微波感应开关电路设计
数字电子技术课程设计
题目：微波感应开关电路设计
学院： 机电学院
班级： 10自动化（2）班
学号： 1222222
姓名： 1111111
指导老师： 曹456
数字电子技术课程设计任务书
班级： 10自动化（2）班 姓名： 12 指导教师：12 2013年01月01日
教研室主任签字： 年 月 日
目 录
1引言 .............................................................. 3 2 元件芯片选择及整体电路工作原理分析 .................................... 3
2.1 方案论证 ................................................... 3
2.1.1 电源 .................................................. 3
2.1.2 检测器 ................................................ 3
2.1.3 单稳态触发器 ........................................... 4
2.1.4 自锁器 ................................................ 4
3元电路设计：元器件选择及电路图 . ........................................................................................... 5
3.1电源电路...................................................... 5
3.2检测电路...................................................... 5
3.3光控电路...................................................... 6 3. 4单稳态触发器电路 . .............................................. 6 3. 5自锁电路 . ..................................................... 7 3. 6电路整体电路图与工作原理介绍 .................................... 7
小结................................................................ 9
参考文献............................................................ 9 附录. ............................................................................. 10
引言
随着电子技术的飞速发展，电子新技术、新产品不断的涌现。电子技术的广泛应用，促进了农业生产，也丰富了人们的物质生活。现代社会生活数字化越开越显著，促使了数字电子技术的飞跃发展。对数字电子技术的学习与认知的需求也开始明显，为了巩固对课本数字电子技术知识到生活实践应用。本文选取数字电子技术一个生活中常用且比较简单的数字电子技术应用原理与电路元件进行简略的讲解。
2 元件芯片选择及整体电路工作原理分析
2.1 方案论证
根据微波感应自动灯的原理，该设计电路由电源电路、检测电路、单稳态触发器电路、自锁电路和双向晶闸管VT ，其流程图如图1所示。
图 1
该电路由电源、检测、单稳态触发器、自锁电路和双向晶闸管VT 的组成其具体选择如下文。
2.1.1 电源
因为我们日常生活正常的电压是220V 的交流电压，所以要经过压降电容C1、电阻器R1、整流二极管VD 、稳压二极管VS 和滤波电容器C2整流整压处理（图见于下文电源电路 图2）。
2.1.2 检测器
检测器由环形天线W 、微波检测专用集成电路TX982A IC组成。之所以选择环形天线与TX982A IC芯片，因为检测控制器使用直径9厘米的微型环形天线作微波探测，其天线在轴线方向产生一个椭圆形半径0～5（可调）空间微波戒备区，当人体活动时其反应的回波和微波感应控制出发的原微波场（或频率）相互干涉而发生变化，这一变化量经TX982A 进行检测、放大、整形、多重比较以及延时处理后由导线输出电压控制信号。微波专用微处理器TX892A 首先去除幅度大小的干扰信号只将一定强度的探测频移信号转化成宽度不同的等幅脉冲，电路指识别脉冲足够宽的单体信号，如人体、车辆其鉴别电路才被触发，或者两秒内2～3，鉴宽电路也被触发。人体微波感应器，微波感应器是以微波多普勒原理为基础，平面型天线作感应系统，以微处理器作控制的一种感应器。TX982A 微波探测器是以10.525GHz 微波频率发射、接收，整机关键元器件均为进口器件，方案设计、选择器件均确保了产品可靠性。微波感应器，人体微波感应器产品功能特点：
