延时声光控节电开关电路多图.doc

延时声光控节电开关电路图 此开关白天控制灯不亮，晚上有声音自动点亮，延时一段时间自动关断。将它安装在过道、厕所走廊等需要自动照明的地方，不仅方便实用，又有显著的节能效果。 工作原理：电路如下图，220V市电通过灯丝、D3-D7、降压整流后，经过R7限流、D2、C3稳压滤波为电路提供稳定的工作电压。R4、RG组成分压电路，白天由于光照RG阻值变小，YFA1脚电位 被拉低，由与非门的逻辑关系可知此时YFA3脚输出为高电平，经过YF2反相变为低电平，D1截止后级电路不动作。晚上光线暗RG阻值变大，YFA1脚电位升高，如果此时有声音被MIC接收，经C1耦合T1放大，在R3上形成音频电压，此电压如高于1/2电源电压，则YF13脚输出低电平，经YFB反相，4脚输出的高电平经D1向C2瞬间充电，使YFC输入端接近电源电压，10脚输出低电平，由YFD反相缓冲后经R6触发可控硅导通，电灯正常点亮。（此时则由C3向电路供电）如此后无声被MIC接收，则YFA输出恢复为高电平，C2通过R5缓慢放电，当C2电压下降到低于1/2电源电压时（按图中参数约一分钟）YFC反转、YFD反转，可控硅（SCR）截止电灯关闭，等待下次触发。 元件选择：MIC用驻极体话筒，RG用一般光敏电阻即可，YFA-YFD用一片低工耗COMS四与非门电路TC4011，T1用9014低频管，放大倍数越大灵敏度越高，D1用IN4148，D2是7.5v的稳压管，C2、C3用电解电容、SCR可选用MCR100-61A的单向可控硅，电阻均为1/8w炭膜电阻，阻值按图。D4-D7用IN4007，反向漏电必须小。电灯的功率不能超过60W。/简易触摸延时开关 河北 刘峰 周炳竣 本文介绍一款廉价易制的触摸延时开关，以数字集成电路四2输入与非门CD4011为核心，再加上十来个外围元器件组成，电路结构简洁，工作稳定可靠，使用适用于楼道、厕所等地方的照明控制，既避免了常用机械开关噪声大易磨损的弊端，又能延时一定时间后自动关闭电灯，节省电能。 电路组成与工作原理：如附图所示。220V交流市电经照明灯泡L限流、二极管D1D4整流，电阻R2与R3分压，电容C1滤波，获得约10V的直流电压，供CD4011集成块工作使用。CD4011内含的四个2输入与非门的输入脚都两两相连，成为四个非门电路，这里分别标为F1F4。由于平时的F1的输入经电阻R6接地，输出高电平，F2就输出低电平，同时F3的输入也经电阻R5接地而输出高电平，F4输出低电平，单向可控硅SCR截止，灯泡L中流过的电流很小，不足以点亮。当人手触摸开关的上的金属片时，人体感应的杂散电压通过电阻R7使得F1输入变成高电平，从而输出低电平，F2随之输出高电平，并经隔离二极管D5给电容C2充电，电压上升到一定程度后，F3翻转输出低电平，F4输出高电平，SCR导通，灯泡L中流过的电流急剧增大，开始点亮发光。人手停止触摸后，F2输出又恢复为低电平，电容C2将通过电阻R5缓慢放电，电压逐渐降低，低到一定程度时，F3翻转输出高电平，F4输出低电平，导致单向可控硅SCR在交流电压过零时再次截止，灯泡L因流过的电流减小而熄灭。电阻R1与氖泡Ne作为电源指示，可方便人们在黑暗中快速找准开关的位置。该开关延时时间长短可通过改变电容C2和电阻R5取值来调整，按图中参数延时约1分钟，若想增加延时时间，可适当加大电容容量或电阻阻值。除了可控硅SCR规格一定要按灯泡L的负载功率选择外，其它元件没有什么特殊要求，焊接完毕无需调试即可正常工作。但需要指出的是，该电路没有和市电进行隔离，制作时务必注意安全。1、使用氖灯的单键触摸开关 接通电源后，因C3、R5的微分作用，CD4017自动复位清零，插座为断电状态。当人手触摸M1后，氖灯发光，CDS的阻值减小使U1的CL端变为高电平，Q1由此输出高电平，使TRIAC导通点亮灯泡。当人手再一次触摸M1后，U17计数一次，Q1变为低电平，Q2输出高电平，依次类推，从而实现触摸开关功能。