声光双控节能灯设计说明

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1、 声光双控节能灯毕业设计1引言1.1本设计的背景和意义 随着人们生活现代化水平不断提高，国民经济的快速发展，电力的供需矛盾日益加剧。同时生产更多的电即意味着要消耗更多的煤、石油、天然气、核原料等不可再生资源，还会带来许多相应的环境问题。尤其是近两年，全国用电量与电负荷增长较快，前年以来全国已有三分之二的省（区，县）出现了不同程度的缺电甚至拉闸限电现象，严重影响了社会经济发展和人民生活水平提高。而照明系统在用电中占据着很大的比重，据有关统计数字显示，目前我国照明用电已占用电总量的10%12%，仅城市照明(包括景观照明和路灯等功能照明)的年用电量，约占全国总发电量的4%至5%，相当于在建三峡水力发

2、电工程投产后的840亿千瓦时发电能力。在一些公共场所（如学校，机关等）的楼道、厕所中，长明灯现象十分普遍，这造成了极大的能源浪费，所以节约用电已经成为刻不容缓的问题。目前国节电的主要途径是对现有的照明系统进行改造,采取加节能设备的方法,比较方便、经济和实用。如果使用节能系统，我们的照明用电量将下降60，一年可节约740亿千瓦时电能，相当于节约2989万吨标准煤。我国白炽灯泡每年的耗用量高达30亿只;如果把其中的40%换用成节能灯,以每天照明4小时计,全年即可节约用电850多亿度,几乎相当于三峡电站的全年发电量。在市场上出现了多种节电照明灯，如声光双控灯、微波感应灯和热释远红外感应灯等。据调查，

3、微波感应灯的抗干扰性能不是很理想；红外感应灯的性能比较理想，但价格较高，多用于一些管理完善的宾馆等场所。从性价比角度考虑的话。针对普通住宅楼、办公楼道等普通场所，声光双控灯不失为一种好的选择。而且声光双控节能灯工作稳定，节电效果也十分明显。1.2 国外发展状况据中国照明学会调查资料表示：中国目前使用节能灯的家庭有一亿户，使用节能灯的酒店与公共场所更是多得难以统计；全国每年单节能灯市场的总额在120亿以上，同时每年城市化的进程在以6%的速度增长。据国家电光源质量监督检验中心介绍，我国已成为世界最大的节能灯生产国和出口国，生产的节能灯质量逐年稳步提高。2005年以来节能灯质量抽查产量合格率达到80

4、以上。消费者使用节能灯既节能又省钱。我国节能灯产量从1997年的2亿只飙升至去年的近24亿只，产量与出口量均已位居世界第一，世界上85以上的节能灯来自中国。从1998年我国对节能灯实施监督抽查以来，由于加大了产品生产的监管力度，在企业中推广宣传国家标准和要求，节能灯产品产量合格率不断提高由于大中型企业占主导地位，虽然历年企业合格率增长不大，但是我国按产量计算的合格率逐年稳步提高。14美国、法国、荷兰、英国、意大利等国家从上世纪90年代起，纷纷制订出相关的扶持政策，用于推广节能灯等节能产品。仅美国环保局从1991年开始实施绿色照明计划以来，就投资了10多亿美元用于推广高效照明产品。美国能源部研究

5、认为，节能灯的新科技也能令公司雇员提供生产效率，这是因为雇员能把光效调校至他们觉得舒服的等级。研究指出，节能灯能减少雇员眼部疲劳和头疼的发生率。这也构成商业机构乐于更新换代照明系统的另一个原因。可见节能灯在国外都有着重大的发展和重要的作用。151.3 设计思路与优缺点本次毕业设计中我所设计的题目是“声光双控节能灯的设计”。这是一种声音和光照双控照明灯，它可以广泛用于楼梯、过道、库房的场合。本设计是一种基于555定时器的声光双控灯的设计，电路主要由电源电路、信号放大整形电路、延时处理电路单稳态电路组成。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有猝发声

