声光双控照明器的设计

1、一一. .设计要求设计要求1、电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应，控制、电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应，控制 照明灯第一级开关。照明灯第一级开关。2、电路能够通过照明灯开关对声强的感应，在第一级、电路能够通过照明灯开关对声强的感应，在第一级 开关开通的前提下，控制照明灯点亮。开关开通的前提下，控制照明灯点亮。3、电路能够实现照明灯点亮、电路能够实现照明灯点亮t时间后自动关断，并且时间后自动关断，并且 时间时间t可以调节。可以调节。4、电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照、电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照 明灯应重新通电时间明灯应重新通电时间t。二二. 电路组成电

2、路组成 电路由声音采集电路、放大电路、光控电路、单稳态电路由声音采集电路、放大电路、光控电路、单稳态触发电路组成。触发电路组成。项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计三三. .单元电路设计单元电路设计回顾：回顾：项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计单相桥式整流电路单相桥式整流电路+-u2正半周时正半周时电流通路电流通路TRLuou1D4D2D1D3u2AB+-+u0u1TRLu2负半周时负半周时电流通路电流通路TRLu1D4D2D1D3u2AB-+_三三. .单元电路设计单元电路设计回顾：回顾：项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声

3、光双控制延时照明灯的设计1. 单相桥式整流电路单相桥式整流电路+41231u2u220V+-RLOuV21VV3V4-+u2负半周时：负半周时：D2、D4加正向电压导通加正向电压导通， D1 、D3加反向电压截止。加反向电压截止。其输出波形如下图所示。其输出波形如下图所示。u2ttuotio 项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计u20 时时D1,D3导通导通D2,D4截止截止电流通路电流通路:A D1RLD3Bu20 时时D2,D4导通导通D1,D3截止截止电流通路电流通路:B D2RLD4A输出是脉动的直流电压！输出是脉动的直流电压！u2tt单相桥式整流电路输出

4、波形及二极管上电压波形单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形tuou2D4D2D1D3RLuoABuD4,uD2uD,uD2uD3,uD1uD3,D+_U0项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计整个周期的输出波形如下图所示：tuou2ttiO tuO tiO 、tuOtiO项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计三三. .单元电路设计单元电路设计回顾：回顾：项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计2. 可控硅可控硅AKG又称晶闸管。又称晶闸管。四层半导体四层半导体N1P2N2P1J1J2J3三个三个PN结结三个

5、电极三个电极阳极阳极A：从：从P1引出引出阴极阴极K：从：从N2引出引出控制极控制极G：从：从P2引出引出KGA阳极阳极阴极阴极控制极控制极P1N1N2P2项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计6V3VSCRAKGS（A）6V3VSCRAKGS（B）6V3VSCRAKGS（D）阳极A阴极K开关S灯泡亮灭情况工 作 特 点1+-断开2-+3+-闭合4+-断开不亮不亮不亮不亮亮亮亮亮只在阳极和阴极间加正向电压，可控硅不导通不导通在阳极和阴极间加反向电压，可控硅不导通不导通在阳极A和阴极K间加正向电压，同时控制极加正向触发电压,可控硅导通导通可控硅导通后，除去触发电压，继

6、续导通导通（C）6V3VSCRAKGS2. 可控硅可控硅项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计2. 可控硅可控硅可控硅为什么具有上述四个工作特点？可控硅为什么具有上述四个工作特点？这是由其内部结构决定的这是由其内部结构决定的N1P2N2P1J1J2J3KGAP1N1P2N2P2N1GKA沿虚线剖开可看成由两个三极管组成12IB1 1IB1IB1（b）（a）（c）项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计2. 可控硅可控硅可控硅导通的条件：可控硅导通的条件：A、在阳极和阴极之间加正向电压B、同时在控制极加正触发电压二者缺一不可使导通的可控硅关断

7、的方法：使导通的可控硅关断的方法：A、减小阳极电流至一定值（维持电流）B、切断阳极电源可控硅具有控制强电的作用可控硅具有控制强电的作用分析下列两个电路，在开关S接通后又断开时，灯泡的明暗情况有何不同？（设两个电路元件参数完全相同）SCRG1G2RS(A图)SCRG2RSV(B图)答案：灯亮灯亮灯灭灯灭思考思考项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计2. 可控硅可控硅可控硅可控硅导导通的判别：通的判别：A、判别电极用红表棒固定接触任一电极不变，黑表棒分判别电极用红表棒固定接触任一电极不变，黑表棒分别接触其

