Автономный источник дежурного освещения с таймером

Скачать

Схемотехнические решения построения устройств дежурного освещения. Анализ работы автономного источника дежурного освещения с таймером, построение и описание его структурной и принципиальной схемы. Описание конструкции печатной платы и сборочного чертежа.

Размер: 2,0 M
Тип: курсовая работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать

Другие файлы:

Работа с таймером в Windows
Таймер в Windows как устройство ввода информации, которое извещает приложение о том, что истек заданный интервал времени. Работа с таймером в условиях...

Роль дежурного по станции в обеспечении безопасности движения поездов
Обоснование невозможности перевозок централизованной стрелки при маршрутно-релейной централизации. Действия дежурного по станции по контролю положения...

Охрана труда для дежурного по парку
Полномочия дежурного по парку, обеспечивающего работу по обработке составов и безопасность движения в парке станции. Требования охраны труда перед нач...

Справочник дежурного по станции
В книге изложены необходимые сведения, касающиеся практической работы дежурного по станции, в том числе: при выполнении операций, связанных с приемом,...

Исследование и расчет искусственного освещения
Оценка искусственного освещения помещения на его соответствие нормативам по условиям освещения и заключение о равномерности распределения освещенности...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Содержание

Введение

1. Обзор существующих схемотехнических решений построения устройств дежурного освещения

1.1 Дежурное освещение на светодиодах

1.2 Источник освещения с акустическим выключателем

1.3 Светодиодный маяк с таймером

1.4 Автоматический включатель освещения на базе датчика движения

2. Разработка автономного источника дежурного освещения с таймером на микроконтроллере КР140УД1208

2.1 Анализ работы автономного источника дежурного освещения с таймером, построение и описание его структурной схемы

2.2 Принципиальная схема источника дежурного освещения, анализ её работы, назначение отдельных элементов и микросхем

2.3 Описание функций микросхемы управления, построение временных диаграмм напряжений на её выводах

3. Разработка макетного образца и конструкции автономного источника дежурного освещения с таймером

3.1 Описание конструкции печатной платы

3.2 Описание конструкции сборочного чертежа

Заключение

Список литературы

Приложение

Спецификация

Перечень элементов

Принципиальная схема

Конструкция печатной платы

Сборочный чертёж

Введение

Микроконтроллер - программно управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управляющее им. Функции, выполняемые микроконтроллером, определяются программой, которая в нем записана. Вследствие этого они получили широкое распространение при разработке различных систем автоматизированного управления, контроля и индикации. Поэтому микроконтроллер является достаточно универсальным устройством для реализации заданной функции. Аналогичную функцию можно реализовать на дискретных элементах, однако здесь необходимо разработать соответствующую схему управления и конструкцию устройства. Данные факт лишает эти устройства универсальности, так как они способны выполнять только определённую функцию.

В данном курсовом проекте будут рассмотрены особенности построения зарядных устройств. В частности, будет детально рассмотрено автоматическое зарядное устройство на микроконтроллере КР140УД1208. Данный прибор очень удобен, так как позволяет по хлопку включать освещение на короткий промежуток времени. Программируемый операционный усилитель КР140УД1208 характеризуется низким током питания и низким эквивалентным входным напряжением шумов по широкому диапазону работы напряжения питания

Данный курсовой проект предназначен для закрепления, систематизации и расширения знаний, полученных в ходе изучения дисциплины «Цифровые устройства и микропроцессоры». Курсовой проект представляет собой подробное изучение принципа работы автоматического зарядного устройства и микроконтроллера, использованного в схеме.

1. Обзор существующих схемотехнических решений построения источников дежурного освещения

1.1 Дежурное освещение на светодиодах

Для освещения будут использоваться мощные светодиоды 0,5 Ватт, они достаточно ярки и им не нужен внешний дополнительный радиатор, в отличие от более мощных аналогов «звёздочек» по 1-3 Ватта. В данной конструкции используются четырёхногие белые светодиоды 7,62мм 100мА с углом рассеивания 140°. Падение напряжения на светодиоде ~3.3В. Питание от сети 220Вольт. По закону Ома, величина гасящего сопротивления должна быть (220В-3.3*3)/0.1А=2200Ом. Рассеиваемая на нём мощность, соответственно, составит более 20Ватт. Резистор, с такими параметрами, имеет весьма внушительные размеры и, к тому же, будет сильно греться. в качестве сопротивления используется конденсатор.

1.1 Классическая схема с гасящим конденсатором

Из курса электротехники известно, что конденсатор в цепи переменного тока имеет реактивное сопротивление Xc=1/(2рfC), где f-частота, C -- ёмкость конденсатора. Чтобы получить сопротивление конденсатора в районе 2200Ом при частоте 50Гц, ёмкость должна быть C=1/(2*3.14*50*2200)=0.0000014 Фарад. или ~1.4мкФ. Это очень грубый расчет, где не берётся во внимание наличие в схеме выпрямительного моста и сглаживающего конденсатора. Сделаем запас на прочность, взяв ток в 75% от расчётного (яркости светодиодов будет достаточно, а режим их работы станет более щадящим), и возьмём конденсатор ёмкостью 1мкФ. Яркости будет достаточно даже при 0.68мкФ.

