到實(shí)際之中，通過(guò)這次對(duì)自動(dòng)干手器的讓我對(duì)555定時(shí)器又有了更新的認(rèn)識(shí)，同時(shí)我也對(duì)紅外線有了新的了解，知道了紅外線遙控的大體內(nèi)容和原理。對(duì)一些基礎(chǔ)元件也有更深入的理解，還改變了以前的一些錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也增加了一些基礎(chǔ)知識(shí)。</p><p><b>　　體會(huì):</b></p><p>　　通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，理

69、論加上實(shí)踐，使我對(duì)直流穩(wěn)壓電源有了更深刻的認(rèn)識(shí)，尤其是對(duì)電路的原理的理解，各元器件功能，特性的認(rèn)識(shí)，也糾正了自己以前很多不對(duì)的看法，當(dāng)然在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們也遇到了很多困難，比如：我看了老師發(fā)的任務(wù)書(shū)，看看課程設(shè)計(jì)教材，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有關(guān)于自動(dòng)干手器的介紹，我就找到自來(lái)水的課程設(shè)計(jì)，有些許類似。我又到圖書(shū)館電子資源里查了寫(xiě)相關(guān)文獻(xiàn)，在網(wǎng)上也搜了些相關(guān)資料，對(duì)這次設(shè)計(jì)有了一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，因?yàn)殡娮訉?shí)訓(xùn)中學(xué)了protel作圖，所以這次作圖問(wèn)題不是太多

70、，作出了初步的原理圖，然后經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)試后，逐步修改，盡量使其性能達(dá)到完美。這個(gè)過(guò)程是最困難的過(guò)程，也是我收獲最大的過(guò)程，使自己的實(shí)驗(yàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力有了進(jìn)一步的提高。總之，這次設(shè)計(jì)使我受益匪淺，讓我對(duì)以后的工作學(xué)習(xí)有了更大的信心。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>