8、余两个电极，如果接触一个极时一次显示别接触其余两个电极，如果接触一个极时一次显示0208V，接触另一个电极时显示溢出，则红表棒所接的为，接触另一个电极时显示溢出，则红表棒所接的为G，显示溢出时黑表棒所接的为，显示溢出时黑表棒所接的为A，另一极为，另一极为K。若测得不。若测得不是上述结果，需将红表棒改换电极重复以上步骤，直至得是上述结果，需将红表棒改换电极重复以上步骤，直至得到正确结果。到正确结果。 项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计2. 可控硅可控硅可控硅可控硅导导通的判别：通的判别：B、判别触发特性数字万用表二极管挡所能提供的测试电判别触发特性数字万用表二极管

9、挡所能提供的测试电流仅有流仅有1mA左右，故只能用于考察小功率单向晶闸管的左右，故只能用于考察小功率单向晶闸管的触发能力。操作方法如下：用红表棒固定接触触发能力。操作方法如下：用红表棒固定接触A不变，黑不变，黑表棒接触表棒接触K，此时应显示溢出，此时应显示溢出(关断状态关断状态)。接着将红表棒。接着将红表棒在保持与在保持与A接通的前提下去碰触接通的前提下去碰触G，此时显示值一般在，此时显示值一般在08V以下以下(转为导通状态转为导通状态)。随即将红表棒脱离控制极，。随即将红表棒脱离控制极，导通状态将继续维持。如果反复多次测试都是如此，说明导通状态将继续维持。如果反复多次测试都是如此，说明管子触

10、发灵敏可靠。这种方法只适用于维持电流较小的管管子触发灵敏可靠。这种方法只适用于维持电流较小的管子。子。 项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（一）电源控制电路（一）电源控制电路 整流整流电路把交流电能转换电路把交流电能转换为直流电能的电路为直流电能的电路 。 工作工作原理原理：利用：利用4个二极管个二极管接成电桥使在接成电桥使在Ui的正负半的正负半周的电压经过两只二极管周的电压经过两只二极管交替导通，即在负载上形交替导通，即在负载上形成了单方向的全波脉冲电成了单方向的全波脉冲电压。其中单向桥式整流电压。其中单向桥式整流电路对电压的利用率路对电压的利用率高。高。 对

11、可控硅提供正向电压。对可控硅提供正向电压。项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（二）光控制电路（二）光控制电路 1.光敏电阻的主要参数光敏电阻的主要参数（1）暗电阻）暗电阻:光敏电阻在不受光照光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，射时的阻值称为暗电阻， 此时此时流过的电流称为暗电流流过的电流称为暗电流（2）亮电阻：光敏电阻在受光照）亮电阻：光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。流过的电流称为亮电流。（3）光电流：亮电流与暗电流之）光电流：亮电流与暗电流之差称为光电流。差称为光电流。 光敏电阻原理介绍光敏电阻原理

12、介绍 光敏电阻光敏电阻器是利用器是利用半导体半导体的的光电效应光电效应制成的一种制成的一种电阻值随入射光的强弱电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光弱，电阻增大。 项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（二）光控制电路（二）光控制电路光敏电阻的检测方法光敏电阻的检测方法 常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的

13、阻值光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达（暗阻）可达110M欧欧,在强光条件（在强光条件（100LX）下，）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。 项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（二）光控制电路（二）光控制电路项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（二）光控制电路（二）光控制电路当光线亮时当光线亮时 光敏电阻光敏电阻RL1阻值小，阻值小，R7和和RL1分压后的电压小。分压后的电压小。当光线暗时当光线暗时 光敏电阻光敏电阻RL1阻值大，阻值大，R7和和RL1分压后的电压大。分压后

14、的电压大。 光控电路由光敏电阻器光控电路由光敏电阻器RG，电阻器，电阻器R5和和CD4011中的中的D1组成。组成。 项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（二）光控制电路（二）光控制电路 工作工作原理原理：当有足够：当有足够的光照射在光敏电阻的光照射在光敏电阻上时，其电阻值突然上时，其电阻值突然降得很低，既光敏电降得很低，既光敏电阻两边的电压就很小，阻两边的电压就很小，即不能形成高电平，即不能形成高电平，使其后级电路不能工使其后级电路不能工作。作。 0项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（二）光控制电路（二）光控制电路 工作工作原理原

15、理：在黑暗状：在黑暗状态下光敏电阻态下光敏电阻RG呈呈高阻态，电路通过高阻态，电路通过R5在光敏电阻在光敏电阻RG形形成高电平。当同时有成高电平。当同时有声音信号时，经过声音信号时，经过CD4011的一个与非的一个与非门门D1使后级电路工使后级电路工作。作。 1项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（二）光控制电路（二）光控制电路项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（三）放大电路（三）放大电路 芯片4脚输出高电平使二极管VD5导通对C3充电。 在此期间通过VD5对C3快速充电，充电电流大，充电时间很短，快速将C3上电压充满，C3上所得的

