傳感器課程設(shè)計(jì)---聲光控延時開關(guān)電路

1、<p>　　傳感器課程設(shè)計(jì)報告 </p><p>　　設(shè) 計(jì) 題 目 聲光控延時開關(guān)電路 </p><p>　　學(xué)生專業(yè)班級 </p><p>　　學(xué)生姓名（學(xué)號）

2、 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 </p><p>　　完 成 時 間 2012年5月30日 </p><p>　　實(shí) 習(xí)（設(shè)計(jì)）地點(diǎn) 工程系實(shí)驗(yàn)室 </p>

3、<p>　　2012 年 5 月 30 日</p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)目的和任務(wù)</p><p>　　1：了解聲光控開光元件的工作原理；</p><p><b>　　2：加強(qiáng)焊接技術(shù)；</b></p><p>　　3：完成焊接并使電路的靈敏度高，在低亮度時遇到聲響即啟動開關(guān)，使燈亮，無聲響時，一定

4、時間后燈滅，且在有足夠強(qiáng)度光時，遇到聲響燈也不亮；</p><p>　　4：電路要穩(wěn)定，性能要可靠</p><p>　　5：獨(dú)立完成聲光延時控件的焊接工作，并測試成功</p><p><b>　　二、分析與設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)分析：</b></p><

5、;p>　　為使電路可以在天黑以后，控制當(dāng)有人走過樓摘梯通道發(fā)出腳步聲或其它聲音時，樓道燈會自動點(diǎn)亮提供照明，當(dāng)人們走過樓道延時幾秒鐘后會自動熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會亮。所以需要光敏電阻感受光強(qiáng)弱和可控硅及延遲元件（CD4011）及一系列電容電阻組合而成</p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案論證</b></p><p>　　方案一：用光敏管，CD40

6、69控制的應(yīng)用電路</p><p>　　它用一塊CD4069，非門a與R9組成放大器，用于蜂鳴片HTD接收聲音信號的放大，非門b對放大的信號脈沖加以整形，非門c，d及R7，R8構(gòu)成典型的施密特觸發(fā)器。</p><p>　　工作原理大概如下：白天關(guān)線較強(qiáng)，光敏管VT受光導(dǎo)通，此時無論有無聲音觸發(fā)，1引腳為低電平，經(jīng)c，d，e，f作用后，8引腳亦為低電平，可控硅截止，燈泡不亮；夜晚時，光敏管V

7、T呈高阻，電平比較器退出強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)，此時，若有聲音觸發(fā)HTD，則經(jīng)放大整形后，使1引腳電平高于門限電平，電路翻轉(zhuǎn)，對C3充電，使在聲音信號消失后，5引腳能夠保持?jǐn)?shù)十秒的高電平，8引腳處于高電平，觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，燈泡發(fā)亮</p><p>　　方案二：用光電傳感器及集成塊NJM2072D制作的應(yīng)用電路</p><p>　　工作原理大概如下：市電經(jīng)C5，R5降壓，DW穩(wěn)壓，VD整流，C濾波獲得

8、約6V的直流電供NJM2072D正常工作。駐極體話筒拾取聲觸發(fā)信號，經(jīng)C1耦合輸入IC，2,3引腳外接RG可改變IC內(nèi)放大器的增益，C3決定了聲控可重觸發(fā)單穩(wěn)延時時間。R1為MIC的直流偏置電阻，C2為放大器高頻濾波電容。白天，光敏電阻受光，阻值在200-400歐姆之間，所以IC內(nèi)放大器增益小于1，這時任何聲信號都不足使6引腳輸出電平改變，VT截止，VS無觸發(fā)，燈不亮；夜晚時，光敏電阻阻值較大，他幾乎不影響IC內(nèi)部放大器的增益，若有信號

9、被MIC拾取，則經(jīng)IC放大使其6引腳由高電平轉(zhuǎn)為低電平，VT導(dǎo)通，R4上的電壓觸發(fā)VS導(dǎo)通，燈亮</p><p>　　方案三：聲光控開關(guān)CD4011應(yīng)用電路</p><p>　　簡要分析其優(yōu)點(diǎn)：其采用集成塊CD4011，與前兩個相比制作起來成本低、并且節(jié)電又方便。同時，對聲音的靈敏度適中，而且原件容易設(shè)計(jì)。</p><p>　　通過各方面分析，我們應(yīng)用第三個方案，具

10、體情況如下：</p><p><b>　　詳細(xì)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　若將該裝置安裝在樓道、走廊或衛(wèi)生間等場所，在夜間，有人走動或發(fā)聲時，燈會自動點(diǎn)亮延時數(shù)秒后自動熄滅。在白天，一直不亮</p><p>　　首先集成電路CD4011是4對與非門，只有當(dāng)門1的1，2引腳輸出高電平時，3引腳為低電平；作為門2的5，6引腳輸入，則門2的4

11、引腳輸出高電平；再經(jīng)門3和門4兩級反相后，門4的11引腳輸出高電平；單向可控硅Q2的控制極為高電平，陽極和陰極加正電壓后，可控硅導(dǎo)通</p><p>　　在白天，RT光敏電阻受光照射，阻值較小，CD4011的門1的1引腳呈低電平所以3，5，6引腳呈高電平，4引腳呈低電平，兩級反相后11引腳呈低電平，單向可控硅控制極G呈低電平，可控硅截至，此時無論聲音多大，燈都不亮</p><p>　　在晚