市电两输入线分别通过R8、R9接至触摸电路，因此安装时无需区分相线、零线。CDS的亮阻为20K，暗阻大于2M。2、用CD4069制作的触摸延时开关当人手触摸感应片M后，（I）输出低电平（II）输出高电平（III）输出低电平（IV）输出高电平SCR导通TRIAC导通灯泡点亮。其中R4对C2的充电延时可保证C4能完成充电过程。当人手离开触摸感应片M后，（I）输出变为高电平，C4经R5开始放电，在此放电期间，灯泡持续点亮，当C4放电完毕，灯泡熄灭。3、用CD4011制作的触摸延时开关当人手触摸感应片M时，人体的感应信号经与非门（I）、（II）组成的高输入阻抗放大器放大后，由D1取正脉冲信号去触发由与非门（III）、（IV）组成的双稳态电路，完成开关动作。声光延时控制电路套件 作者： 周学锋时间： 2007-11-21 13:21:00声光延时控制电路（楼道灯） 集成电路CD4011是一个包含4个与非门的CMOS电路，每个与非门有2个输入端一个输出端，与非门的特点是，输入端有低电平输出高电平，输入端全部高电平输出低电平。电路中话筒将声音信号转换成电信号，并经1号与非门与390千欧电阻构成的放大器放大，从100千欧电位器输出至2号与非门，无声音时输出为高电平。3号与非门输入端因1兆欧电阻接地，输出高电平。因此，无声音时2号与非门二输入均为高电平，输出低电平。发光二极管R不亮。有声音时，信号中的负半周信号使2号与非门输入变低，输出变高，经10微法电容使3号与非门输入变高输出变低，最后将2号与非门锁定为输出高电平。发光二极管R发亮。直到电容充满（起延时作用），3号与非门输入恢复为低输出变高，如此时又无声音，2号与非门才恢复输出低电平。 发光二极管W发光必须4号与非门输出低电平，即4号与非门二个输入必须都为高。一个由2号与非门输出决定，另一个是光敏电阻处于黑暗中，阻值变大，与56千欧分压成为高电平。元件清单：共17件印刷电路板驻极体话筒集成电路CD4011白发光二极管（W）红发光二极管（R）光敏电阻瓷片电容0.01uF（103）电解电容10uF微调电位器100千欧（104）电阻8个：510欧、1千欧、15千欧、30千欧、56千欧2个、390千欧、1兆欧F1、F2和GR、R1、R2等作为交流失电且亮光消失时的信号形成电路，F3、F4构成单稳态触发电路，C8050为控制灯亮的电子开关。LM317等组成稳压电源，交流有电时提供整个电路的工作电压，并给电池浮充电,补充一点：K为测试开关，打到右为测试状态，由灯是否亮及是否足够亮可判断灯及电池是否正常，打到左为正常待命状态。这是一个应急灯控制电路。LM317是稳压电路，C8050是灯的电子开关，CD4011是振荡控制电路，MG45是光亮度控制器。mg45的作用是白天停电灯也不亮,夜晚停电才亮灯,应该是家用型的停电宝。工作原理：全自动应急灯电路由蓄电池恒压限流浮充回路和光控延时回路两部分组成。交流电压通过变压器降压，整流滤波后得到18V的直流电压，由D2、R4、12V/1.2Ah的铅酸蓄电池和LM317组成恒压、限流浮充电不间断电源，可以确保蓄电池随时处于充足电状态，12V铅酸蓄电池的浮充电压为14.4V。LM317接成恒压源，W为精密多圈可调电位器，通过调整W可以使输出端A点输出稳定的15.1V直流电压。电阻R4可以限制充电电流大小，D2可以防止市电停电后蓄电池反向放电。 R1、R2、C1、D1、F1组成交流电压检测电路，当交流电压正常时B点经过分压后电压为8伏左右，经过F1反相后输出低电平。当交流电压停电时，因为有D1隔离，所以B点电压迅速跌至0伏，经F1反相后输出高电平。 CD4011BP是COMS型四与非门集成电路，与非门工作的逻辑关系是：只有两个输入端都输入高电平时输出端才输出低电平；只要其中一个输入端输入低电平时就输出高电平。如果将两个输入端并联成一个输入端那么这个与非门等效成一个非门。门电路输入特性为：输入电压小于40电源电压时为输入低电平；输入电压大于60电源电压时为输入高电平。