1. 非接触探测。
2. 传感器不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响, 适合恶劣环境。 3. 抗射频干扰能力强。
4. 探测范围10mm —8m ，可根据客户要求调节。
5.TX982A 微波人体传感器性能稳定、寿命长。
6. 上电灯常亮10S 延时，10S 后正式进入工作状态。
7. 调指示灯下的电位器，逆时针旋转时灵敏度减弱，距离缩小，扭到底为关掉。顺时针旋转时灵敏度增加，距离增大，扭到底为桎机，灵敏度高。
8. 调板面上的拨动开关，可调正输出脉冲的长度。
（检测电路图见下文 图3）
2.1.3 单稳态触发器
单稳态触发器由晶体管V1和时基集成电路NE555 IC 芯片组成。因为时基集成电路能准确快速的对TX982A 检测IC 芯片的传来的信号进行触发。其特点上文检测器中简略说明（图见于下文图4）。
2.1.4 自锁器
自锁器由晶体管V2及其外围元件组成（其图见于下文图5）。
3 单元电路设计：元器件选择及电路图
3.1 电源电路
电源电路由压降电容器C1、电阻器R1、整流二极管VD 、稳压二极管VS 和滤波电容器C2等组成。电路连接见下图2所示。
图2
3.2 检测电路
检测电路选用环形天线W 与IC 芯片 TWH9248，如图3所示。检测控制器使用直径9厘米的微型环形天线作微波探测，其天线在轴线方向产生一个椭圆形半径0～5（可调）空间微波戒备区，当人体活动时其反应的回波和微波感应控制出发的原微波场（或频率）相互干涉而发生变化，这一变化量经TX982A 进行检测、放大、整形、多重比较以及延时处理后由导线输出电压控制信号。
图 3
微波感应控制器内部环形天线和TX982A IC芯片组成一个工作频率10.525G Hz 的微波振荡器，环形天线既做发射天线也可接收有人体移动而反射的回波。内部微波三极管的半导体PN 结混频后差拍检出微弱的频移信号（既检测到人体的移动信号），微波专用微处理器TX892A 首先去除幅度大小的干扰信号只将一定强度的探测频移信号转化成宽度不同的等幅脉冲，电路指识别脉冲足够宽的单体信号，如人体、车辆其鉴别电路才被触发，或者两秒内2～3，鉴宽电路也被触发。人体微波感应器，微波感应器是以微波多普勒原理为基础，环形型天线作感应系统，
以微处理器作控制的一种感应器。TX982A 微波探测器是以10.525GHz 微波频率发射、接收，整机关键元器件均为进口器件，方案设计、选择器件均确保了产品可靠性。
3.3 光控电路
光控电路由光敏电阻RG 、分压电阻器R4及IC1内电路组成如图4所示。
图4
3.4单稳态触发器电路
单稳态触发器电路由晶体管V1和时基集成电路NE555 IC芯片组成，如图5所示。 微波通过天线发射与接收信号经过微波处理器TX982A 芯片处理过的脉冲信号在经过三级管放大后传达个NE555基时芯片触发。
图 5
NE555 IC2芯片的内部结构简单介绍（图6所示 网络截图），集成电路的框图及工作原理NE555 集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做NE555 定时器。但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555 集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S 触发器、放电管以及缓冲器等，
电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体，如图3所示。
图 6
3.5 自锁电路
自锁电路有晶体管V2及其外围元件组成，如图7所示。
图 7
在夜晚，若有人进入微波传感监控范围内时，则环形天线W 讲将接收到微波反射信号，该信号经IC1处理后，使V1截止，IC2的四输出高电平，其内部的单稳态电路受触发而翻转，有由稳态变暂稳态，IC2的3变为高电平，使VT 导通，照明灯EL 点亮。同时V2叶导通，使IC2的2脚为低电平。
当人离开监控范围后，V1导通，IC2由暂稳态恢复为稳态，其3脚输出低电平，使V2和VT 均截止，照明灯EL 熄灭。
3.6电路整体电路图与工作原理介绍
电路的工作原理：该微波传感自动灯由电源电路、检测电路、光控电路‘单稳态电路、自锁电路和双向晶闸管VT 等组成，如图8所示。