6、响，就会自动亮为行人照明，过几分钟后又自动熄灭，节能节电。声光双控节能灯具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点。该设计的缺陷是电路稍显复杂，而且价格比市面上的同功能的贵，并且该设计在接入节能灯后，因为节能灯不能频繁启动，容易造成节能灯寿命减少。节能灯适合接入采用继电器作为输出器件的声光控开关。2 总体电路设计2.1各部分支路电路设计2.1.1电源电路设计电源电路的种类繁多，如变压器降压；桥式整流全波整流；Lc、Rc滤波；三端稳压器稳压等。具体采用什么电路合适，则根据主体电路与执行机构不同和可靠、价廉、有效益等要求进行选用。在本设计中采用的电源的设计结构如图2-1：图2-1电源电路流程图

7、降压整流部分由R1C1、全桥QD和滤波电容C2组成，稳压二极管DW稳压。接入+220V交流电源经降压整流滤波稳压后得到+9V的直流电压，为电灯控制电路提供了工作电压，同时220V交流电源也为电灯提供工作电源。电源电路如图2-2图2-2电源电路2.1.2信号放大整形电路设计放大电路实现方法很多，除分立器件实现之外，还可采用运放，也可采用门电路等来实现。本系统放大整形电路设计结构如图2-3图2-3信号放大整形电路图拾音器采用驻极体话筒M，驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒与声控等电路中，属于最常用的电容话筒。由于声电效应较小，设计了VT1，VT2

8、，直耦式音频放大器，将信号放大，并由D2，D3，C7倍压整流再经T3倒相放大，触发单稳态电路。2.1.3延时处理电路单稳态电路的设计555和R9、C8、VT4、VT5等组成光控单稳态电路。所谓光控就是利用光敏三极管对不同光照呈现的阻抗不同，对时基电路555的四脚进行高低电平的控制，或处于等待触发状态，或处于强制复位状态。白天光照强VT5呈低阻，VT4正偏置而饱和导通。其集电极电位，即555的4脚被钳制在0.3V左右，从而使555处于强制复位状态，此时不管2脚有多大的触发电平，555均不会翻转置位。可控硅不会触发导通，电灯无电不亮。夜晚光暗，此时VT5呈高阻而截止，VT4无偏置电流，呈截止状态。

9、555的4脚呈高位，使555触发器处于单稳态触发状态，此时如果有声响，经拾音，放大，倍压整流后，正极性信号使VT3饱和导通，下跳变信号加之555的2脚使555翻转置位。3脚由原来的低电平变为高电平（约+8.5V），经R3限流后触发双向可控硅SCR并导通，电灯H得电点亮。电灯点亮的时间即单稳态电路触发后高电平持续的时间（稳态时间），他取决于单稳态电路的时间常数，其大小为，Td=1.1（R9）（C8）图2-4所示电路的单稳态时间为120s，即电灯点亮后2分钟熄灭。图2-4延时处理电路单稳态电路图2.2声光双控节能灯电路的总体设计2.2.1声光双控节能灯的基本构成和原理（1）基本构成原理框图如图2-

10、5图2-5总体电路原理框图原理简述 白天光线强时，光敏器件呈低阻，时基电路555处于强制复位状态，无论有没有声音，可控硅都不能触发导通，灯不会亮；夜晚或者光照弱时，光敏器件呈高阻，555触发器处于单稳态触发状态，此时如果有声音传入，经放大整流后，触发单稳态，可控硅导通灯亮并延时电路开始延时，延时完灯熄灭。（2）电路工作原理电路简述 555和R9、C8、VT4、VT5等组成光控单稳态电路。所谓光控就是利用光敏三极管对不同光照呈现的阻抗不同，对时基电路555的四脚进行高低电平的控制，或处于等待触发状态，或处于强制复位状态。白天光照VT5呈低阻，VT4正偏置而饱和导通。其集电极电位，即555的4脚被