输出高电平时输出电压接近正电源电压；输出低电平时输出电压接近0伏。 图中两个与非门F3、F4和C5、R6组成单稳态延时电路，延时时间由C5和R6的数值决定，按照图中的数值延时时间在10分钟左右，当延时电路进入延时单稳态时F4输出低电平，使三极管T导通，灯泡点亮。单稳延时电路的工作条件是F2输出低电平，要使F2输出低电平那么F2的两个输入端必须都输入高电平，其中一个输入端用来监视交流电压，只有停电时才会输出高电平，另一个输入端是光控检测端。 R3、GR、C4和R5组成光控检测电路，用来检测周围环境光线的变化情况，当周围光线逐渐由强变弱（从白天到夜晚）或者由弱变强（从夜晚到白天）时，光敏电阻GR的阻值发生缓慢变化，使其两端的电压也随之缓慢变化，由于微分电容C4的隔离使R5两端电压为0V，延时电路没有被触发输出高电平，驱动三极管T不工作，应急灯不亮；当周围光线突然由弱变强时（晚上开灯照明），GR的阻值由大突变成小，在GR两端产生一个负跳变电压，通过C4、R5使R5两端电压仍为0V，应急灯同样不亮；只有当周围光线突然由强变弱时（停电造成电灯熄灭），GR的阻值由小突变成大，在GR两端形成一个正跳变电压，通过微分电路C4、R5使R5两端产生一个正脉冲，如果这时是交流电压消失，F2的另一个输入端也是高电平，那么F2输出低电平，触发单稳延时电路工作，延时电路进入延时时F4输出低电平T导通，灯泡点亮。经过10分钟左右，单稳延时电路退出单稳状态，输出高电平，T截至，灯泡熄灭。 K是功能切换开关，有三个位置：置于中间位置是强制断开，置于左侧位置是自动，置于右侧是手动接通，可以根据需要灵活切换K的位置。正常使用时可以将全自动应急灯接通交流电源，将K置于自动位置。 用途：该应急灯即可以安装在常年累月没有自然光照的场所，也可安装在白天具有充足光照，晚上需要应急照明的地方。尤其是在晚上7点到9点用电高峰期间经常拉闸限电的农村使用。数字频率计一、实验目的1、熟悉数字频率计的工作原理。2、掌握数字频率计使用方法和设计方法。 二、原理说明数字频率计是用于测量信号（方波、正弦波或其它脉冲信号）的频率，并用十进制数字显示，它具有精度高，测量迅速，读数方便等优点。脉冲信号的频率就是在单位时间内所产生的脉冲个数，其表达式为 fNT，其中f为被测信号的频率，N为计数器所累计的脉冲个数，T为产生N个脉冲所需的时间。计数器所记录的结果，就是被测信号的频率。如在1S内记录1000个脉冲，则被测信号的频率为1000Hz。本实验课题所讨论的一种简易数字频率计原理方框图如图11-4-1所示。 图11-4-1 数字频率计原理框图晶振产生较高的标准频率，经分频器后可获得各种时基脉冲（1ms，10ms，0.1s，1s等），时基信号的选择由开关S2控制。被测频率的输入信号经放大整形后变成矩形脉冲加到主控门的输入端，如果被测信号为方波，放大整形可以不要，将被测信号直接加到主控门的输入端。时基信号经控制电路产生闸门信号至主控门，只有在闸门信号采样期间内（时基信号的一个周期），输入信号才通过主控门。若时基信号的周期为T，进入计数器的输入脉冲数为N，则被测信号的频率fN / T，改变时基信号的周期T，即可得到不同的测频范围。当主控门关闭时，计数器停止计数，显示器显示记录结果。此时控制电路输出一个置零信号，经延时、整形电路的延时，当达到所调节的延时时间时，延时电路输出一个复位信号，使计数器和所有的触发器置0，为后续新的一次取样作好准备，即能锁住一次显示的时间，使保留到接受新的一次取样为止。当开关S2改变量程时，小数点能自动移位。若开关S1，S3配合使用，可将测试状态转为“自检”工作状态（即用时基信号本身作为被测信号输入）。1、 控制电路 控制电路与主控门电路如图11-4-2所示。主控电路由双D触发器CC4013及与非门CC4011构成。CC4013(a)的任务是输出闸门控制信号，以控制主控门(2)的开启与关闭。