声光双控照明器的设计PPT课件

1 一 设计要求 1 电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应 控制照明灯第一级开关 项目九声光双控制延时照明灯设计 2 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 3 电路能够实现照明灯点亮t时间后自动关断 并且时间t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 照明灯应重新通电时间t 2 二 电路组成 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 项目九声光双控制延时照明灯的设计 3 三 单元电路设计 回顾 项目九声光双控制延时照明灯的设计 单相桥式整流电路 u2正半周时电流通路 4 u0 u1 T RL u2负半周时电流通路 T RL 三 单元电路设计 回顾 项目九声光双控制延时照明灯的设计 1 单相桥式整流电路 5 4 1 2 3 1 u 2 u 220V R L O u V 2 1 V V 3 V 4 u2负半周时 D2 D4加正向电压导通 D1 D3加反向电压截止 其输出波形如下图所示 项目九声光双控制延时照明灯的设计 6 u2 0时 D1 D3导通D2 D4截止电流通路 A D1 RL D3 B u2 0时 D2 D4导通D1 D3截止电流通路 B D2 RL D4 A 输出是脉动的直流电压 单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形 u2 D4 D2 D1 D3 RL uo A B 项目九声光双控制延时照明灯的设计 7 整个周期的输出波形如下图所示 项目九声光双控制延时照明灯的设计 8 三 单元电路设计 回顾 项目九声光双控制延时照明灯的设计 2 可控硅 又称晶闸管 四层半导体 J1 J2 J3 三个PN结 三个电极 阳极A 从P1引出 阴极K 从N2引出 控制极G 从P2引出 阳极 阴极 控制极 P1 N1 N2 P2 9 项目九声光双控制延时照明灯的设计 不亮 不亮 亮 亮 只在阳极和阴极间加正向电压 可控硅不导通 在阳极和阴极间加反向电压 可控硅不导通 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 可控硅导通后 除去触发电压 继续导通 2 可控硅 10 项目九声光双控制延时照明灯的设计 2 可控硅 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 G K A 沿虚线剖开 可看成由两个三极管组成 b a c 11 项目九声光双控制延时照明灯的设计 2 可控硅 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 12 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 答案 灯亮 灯灭 思考 项目九声光双控制延时照明灯的设计 13 项目九声光双控制延时照明灯的设计 2 可控硅 可控硅导通的判别 A 判别电极用红表棒固定接触任一电极不变 黑表棒分别接触其余两个电极 如果接触一个极时一次显示0 2 0 8V 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A 另一极为K 若测得不是上述结果 需将红表棒改换电极重复以上步骤 直至得到正确结果 14 项目九声光双控制延时照明灯的设计 2 可控硅 可控硅导通的判别 B 判别触发特性数字万用表二极管挡所能提供的测试电流仅有1mA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A不变 黑表棒接触K 此时应显示溢出 关断状态 接着将红表棒在保持与A接通的前提下去碰触G 此时显示值一般在0 8V以下 转为导通状态 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 15 项目九声光双控制延时照明灯的设计 一 电源控制电路 整流电路把交流电能转换为直流电能的电路 工作原理 利用4个二极管接成电桥使在Ui的正负半周的电压经过两只二极管交替导通 即在负载上形成了单方向的全波脉冲电压 其中单向桥式整流电路对电压的利用率高 对可控硅提供正向电压 16 项目九声光双控制延时照明灯的设计 二 光控制电路 1 光敏电阻的主要参数 1 暗电阻 光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻 此时流过的电流称为暗电流 2 亮电阻 光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻 此时流过的电流称为亮电流 3 光电流 亮电流与暗电流之差称为光电流 17 光敏电阻原理介绍 光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器 入射光强 电阻减小 入射光弱 电阻增大 项目九声光双控制延时照明灯的设计 二 光控制电路 18 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 它的阻值 暗阻 可达1 10M欧 在强光条件 100LX 下 它阻值 亮阻 仅有几百至数千欧姆 项目九声光双控制延时照明灯的设计 二 光控制电路 19 项目九声光双控制延时照明灯的设计 二 光控制电路 当光线亮时光敏电阻RL1阻值小 R7和RL1分压后的电压小 当光线暗时光敏电阻RL1阻值大 R7和RL1分压后的电压大 20 光控电路由光敏电阻器RG 电阻器R5和CD4011中的D1组成 项目九声光双控制延时照明灯的设计 二 光控制电路 21 工作原理 当有足够的光照射在光敏电阻上时 其电阻值突然降得很低 既光敏电阻两边的电压就很小 即不能形成高电平 使其后级电路不能工作 0 项目九声光双控制延时照明灯的设计 二 光控制电路 22 工作原理 在黑暗状态下光敏电阻RG呈高阻态 电路通过R5在光敏电阻RG形成高电平 当同时有声音信号时 经过CD4011的一个与非门D1使后级电路工作 1 项目九声光双控制延时照明灯的设计 二 光控制电路 23 项目九声光双控制延时照明灯的设计 三 放大电路 24 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上所得的电压经R8慢慢放电 1 项目九声光双控制延时照明灯的设计 四 延时电路 25 项目九声光双控制延时照明灯的设计 