聲控管控感應(yīng)延時(shí)開關(guān)、模電、課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引 言1</b></p><p><b>　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)1</b></p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)要求2</p><p>　　2.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)2</p>&l

2、t;p>　　2.2 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(hào)收集與信號(hào)處理4</p><p>　　3.2.2 延時(shí)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(jié)8</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)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(yīng)延時(shí)開關(guān)</p><p><b>　　1 引 言</b></p><p>　　近年來(lái)，城市居民住宅越來(lái)越趨向高層化。高層建筑的一個(gè)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(guān)燈，將是一個(gè)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(shí)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(fèi)事去專門關(guān)燈。感應(yīng)式樓道照明開關(guān)是解決這個(gè)問題的一種簡(jiǎn)單方法。它可以在開燈后一定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)熄滅。在白天即使有人走過，樓道等也不會(huì)亮，可以達(dá)到節(jié)能的目的。聲光雙控延時(shí)開關(guān)體積小、外形美光、制作容易、且節(jié)能環(huán)保，是當(dāng)今世界的主潮流。由于今年我國(guó)的照明器材

7、行業(yè)的迅速崛起，中國(guó)已經(jīng)成為電光源產(chǎn)品的主要輸出國(guó)之一。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化，發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)業(yè)調(diào)整的步伐進(jìn)一步加快，一般照明電器產(chǎn)品生產(chǎn)大量向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移，而中國(guó)又是一個(gè)比較適合的國(guó)家，一是中國(guó)具備生產(chǎn)這些產(chǎn)品的條件，而是勞動(dòng)力成本比較低，從而使中國(guó)逐步成為照明電器產(chǎn)品出口大國(guó)。展望未來(lái)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，需求仍會(huì)呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。因此我設(shè)計(jì)一個(gè)聲光雙控延時(shí)開關(guān)來(lái)解決此浪費(fèi)問題。夜晚行人經(jīng)過樓道出入口時(shí)，照明燈</p><p>

8、;<b>　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　所設(shè)計(jì)的電路分為五個(gè)模塊：電源模塊，控制電路模塊，延時(shí)模塊和被控制模塊。電源模塊為整個(gè)電路提供穩(wěn)定的直流電源，使驅(qū)動(dòng)控制電路、延時(shí)模塊和小燈。信號(hào)收集模塊分為聲音信號(hào)收集模塊和光信號(hào)收集模塊。聲音信號(hào)收集模塊將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l電信號(hào)從而能夠輸入電路，起到控制開關(guān)的作用。光信號(hào)收集模塊將光強(qiáng)度的改變轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱母淖?，與聲音信號(hào)一起控制信

9、號(hào)的輸入。信號(hào)處理模塊即是可控硅對(duì)聲音，光信號(hào)導(dǎo)致的電信號(hào)的改變進(jìn)行處理，從而驅(qū)動(dòng)被控制電路，并作用于延時(shí)模塊。延時(shí)模塊是在信號(hào)處理模塊的作用下工作，起到延時(shí)的作用。被控制模塊在信號(hào)處理模塊及延時(shí)模塊的共同作用下工作，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)要求</p><p>　　實(shí)現(xiàn)一個(gè)由聲音和環(huán)境亮度共同控制的開關(guān)，在光線亮?xí)r電路總是關(guān)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(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)燈泡發(fā)光，并開始進(jìn)入延時(shí)狀態(tài)，一段時(shí)間后，可控硅自動(dòng)斷開，燈泡熄滅。</p><p><b>　　2.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一款智能電路開關(guān)，通過對(duì)周圍一定的范圍內(nèi)的信號(hào)接收，可以在晚上有人經(jīng)過自動(dòng)亮起，從而達(dá)到自動(dòng)管理電源。在白天或沒人就不會(huì)亮，在只有一定的范圍內(nèi)才能接收到信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娐沸盘?hào)，節(jié)

11、約能源綠色環(huán)保。</p><p>　　1．白天控制開關(guān)不通，在有光時(shí)，即使有聲音也不能亮。在晚上或光線不足時(shí)，只要有人經(jīng)過發(fā)出聲音，燈泡就會(huì)點(diǎn)亮。</p><p>　　2．要求靈敏度高，感應(yīng)距離為3米。</p><p>　　3．延時(shí)120S后開關(guān)能自動(dòng)斷開，延時(shí)時(shí)間剩下2S時(shí)，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(shè)計(jì)的主要功能 </p><p>　　白天不亮，夜間有聲音（喊話拍手）時(shí)燈亮，延時(shí)一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)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(shè)計(jì)采用四個(gè)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(shí)又利用其發(fā)光特性兼作待機(jī)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(dòng)開關(guān)，在夜間有聲響信號(hào)被MIC接收轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過C2耦合到VT的基極，音頻信號(hào)的正半周加到VT基極時(shí)，VT由放大狀態(tài)進(jìn)入飽和狀態(tài)，相當(dāng)于將晶閘管的控制極接地，電路無(wú)反應(yīng)。而音頻信號(hào)的負(fù)半周加到VT基極時(shí)，迫使其由放大狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，集電極上升為高電位，輸出電壓觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，使主電路有電流流過