12、上，因光線較弱則光敏電阻的電阻值增大，故CD4011的門1的1引腳呈高電平，當(dāng)有人走動時MIC聲波轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)三極管Q1放大，使2引腳電位由低轉(zhuǎn)到高，則門2的4引腳輸出高電平，4引腳通過二極管D6向電容C2充電到閥值電壓，門4的11引腳輸出高電平，單向可控硅的控制極G為高電平，可控硅導(dǎo)通，燈亮</p><p>　　人過聲息，門2的4引腳為低電平，由電容C2的電壓維持門3的輸入高電平，10，12，13引腳為低電平

13、，所以11引腳為高電平，控制極G為高電平，可控硅導(dǎo)通，燈不熄，狀態(tài)不變，此時由D6隔離C2經(jīng)R5開始慢慢放電，約50s后電壓降到關(guān)門電壓值，門3，4翻轉(zhuǎn)，11引腳轉(zhuǎn)為低電平，可控硅截至，燈滅</p><p>　　二極管D1-D4將串接燈泡的220V交流電經(jīng)橋式整流電路與單向可控硅接成回路，同時由R7,D5限流權(quán)壓，只向CD4011電路的引腳14VDD傳輸約7V的直流電壓和0.7MA的工作電流</p>

14、<p>　　原理圖及元器件清單如下：</p><p><b>　　元器件清單</b></p><p><b>　　原理圖如下：</b></p><p><b>　　系統(tǒng)實(shí)施</b></p><p>　　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中首先要了解工作原理及各元器件的作用以保持接好的電路

15、不出現(xiàn)錯誤，連接電路時要確保每條線路接觸性良好，明白各個管腳與哪里相對應(yīng)，搞清楚元件間的聯(lián)系，它們在一起有哪些作用，接在一起又能實(shí)現(xiàn)哪些功能，它們之間有什么相互的影響。</p><p>　　在元器件的安裝焊接時要注意不能使放置位置發(fā)生錯誤，特別注意的有咪頭（在咪頭表面有三個箭頭符號的為負(fù)極），三極管（根據(jù)電路板上的圖形放置，圓形部分與三極管的圓形部分相對應(yīng)），可控硅（因其形狀與三極管相同，判斷方法與三極管相同），

16、光敏電阻（高于其他元器件，便于接受光線）</p><p>　　在焊接時溫度不宜過高，特別是集成電路的焊接更要注意，另外焊接時間要適當(dāng)，時間過長，溫度高會使元件損壞，時間過短，會發(fā)生虛焊</p><p>　　在焊接結(jié)束后，接線時要注意線路連接良好，且不發(fā)生漏電現(xiàn)象</p><p>　　測試時要注意用物品蓋住盒蓋，以使光源強(qiáng)度變小，周圍要盡量保持安靜，使在測量時靈敏度的

17、檢測更準(zhǔn)確，測試接線時注意安全，先斷電再接線</p><p>　　運(yùn)行結(jié)果：靈敏度高，在剛接線時，燈亮，一段時間后燈滅，發(fā)出聲音后，燈亮</p><p><b>　　實(shí)物圖：</b></p><p><b>　　總結(jié)與體會</b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)讓我明白了要想成功的做好一件事并

18、不是一件簡單的事。在此次聲光控開關(guān)電路的設(shè)計(jì)與制作中讓我學(xué)習(xí)到了很多。首先我了解了聲光控延時開關(guān)電路的組成及工作原理，我學(xué)會了辨別電阻的阻值，判斷二極管，電容，三極管等元件的極性，并且認(rèn)識到整個電路中各個部分的結(jié)構(gòu)和在電路中起的作用，以及聲光控開關(guān)的電路安裝和焊接。使我的動手能力有所加強(qiáng)，課本上所學(xué)的知識得到了運(yùn)用，讓理論和實(shí)踐更加緊密的得以結(jié)合，增強(qiáng)了我的實(shí)踐能力。</p><p>　　整個設(shè)計(jì)過程中焊接與去年

19、相比很順利，但是焊點(diǎn)仍不是很漂亮，仍需要在以后的實(shí)習(xí)過程中多加練習(xí)。最后親手制作的電路板還是調(diào)試成功了，看到電路能夠?qū)崿F(xiàn)功能，很有成就感。</p><p>　　成功的同時通過參考一些圖書自己又思考了更多，如果我們想要使燈亮?xí)r間更長就要改變R5和C2的值以此減慢放電時間，另外在聲光控延時開關(guān)電路的基礎(chǔ)上可以延伸出更多的節(jié)能電器。比如：在此基礎(chǔ)上如果要完成室內(nèi)電燈的自動開關(guān)又需要哪些改進(jìn)呢？這時候我們當(dāng)然不能再讓延時

20、開關(guān)只保持幾十秒，甚至我們要改進(jìn)更多的電路系統(tǒng)；又比如：如果我們應(yīng)用的不是光敏電阻而是熱敏電阻或壓敏電阻等其他電阻，我們又該如何應(yīng)用呢？</p><p>　　當(dāng)然光敏電阻也是很好用的，它不僅可以有效地節(jié)省資源，同時也可以運(yùn)用于防盜器等方面，這都是以后自己要學(xué)習(xí)的方面。</p><p><b>　　參考書目</b></p><p>　　1：陳爾紹

21、主編《傳感器使用裝置制作集錦》人民郵電出版社1999年10月第一版</p><p>　　2：劉南平主編《電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作技術(shù)》科學(xué)出版社2009年1月第一版</p><p>　　3：宋曉梅主編《現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程》北京大學(xué)出版社2011年2月第一版</p><p>　　4：閻石主編《數(shù)字電子技術(shù)基本教程》清華大學(xué)出版社2007年8月第一版</p>