五 声控电路 驻极体话筒 也叫电容话筒 内部由一个场效应管和一篇金属膜片构成 声音导致金属膜片震动 从而让场效应管输出相应的电压 在电话机里面大多都是是用的驻极体话筒 26 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 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 项目九声光双控制延时照明灯的设计 五 声控电路 27 驻极体话筒工作原理 当驻极体膜片遇到声波振动时 引起电容两端的电场发生变化 从而产生了随声波变化而变化的交变电压 驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小 一般为几十PF 因而它的输出阻抗值很高 约几十兆欧以上 这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的 所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换 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 项目九声光双控制延时照明灯的设计 五 声控电路 28 项目九声光双控制延时照明灯的设计 五 声控电路 驻极体话筒的主要参数 1 工作电压 UDS 指驻极体话筒正常工作时 所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性 通常厂家给出的典型值有1 5V 3V和4 5V3种 2 工作电流 IDS 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 与工作电压类似 工作电流的离散性也较大 通常在0 1 1mA 29 项目九声光双控制延时照明灯的设计 五 声控电路 驻极体话筒的主要参数 3 最大工作电压 UMDS 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 超过该极限电压时 场效应管就会被击穿损坏 4 灵敏度 指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mV Pa 毫伏 帕 或dB 0dB 1000mV Pa 一般驻极体话筒的灵敏度多在0 5 10mV Pa或 66 40dB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越大 30 项目九声光双控制延时照明灯的设计 五 声控电路 驻极体话筒的主要参数 5 频率响应 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 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 其普通产品频率响应较好 即灵敏度比较均衡 的范围在100Hz 10kHz 质量较好的话筒为40Hz 15kHz 优质话筒可达20Hz 20kHz 6 输出阻抗 指话筒在一定的频率 1kHz 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阻抗变换 其输出阻抗一般小于3k 31 项目九声光双控制延时照明灯的设计 五 声控电路 驻极体话筒的主要参数 7 固有噪声 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 8 指向性 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 话筒的指向性分单向性 双向性和全向性3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 可细分为心形 超心形和超指向形3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 32 当BW获取到声音信号后 其会转换成电信号 如图所示 声控电路由传声器BW 电阻器R2 R4 晶体管VT 电容C1和CD4011中的D1组成 项目九声光双控制延时照明灯的设计 五 声控电路 33 工作原理 话筒将声音信号转化为负极性的电信号 但接收到的微弱信号经C2滤波 通过由三极管VT组成的放大器把微弱的信号进行放大 其集电极输出正极性的电信号送到CD4011的2脚 并通过R4给基极提供导通电压 项目九声光双控制延时照明灯的设计 五 声控电路 34 项目九声光双控制延时照明灯的设计 六 阻容电路 吸收因三极管或者可控硅关断时产生的浪涌电压防止浪涌电压损坏三极管或者可控硅 35 SGK10型声光控延时开关原理图 白天 0 1 0 0 1 0 有声 项目九声光双控制延时照明灯的设计 36 SGK10型声光控延时开关原理图 夜晚 1 0 1 1 0 1 1 有声 导通 项目九声光双控制延时照明灯的设计 37 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 38 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 这时灯应亮 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 这时表示制作成功 若不成功请仔细检查有无虚假错焊和拖锡短路现象 39 声光控制灯的常见故障与检修 晚上声音小时声光控制灯不亮 当声音很大时灯才亮 这是声音输入电路灵敏度降低所致 其原因有话筒BM灵敏度降低 电容C1容量减小 三极管VT 电阻R2 R4等元件的参数改变造成的 检修时 可适当减小R2的阻值以提高BM的灵敏度 增大R4和减小R5的阻值 降低三极管VT的静态工作点 用一个等值电容与C1并联 观察效果是否改善等方法 提高声输入电路的灵敏度 40 声光控制灯的常见故障与检修 晚上声光控制灯不时的发光 这一般是声信号输入电路灵敏度太高所致 检修时 对该部分电路的元件作与上相反地调整 41 声光控制灯的常见故障与检修 白天有声音时声光控制灯便亮 这是光信号输入电路的故障 检修时 检查光敏电阻RG是否接收光线不足 可采用清除光敏电阻出的灰尘 检查光敏电阻的位置是否正确 光敏电阻是否开路 适当增大R5的电阻 降低与非门D2的1端输入电平的办法加以解决 42 声光控制灯的常见故障与检修 晚上有声音也不亮 其原因是声信号输入电路在有声音时不能输出高电平 光信号输入电路输出低电平 集成电路CD4011损坏造成的 检修时 在有声音时测量与非门D2的2端是否为高电平 在无