16、电压经R8慢慢放电。 1项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（四）延时电路（四）延时电路项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（五）声控电路（五）声控电路驻极体话筒驻极体话筒也叫电容话筒。也叫电容话筒。内部由一个场效应管和一篇金内部由一个场效应管和一篇金属膜片构成，声音导致金属膜属膜片构成，声音导致金属膜片震动，从而让场效应管输出片震动，从而让场效应管输出相应的电压相应的电压.在电话机里面大多都是是用的在电话机里面大多都是是用的驻极体话筒驻极体话筒.驻极体话筒结构图驻极体话筒结构图 屏蔽输出接地接头阻抗变换防尘罩灵敏度色点铜垫圈及驻极体

17、场效应管金属外壳带孔后极板有机支架弹簧带印制接点的底板探头项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（五）声控电路（五）声控电路驻极体话筒工作原理驻极体话筒工作原理。 当当驻极体膜片遇到声驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容波振动时，引起电容两端的电场发生变化，两端的电场发生变化，从而产生了随声波变从而产生了随声波变化而变化的交变电压。化而变化的交变电压。 驻极体驻极体膜片与金属极膜片与金属极板之间的电容量比较板之间的电容量比较小，一般为几十小，一般为几十PF。因而它的输出阻抗值因而它的输出阻抗值很高，约几十兆欧以很高，约几十兆欧以上。这样高的阻抗是上。这样高的阻抗是不能

18、直接与音频放大不能直接与音频放大器相匹配的。所以在器相匹配的。所以在话筒内接入一只结型话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来场效应晶体三极管来进行阻抗变换。进行阻抗变换。屏蔽输出接地接头阻抗变换防尘罩灵敏度色点铜垫圈及驻极体场效应管金属外壳带孔后极板有机支架探头带印制接点的底板项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（五）声控电路（五）声控电路项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（五）声控电路（五）声控电路驻极体话筒的主要参数驻极体话筒的主要参数（1）工作电压（）工作电压（UDS）：指驻极体话筒正常工作时，所：指驻极体话筒正常工作时，所必须

19、施加在话筒两端的最小直流工作电压。该参数视型必须施加在话筒两端的最小直流工作电压。该参数视型号不同而有所不同，即使是同一种型号也有较大的离散号不同而有所不同，即使是同一种型号也有较大的离散性，通常厂家给出的典型值有性，通常厂家给出的典型值有1.5V、3V和和4.5V3种。种。 （2）工作电流（）工作电流（IDS）：）：指驻极体话筒静态时所通过指驻极体话筒静态时所通过的直流电流，它实际上就是内部场效应管的静态电流。的直流电流，它实际上就是内部场效应管的静态电流。与工作电压类似，工作电流的离散性也较大，通常在与工作电压类似，工作电流的离散性也较大，通常在0.11mA。项目九项目九 声光双控制延时照

20、明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（五）声控电路（五）声控电路驻极体话筒的主要参数驻极体话筒的主要参数（3）最大工作电压（）最大工作电压（UMDS）：驻极体话筒内部场效应：驻极体话筒内部场效应管漏、源极两端所能够承受的最大直流电压。超过该极管漏、源极两端所能够承受的最大直流电压。超过该极限电压时，场效应管就会被击穿损坏。限电压时，场效应管就会被击穿损坏。（4）灵敏度：）灵敏度：指指话筒在一定的外部声压作用下所能产话筒在一定的外部声压作用下所能产生音频信号电压的大小，其单位通常用生音频信号电压的大小，其单位通常用mV/Pa（毫伏（毫伏/帕）或帕）或dB（0dB=1000mV/Pa）。一般驻极体

21、话筒的灵）。一般驻极体话筒的灵敏度多在敏度多在0.510mV/Pa或或-66-40dB范围内。话筒灵敏范围内。话筒灵敏度越高，在相同大小的声音下所输出的音频信号幅度也度越高，在相同大小的声音下所输出的音频信号幅度也越大。越大。项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（五）声控电路（五）声控电路驻极体话筒的主要参数驻极体话筒的主要参数（5）频率响应：）频率响应：也称频率特性，是指话筒的灵敏度随声也称频率特性，是指话筒的灵敏度随声音频率变化而变化的特性，常用曲线来表示。一般说来，音频率变化而变化的特性，常用曲线来表示。一般说来，当声音频率超出厂家给出的上、下限频率时，话筒