11、钳制在0.3V左右，从而是555处于强制复位状态，此时不管2脚有多大的触发电平，555均不会翻转置位。可控硅不会触发导通，电灯无电不亮。夜晚光暗，此时VT5呈高阻而截止，VT4无偏置电流，呈截止状态。555的4脚呈高位，使555触发器处于单稳态触发状态，此时如果有声响，经拾音，放大，倍压整流后，正极性信号使VT3饱和导通，下跳变信号加之555的二脚使555翻转置位。3脚由原来的低电平变为高电平（约+8.5V），经R3限流后触发双向可控硅SCR并导通，电灯H得电点亮。同时延时电路开始延时，延时结束，电灯H熄灭，等待下一次声音的触发。声光双控节能灯电路图如图2-6图2-6总体电路图2.2.2声光双

12、控节能灯的技术性能指标与主要特点1、输入：交流220V2、输出：经降压整流滤波稳压后提供+9V的工作电压。3、延续时间：120秒，可调4、开关灯全自动化控制，包括白天全关闭，晚上自动开、关灯。5、安装方便。6、工作可靠，且价格低廉。2.3声光双控节能灯的主要元器件与其特性2.3.1 555定时器555定时器是一种将数字功能和模拟功能集为一体的中规模集成电路。它的结构比较简单，使用却非常灵活，也很方便，可以用它构成多谐波振荡器、施密特触发器和施密特触发器等。用555定时器构成的各种电路，都是通过定时控制，实现信号的产生与变换，从而完成其他控制功能。10（1）555定时器的结构图2-7 555定时

13、器的结构图各种555定时器的电路结构小异，它由比较器C和C、基本触发器和输出级三个部分组成，外部共有8根引脚，各脚的名称和功能如下：1脚为接地端，也是芯片的公共端；8脚为电源端V；3脚为信号输出端V；7脚为放电端。如果经过一个足够大的电阻街道电源上那么放电端可获得一个与输出端相一致的电平。4脚为直接复位端。只要在此输入低电平，输出端立即被置为低电平，不受其他输入状态的影响。正常工作是接高电平可直接接到电源上6脚为C比较器的信号输入端V又称阈值段TH；2脚为C比较器的信号输入端V又称为触发端。它们输入的信号可以是数字信号也可以是模拟信号，分别与比较器所设置的参考电压进行比较便于控制输出状态。5脚

14、为控制电压输入端V。如果V端没有外加电压时两个比较器的参考电压，由电源电压经过三个等值电阻分压提供，则V=V，V=V。在这种情况下，该端可通过电容（0.01F）接地防干扰信号窜入。如果该端接入外电压V时，则，V= V， V=V，因此V可改变参考电压值V。（2）芯片功能1、若=0，不管其它输入如何输出端都为低电平。2、若=1，当V()V且V(V)时，比较器C输出为0，C输出为1，即V=0，V=1，基本RS触发器状态Q置成0，输出V为低电平；同时放电管T导通。3、若=1，当V()V且V(V)时，比较器C、C输出都为0，即V=V=0，基本RS触发器状态Q=1，输出低Q端为高电平，V也输出为高电平，同

15、时放电管T截止，放电端没有放电回路。4、若=1，当V()V且V(V)时, 比较器C输出为1，C输出为0，即V=1，V=0，基本RS触发器状态Q置成高电平，V也输出为高电平，同时放电管T截止，放电端没有放电回路。5、若=1，当V(V)时，比较器C、C输出都为1, 即V=V=1, 基本RS触发器状态Q保持不变，V和放电管状态保持不变。表2-1 555定时器芯片功能输入各级输出T状态VVVV触发器输出Q输出VT状态00低电平导通1()V(V)010低电平导通1()V(V)001高电平截止1()V(V)100高电平截止1()V(V)11Q不变不变2.3.2驻极体话筒驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声

