声光控延时开关制作报告.doc

声光控延时开关报告实验小组：自动化工程学院 10班 2012079100 杨曦 王韵清 李昱霄报告人：李昱霄一、介绍 .二、电路的工作原理.三、元器件的选择 .四、制作与安装 .五、实验总结 .六、附录 .【注：拓展部分为（6）（7）未包含于主电路报告中】一、 介绍用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出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。二、 电路的工作原理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vd 1vd4，使电路结构简单，工作可靠性高。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，变为电子开关的开动作。明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元，由此可画出方框图。真值表如下：ABY110101011001 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vt的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门(vd1)的2脚，r4、r7是vt偏置电阻，c2是电源滤波电容。 为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻rg等元件组成光控电路，r5和rg组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，rg两端的电压高，即为高电平间t=2r8c3，改变r8或c3的值，可改变延时时间，满足不同目的。vd3和vd4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当c3充电到一定电平时，信号经与非门vd3、vd4后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；c3充满电后只向r8放电，当放电到一定电平时，经与非门vd3、vd4输出为低电平，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vd1vd4将交流220v进行桥式整流，变成脉动直流电，又经r1降压，c2滤波后即为电路的直流电源，为bm、vt、ic等供电。（1）电源部分这是由一个开关控制通断的直流电源，此从略。电容C1的功能只是为了改善电源的性能，减小电源的内阻，尤其在电池使用较久、电压下降时，C1可以使声控放大电路继续发挥较好的作用。（2）声控电路这里我们采用的声控电路不是三极管开关电路，而是三极管放大电路；利用放大电路的一个功能简单一点讲，就是：当三极管基极电流变大时，集电极电流会有成百上千倍的增大（电流放大作用），同时使集电极电压下降。电路中R1是三极管的偏流电阻，阻值2M（兆欧）。三极管的C集连接可变电阻W，调节这个电阻使C极的起始电压处在比与非门电路1A输入阀值（高低电平分界）略高一点的电位。1A的初始状态，由于两个输入端都是高电位，所以输出端是低电位。压电陶瓷片是作为声音的传感器使用，当外界有一定声响，它输出电压给三极管的B、E极，产生Ib，如上所述它的C极电位下降，与非门1A输出端变为高电位；声响消失，1A的输出端又回复到低电位。（3）4011内部几个与非门电路的工作过程1A的1脚（以下简称1A1）始终是高电位，1A2的电位受三极管9014集电极的控制，当外界有一定强度声响，压电陶瓷片在此作为声音传感器，即把声响传到三极管9014，使9014的集电极电压发生变化（电位下降），它和1A2连接，使1A2的电位也下降而且低于阀值使之处于低电位，于是1A的输出端Y变为高电位；暂时忽略光敏电阻LR的作用，假设2A6处于高电位，那么2A的输出端Y处于低电位，于是电源通过电阻R4和二极管4148形成电流回路，由于二极管的箝位作用，使二极管的正极一端也处于低电位（只比负极端高出0.7V）也就是把3A8、3A9、4A12、4A13（它们都并联）全部拉到低电位，而3A、4A的输出端都变为高电位，它们输出的电流把发光二极管LE点亮。（4）延时电路但C2下端的低电位是不能持久的，因为它并联着电阻R4， R4的上端连接电源正极，把下端的低电位慢慢拉高，当电位达到和超过阀值，3A、4A翻转输出端变为的低电位，于是LE熄灭，这就是延时功能；如果没有电容C2（47uF），那么下端的低电位可以很快上升，电容使上升的过程变慢，这就是电路的延时功能。