聲控管控感應延時開關、模電、課程設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引 言1</b></p><p><b>　　2 系統(tǒng)設計1</b></p><p>　　2.1 設計任務要求2</p><p>　　2.1.1設計任務2</p>&l

2、t;p>　　2.2 設計的主要功能2</p><p>　　2.2.1電路原理2</p><p>　　2.3 方案的確定3</p><p>　　3 硬件電路設計部分3</p><p>　　3.1電源理模塊3</p><p>　　3.2控制電路模塊4</p><p>　　3.2.1

3、信號收集與信號處理4</p><p>　　3.2.2 延時控制模塊5</p><p>　　3.2.3元件及管腳說明6</p><p><b>　　4安裝與調(diào)試6</b></p><p>　　4.1焊接與安裝7</p><p>　　4.2電路調(diào)試、分析7</p><p

4、><b>　　4.2.1調(diào)試7</b></p><p><b>　　4.2.2分析7</b></p><p><b>　　5 總 結8</b></p><p>　　參 考 文 獻10</p><p>　　附錄B proteus仿真圖11</p>&

5、lt;p><b>　　作品圖11</b></p><p>　　聲控光控感應延時開關</p><p><b>　　1 引 言</b></p><p>　　近年來，城市居民住宅越來越趨向高層化。高層建筑的一個不可忽略的問題是樓道等公用部分的照明問題。樓道照明燈如果能做到隨手關燈，將是一個極大的能源消耗，以一棟六單元

6、十二層樓房為例：每層安裝一只 15 瓦的燈泡就是72只燈泡，每小時耗電 1.08 度。如果這些燈徹夜通明，一晚耗電 10 多度，一年就是 4000 多度。一般住戶在開燈后往往忘了或不愿意再費事去專門關燈。感應式樓道照明開關是解決這個問題的一種簡單方法。它可以在開燈后一定時間內(nèi)自動熄滅。在白天即使有人走過，樓道等也不會亮，可以達到節(jié)能的目的。聲光雙控延時開關體積小、外形美光、制作容易、且節(jié)能環(huán)保，是當今世界的主潮流。由于今年我國的照明器材

7、行業(yè)的迅速崛起，中國已經(jīng)成為電光源產(chǎn)品的主要輸出國之一。隨著全球經(jīng)濟一體化，發(fā)達國家產(chǎn)業(yè)調(diào)整的步伐進一步加快，一般照明電器產(chǎn)品生產(chǎn)大量向發(fā)展中國家轉移，而中國又是一個比較適合的國家，一是中國具備生產(chǎn)這些產(chǎn)品的條件，而是勞動力成本比較低，從而使中國逐步成為照明電器產(chǎn)品出口大國。展望未來的國內(nèi)市場，需求仍會呈逐年增長趨勢。因此我設計一個聲光雙控延時開關來解決此浪費問題。夜晚行人經(jīng)過樓道出入口時，照明燈</p><p>

8、;<b>　　2 系統(tǒng)設計</b></p><p>　　所設計的電路分為五個模塊：電源模塊，控制電路模塊，延時模塊和被控制模塊。電源模塊為整個電路提供穩(wěn)定的直流電源，使驅(qū)動控制電路、延時模塊和小燈。信號收集模塊分為聲音信號收集模塊和光信號收集模塊。聲音信號收集模塊將聲音信號轉變?yōu)橐纛l電信號從而能夠輸入電路，起到控制開關的作用。光信號收集模塊將光強度的改變轉變?yōu)殡妷旱母淖?，與聲音信號一起控制信

9、號的輸入。信號處理模塊即是可控硅對聲音，光信號導致的電信號的改變進行處理，從而驅(qū)動被控制電路，并作用于延時模塊。延時模塊是在信號處理模塊的作用下工作，起到延時的作用。被控制模塊在信號處理模塊及延時模塊的共同作用下工作，達到設計的目的。</p><p>　　2.1 設計任務要求</p><p>　　實現(xiàn)一個由聲音和環(huán)境亮度共同控制的開關，在光線亮時電路總是關斷。在黑暗條件下，電路處于待工作狀

10、態(tài)，有聲音出現(xiàn)（或有人經(jīng)過）可控硅導通，驅(qū)動燈泡發(fā)光，并開始進入延時狀態(tài)，一段時間后，可控硅自動斷開，燈泡熄滅。</p><p><b>　　2.1.1設計任務</b></p><p>　　設計一款智能電路開關，通過對周圍一定的范圍內(nèi)的信號接收，可以在晚上有人經(jīng)過自動亮起，從而達到自動管理電源。在白天或沒人就不會亮，在只有一定的范圍內(nèi)才能接收到信號，轉變?yōu)殡娐沸盘?，?jié)