16、性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒与声控等电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。驻极体话筒体积小，结构简单，电声性能好，价格低廉，应用非常广泛。图2-8 驻极体话筒结构图高分子极化膜上生产时就注入了一定的永久电荷(Q)，由于没有放电回路，这个电荷量是不变的，在声波的作用下，极化膜随着声音震动，因此和背极的距离也跟着变化，也就是锁极化膜和背极间的电容是随声波变化。电容上电荷的公式是QCV，反之VQ/C也是成立的。驻极体总的电荷量是不变，当极板在声波压力下后退时，电容量

17、减小，电容两极间的电压就会成反比的升高，反之电容量增加时电容两极间的电压就会成反比的降低。最后再通过阻抗非常高的场效应将电容两端的电压取出来，同时进行放大，我们就可以得到和声音对应的电压了。由于场效应管时有源器件，需要一定的偏置和电流才可以工作在放大状态，因此，驻极体话筒都要加一个直流偏置才能工作。驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电

18、容。当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小，一般为几十pF。因而它的输出阻抗值很高(Xc12tfc)，约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。所以在话筒接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏极(D)三个极。这里使用的是在部源极和栅极间再复合一只二极管的专用场效应管。接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。场效应管的栅极接金属极板。这样，驻极体话筒的输出线便有三根。即源极S，一般用蓝色

19、塑线，漏极D，一般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。驻极体话筒与电路的接法有两种：源极输出与漏极输出。源极输出类似晶体三极管的射极输出。需用三根引出线。漏极D接电源正极。源极S与地之间接一电阻Rs来提供源极电压，信号由源极经电容C输出。编织线接地起屏蔽作用。源极输出的输出阻抗小于2k，电路比较稳定，动态围大。但输出信号比漏极输出小。漏极输出类似晶体三极管的共发射极放入。只需两根引出线。漏极D与电源正极间接一漏极电阻RD，信号由漏极D经电容C输出。源极S与编织线一起接地。漏极输出有电压增益，因而话筒灵敏度比源极输出时要高，但电路动态围略小。Rs和RD的大小要根据电源电压大小来决定。一般可在

20、2251k间选用。例如电源电压为6V时，Rs为47k，RD为2。2k。图3输出电路中，若电源为正极接地时，只须将D、S对换一下，仍可成为源、漏极输出。一声控电路前置放大级中驻极体话筒的源极输出和漏极输出的两种不同的接法，最后要说明一点，不管是源极输出或漏极输出，驻极体话筒必须提供直流电压才能工作，因为它部装有场效应管。关于驻极体电容式话筒的检测方法是：首先检查引脚有无断线情况，然后检测驻极体电容式话筒。驻极体话筒体积小，结构简单，电声性能好，价格低廉，应用非常广泛。驻极体话筒的部结构如图所示。由声电转换系统和场效应管两部分组成。它的电路的接法有两种：源极输出和漏极输出。源极输出有三根引出线，漏

21、极D接电源正极，源极S经电阻接地，再经一电容作信号输出；漏极输出有两根引出线，漏极D经一电阻接至电源正极，再经一电容作信号输出，源极S直接接地。所以，在使用驻极体话筒之前首先要对其进行极性的判别。在场效应管的栅极与源极之间接有一只二极管，因而可利用二极管的正反向电阻特性来判别驻极体话筒的漏极D和源极S。将万用表拨至R1k档，黑表笔接任一极，红表笔接另一极。再对调两表笔，比较两次测量结果，阻值较小时，黑表笔接的是源极，红表笔接的是漏极。2.3.3 光敏三极管光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。 通常基极不引出，但一些光

22、敏三极管的基极有引出，用于温度补偿和附加控制等作用。当具有光敏特性的PN 结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于倍的信号电流。不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。通过对半导体二极管和三极管的学习，我了解了晶体管的基本结构和工作原理，晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如

