河南科技学院新科学院电子课程设计触摸式延时开关电路学生姓名：王中起学号： 2013040103班级：电子131指导老师：何俊峰时间： 2015.5.18-5.31目录绪论 (3)1 触摸式延时开关各单元电路设计 (4)1.1 触摸式延时开关工作原理 (4)1.2 电源电路设计 (4)1.3 桥式整流电路 (5)1.3.1桥式整流电路的工作原理 (5)1.3.2 整流二极管参数计算 (5)1.4 滤波电路 (6)1.5稳压电路设计 (6)1.5.1 稳压器简介 (7)1.6 延时电路设计 (8)1.6.1设计原理 (8)1.6.2参数计算 (8)1.6.3 Q1-2N222A三极管的作用 (9)1.6.4 NE555定时器简介 (9)1.7 控制电路 (10)1.7.1控制电路工作原理 (10)1.7.2 继电器介绍 (11)1.8 光控电路 (11)1.9触摸式延时开关电路图 (12)2 仿真测试 (12)2.1系统电路仿真 (12)2.2直流稳压电路各功能电路仿真测试 (13)2.3 触摸延时、光控电路仿真 (15)2.4检查调试 (16)3 PCB版电路制作 (16)4.实习心得体会 (19)附录 (20)绪论市场经济的发展，人们对开关的要求越来越高，开关的种类也因此越来越齐全。
声控开关、机械开关、光控开关等品种逐步进入生活中。
但由于机械开关属于有触点开关元件,它有接触不良、故障率高、使用不便等缺点，且摩擦较大容易损坏；声控开关严重浪费了电力资源，干扰了环境安宁；光控开关是采用光线的强弱来实现对用电器电源自动控制的电子开关，它对光线强弱的要求苛刻。
针对以上开关的各种缺点，促使我们寻求更为理想的开关电器设备替代元件，方便人们生活。
触摸延时开关是一种新型电子节能开关，可广范应用于多层住宅和办公楼室外的走廊，门厅，楼梯间，电梯间，过道等公共场所，也可以在家庭安装。
需要开灯时，手指轻轻触摸开关的感应区，电灯自动开启点亮，延时五分钟，电灯自动关闭熄灭。
该操作简单，实用节能，又没有声控开关有声音就亮的弊端。
主要由NE555 定时器，直流稳压电路和继电器控制电路组成。
具备以下功能特点：节约电能，无触点，无污染，安全可靠。
触摸式延时开关只需轻触一下开关就可控制灯的关和开，还具有延时功能，在一段时间内无人触摸的情况下灯会自动熄灭，这样可以起到节能的作用，所以在室内触摸式延时开关使用比较普遍，使灯光的控制更加方便，得以广泛的应用。
课题要求：1.通过触摸可以实现100W一下的电灯开关；2.打开后，延时5min自动关闭；3.白天实现全天关闭。
1 触摸式延时开关各单元电路设计1.1 触摸式延时开关工作原理用隔离变压器对220V交流电进行降压，得到一个13V的交流电压，经整流、滤波得到一个13V的直流电压，在经过L7805稳压得到稳定的5V直流电压，为NE555提供工作电压。
当光线较暗需要开灯时，用手触碰一下感应区，触发信号电压加至555的触发端，使555的输出由低变成高电平，光线达到一定要求，光敏电阻分压大导致三极管导通，继电器KS吸合，220V交流电形成回路，电灯点亮。
同时，电源通过定时电阻给定时电容充电，这就是定时的开始。
延时一段时间后555的输出端由高电平变回到低电平，继电器释放，220V交流电形成的回路断开，电灯熄灭。
另外白天光线较强时，三极管达不到导通电压而截止，电路不工作，电灯不亮。
1.2 电源电路设计电子系统的正常运行离不开稳定的电源，除了在某些特定场合下采用太阳能电池或化学电池作电源外，多数电路的直流电源是由电网的交流电转换来的。
常用小功率直流稳压电源系统由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四部分组成如图1-1 所示。
1-1小功率直流稳压电源系统结构电源变压器：将电网交流电压（220V或380V）变换成符合需要的交流电压，此交流电压经过整流后可获得电子设备所需的直流电压。
因为大多数电子电路使用的电压都不高，这个变压器是降压变压器。
整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件，把方向和大小都变化的50Hz交流电变换为方向不变但大小仍有的脉动直流电压。
滤波电路：利用储能元件电容器 C 两端的电压不能突变的性质，把电容 C 与整流电路的负载 RL 并联（或串联），就可以将整流电路输出中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电。
稳压电路：当电网电压或负载电流发生变化时，滤波电路输出的直流电压的幅值也将随之变化。
因此，稳压电路的作用是使整流滤波后的直流电压基本上不随交流电网电压和负载的变化而变化。
1-2直流稳压电路1.3 桥式整流电路整流电路是利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单向的脉动电压。
图1-3 单相桥式整流电路1.3.1桥式整流电路的工作原理由图1-3可看出，电路中采用四个二极管，互相接成桥式结构。
利用二极管的电流导向作用，在交流输入电压正半周内，二极管 D1 、 D 2 导通， D 3 、 D 4 截止，在负载 RL 上得到上正下负的输出电压；在负半周内，正好相反， D1 、 D 2 截止，D 3、 D 4 导通，流过负载 RL 的电流方向与正半周一致。
因此，利用变压器的一个副边绕组和四个二极管，使得在交流电源的正、负半周内，整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。