11、約能源綠色環(huán)保。</p><p>　　1．白天控制開關不通，在有光時，即使有聲音也不能亮。在晚上或光線不足時，只要有人經(jīng)過發(fā)出聲音，燈泡就會點亮。</p><p>　　2．要求靈敏度高，感應距離為3米。</p><p>　　3．延時120S后開關能自動斷開，延時時間剩下2S時，有聲音提示燈即將滅。</p><p>　　4．燈泡由220V市電供

12、電。</p><p>　　2.2 設計的主要功能 </p><p>　　白天不亮，夜間有聲音（喊話拍手）時燈亮，延時一段時間后自動關閉，起著借閱用電，方便控制的作用。</p><p><b>　　2.2.1電路原理</b></p><p>　　本設計采用四個二極管整流，再到R1限流之后，電容C2濾波，LED采用發(fā)光二極

13、管，一方面利用其正向壓降穩(wěn)壓，同時又利用其發(fā)光特性兼作待機指示，控制電路由R2、駐極體話筒MIC、C2、R3、R4、VT、RG組成。不用手動開關，在夜間有聲響信號被MIC接收轉換成電信號，通過C2耦合到VT的基極，音頻信號的正半周加到VT基極時，VT由放大狀態(tài)進入飽和狀態(tài)，相當于將晶閘管的控制極接地，電路無反應。而音頻信號的負半周加到VT基極時，迫使其由放大狀態(tài)變?yōu)榻刂範顟B(tài)，集電極上升為高電位，輸出電壓觸發(fā)晶閘管導通，使主電路有電流流過

14、，等效于開關閉合，而串聯(lián)在其回路的燈泡得電工作</p><p><b>　　2.3 方案的確定</b></p><p>　　傳統(tǒng)的開關就是把火線斷開，再用一個開關連接火線。當開關閉合時，電源就接到電路上去，整個電路通電開始工作?，F(xiàn)在利用PC版上的各個電路元件工作再把電流輸送到燈泡。 </p><p>　　從我們學習二極管、三極管的工作原理，

15、設計一個電路延時控制開關，有效快捷控制走廊樓道公共的開關，不再像傳統(tǒng)那么麻煩。讓人們生活更加方便。</p><p>　　3 硬件電路設計部分</p><p>　　本次聲控延時開關分為四個模塊， 電源模塊、信號收集模塊、信號處理模塊、延時模塊。</p><p>　　電源模塊為整個電路提供穩(wěn)定的電源，通過信號收集模塊，收集外界信號，在傳輸給信號處理模塊，進行信號的分析處

16、理，再傳給延時模塊，從而控制電路。 </p><p><b>　　3.1電源理模塊</b></p><p>　　為整個電路提供 18 的直流電源，是電路的動力來源。 電源電路采用降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓的組合電路，將 220V 的交流電壓變?yōu)?18V 的直流電壓。電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路。降壓過程是將 220V 單相交流電壓直接輸入，經(jīng)過整流橋整流后的直流電壓

17、通入由濾波電容構成的濾波電路，使輸出較為平滑的電壓。要得到穩(wěn)定的直流電源需將濾波后的電壓輸入穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路有電阻個穩(wěn)壓二極管構成，利用二極管的穩(wěn)壓特性，使得到不受電網(wǎng)電壓 波動和負載電阻變化影響的穩(wěn)定性較高的直流電壓。</p><p><b>　　電源模塊</b></p><p><b>　　電源模塊</b></p><p

18、><b>　　3.2控制電路模塊</b></p><p>　　控制電路主要是由控制電路由R2、駐極體話筒MIC、C2、R3、R4、VT、RG組成，延時電路，繼電器組成?？刂齐娐酚晒饷綦娮璧淖柚档母淖儊砀淖儗T鉗位作用。延時電路由C4和R7組成，它是利用電容充放電的原理工作的。聲光處理電路的光信號和聲音信號由聲音控制電路和光控電路輸出，分別輸入到控制電路，并提供給延時電路C4和R7。當

19、電容C4已有電壓U0時，且二極管無正偏截止時電容器立即對電阻R7驚醒放電從而實現(xiàn)了延時的效果。當電容放電結束時，延時結束。</p><p>　　3.2.1信號收集與信號處理</p><p>　　信號的收集通過光敏電阻，和駐極體話筒MIC采集外界信號。信號處理當環(huán)境有一定光線的時候光敏電阻的阻值約為1kΩ左右，VT的集電極電壓始終處于低電位，就算此時拍手，電路也無反應。到夜間時，光敏電阻的阻