23、图从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区发射的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN型三极管发射区发射的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。虽然重点学习了晶体管的放大作用，但是我对晶体管的开关作用更感兴趣。半导体就像一个开关，可以通过导通与截止来控制电路。半导体通过添加一部分微量元素会使其特性发

24、生翻天覆地的变化。光敏晶体管就是一种重要的衍生物。视觉是人体最重要的感觉，因此，我觉得通过光来控制电路真是太精妙了，而光敏的二极管三极管恰好就完成这个任务。因为光敏三极管由于还具有放大作用，因此应用比二极管更加广泛。 光敏三极管用于测量光亮度，经常与发光二极管配合使用作为信号接收装置。下面用事例说明介绍一下各种功能。一 测量光亮度 在教室图书馆，很多时候日光灯白天也亮着，在宿舍里面，日光灯经常是昼夜不息，同学们对这种浪费已经麻木不仁了。有的同学早晨去教室，虽然教室很明亮但还要开灯，虽然一盏日光灯不会浪费多少资源，但积少成多，浪费就是很大了。因此，我们可以在教室安装一个控制电路，当亮度达到一定程

25、度的时候，使得教室里面和宿舍里面日光灯将无法启动。我们可以利用光敏三极管附加电磁继电器来完成这个电路。采光点的选取是一个关键，因为并不是每一个教室的明亮程度都是一样的，我们可以采用多点取样来达到这个要求。例如在20个教室中都安放光敏三极管，我们可以设置，如果他们全部或者大部分亮度都很高，那么，日光灯就无常启动 ，达到节约能源的目的。还有一种情况，就是如果有一天天空布满了乌云，亮度不够，那么日光灯可以开启了。但是不久云开雾散，天气放晴，日光灯不会自动关闭。同样造成很大浪费。可以在采光点所在的教室外面再安装一个采光点，当室外强度的差值缩小到一定围是，我们可以认为日光灯的作用可以忽略了，日光灯就会自

26、动关闭。另外一种情况，如果教室外面正下雨，教室里面日光灯亮着，此时窗外一个闪电，使得外面很亮，日光灯就关闭了，这会造成麻烦。因此要避免这种问题。方法就是在电路中安装计数器，使得亮度差维持一定时间才可以使日光灯强制关闭。综上所述，我们可以利用光敏三极管设计一个电路，使得日光灯无常启动或者被强制关闭从而达到节约能源的目的。当然，这种方法的可行性从现在看并不是很高，电路要改装费用可能很高都会影响实施。不过我认为的确可以通过光敏三极管的特性来得到节约的目的。二 光电隔离 光敏三极管的另一个作用是传输信号，光耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦。光耦合器以光为

27、媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收与信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电光电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算

28、机数字通信与实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。 光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离 、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备与微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。2.3.4声光双

29、控节能灯的整机电路原理图(附录A)2.3.5元件参数表（附录B）2.3.6该电路PCB图以与3D视图（附录C、D)3 仿真调试本电路对元器件的选择很重要，拾音器选用驻极体话筒，驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒与声控等电路中，属于最常用的电容话筒。V1管选用C485，的值不少于150倍。光敏三极管VT5选用暗电流Id较小,光电流Ic较大3UD，降压电容选用耐压400V以上的金属化纸介电容器，全桥整流的QD的反向击穿电压选用1A300V以上的器件，以确保安全。该灯在接入220V直流电源后，白天电路不工作,它只会在光线不足或者夜晚的时候电路才进行

30、工作,在发出一定声音的情况下，灯亮并且持续一定时间后会自动熄灭。设计完成后，用软件进行了仿真，得到以下仿真结果如图2-9、2-10。其中用一个开关代替驻极体话筒，用滑动变阻器代替光敏三极管。图2-9 白天光线强时仿真结果图2-10 夜晚或者光线弱时仿真结果4 电路PCB板图的制作本次设计中，我使用PROTEUS软件来画电路以与制作PCB板，用Proteus 制作PCB通常包括以下一些步骤：（1）绘制电路原理图并仿真调试；（2）加载网络表与元件封装；（3）规划电路板并设置相关参数；（4）元件布局与调整；（5）布线并调整；（6）输出与制作PCB。其中对于封装库中没有的封装或者是与实际的元件不符的封