14、，等效于開關(guān)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(guān)就是把火線斷開，再用一個(gè)開關(guān)連接火線。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電源就接到電路上去，整個(gè)電路通電開始工作?，F(xiàn)在利用PC版上的各個(gè)電路元件工作再把電流輸送到燈泡。 </p><p>　　從我們學(xué)習(xí)二極管、三極管的工作原理，

15、設(shè)計(jì)一個(gè)電路延時(shí)控制開關(guān)，有效快捷控制走廊樓道公共的開關(guān)，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(shè)計(jì)部分</p><p>　　本次聲控延時(shí)開關(guān)分為四個(gè)模塊， 電源模塊、信號(hào)收集模塊、信號(hào)處理模塊、延時(shí)模塊。</p><p>　　電源模塊為整個(gè)電路提供穩(wěn)定的電源，通過信號(hào)收集模塊，收集外界信號(hào)，在傳輸給信號(hào)處理模塊，進(jìn)行信號(hào)的分析處

16、理，再傳給延時(shí)模塊，從而控制電路。 </p><p><b>　　3.1電源理模塊</b></p><p>　　為整個(gè)電路提供 18 的直流電源，是電路的動(dòng)力來(lái)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(gòu)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(gè)穩(wěn)壓二極管構(gòu)成，利用二極管的穩(wěn)壓特性，使得到不受電網(wǎng)電壓 波動(dòng)和負(fù)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(shí)電路，繼電器組成?？刂齐娐酚晒饷綦娮璧淖柚档母淖儊?lái)改變對(duì)VT鉗位作用。延時(shí)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(hào)和聲音信號(hào)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(shí)電路C4和R7。當(dāng)

19、電容C4已有電壓U0時(shí)，且二極管無(wú)正偏截止時(shí)電容器立即對(duì)電阻R7驚醒放電從而實(shí)現(xiàn)了延時(shí)的效果。當(dāng)電容放電結(jié)束時(shí)，延時(shí)結(jié)束。</p><p>　　3.2.1信號(hào)收集與信號(hào)處理</p><p>　　信號(hào)的收集通過光敏電阻，和駐極體話筒MIC采集外界信號(hào)。信號(hào)處理當(dāng)環(huán)境有一定光線的時(shí)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(shí)拍手，電路也無(wú)反應(yīng)。到夜間時(shí)，光敏電阻的阻

20、值上升到1MΩ左右，對(duì)VT解除了鉗位作用，此時(shí)VT處于放大狀態(tài)，如果無(wú)聲響，那么VT的集電極仍為低電位，晶閘管因無(wú)觸發(fā)電壓而關(guān)斷。當(dāng)拍手時(shí)聲音信號(hào)被MIC接收轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過C2耦合到VT的基極，音頻信號(hào)的正半周加到VT基極時(shí)，VT由放大狀態(tài)進(jìn)入飽和狀態(tài)，相當(dāng)于將晶閘管的控制極接地，電路無(wú)反應(yīng)。而音頻信號(hào)的負(fù)半周加到VT基極時(shí)，迫使其由放大狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，集電極上升為高電位，輸出電壓觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，使主電路有電流流過，等效于開關(guān)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(dāng)MIC獲取到聲音信號(hào)后，其會(huì)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，有聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)控制電子開關(guān)，所以必須加三極管放大器放大該信號(hào)。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(dāng)環(huán)境有一定亮度時(shí)，LR阻值很小，所以1處于低電位，不論2是什么點(diǎn)位,YFA的輸出總是高電位，二極管IN4007因?yàn)殡妷悍雌刂?，C2和R4下端始終處于高電位，也就是使3、4的四個(gè)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(qiáng)度的音響燈都不會(huì)發(fā)光。</p><p><b>　?。?）開關(guān)電路：</b>&

23、lt;/p><p>　　當(dāng)電壓信號(hào)達(dá)到一定值時(shí)，電子開關(guān)打開。當(dāng)電壓信號(hào)小于此值時(shí)，電子開關(guān)關(guān)閉。其起到的主要作用是控制延時(shí)電路中的電容充放電。聲音信號(hào)變成直流控制電壓，管控電路在有光照射時(shí)，光敏電阻阻值變小，對(duì)直流控制電壓衰減很大</p><p>　　3.2.2 延時(shí)控制模塊</p><p>　　由于需要燈泡持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，大概在90S 左右，所以延時(shí)電路的設(shè)計(jì)根據(jù)電容

