声光双控开关的设计555[1]

-1-声光双控开关的设计电路（1、信息与计算科学学院信息与计算科学专业2、信息与计算科学学院数学与应用数学专业）摘要：在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。在本设计中介绍了多种声光控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显。天黑有人走过楼梯通道时，当有脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天。即使有声音。楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点。关键字：自动控制信号放大光电开关声控电路光控电路延时电路一、电路的工作原理图1声光控延时开关的电路原理图声光控延时开关的电路原理图见图1所示。电路中的主要元器件是使用了数字集成电路CD4011。其内部含有4个独立的与非门D1～D4，电路结构简单。可靠性高。顾名思义，声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启”，若干分钟后延时开关“自动关闭”。因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后。变为电子开关的开关动作。明确了电路的信号流向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元。由此可画出图2所示的方框图。-2-图2声光控延时开关方框图结合图2来分析图1。声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒BM接收并转换成电信号，经C1耦合到D3进行电压放大，与非门D3此时是一个放大电路，放大的信号送到R3的一端。R3、R4构成分压电路，并接到控制门D4的13脚，作为声控信号。当有声音信号时，IC的10脚为高电平“1”，则R3、R4的中间分压为低电平“0”，即控制门D4的13脚为低电平。为了使声光控开关在白天开关断开，即由光敏电阻RG等元件组成光控电路。R6和RG组成串联分压电路，夜晚无环境光时，光敏电阻的阻值很大，RG两端的电压高，则与非门D1的1脚为高电平“1”。通过与非门D1则为低电平“0”。通过二极管D1输入到控制门D4的13脚，也为低电平“0”。使声光控电路工作具备了光控条件。白天较强的环境使RG的阻值很小。RG两端的电压几乎为0，即为低电平“0”，则与非门D1的1脚为低电平“0”，使声光控电路不具备光控条件，电子开关处于断开状态。当夜晚，同时又有外界声音信号时，控制门(与非门)D4的输入端，有一端为低电平“0”，输出为高电平“1”。使单向可控硅导通，电子开关闭合；同时给C3充电，C3和R5构成延时电路。延时时间T=2πR5C3，改变R5或C3的值，可改变延时时间，满足不同的延时要求，C3充满电后只向R5放电，当放电到一定电平时，与非门D2的输入端5、6脚为低电平，输出为高电平。与非门的12脚为高电平“1”，同时没有声音信号时与非门的13脚也为高电平“1”，与非门D4，的两个输入端为高电平，则它的输出为低电平“0”，使单向可控硅截止。电子开关断开。完成一次完整的电子开关由开到关的过程。二极管VD1-VD4将交流220V进行桥式整流．变成脉动直流电。又经R9降压，C4滤波后即为电路的直流电源，为BM、IC等供电。二、元器件的选择IC选用CMOS数字集成电路CD4011，CD4011有四个独立的与非门电路，内部功能见图3，Vss是电源的负极，VDD是电源的正极。可控硅T选用1A／400V的进口单向可控硅1006型，如负载电流大可选用3A、6A、10A等规格的单向可控硅，它的测量方法是：用RX1档，将红表笔接可控硅的负极，-3-黑表笔接正极，这时表针无读数，然后用黑表笔触一下控制极K，这时表有读数，黑表笔马上离开这时表仍有读数(注意触控制极时正负表笔是始终连接的)说明该可控硅是完好的。驻极体选用的是一般收录机用的小话筒，它的测量方法是：用RX100档将红表笔接外壳的S、黑表笔接D，这时用口对着驻极体吹气，若表针有摆动说明该驻极体完好，摆动越大灵敏度越高；光敏电阻选用的是625A型，有光照射时电阻为20K以下，无光时电阻值大干100MΩ，说明该元件是完好的。二极管采用普通的整流二极管1N4001～1N4007。总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定范围内选用。其它元件按图1所示的标注即可。图3CD4011的内部结构三、安装制作对照元件清单买到电子元器件后，首先对照材料清单将各材料认真清点一遍，并用万用表粗略地测量一下各元件，做到心中有数。焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装，紧贴电路板，焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单向可控硅等元件时千万不要装反，注意极性的正确。否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。四、调试调试前，先将焊好的电路板对照电路图认真核对一遍，不要有错焊、漏焊、短路等现象发生。通电后，人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。如用万用表检测时，将万需表两表笔接触电路板相应处即可。本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住，将AB分别接在电灯的开关位上，用手轻拍驻极体，这时灯应亮，若用光照射光敏电阻，再用手重拍驻极体，这时灯不亮。说明光敏电阻完好，这时表示制作成功。若不成功请仔细检查有无虚假错焊和拖锡短路现象。五、所需元器件清单-4-序号元器件名称型号位号数量1集成块CD4011IC1块2话筒542DBMIC1个3二极管IN4148D11只4二极管IN4007D2-D65只5电解电容10uF/16VC3、C42只6瓷片电容103C1、C22只7电阻82KR3、R6、R93只8电阻56KR81只9电阻120KR41只10电阻5.1MR51只11电阻1MR21只12电阻18KR11只13单向可控硅100-6SCR1只14光敏电阻器3K—5KR71只六、收获和体会在这两周的电子技术设计中，我们做的设计课题是“声光控制开关”。这是一种声音和光照双控照明灯，它可以用于楼梯、过道、库房的场合。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碎发声响，就会自动亮为行人照明，过几分钟后又自动熄灭，节能节点。在电源设计中要根据其主体电路及执行机构不同，要求可靠，价廉，有效益。由于此开关在光线较暗时是否接通取决于声音的强弱，因此为加强其工作效应，设计了信号放大整形电路，微弱的信号经过此电路加工也能使开关工作。本次的声光控制开关的设计实践将我们学到的知识应用到了实践，深化了对数字电路设计、和模拟电子设计的认识，使我们在设计的实践中获得新知。学习了的理论知识和实践操作，我们不仅仅得到的是课本上的东西，更重要的是我们通过自己的独立动手，老师和同学的耐心指导下，让我们学会了分析电路、设计电路的步骤以及计算机辅助作图等。在此设计中利用到了三极管的放大、光敏效应，特别是让我们温习了555触发器的知识与应用，进一步空固和掌握前面所学的基础知识，加深对了对模拟-5-电路.数字电路.理解，对元气件的使用更加深刻。设计一开始不知如何下手，经过广泛查阅资料方我们无论是生活还是学习都离不开外界的力量，当然也要有自己的努力，老师说：“做得好不好是另外一回事，但是要自己动手去做，认真思考。”我们自知这次的设计有很多的不足，做得比较辛苦效果却不是很好，很多东西平时学得也不透彻，我觉得做一次课程设计从每一个细节都在锻炼着我们。我希望我们都能从中收获良多，能把知识真正变成自己的东西。七、参考文献[1]、康华光；《电子技术基础》数字部分（第四版）北京，高等教育出版社出版，2006[2]、彭介华；《电子技术课程设计指导》北京，高等教育出版社，2006[3]、杨旭东，刘行景，杨兴瑶；《实用电子电路精选》化学工业出版社，2007[4]、华成英；《电子技术》北京；中央广播电视大学出版社，2006[5]、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，北京；高等教育出版社，2004