哈工大电工学新技术实践实验报告-触摸延时开关

《电工学新技术实践》电子电路部分设计 （模拟部分） 触摸延时开关电路的设计 班号：12 姓名： 学号：112 专业：机械设计制造及其自动化 学院：机电工程学院 时间：2014.10.5 分类 成绩 设计 制作 调试 功能实现 报告 总成绩：

一、设计任务

在现代建筑中，过道楼梯照明开关常采用触摸延时开关，其功能是当人用手触摸开关时，照明灯点亮并持续一段时间后自动熄灭，这种开关既节能又使用方便。以此为背景，设计一种触摸延时开关，延时时间为30至60秒可调，计算和确定元件参数。

二、设计条件

本设计基于软件Multisim10.0.1进行仿真，在电机楼实验室20035进行验证。

三、设计要求

1、延时时间在30~60秒可调。 2、计算和确定电路中的元件参数。 3、调试电路，以满足设计要求。 4、写出设计总结报告。

四、设计内容

1. 电路原理图（含管脚接线）

触摸片M的等效电路VCC25VJ1Key = A R11MΩ2N3501*Q1B=902N2102*R551kΩLED1Q2B=90R4100kΩQ3B=602N2904*R6100Ω+A_+B_VCC112VR21kΩR32.2MΩC1100uFXSC1Ext Trig+_ 图1 电路原理图

实验电路原理图如图1所示。

2. 计算与仿真分析

实验仿真结果如图2所示。

图2 仿真结果

3、元器件清单

EEL—69模拟、数字电子技术实验箱 一台 集成运算放大器实验插板 一块 直流稳压电源 一台 双踪示波器 一台 数字万用表 一块 主要元器件：

NPN三极管、PNP三极管、发光二极管 、电阻、电容、金属铁片、导线等 4、设计和使用说明

触摸感应电路的作用是将人体触摸转换成电信号，无触摸时电信号为低电平，有触摸时电信号为高电平。

人体本身带有一定电荷，当人的手接触导体时，这些电荷就经人体转移到导体上，形成瞬间的微弱电流。这一微弱电流经过三极管放大后，就可以控制较大的负载开关动作。此电路是由开关代替金属片M，三极管放大RC延时及三极管开关电路构成的触摸延时电路。Q1和Q2组成直接耦合的两级放大电路，Q3构成开关电路。金属片M和限流电阻R1接在Q2的基极，当悬空时，Q2的发射结反偏，集电结反偏，所以Q2处于截止状态Q1的发射结反偏，集电结反偏，Q1处于截止状态，因此Q3也截止，LED中无电流流过而不发光。

当人手触摸金属片M时，电信号为高电平，人体电流经R1流入Q2基极，Q2迅速导通将此瞬间电流放大后驱动Q1饱和导通，使Q1的集电极电位降为低电平，并使Q3也随之导通，LED中有电流流过而发光。此时，Q2的发射结正偏，集电结反偏，所以Q2处于放大状态，Q1发射结正偏，集电结正偏，所以Q1处于饱和状态。同理Q3处于饱和状态。在Q1瞬间饱和和导通的同时，集电极电流对电容C1快速充电至接近12V，但瞬间电流消失后，Q 1和Q2截止，由于C1分别与R4和 Q3发射结及R3构成放电回路的时间常数较大，使C1所存储的电荷放电比较慢，Q3在一段时间内仍保持导通，LED继续发光，直到Q3

的集电极电流减少到不足以使LED发光。Q3导通的延迟时间主要由R3，R4和C1的大小决定。如要进一步增大延时时间，可加大C1容量。

使用前，先由调节好R3、R4、C1的参数以调节延时时间为45秒，使用时，用手触摸金属片M，灯亮起后手离开金属片M，这样便可实现延时灯的关闭。

若没有触摸金属片时LED灯就亮起，则可以在Q1和Q2的发射极间加一个1K?的电阻用以分流。 5、调试流程

调试流程如图3所示

设计电路 电路仿真 调整电路原理图

仿真结果 否 是否与预 期一致

是 实验电路 连接，进行 实验 检查电路连线问题

实验结果否

是否与预

期一致

是

设计完成

图3 调试流程

五、设计总结

此次触摸延时开关的实验数据测得延时时间为44秒，与理论值相差不大。 通过这次模拟电路的设计，我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。