1.3.2 整流二极管参数计算正向平均电流：IF ≥ ID = 1 I ' O = 2最大反向电压：1 308 mA = 154 mA 2URM ≥ UR (max) = 2U副边电流有效值：2 × 7V ≈ 10VI 2 ≈ (1.5 ? 2 ) I ' O = (1.5 ? 2 )12 mA = 18 ? 24 mA取 I 2 为500mA。
副边容量：P 2 = U 2 I 2 = 7 × 0.5VA = 3.5VA1.4 滤波电路滤波电路利用电阻抗元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。
电容器 C 对直流开路，对交流阻抗小，所以 C 应该并联在负载两端。
经过滤波电路后，既可保留直流分量，又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。
图1-4 电容滤波电路电路工作原理：滤波电容容量大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极。
电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。
当为正半周并且数值大于电容两端电压时，二极管 D1 和 D 2管导通，D 3 和D 4 管截止，电流一路流经负载电阻 RL ，另一路对电容 C 充电。
当正半周并且数值小于电容两端电压时，导致 D1 和 D 2 管反向偏臵而截止，电容通过负载电阻 RL 放电，电容电压按指数规律缓慢下降。
当为负半周幅值变化到恰好大于电容电压时， D 3 和 D 4 因加正向电压变为导通状。
1.5稳压电路设计当电网电压或负载电流发生变化时，滤波电路输出的直流电压的幅值也将变化。
因此，稳压电路的作用是将使整流滤波后的直流电压基本上不随交流电网电压或负载的变化而变化。
图1-5 稳压电路1.5.1 稳压器简介由于集成电路工艺迅速发展，集成稳压电路的制成，也具有集成电路的共同特点：体积小、外围元件少、性能可靠、使用调整方便和优廉等优点，因此广泛使用。
目前，集成稳压器的类型很多，按结构形式可分为串联型、并联型和开关型；按输出电压类型可分为固定式和可调式。
作为小功率的稳压电源以三端式串联型稳压器的应用最为普通。
三端式是指稳压电路仅有输入、输出、接地三个接线端子。
有固定式和可调式二种类型，此外又分为正或负电压输出类型。
W7800 系列为三端固定正电压输出集成稳压器；W7900 系列为三端固定负电压输出集成稳压器。
型号中最后两位数表示输出电压的稳定值，有 5V、6V、9V、12V、15V、18V 和 24V。
在本设计中采用的是 L7805 稳压，为 NE555 提供工作电源。
图 1-6三端式固定输出集成稳压器外型1.6 延时电路设计1.6.1设计原理触摸延时开关，使用时只要用手摸一下开关上的触摸电极片，电灯就会点亮，延时一段时间后，电灯自动熄灭。
触摸延时开关电路主要由时基芯片NE555组成的定时电路，在这里接成单稳态电路。
平时由于触摸端无感应电压，电容 C 5通过555第7脚放电完毕，第3脚输出为低电平，继电器KS释放，电灯不亮。
当需要开灯时，用手触碰一下触摸端，触发信号电压由 C 4 加至555的触发端，使 555的输出由低变成高电平，继电器KS吸合，电灯点亮。
同时，555第7脚内部截止，电源便通过 R1给 C 5 充电，这就是定时的开始。
当电容 C 5上电压上升至电源电压的2/3时，555第7脚导通使 C 5放电，使第3脚输出由高电平变回到低电平，继电器释放，电灯熄灭，定时结束。
定时长短由 R1 、C5 决定： T =1.1 R1× C5 （1.1）1.6.2参数计算根据设计需要延时五分钟，由公式(1.1 )得：T =300S，设 C5=1mF可得：R1 =T÷1.1 C5≈272KΩ图 1-7 延时电路图1.6.3 Q1-2N222A三极管的作用三极管工作在饱和导通状态(发射结和集电结都是正偏臵)时，其c-e极间电压很小，比PN结的导通电压还要低(硅管在0.5V以下)，c-e极间相当于‚短路‛，即呈‚开‛的状态。
三极管在截止状态(发射结、集电结都是反偏臵)时，其c-e 极间的电流极小(硅管基本上量不到)，相当于‚断开(‘关’)‛的状态。
三极管开关电路的特点是开关速度极快，远远比机械开关快，没有机械接点，不产生电火花。
开关的控制灵敏，对控制信号的要求低，导通时开关的电压降比机械开关大，关断时开关的漏电流比机械开关大。
不宜直接用于高电压、强电流的控制。
1.6.4 NE555定时器简介555定时器的电路如图1-8所示。
它由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电晶体管T、与非门和反相器组成。
图1-8 NE555定时器分压器为两个电压比较器C1、C2提供参考电压。
如5端悬空，则比较器C1的参考电压为，加在同相端；C2的参考电压为，加在反相端。
是复位输入端。
当=0时，基本RS触发器被臵0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。
正常工作时，=1。
u11和u12分别为6端和2端的输入电压。
当u11>，u12> 时，C1输出为低电平，C2输出为高电平，即=0，=1，基本RS触发器被臵0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。