（5）光控电路再看光敏电阻LR的作用：当环境有一定亮度时，LR阻值很小，所以2A6处于低电位，不论2A5是什么电位，2A的输出总是高电位，二极管4148因为电压反偏而截止， C2和R4下端始终处于高电位，也就是使3A、4A的四个并联输入端都处于高电位，它们的输出端处于低电位，所以电路在亮环境下不论出现多大强度音响LE都不会发光。（6） 闪烁电路闪烁是借由NE555p通用时基电路来实现的。（7）延时电路的时间控制通过控制滑动电阻的阻值实现了电路延时从一到十间隔为一的递推。三、元器件的选择 ic选用cmos数字集成电路cd4011，其里面含有四个独立的与非门电路。内部结构见图3，vss是电源的负极，vdd是电源的正极。可控硅t选用1 a400v的进口单向可控硅1 00-6型，如负载电流大可选用3a、6a、10a等规格的单向可控硅，单向可控硅的外形如图4所示，它的测量方法是：用r1档，将红表笔接可控硅的负极，黑表笔接正极(如印制板图所示)，这时表针无读数，然后用黑表笔触一下控制极k，这时表针有读数，黑表笔马上离开控制极k这时表针仍有读数(注意触控制极时正负表笔是始终连接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r100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，无光时电阻值大于100mq，说明该元件是完好的。二极管采用普通的整流二极管1n40011n4007。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。四、 制作与安装准备好全套元件后，用万用表粗略地(因出厂前已测量过)测量一下各元件的质量，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1、 晶体管的安装各种晶体管在安装时要注意分辨它们的型号、出脚次序和正负极性；要注意防止在安装焊接的过程中对它们造成损伤。小功率的三极管、场效应管和可控硅，封装外形有时完全相同，有些微型封装的器件，表面只能印一、两个标注字，容易混淆，应该尽量与它们的原包装一道拿取，一时用不完的要及时地放回原包装中去。有时即使是同一种型号的器件，由于生产厂家不同、其出脚的次序也有变化，一定要认准其排列不要相互插错。二极管的引出脚也有阴阳极之分，不能插反。2、 电阻的安装安装电阻时要注意区分同一电路中阻值相同而功率不同、类型不同的电阻，不要相互插错。小功率电阻大多采用卧式安装，并且要紧贴底板安装，以减少引线形成的分布电感。3、 电容的安装瓷片电容安装时要注意其耐压级别和温度系数。铝质电解电容、钽电解电容的正极所接电位一定要高于负极所接，否则将会增大损耗，尤其是铝质电解电容，极性接反工作时将会急剧发热，引起鼓泡、爆炸。4、 焊接焊接时烙铁头和焊锡靠近被元器件并认准位置，将烙铁头放在工件上进行加热，将焊锡丝放在工件上，熔化适量的焊锡，在送焊锡过程中，先将焊锡接触烙铁头，然后移动焊锡至与烙铁头相对的位置，这样做有利于焊锡的熔化和热量的传导。此时注意焊锡一定要润湿被焊工件表面和整个焊盘。待焊锡充满焊盘后，迅速拿开焊锡丝。焊接完成后，检查一下焊点的质量看看有没有是否有错焊、漏焊、虚焊，再用手指触摸元器件有无松动、焊接不牢的现象，用镊子轻轻拨动焊接部或夹住元器件引线，轻轻拉动观察有无松动现象，确保在焊接这道工艺上不出错误。5、 测试把连接好的声光控开关和灯泡连上电源，将开关放置在黑暗处，发出声响，电灯被点亮，一会儿，又自动熄灭，开关起效。打开电源开关，二极管持续发光，分别调试延时开关有明显延时间隔。试验成功。五、 实验总结通过这次ee杯 课题设计 ，锻炼了我们实验操作与动手能力，同时也检验了我们以前所学的知识理论扎实。这次ee杯 课题设计 ，虽然时间短暂，课设难度不大，但这一过程不仅提高了我们个人的动手能力，更增强了我们团队意识，相互配合，动手实践，顺利完成课程设计。的确，收益匪浅！这次课设，最大的感触就是做任何事情都要细心，稍微焊错一个小器件电路就报废。做产品开始的第一件事就是清查元件并把元件分类好。同时，还要考虑合理配置元件，感谢老师的悉心指导，有我们组员的共同努力，才有最后项目的顺利地完成，在这一周时间里，我们提高了我们个人的动手能力，让我们在独立思考解决问题。同时也培养了我们团队精神，在这个分工越来越细的社会，分工合作成了社会的主流，而这次与组员合作正好给了我们这样的机会，以致顺利完成课程设计，同时也让我们知道课设是怎么一回事，要做些什么，怎样做，要注意些什么问题等，也使得我们对以后的毕业设计有所了解和有所准备。六、 附录 【一】 参考文献主要参考资料：1. 模拟电子技术基础（第四版） 清华大学电子学教研组 童诗白 华成英主编 【二】 致谢本课题在进行过程中得到 邱渡裕老师、潘惠青老师、韩涛导生、武鹏德学长及自动化科协