31、装，需要自己画。自建封装保存后，再到库中加载，就可以把自己制作的元件封装加载到PCB中了9致 四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将完成之际，思绪万千，心情久久不能平静。在此我想把我的敬意和赞美献给我的导师增林老师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。感我的爸爸妈妈，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成

32、，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚意！ 同时也感学院为我提供良好的做毕业设计的环境。 最后再一次感所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以与在设计中被我引用或参考的论著的作者。 参考文献1 康华光；电子技术基础数字部分（第四版），高等教育出版，20062 介华；电子技术课程设计指导，高等教育，20063 旭东，行景，兴瑶；实用电子电路精选化学工业，20074 华成英；电子技术；中央广播电视大学，20065 童诗白；模拟电子技术基础清华大学电子学教研组编，第三版，；高等教育， 20046 康华光，大钦电子技术基础（模拟部分）（第四版）M：高等教育，1999

33、7 何希才新型电子电路应用实例M：科学，20058 瀚荪电路分析基础（第3版）M：高等教育，19939 夏路易，石宗义电路原理图与电路板设计教程PROTEUS M：希望电子，200210 索明何, 王立刚, 饶运涛. 基于555定时器的声光双控照明灯设计J. 科技信息(科学教研), 2008(10)11 吴仲国. 高度声控翻译通信技术J. 特区科技, 1994,(01)12 马鸿洋. 光控照明灯的制作J. 大学物理实验, 2003,(01)13 刚, 樊玲, 婷. 声控灯光效果的研究和开发J. 科技信息, 2007,(13)14 中国照明网 .lightingchina./15J. spang

34、ler.B. Hussain.A. K. Bchera Electronic ballast using a power factor conection techningues for loads over than 300 Watts 16 Cecilio Blanco.Marcos Monso A single stage fluorescent lamp ballast with high power- factor 17 Chins Chuang.Ching R A new power factor correction circuit for electronic ballasts

35、 with series - loaded ressonant inverter. APEC96 18 伟福 袁素兰等电子节能灯 1995(6)19 怀浚 节能灯综述 1992(1)20 荐玉奎,吴克.巧用声光控开关演示光敏电阻特性J.物理实验,2005,(6).附录2.3.4声光双控节能灯的整机电路原理图（附录A）2.3.5元件参数表（附录B）元器件名称数量备注555定时器1全桥电路QD1驻极体话筒1C110.47ufC21220ufC3147ufC414.7ufC5110ufC6110ufC710.68ufC81100ufC910.01ufNPN5光敏三极管VT51二极管3电阻11R1（5

36、60K），R2（200），R3（300），R4（430K），R5（4.3K），R6（2.7K），R7（1.8K），R8（5.6K），R9（1.1M），R10（22K），R11（20K）2.3.6该电路PCB图以与3D视图（附录C、D)附录C 电路PCB图附录D 电路PCB的3D视图附录 英文参考文献Experimental study of using fuel cells in dwellings for energy saving lighting and other low power applicationsAbstractThe accompanying CO2 and other

37、greenhouse gas emissions have been identified as a primary cause of global warming and the demand for electricity is expected to rise sharply within two decades. New energy-efficient, environmentally friendly power systems are, therefore, urgently required to ensure a sustainable built environment a

38、nd also to meet the current building regulation standards. Fuel cells provide a means of supplying electricity and improving the built environment. In this paper, two methods of producing home-made hydrogen are described. The performance of low cost proton exchange membrane (PEM) fuel cells in a bui