20、值上升到1MΩ左右，對VT解除了鉗位作用，此時VT處于放大狀態(tài)，如果無聲響，那么VT的集電極仍為低電位，晶閘管因無觸發(fā)電壓而關斷。當拍手時聲音信號被MIC接收轉換成電信號，通過C2耦合到VT的基極，音頻信號的正半周加到VT基極時，VT由放大狀態(tài)進入飽和狀態(tài)，相當于將晶閘管的控制極接地，電路無反應。而音頻信號的負半周加到VT基極時，迫使其由放大狀態(tài)變?yōu)榻刂範顟B(tài)，集電極上升為高電位，輸出電壓觸發(fā)晶閘管導通，使主電路有電流流過，等效于開關閉合

21、，而串聯(lián)在其回路的燈泡得電工作。</p><p>　　（1）聲音放大電路：</p><p>　　當MIC獲取到聲音信號后，其會轉換成電信號，有聲信號轉換成的電信號控制電子開關，所以必須加三極管放大器放大該信號。為了獲得較高的靈敏度，Q1的β值選用大于100。R3不宜過小，否則電路容易產(chǎn)生間歇振蕩。</p><p><b>　?。?）光敏電路：</b&

22、gt;</p><p>　　當環(huán)境有一定亮度時，LR阻值很小，所以1處于低電位，不論2是什么點位,YFA的輸出總是高電位，二極管IN4007因為電壓反偏而截止，C2和R4下端始終處于高電位，也就是使3、4的四個并聯(lián)輸出端處于高電位，它們的輸出端處于低電位，所以電路在有光亮環(huán)境下不論出現(xiàn)多大強度的音響燈都不會發(fā)光。</p><p><b>　?。?）開關電路：</b>&

23、lt;/p><p>　　當電壓信號達到一定值時，電子開關打開。當電壓信號小于此值時，電子開關關閉。其起到的主要作用是控制延時電路中的電容充放電。聲音信號變成直流控制電壓，管控電路在有光照射時，光敏電阻阻值變小，對直流控制電壓衰減很大</p><p>　　3.2.2 延時控制模塊</p><p>　　由于需要燈泡持續(xù)時間不長，大概在90S 左右，所以延時電路的設計根據(jù)電容

24、的特性，當夜間無光時，電子開關打開時，C2連通，即開始充電，當電子開關關閉后，C2開始放電。當C2電壓降到低至1/2電壓時（大約90分鐘）YFG,YFD反轉，可控硅截止，點燈關閉，等待下次觸發(fā)。根據(jù)這一特性，將電容兩端并聯(lián)一個電阻，從而可以一個延時電路，即圖中的由延時電阻器 R6 和延時電容器 C2 組成的延時電路。</p><p><b>　　延時模塊</b></p><

25、;p>　　3.2.3元件及管腳說明</p><p><b>　　實驗所需元件</b></p><p><b>　　管腳說明</b></p><p><b>　　4安裝與調(diào)試</b></p><p><b>　　4.1焊接與安裝</b></p&g

26、t;<p>　　設計好電路圖后，根據(jù)電路圖將元件放在PCB板上焊接。不能出現(xiàn)短路和斷路問題。出現(xiàn)問題后仔細檢查電路。連接過程注意區(qū)分三極管和可控硅，不能出現(xiàn)二極管、三極管和可控硅管腳連接錯誤，否則會出現(xiàn)燒毀元件，發(fā)生危險。</p><p>　　準備好元件，先用萬用表測量各元件的質(zhì)量。焊接時注意先焊接無極性的電阻、電容元件。電阻采用臥裝，電容采用直立裝，緊貼電路板，焊接有極性的元件如電解電容、話筒、整

27、流二極管、三極管、單向可控硅等元件時要注意管腳，否則電路不能正常工作甚至燒毀元件。</p><p>　　電路板與220V高壓連接在一起，在接220V交流電時，必須接燈泡（220V,15W-40W）,特別注意防止觸電。</p><p>　　4.2電路調(diào)試、分析</p><p><b>　　4.2.1調(diào)試</b></p><p&

28、gt;　　將焊接好的電路接到220V交流電路上，并接上燈泡（220V,15W-40W），有光條件下燈不亮，發(fā)光二級光發(fā)光。遮擋光敏電阻，拍手或講話，觀察燈泡工作情況。</p><p><b>　　4.2.2分析</b></p><p>　　1、燈泡一直亮著問題</p><p>　?。?）燈泡直接接在電源回路上，從而使燈泡一直處于導通狀態(tài)；<