图 8
电源电路由压降电容C1、电阻器R1、整流二极管VD 、稳压二极管VS 和滤波电容C2等组成。
检测电路由环形天线W 、微波检测专用集成IC1组成。
光控电路由光敏电阻RG 、分压电阻R4及IC1内电路组成。
单稳态触发器由V1和时基集成电路IC2组成。
自锁电路由晶体管V2及其外围元件组成。
220V 交流电压经C1降压、VS 稳压、VD 整流及C2滤波后，产生12V 左右的直流电压，供给IC1、IC2和V1等。
在无人进走廊或门厅额微波监控范围内时，环形天线W 向外发射微波信号，此时V1因基极有高电平输入而导通，使IC2的4脚变为低电平，IC2内部的单稳态电路为稳态，其3脚输出低电平，V2和VT 均截止，照明灯EL 不亮。，
在夜晚，若有人进入微波传感监控范围内时，则环形天线W 讲将接收到微波反射信号，该信号经IC1处理后，使V1截止，IC2的四输出高电平，其内部的单稳态电路受触发而翻转，有由稳态变暂稳态，IC2的3变为高电平，使VT 导通，照明灯EL 点亮。同时V2叶导通，使IC2的2脚为低电平。
当人离开监控范围后，V1导通，IC2由暂稳态恢复为稳态，其3脚输出低电平，使V2和VT 均截止，照明灯EL 熄灭。
在白天，光敏电阻器RG 的阻值变小，使IC2的2脚为高电平（高于阈值VCC/3），IC2处于恒稳态。此时不管V1是否导通，IC2的3脚均输出恒定的低电平。
元器件选择
IC1选用TX982A 微波检测专用集成电路；IC2选用NE555时基集成电路。
V1、V2均选用S9018硅NPN 型晶体管。VT 选用BCR97A6双向晶闸管。
VD 选用1N4007硅整流二极管；VS 选用1W 、12V 稳压二极管，例如N4742等型号。 R1选用耐压值1/2W碳膜电阻器R2～R6选用1W 、碳膜电阻器。C1选用耐压值400V 的涤纶电容器；C2选用耐压值为50V 的电解电容器；C3选用耐压值为16V 的电解电容器。
心得小结：
通过这次对微波自动灯设计，了解设计电路的程序。在运用的过程中让我深度的了解到了自己的很多的不足，对课本知识的掌握与应用很是勉强，有些甚至“一塌糊涂”来形容也不为过。当然收获也颇多让自己对元器件如何更合理的运用到实践中，更能节省能源与经济。课本的知识有很多的不足，因为每个作者都有自己不足的地方，多查找相关的资料找出更合理适合的简单设计。虽然自己的不一定很好但是一定适合自己，在设计与找资料与设计课题的过程中我不得不对那些造出元器件的发明家崇敬，当然巧妙的运用元器件的人同样令人敬佩，比如二级管，晶体管BJT 等，一个小小器件有令人赞叹用途，我们生活已与它们分不开了。在查找资料的过程中整流，滤波的电路连接不断的改进，让我深刻明白的没有最好的只更好。由于本人的知识很大不足，设计课题简单可能有好多的疏漏谢谢观看，谢谢谅解。 也让我了解了关于微波自动灯设计的原理及设计理念。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解。通过大量的翻阅资料及广泛的调查研究， 广开思路，反复思考，作出了合理的设计并在此次设计过程中，对课本相关知识进行了复习做到了学以致用，通过团体合作，加深了我们同学间的友谊，共同提高了我们发现提出分析解决问题的能力，并通过对实验数据的计算作了合理的推理论证，在设计过程中我们综合利用所学理论知识，不断的完善提高了我们主动学习，主动发现，探索分析解决问题的能力，为进行良好的独立工作习惯，科学素质的培养，以及以后参加科学研究工作打下了良好的基础。研究工作打下了良好的基础。
参考文献
[1] 李万臣. 模拟电子技术基础实验与课程设计[M]. 哈尔滨工程大学出版社，2010.
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[3] 杨邦文. 新型实用电路制作200例[M].人民邮电出版社，2010.
[4] 阎石. 数字电子技术基础 [M].第五版. 北京：高等教育出版社，2009.
[5] 童诗白. 模拟电子技术基础[M].第四版. 高等教育出版社，2009.
[6] 实用电子电路200例/张庆双等编著.-北京：机械工业出版社，2003
附录
元件清单表
元件 IC1 IC2 V1、V2
VD VS R1 R2～R6 RG C1 C2 C3 EL W
类型
微波检测芯片
时基芯片
NPN 型晶体管
硅流二极管
稳压二极管 碳膜电阻
器 碳膜电阻
器
普通光敏电阻 涤纶电容器
电解电容
电解电容
电灯泡
环形天线
型号 TX982A NE555
S9018
1N4007
1N4742
500K Ω
1K Ω～300K Ω 耐压400V 耐压50V 耐压16V
10
1/2W1/4W