39、lding trial is evaluated. The PEM fuel cells have been tested to provide electricity for high illuminating light-emitting diode (LED) lamps in a dwelling. It is found that a small quantity of home-produced low-pressure hydrogen could power the LED lamps for several hours. Moreover, by introducing an

40、 appropriate electronic circuit, the power consumption by the LED lamp is reduced with an added advantage of increasing the number of light fittings. The results illustrate the energy savings that can be achieved. They also give important pointers to how the technology can be used safely in dwelling

41、s in tandem with other energy saving technologies in future.Keywords:Hydrogen; Fuel Cell; LED; Dwelling1. Introduction2. Polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs)also called proton exchange membrane fuel cellsdeliver high power density and offer the advantages of low weight and volume, compar

42、ed to other fuel cells. PEMFCs (Fig. 1) use a solid polymer as an electrolyte and porous carbon electrodes containing a platinum catalyst. They need only hydrogen and oxygen from the air to operate and do not require corrosive fluids like some fuel cells. They are typically fuelled with pure hydroge

43、n supplied from storage tanks or onboard reformers. They operate at relatively low temperatures, around 80 C (176 F) which allows them to start quickly and results in less wear on system components, resulting in better durability. However, they require that a noble-metal catalyst (typically platinum

44、) be used to separate the hydrogens electrons and protons, adding to system cost. The platinum catalyst is also extremely sensitive to CO poisoning, making it necessary to employ an additional reactor to reduce CO in the fuel gas if the hydrogen is derived from an alcohol or hydrocarbon fuel. This a

45、lso adds cost. Developers are currently exploring platinum/ruthenium catalysts that are more resistant to CO1.Fig. 1. The proton exchange fuel cell.PEMFCs are used primarily for transportation applications and some stationary applications due to their fast start-up time, low sensitivity to orientati

46、on, and favourable power to weight ratio. They have recently passed the test or demonstration phase and have partially reached the commercialization stage due to the impressive worldwide research effort.Fuel cells are different from batteries in that they consume reactant, which must be replenished,

47、 while batteries store electrical energy chemically in a closed system. Additionally, while the electrodes within a battery react and change as a battery is charged or discharged, a fuel cells electrodes are catalytic and relatively stable. Fuel cells also have an environmental advantage over batter

48、ies, since certain kinds of batteries require special disposal treatment. Fuel cells provide a much higher power density, packing more power in a smaller space.Despite the currently promising achievements and the plausible prospects of PEMFCs, there are many challenges remaining that need to be over

49、come before they can successfully and economically substitute for the various traditional energy systems. With the many promising research efforts in overcoming these challenges, the most important tools for the commercialization will be the technical data and information from a real PEMFC applicati

50、on test 2.Fuel cell systems are presently the focus of intense research efforts among industrial, academic, and government organizations, but this work is primarily concentrated on technical hurdles to fuel cell commercialization.Recently, Degiorgis et al. 3 described the design of a laboratory-scal

51、e high-pressure electrolyser and investigated the energy savings related to this technology. They described a detailed design and an economic analysis proving the technical and economical feasibility of the installation.Marshall et al. 4 examined the performance of a PEM water electrolysis cell usin

52、g IrxRuyTazO2 anode electrocatalysts. The best cell voltage they achieved was 1.567 V at 1 A cm2.Martnez et al. 5 studied experimentally the generation of high-purity hydrogen gas from the chemical reaction of aluminium with sodium hydroxide. Their experimental results showed that the hydrogen yield

53、s are acceptable. They coupled a PEMFC with the hydrogen produced from chemical reaction 6.This research concentrates on the use of PEMFCs in dwellings for the purpose of low power requirements. The building regulations in UK state that the dwelling emission rate (DER) should be calculated using a f

54、ixed assumption of 30% low-energy lighting. Reasonable provision would be to provide, in the areas affected by the building work, fixed energy-efficient light fittings that number not less than one per 25 m2 or one per four fixed lightings 7.For these reasons, this research introduces and discusses