22、的灵当声音频率超出厂家给出的上、下限频率时，话筒的灵敏度会明显下降。驻极体话筒的频率响应一般较为平坦，敏度会明显下降。驻极体话筒的频率响应一般较为平坦，其普通产品频率响应较好（即灵敏度比较均衡）的范围其普通产品频率响应较好（即灵敏度比较均衡）的范围在在100Hz10kHz，质量较好的话筒为，质量较好的话筒为40Hz15kHz，优，优质话筒可达质话筒可达20Hz20kHz。 （6）输出阻抗：）输出阻抗：指话筒在一定的频率（指话筒在一定的频率（1kHz）下输出）下输出端所具有的交流阻抗。驻极体话筒经过内部场效应管的端所具有的交流阻抗。驻极体话筒经过内部场效应管的阻抗变换，其输出阻抗一般小于阻抗变换

23、，其输出阻抗一般小于3k。项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（五）声控电路（五）声控电路驻极体话筒的主要参数驻极体话筒的主要参数（7）固有噪声：）固有噪声：指在没有外界声音时话筒所输出的噪声指在没有外界声音时话筒所输出的噪声信号电压。话筒的固有噪声越大，工作时输出信号中混信号电压。话筒的固有噪声越大，工作时输出信号中混有的噪声就越大。一般驻极体话筒的固有噪声都很小，有的噪声就越大。一般驻极体话筒的固有噪声都很小，为微伏级电压。为微伏级电压。 （8）指向性：）指向性：也叫方向性，是指话筒灵敏度随声波入射也叫方向性，是指话筒灵敏度随声波入射方向变化而变化的特性。话筒

24、的指向性分单向性、双向方向变化而变化的特性。话筒的指向性分单向性、双向性和全向性性和全向性3种。单向性话筒的正面对声波的灵敏度明显种。单向性话筒的正面对声波的灵敏度明显高于其他方向，并且根据指向特性曲线形状，可细分为高于其他方向，并且根据指向特性曲线形状，可细分为心形、超心形和超指向形心形、超心形和超指向形3种；双向性话筒在前、后方向种；双向性话筒在前、后方向的灵敏度均高于其他方向；全向性话筒对来自四面八方的灵敏度均高于其他方向；全向性话筒对来自四面八方的声波都有基本相同的灵敏度。的声波都有基本相同的灵敏度。常用的机装型驻极体话筒绝大多数是全向性话筒。常用的机装型驻极体话筒绝大多数是全向性话筒

25、。 当当BW获取获取到声音信到声音信号后，其会转换成电号后，其会转换成电信号，如图所示，信号，如图所示， 声控电路由传声器声控电路由传声器 BW，电阻器，电阻器R2,R4，晶体管晶体管VT、电容、电容C1和和CD4011中的中的D1组组成。成。 项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（五）声控电路（五）声控电路 工作工作原理原理：话筒将声音：话筒将声音信号转化为负极性的电信号转化为负极性的电信号，但接收到的微弱信号，但接收到的微弱信号经信号经C2滤波，通过由滤波，通过由三极管三极管VT组成的放大器组成的放大器把微弱的信号进行放大，把微弱的信号进行放大，其集电极输出正

26、极性的其集电极输出正极性的电信号送到电信号送到CD4011的的2脚。并通过脚。并通过R4给基极提给基极提供导通电压。供导通电压。项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（五）声控电路（五）声控电路项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计（六）阻容电路（六）阻容电路吸收因三极管或者可控硅关断时产吸收因三极管或者可控硅关断时产生的浪涌电压生的浪涌电压 防止浪涌电压损坏防止浪涌电压损坏三极管或者可控硅三极管或者可控硅SGK10型声光控延时开关原理图型声光控延时开关原理图白天白天010010有声项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照

27、明灯的设计SGK10型声光控延时开关原理图型声光控延时开关原理图夜晚夜晚1011011有声导通项目九项目九 声光双控制延时照明灯的设计声光双控制延时照明灯的设计整机工作原理整机工作原理 工作原理：延时电路的设计主要由C3和R8组成。当夜晚有响声（如脚步声、说话声等），驻极话筒会接收到信号并通过三极管VT对其进行放大之后送到CD4011的1脚，同时光敏电阻这时也呈高阻态并送入CD4011的2脚，经与非关系后3脚输出低电平，（集成芯片引脚的连接方式如图4-3所示）芯片4脚输出高电平使二极管VD5导通对C3充电。最终芯片11脚输出高电平去控制晶闸管导通点亮灯泡L。在此期间同时通过VD5对C3快速充电，充电电流大，充电时间很短，快速将C3上电压充满，C3上所得的电压经R8慢慢放电，此时就算没有响声灯泡仍然点亮，直到C3上的电放完，可控硅截止灯泡熄灭等待下一次触发。声光控延时开关调试 实际调试；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