29、;/p><p>　?。?）繼電器和燈泡回路接法不正確，使得繼電器中一直有電流通過；</p><p>　　（3）三極管被擊穿，造成繼電器中一直有電流通過，從而燈泡回路一直處于導通狀態(tài)。</p><p>　　出現(xiàn)這一問題，先檢查燈泡有沒有連接在電源兩端。在檢查各元件是否被擊穿或燒毀。</p><p><b>　　2、發(fā)光時間短</b&

30、gt;</p><p>　　這是延時電路的電容C2或者電阻R5有問題，更換較大的電容代替C2，或者對電阻進行替換。若更換后，延時時間還是較短，則有可能是二極管D1工作不穩(wěn)定。</p><p>　　注：在實際電路中，由于電容本身有電阻，再加上其放電并不是放到零為止，所以其放電時間比理論計算少。</p><p>　　3、燈泡響應靈敏度低</p><p

31、>　　如果需要很大響聲，燈泡才能觸發(fā)點亮，則說明電路元件性能下降，此時應著重檢查三極管的放大倍數(shù)β值，以及檢查R1-R4、電容C1等。</p><p><b>　　注意事項：</b></p><p>　　1、接好聲光控延時開關與燈泡，再通過整流電路接入220V交流電源，分別在白天及模擬晚上的環(huán)境下測試關鍵點電壓及波形，并測量燈泡點亮維持時間t（延時時間）。記錄

32、測量數(shù)據(jù)時注意標明燈泡的工作情況。</p><p>　　2、調(diào)試時要注意人身安全，特別注意，禁止用手去觸摸元件。</p><p><b>　　5 總 結</b></p><p>　　在這一周的電子技術課程設計中，我做的課題是“聲光控感應延時開關”。這是一種聲音和光照雙控照明燈，它可以用于樓梯、過道、庫房的場合。白天光照好，不管過路者發(fā)出多大聲音

33、，都不會是燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器只要檢測到有碎發(fā)聲響，就會自動亮為行人照明，過一段時間后又自動熄滅，節(jié)能節(jié)點。在電源設計中要根據(jù)其主體電路及執(zhí)行機構不同，要求可靠，價廉，有效益。由于此開關在光線較暗時是否接通取決于聲音的強弱，</p><p>　　因此為加強其工作效應，設計了信號放大整形電路，微弱的信號經(jīng)過此電路加工也能使開關工作。本次的聲光控制開關的設計實踐將我們學到的知識應用到了實踐，深化了對數(shù)字電

34、路設計、和模擬電子設計的認識，使我們在設計的實踐中獲得新知。學習了一年的理論知識和實踐操作，我不僅僅得到的是課本上的東西，更重要的是我通過自己的獨立動手，老師和同學的耐心指導下，讓我學會了分析電路、設計電路的步驟以及計算機輔助作圖等。</p><p>　　在此設計中利用到了三極管的放大、光敏效應，讓我們進一步空固和掌握前面所學的基礎知識，加深對了對模擬電路數(shù)字電路理解，對元氣件的使用更加深刻。設計一開始不知如何下

35、手，經(jīng)過到處查閱資料還有老師的幫助。這次的設計有很多的不足，做得比較辛苦效果也許不是很好，很多東西平時學得也不透徹，我覺得做一次課程設計從每一個細節(jié)都在鍛煉著我們，都能從中收獲良多，能把知識真正變成自己的東西。所焊實物尚有許多不足，個別功能還不能很好的實現(xiàn)，主要原因是考慮問題不周全，電路設計經(jīng)驗少，實際動手能力不足。在以后的學習和實踐中加以改進和提高。</p><p><b>　　參 考 文 獻<

36、/b></p><p>　　[1] 強錫富，《傳感器》，機械工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 徐同舉，《新型傳感器基礎》，機械工業(yè)出版社</p><p>　　[3] 劉亮等，《先進傳感器及其應用》，化學工業(yè)出版社 </p><p>　　[4] 吳建平.《傳感器原理及應用》</p><p>

37、　　[5] 童詩白主編·模擬電子技術基礎·高等教育出版社·2006年6月</p><p>　　[6] 郭海文主編·電氣實驗技術·中國礦業(yè)大學出版社·2008年12月</p><p>　　[7] 劉慰平主編·電子技能實訓·北京理工大學出版社·2008年8月</p><p>