55、one of the remaining challenges on the application test of PEMFC to real systems such as residential power generation. In addition, this paper describes two methods of producing low-pressure home-made hydrogen which can be coupled with a PEMFC to power energy saving lamps, particularly, light-emitti

56、ng diode (LED) bulbs.References1 Fuel cell works website (accessed February 2008).2 Jung-Ho Wee, Applications of proton exchange membrane fuel cell systems, Renewable and Sustainable Energy Reviews11 (2007), pp. 17201738. Article | View Record in Scopus | Cited By in Scopus (20)3 L. Degiorgis, M. Sa

57、ntarelli and M. Cal, Hydrogen from renewable energy: a pilot plant for thermal production and mobility, Journal of Power Sources171 (2007), pp. 237246. Article | View Record in Scopus | Cited By in Scopus (3)4 A.T. Marshall, S. Sunde, M. Tsypkin and R. Tunold, Performance of a PEM water electrolysis

58、 cell using IrxRuyTazO2 electrocatalysts for the oxygen evolution electrode, International Journal of Hydrogen Energy32 (2007), pp. 23202324. Article | View Record in Scopus | Cited By in Scopus (10)5 S.S. Martnez, L.A. Snchez, A.A. Alvarez Gallegosa and P.J. Sebastian, Recycling of aluminium to pro

59、duce green energy, Solar Energy Materials & Solar Cells88 (2005), pp. 237243. View Record in Scopus | Cited By in Scopus (8)6 Martnez SS, Benitesa WL, Alvarez Gallegosa AA, Sebastian PJ. Coupling a PEM fuel cell and the hydrogen generation from aluminium waste cans. International Journal of hydrogen

60、 Energy, 2007;32:3159-62.7 , Conservation of fuel and power, Part L1A, The building regulations, Office of the Deputy Prime Minister (ODPM), UK (2006).8 J. Larminie and A. Dicks, Fuel cell systems explained, Wiley, Chichester, England (2000).9 , The Governments Standard Assessment Procedure for ener

61、gy rating of dwelling, BRE; SAP, Garston, Watford (2005).10 R. Hendron, R. Anderson, C. Christensen and M. Eastment, Development of an energy savings benchmarks for all residential end-uses, National Renewable Energy Laboratory, ColReferences附录 英文中文翻译实验研究使用燃料电池的住宅节能照明和其它低功耗应用摘要:随之而来的二氧化碳和其他温室气体的排放已经

62、被确定为全球变暖的主要原因，并且以后20年对电力的需求预计将大幅上升。因此我们迫切需要新的节能，环保动力系统，以确保可持续的建筑环境，并满足目前的建筑法规标准。燃料电池提供了一种供应电力和改善建筑环境手段。本文是对两种方法生产氢的描述。性能的低成本质子交换膜（质子交换膜）燃料电池在建设审判评价。在一所住宅质子已测试了由交换膜燃料电池的提供电力的高照明发光二极管（ LED ）灯。结果发现，少量的国生产的低压电源的氢可以LED灯的几个小时。此外，通过采用适当的电子电路，功率消耗的LED灯减少了额外的好处是增加一些照明装置。结果表明，节约能源是可以实现的。他们还提供重要指针如何技术可以安全使用的住房的同时，其他节能技术在未来的。关键词：氢;燃料电池;发光二极管;住宅1 引言聚合物电解质膜燃料电池（ PEMFCs ） ，也称为质子交换膜燃料电池，能提供高功率密度，并提供低的优势重量和体积，比起其他的燃料电池。 PEMFCs （图1 ）使用固体聚合物作为电解质和多孔碳电极载铂催化剂。他们只需要氢气和氧气从空气中操作，不需要像一些腐蚀性的液体燃料电池。他们通常是纯氢气燃料供应储油罐或板载改革者。他们工