光敏电阻的延时节电开关设计[20191223141936]
摘　要
目前，能源紧张已是全球性问题。开发新能源是解决这一问题的根本途径，同时对现有能源的节约利用也可以减缓这一问题的进一步恶化。生活中，在亮度足够的情况下，很多灯依然开着，造成电能的大量浪费。基于光敏电阻的延时节电开关可以有效地解决这一问题，做到亮度足够时，灯无法打开；无需照明时，自动关闭。本论文论述了外界信号通过基于光敏电阻的光触发电路和接收人为信号（声控或触发）的触发电路，然后通过由可控硅、电容组成的延时电路到达电源电路来控制电灯点亮，能够做到光线充足时电灯不亮，光线不足时有需求就点亮、无需求时自动关闭的设计目标。
关键词：光敏电阻   触发电路   延时电路    电源电路
摘　要    I
Abstract    II
第1章　绪　论    1
1.1 课题的目的及意义    1
1.2 研究思路    1
第2章　电路主要部件的介绍    3
2.1触发电路主要部件介绍    3
2.2延时电路主要部件介绍    4
第3章　电路设计    6
3.1主框架电路的设计    6
3.2延时电路的设计    6
3.3电源电路设计    8
3.4触发电路设计    9
第4章　仿真    12
4.1 延时节电电路仿真    12
4.2 电源电路仿真    14
第5章　结　语    18
参考文献    19
致　谢    20
1.1 课题的目的及意义
由于当今社会能源越来越紧张，依靠煤炭发电的火电资源不仅污染大，而且属于不可再生资源，用一天少一天，水能、风能、太阳能等诸多新型清洁能源发展还不够完善，有很多局限性，所以节约用电现在已经是刻不容缓，节约电能，节约火力发电所用的煤炭，从而使我国的能源危机得以缓解，可以减轻能源和交通运输对能源需求的紧张程度，减轻国家对发电方面资源的投入成本，也保护了环境。然而很多场所白天光线充足时电灯还是开着，有的楼道上下楼梯时等不能及时方便的关闭，基于光敏电阻的延时节电开关设计可以很好地解决这些问题。
随着现代电子科学技术的发展,尤其最近迅猛发展的数字电子电路技术，用数字电路来控制电灯的开关和节约用电变得越来越简单。基于光敏电阻的延时节电开关是综合运用光敏电阻控制技术和延时技术结合来实现自动化照明的开关，目前可以广泛用于楼道、走廊、厕所、庭院等许多公共场所，是值得国家大力推广使用的节能环保绿色开关，不仅节约了电能而且成本也不高。
本课题为了实现节约电能和更方便实现自动化设计了基于光敏电阻的延时节电开关。当光线照射足够时,开关电路自动为断开状态，灯不亮，当光线不足不足以使光敏电阻阻值发生变化时,开关准备工作，此时,当有人前来触发开关或利用声控开关给电路输入触发信号，延时一段时间后自动熄灭,达到了节约电能的目的,并且可以使人们不用在光线不足时去找开关，方便了人们在黑暗中通行。光控延时开关安装方法灵活多变,可安装的位置广泛。
1.2研究思路
本次设计的是一款基于光敏电阻的延时节电开关。该开关具有很多优点：电路结构简单新颖、安全节电、价格低、安装范围广、可靠性高，可以很好满足各个公共场所的照明节约用电的需求。[1][2
光敏电阻是电阻阻值会随着外加光照强弱的影响而改变的大小的一种特殊电阻。光敏电阻纯粹是一个电阻器件，它没有电极性，在交流电压和直流电压下都可以工作使用，光敏电阻的电压和电流之间有一定的线性关系。光敏电阻在无光照或者光线不足的时候，其电阻的阻值一般很大，在有光照或者光线充足的时候，其电阻阻的阻值变得很小。一般来说光照充足时和不足时的阻值差距很大。半导体光敏电阻具有灵敏度高、体积小、分量轻、电性能稳定、可以交流直流两用，价格相对便宜的特点。[3]
现在市场上较多的光控延时开关为触摸或声控与光控开关相结合的方式。而声光控延时开关最为使用广泛受欢迎，它依靠声音传感器收集声音信号转化为电信号，形成额处罚信号推动触发器触发使电路接通工作。声控照明电路有很多功能，比如：
1．由声音控制电路的接通与断开：
2．响应时间应越短越好：
3．可以接收声音的发出源是多种多样的，如人的说话、脚步声，物体打击声等。
为此，基于光敏电阻的延时节电开关电路可以选择高灵敏度的声音传感器或者灵敏度较高的触摸是传感器来组成控制电路的接入端，同时我们还要为该传感器设置声音达到一定的分贝数或者按压到一定的程度电路才回触发。中间端采用触发器构成，触发器也需要采用灵敏度很高的触发器。[4]
     电路的设计思路是利用光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变大变小的特点，控制电路的接通和断开。然后由传感器把光敏电阻随光线强弱变化产生的电信号收集传递，当电信号强度足够触发触发器工作，使电路接通开始工作。光控电路的主要功能就是根据外界光线强弱的变化来控制电路的通断。就其方案而言有多种多样，但在设计时必须要考虑方案的现实性、稳定性、光敏电阻和触发器的灵敏度，尤其是光敏元件一定要选择灵敏度高的，这样对光线变化的程度才能很好地察觉使电路功能可以更好的实现，为此在设计光控电路时，既需要强大的电路功能也要尽量的实现电路的简单化，功能的实现也要可靠稳定。延时电路的设计关系到开关的实用性及可行性。然而延时电路的设计也是多种多样的。通常可以采用硬件定时器与电阻、电容结合设计电路，通过改变R、C元件数值控制定时。也可采用软件构成的定时器通过执行一段程序来实现定时，其特点是灵活性、通用性高，效率差，而本文以光敏电阻为设计基础，故不考虑此种方法。当然也有不少电路是通过电阻、电容和COMS与非门相结合来达到光控的目的。
    本设计打算用COMS与非门来接收由光敏电阻为主体来接收外界光线强度的光控电路和人为触发信号来控制主电路的通断，然后再由电容、电阻、可控硅来设计出延时路，从而实现在光线充足时灯不亮，光线不足时人为给信号灯亮，人为信号结束一段时间后电路自动熄灭。
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