如果通过开关S2 选择一个时基信号，当给与非门(1)输入一个时基信号的下降沿时，门1就输出一个上升沿，则CC4013（a）的 Q1 端就由低电平变为高电平，将主控门2开启。允许被测信号通过该主控门并送至计数器输入端进行计数。相隔1s（或0.1s，10ms，1ms）后，又给与非门1输入一个时基信号的下降沿，与非门1输出端又产生一个上升沿，使CC4013（a）的Q1 端变为低电平，将主控门关闭，使计数器停止计数，同时端产生一个上升沿，使CC4013（b）翻转成Q21，0，由于0，它立即封锁与非门1不再让时基信号进入CC4013（a），保证在显示读数的时间内Q1 端始终保持低电平，使计数器停止计数。图11-4-2 控制电路及主控门电路利用Q2端的上升沿送到下一级的延时、整形单元电路。当到达所调节的延时时间时，延时电路输出端立即输出一个正脉冲，将计数器和所有D触发器全部置0。复位后，Q10，1，为下一次测量作好准备。当时基信号又产生下降沿时，则上述过程重复。 微分、整形电路 电路如图11-4-3所示。CC4013（b）的Q2 端所产生的上升沿经微分电路后，送到由与非门CC4011组成的斯密特整形电路的输入端，在其输出端可得到一个边沿十分陡峭且具有一定脉冲宽度的负脉冲，然后再送至下一级延时电路。3、延时电路 延时电路由D触发器CC4013（c）、积分电路（由电位器RW1和电容器C2 组成）、非门（3）以及单稳态电路所组成，如图11-4-4所示。由于CC4013（c）的D3端接VDD ，因此，在P2 点所产生的上升沿作用下，CC4013（c）翻转，翻转后0，由于开机置“0”时或门（1）（见图11-4-5）输出的正脉冲CC4013（c）的 Q3 端置“0”，因此1，经二极管2AP9迅速给电容C2充电，使C2 二的电压达“1”电平，而此时0，电容器C2 经电位器RW1 缓慢放电。当电容器 C2 上的电压放电降至非门（3）的阈值电平VT 时，非门（3）的输出端立即产生一个上升沿，触发下一级单稳态电路。此时，P3 点输出一个正脉冲，该脉冲宽度主要取决于时间常数Rt Ct 的值，延时时间为上一级电路的延时时间及这一级延时时间之和。 图11-4-3微分、整形电路 由实验求得，如果电位器RW1用510的电阻代替，C2 取3f，则总的延迟时间也就是显示器所显示的时间为3s左右。如果电位器RW1用2M的电阻取代，C2 取22f，则显示时间可达10s左右。可见，调节电位器RW1可以改变显时间。图11-4-4延时电路 4、自动清零电路 P3 点产生的正脉冲送到图11-4-5所示的或门组成的自动清零电路，将各计数器及所有的触发器置零。在复位脉的作用下，Q30，1，于是端的高电平经二极管2AP9再次对电容C2电，补上刚才放掉的电荷，使C2两端的电压恢复为高电平，又因为CC4013(b)复位后使 Q2 再次变为高电平，所以与非门1又被开启，电路重复上述变化过程。三、实验设备及器件1、5V直流电源2、双踪示波器3、连续脉冲源4、逻辑电平显示器5、直流数字电压表6、数字频率计7、主要元、器件（供参考）CC4518（二十进制同步计数器）4只 CC4553（三位十进制计数器）2只CC4013（双D型触发器）2只CC4011（四2输入与非门）2只 CC4069（六 反相 器）1 只 CC4001（四2输入或非门）1只 CC4071（四2输入或门）1只 2AP9? （二极 管） 1只 电位器 （1M） 1只 电阻、电 容 若干 说明：1、若测量的频率范围低于1MHz，分辩率为1Hz，建议采用如图11-4-6所示的电路，只要选择参数正确，连线无误，通电后即能正常工作，无需调试。有关它的工作原理留给同学们自行研究分析。2、CC4553三位十进制计数器引脚排列及功能 输入 输出 RCPINHLE0 00不变 0 00计数 0 1 不变 01 0计数 01 0不变 00 不变 0 锁存 0 1锁存 1 0Q0Q3 0图11-4-6设计建议电路 四、设计任务和要求使用中、小规模集成电路设计与制作一台简易的数字频率计。应具有下述功能： 1、位数计4