В качестве гасящих рекомендуется использовать только специальные помехоподавляющие конденсаторы класса X2, на напряжение не менее 250Вольт. Обычно такие конденсаторы имеют прямоугольную форму и много всяких значков-сертификатов на корпусе. Использование неподходящих конденсаторов может привести к пожару!

Резистор 220 Ом уменьшает бросок тока через конденсатор, при включении. Ведь, разряженный конденсатор, в момент включения, имеет очень маленькое сопротивление и, через всю схему, на доли секунды, протекает очень большой ток. Дополнительно, для защиты светодиодов от бросков тока в момент включения и в процессе работы, в схему включены электролитический конденсатор и мощный стабилитрон.

1.2 Макет схемы в корпусе

Для изготовления понадобятся:

небольшая разветкоробка (корпус)

3 светодиода 0,5 Ватт 100мА

диодный мостик на напряжение не менее 400В и ток 1-2А)

стабилитрон на 5Ватт 14-15 Вольт

электролитический конденсатор 100мкФ на напряжение 100В

конденсатор (класса X2) 0.68-1мкФ на напряжение не менее 250В

резистор 1-2 Ватта на 150-200 Ом.

предохранитель на 1-2 Ампера

колодка (клеммник) на два контакта

1.2 Источник освещения с акустическим выключателем

Устройство, предложенное автором, представляет собой ночник с автономным питанием и светодиодом в качестве источника света, включать и выключать который можно акустическим сигналом, например, хлопком в ладони. Разместить его нетрудно в любом удобном месте, поэтому он будет полезен в туристической поездке, походе и других случаях, поскольку может выполнять функции фонаря, а также найдет применение в различных играх и соревнованиях «кто громче хлопнет» и т. д.

1.3. Принципиальная схема источника освещения с акустическим выключателем

Оно состоит из микрофона ВМ1, формирователя импульсов на транзисторе VT1, одновибратора на триггере DD1.2, счетного триггера DD1.1 и коммутатора на транзисторе VT2. В качестве источника света использован светодиод EL1 повышенной яркости свечения.

Устройство работает следующим образом. После включения питания конденсатор С1 заряжается через резистор R2. В этот момент на резисторе -- высокий уровень, который поступает на вход R (вывод 10) D-триггера DD1.1 и устанавливает низкий уровень на его прямом выходе (вывод 13). Транзистор VT2 закрыт, и светодиод EL1 обесточен. Транзистор VT1 также закрыт и на его коллекторе низкий уровень.

Если теперь хлопнуть в ладони, то на выходе микрофона ВМ1 появляются всплески напряжения, которые через конденсатор С2 поступают на базу транзистора VT1 и открывают его. Коллекторный ток увеличивается, и на нагрузке - резисторе R4 - образуется один или несколько (в зависимости от длительности и характера хлопка) импульсов амплитудой, близкой к напряжению источника питания. Интенсивность хлопков в ладони не всегда постоянна, поэтому на резисторе R4 при одном хлопке появляется разное число импульсов. Для того чтобы счетный триггер DD1.1 переключался один раз при каждом хлопке, в устройство введен одновибратор.

Импульсы поступают на вход S (вывод 6) триггера DD1.2 и устанавливают на его прямом выходе (вывод 1) высокий уровень, запуская тем самым одновибратор. Через резистор R6 начинается зарядка конденсатора СЗ, и как только напряжение на нем превысит приблизительно половину напряжения питания, что будет воспринято входом R триггера DD1.2 как высокий уровень, триггер возвратится в состояние с низким уровнем на прямом выходе, а конденсатор СЗ быстро разрядится через диод VD1. На выходе одновибратора формируется импульс напряжения с длительностью Т, определяемой сопротивлением резистора R6 и емкостью конденсатора СЗ:

Т = 0.7*R6*C3,

где емкость конденсатора СЗ -- в микрофарадах, а сопротивление резистора R6 -- в мегаомах. Для указанных на схеме номиналов элементов -- около 0,5 с.

Импульс одновибратора поступит на вход С D-триггера DD1.1. Поскольку инвертирующий выход (вывод 12) DD1.1 соединен с информационным входом D, это превращает его в счетный триггер. Поэтому по фронту импульса одновибратора он переключится в состояние с высоким уровнем на прямом выходе и на затвор транзистора VT2 поступит открывающее напряжение, сопротивление его канала резко уменьшится и светодиод EL1 начнет светить. Длительность сформированного одновибратором импульса в несколько раз превышает длительность хлопка, поэтому переключение будет происходить один раз от одного хлопка. Если теперь еще раз хлопнуть в ладони, то одновибратор снова сформирует импульс и счетный триггер переключится, но на этот раз в состояние с низким уровнем на прям...