24、的特性，當(dāng)夜間無(wú)光時(shí)，電子開關(guān)打開時(shí)，C2連通，即開始充電，當(dāng)電子開關(guān)關(guān)閉后，C2開始放電。當(dāng)C2電壓降到低至1/2電壓時(shí)（大約90分鐘）YFG,YFD反轉(zhuǎn)，可控硅截止，點(diǎn)燈關(guān)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(gè)電阻，從而可以一個(gè)延時(shí)電路，即圖中的由延時(shí)電阻器 R6 和延時(shí)電容器 C2 組成的延時(shí)電路。</p><p><b>　　延時(shí)模塊</b></p><

25、;p>　　3.2.3元件及管腳說明</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)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(xì)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(cuò)誤，否則會(huì)出現(xiàn)燒毀元件，發(fā)生危險(xiǎn)。</p><p>　　準(zhǔn)備好元件，先用萬(wàn)用表測(cè)量各元件的質(zhì)量。焊接時(shí)注意先焊接無(wú)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(shí)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(shí)，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(jí)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>　　（1）燈泡直接接在電源回路上，從而使燈泡一直處于導(dǎo)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>　?。?）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(dǎo)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(shí)間短</b&

30、gt;</p><p>　　這是延時(shí)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(duì)電阻進(jìn)行替換。若更換后，延時(shí)時(shí)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(shí)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(shí)間比理論計(jì)算少。</p><p>　　3、燈泡響應(yīng)靈敏度低</p><p

31、>　　如果需要很大響聲，燈泡才能觸發(fā)點(diǎn)亮，則說明電路元件性能下降，此時(shí)應(yīng)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(xiàng)：</b></p><p>　　1、接好聲光控延時(shí)開關(guān)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(cè)試關(guān)鍵點(diǎn)電壓及波形，并測(cè)量燈泡點(diǎn)亮維持時(shí)間t（延時(shí)時(shí)間）。記錄

32、測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)注意標(biāo)明燈泡的工作情況。</p><p>　　2、調(diào)試時(shí)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(jié)</b></p><p>　　在這一周的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)中，我做的課題是“聲光控感應(yīng)延時(shí)開關(guān)”。這是一種聲音和光照雙控照明燈，它可以用于樓梯、過道、庫(kù)房的場(chǎng)合。白天光照好，不管過路者發(fā)出多大聲音

33、，都不會(huì)是燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器只要檢測(cè)到有碎發(fā)聲響，就會(huì)自動(dòng)亮為行人照明，過一段時(shí)間后又自動(dòng)熄滅，節(jié)能節(jié)點(diǎn)。在電源設(shè)計(jì)中要根據(jù)其主體電路及執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同，要求可靠，價(jià)廉，有效益。由于此開關(guān)在光線較暗時(shí)是否接通取決于聲音的強(qiáng)弱，</p><p>　　因此為加強(qiáng)其工作效應(yīng)，設(shè)計(jì)了信號(hào)放大整形電路，微弱的信號(hào)經(jīng)過此電路加工也能使開關(guān)工作。本次的聲光控制開關(guān)的設(shè)計(jì)實(shí)踐將我們學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到了實(shí)踐，深化了對(duì)數(shù)字電

34、路設(shè)計(jì)、和模擬電子設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，使我們?cè)谠O(shè)計(jì)的實(shí)踐中獲得新知。學(xué)習(xí)了一年的理論知識(shí)和實(shí)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(dú)立動(dòng)手，老師和同學(xué)的耐心指導(dǎo)下，讓我學(xué)會(huì)了分析電路、設(shè)計(jì)電路的步驟以及計(jì)算機(jī)輔助作圖等。</p><p>　　在此設(shè)計(jì)中利用到了三極管的放大、光敏效應(yīng)，讓我們進(jìn)一步空固和掌握前面所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，加深對(duì)了對(duì)模擬電路數(shù)字電路理解，對(duì)元?dú)饧氖褂酶由羁?。設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shí)學(xué)得也不透徹，我覺得做一次課程設(shè)計(jì)從每一個(gè)細(xì)節(jié)都在鍛煉著我們，都能從中收獲良多，能把知識(shí)真正變成自己的東西。所焊實(shí)物尚有許多不足，個(gè)別功能還不能很好的實(shí)現(xiàn)，主要原因是考慮問題不周全，電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)少，實(shí)際動(dòng)手能力不足。在以后的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中加以改進(jìn)和提高。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)<

36、/b></p><p>　　[1] 強(qiáng)錫富，《傳感器》，機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 徐同舉，《新型傳感器基礎(chǔ)》，機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[3] 劉亮等，《先進(jìn)傳感器及其應(yīng)用》，化學(xué)工業(yè)出版社 </p><p>　　[4] 吳建平.《傳感器原理及應(yīng)用》</p><p>

37、　　[5] 童詩(shī)白主編·模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)·高等教育出版社·2006年6月</p><p>　　[6] 郭海文主編·電氣實(shí)驗(yàn)技術(shù)·中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社·2008年12月</p><p>　　[7] 劉慰平主編·電子技能實(shí)訓(xùn)·北京理工大學(xué)出版社·2008年8月</p><p>