声光控延时开关实验报告.doc

. . . .数字电路实验报告 实验项目： 声光控延时开关 学院： 专业： 年级： 学号： 姓名： （ 20 -20 ）学年第 学期声光控延时开关实验报告 1、 设计目的1、进一步掌握CD4011数字集成电路的工作原理和应用；2、学会如何选择主要元件及参数计算；3、进一步提高分析、设计和动手能力。二、电路的工作原理 声光控延时开关的电路原理图见图一所示。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VD1VD4，使电路结构简单，工作可靠性高。 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，由此可画出图二所示的方框图。 结合图二来分析图一。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、77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，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。3、 元器件的选择 IC选用COMS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，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（本实验采用5516型），有光照射时电阻为8K以下，无光时电阻值大于1M，说明该元件是完好的。二极管采用普通的整流二极管IN4007。总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定范围内选用。其它元件按图一所示的标注即可。四、 安装制作 准备好全套元件后，用万用表粗略地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。在安装时我们主要是采取先安装小的元件比如电阻、整流管，再安装比较大的元件如电容、IC插座等。在安装过程中同时考虑元件的所占的空间和位置，以便节省材料，节约成本。以下是本次实验的元件清单。元件清单序号名称型号位号数量序号名称型号位号数量1集成电路CD4011IC1块8电阻器47KR2、R32支2单向可控硅100-6T1支9电阻器470K、1MR5、R72支3三极管9014VT1支10电阻器2.2MR4、R8、R93支4整流二极管IN4007VD1-VD55支11瓷片电容104C11支5驻极体542dBBM1支12电解电容10uP/10VC2、C31支6光敏电阻器625ARG1支13可调电阻1MR101支7电阻器10K、120KR6、R12支14IC插座14P五、调试 调试前，先将焊好的电路板对照原理图认真核对一遍，查看是否有错焊、漏焊、短路、元件相碰等现象发生，确定没有问题后将进行通电实验。首先我们将电路改为低压即低于10V的电压进行通电实验（我选择4.48V的电压），然后先将光敏电阻的光挡住，将ab分别接在电灯的开关位上（我用耐压比较高的灯当做负载），用手轻拍驻极体，这时灯亮，若用光照射光敏电阻，再用手重拍驻极体，这时灯不亮，说明光敏电阻完好，说明实验成功。 然后我又将电路改回220V的电路进行220V市电进行实验，市电进行实验要注意人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。用万用表检测时，只用将万用表两表笔接触电路板相应处即可。实验也取得了成功。六、测量测量得到的技术指标：1.输入电压：4.48V 2.触发电压：2.32V3.延时范围：5S 62S4.静态电流：102uA7、 问题讨论实验调试过程中出现的故障及解决方法： 1灯泡一直不亮 这种情况可能是灯泡断路也可能是电源或控制电路出现故障。在确认灯泡正常的情况下先检查C2两端是否有10V以下直流电压。如果没有，说明整流二极管VD1VD4或电阻或焊点出现开路性故障或C2损坏应逐一检查确诊。若C2两端电压正常，再检查光敏电阻是否正常光敏电阻在用黑纸包裹起来后测量其阻值应在1M以上。在有光照射下阻值应只有数百欧姆否则应予更换。当确认光敏电阻正常后，用黑纸严密包裹起来然后在四个与非门输入端依次加入人为触发信号并用万用表监测其输出端电平是否改变。若不变在外围元件正常的情况下，说明CD4011损坏。若证明CD4011正常。在CD4011（11）脚有高电平输出的前提下灯泡仍不亮那只有是R3或可控硅出现开路性损坏。若在CD4011各输入端人为加入触发信号，CD4011能正常翻转且灯泡能点亮。则应检查话筒、C1、VT。经过以上流程一级一级的排查，最终发现光敏电阻损坏。可能被电烙铁的高温损坏。 2灯泡长亮不熄 这种情况表明故障主要在控制电路可先检查可控硅是否已击穿。若正常，再查VT ce极是否开路；R7阻值是否增大：VD5是否开路。若未发现异常，则有可能是CD4011内部损坏可按上述人为加触发信号的方法予以确认。若CD4011正常。则应考虑本控制开关的两引线接线柱是否有相碰的地方。最终发现由于供电是直流导致可控硅达不到断开的条件所致。八、制作结论本制作测得输入电压：4.48V而触发电压：2.32V符合CD4011集成电路的技术指标;同时我们将电路改进使得电路实现延时可调的功能，其调整范围为5S 62S，日后也可根据自身需要自行改变C3、R8、R9、R10的值以扩大其延时时间。我们还测得其静态电流：102uA，这样大大降低电路的功耗，提高电源效率，所以认为此次试验取得成功。与此同时我从此实验进一步掌握数字集成电路的应用，同样也提高了我们对电路的分析能力和自身的动手能力。1. 若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。2. 若不是心宽似海，哪有人生风平浪静。在纷杂的尘世里，为自己留下一片纯静的心灵空间，不管是潮起潮落，也不管是阴晴圆缺，你都可以免去浮躁，义无反顾，勇往直前，轻松自如地走好人生路上的每一步3. 花一些时间，总会看清一些事。用一些事情，总会看清一些人。有时候觉得自己像个神经病。既纠结了自己，又打扰了