项目五 声光控延时开关.doc

项目五 声光控延时开关电路的制作 一、项目分析 在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。 声光控延时开关电路是90年代逐渐出现在人们日常生活中。当傍晚光线变暗时，开关自动进入待机状态，当有说话声、脚步声或其他声响时，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自动熄灭；白天光线较强时，受光控自锁，即使有声响灯也不会亮，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. 外形图 二、项目任务本项目需要完成的主要任务：认识声光控延时开关电路的组成元器件，并能将元器件的符号、作用与实物一一对应，特别是集成电路的引脚排列及连接方法。能根据原理图在印制电路板上正确装配，制作出声光控延时开关电路。实现以下功能：1.白天正常光照下，无论有无声音，该开关不动作，灯不亮；2.夜晚无声音的时候，灯不亮；有声音触发时，开关动作，灯亮；3.灯亮一定时间以后，自动熄灭且可自动延时；学会声光控延时开关调试操作步骤。 图1声光控延时开关电路原理图三、材料准备1.器材: 声光控延时开关电路套件（详见表5-1）、220V/25W灯泡、连接导线、绝缘胶带等。2.工具：电烙铁、尖嘴钳、斜口钳、镊子、一字螺丝刀、十字螺丝刀、吸焊器等。耗材工具：焊锡、助焊剂等。电路和元件检查工具：万用表 声光控延时开关电路套件清单序 号符 号名 称型号和规格件 数1D1D4二极管1N400742D6二极管1N414813T1晶闸管MCR 100-614C1电解电容100/25V15C2电容器100000pF (104)16C3电容器100000pF(104)17C4电解电容10/25V18R1电阻器270 k 19R2电阻器22k 110R3电阻器5.6M 111R4电阻器30K 112R5电阻器330K 113R6电阻器3.9M 114R7电阻器56K 115RG光敏电阻器3K5M 116D5稳压二极管12V（1N4742A）117T2三极管9014118MIC驻极体传声器119IC集成电路CD4011120其它印制板、220V/25W灯泡等四、相关知识链接1、声光控延时开关电路组成声光控延时开关电路由电源电路、声控电路、光控电路、延时和电子开关电路组成。电路方框如图5-2所示：检音MIC感光RG二极整 形IC（c）IC（d）电子开 关T1放大T2控制门IC（a）延时R6、C4整形IC（b）照明灯图5-2 声光控延时开关电路方框图2、声光控延时开关电路工作原理声光控延时节电开关电路原理如图1所示。开关电路中声音检测采用驻极体话筒MIC，三极管T2组成放大器。无声响静态时T2是处于饱和导通状态，当有声响时，话筒MIC接收声响信号，可使T2截止。亮度检测由光敏电阻RG完成。电路使用的CMOS数字集成电路CD4011，内含有四个2输入端与非门。CD4011中除其中一个直接用为2输入端与非门作为判别电路外，其余三个均接成反相器作放大器用。D6、R6、C4组成延时电路。开关采用可控硅T1。二极管D1D4与可控硅T1组成可控整流电路，当T1导通时，灯泡LAMP发亮；T1截止时，灯泡熄灭。白天时，光敏电阻RG受光照呈低阻态，CD4011（13）脚始终为低电平。这时不管CD4011（12）脚为高电平（有响声使T2截止）还是低电平（无声响T2饱和导通），与非门输出（11）脚始终为高电平。经三次反相后，（10）脚输出为低电平，可控硅T1截止，灯泡不亮。可见由于光敏电阻RG受光照作用，白天灯泡一直不会亮。五、操作指导1、声光控延时开关电路元器件识别、检测、筛选1）光敏电阻 （1）光敏电阻的符号、特性 光敏电阻是利用具有光电导效应材料（如Si、Ge等本征半导体与杂质半导体，如CdS、CdSe、PbO）制成的电导率随入射光辐射量变化而变化的器件。电路符号如图5-3所示。 光敏电阻在光照下会改变自身的电阻率，且没有极性，可以把它当作阻值随光照强度而变化的可变电阻来对待，当光敏电阻在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时阻值迅速减小。它有很高的灵敏度，很好的光谱特性，光谱响应可从紫外区到红外区范围内。而且体积小、重量轻、性能稳定、价格便宜，因此应用比较广泛。 图5-3光敏电阻符号 （2）光敏电阻的检测 检测光敏电阻时，将万用表置于R1k挡，两表笔分别任意各接光敏电阻的一个引脚，然后分别进行暗阻、亮阻和灵敏性测试。检测项目检测方法及检测现象检测结果（1）检测暗阻万用表的红、黑表笔分别接触光敏电阻的两个脚，用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，观察万用表表头指针基本保持不动，阻值接近无穷大。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏，不能再继续使用。（2）检测亮阻万用表的红、黑表笔接触两个脚，用一光源对准光敏电阻的透光窗口，万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显减些。此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至无穷大，表明光敏电阻内部开路损坏，也不能再继续使用。（3）检测灵敏性将光敏电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动，使其间断受光，万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。2）单向可控硅 （1）可控硅的符号、特性 可控硅也称作晶闸管，它是由PNPN四层半导体构成的元件，有三个电极，阳极A，阴极K和控制极G。可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不像继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性好。在调速、调光、调压、调温以及其他各种控制电路中都有应用。 （2）单向可控硅管脚的检测检测项目万用表量程及调零检测方法检测现象检测结果（1）判别可控硅三个电极将功能开关拨到R100或R1K挡并欧姆调零用红、黑表笔分别测任意两引脚间正、反向电阻若找到其中两个电阻读数为数十欧姆的一对引脚此时万用表黑笔接的引脚为控制极G，红笔接的管脚为阴极K，剩下的另一管脚为阳极A（2）测试可控硅的触发性能将功能开关拨到R1挡并欧姆调零黑表笔（）接阳极A，红表笔（）接阴极K，同时将控制极G与黑表笔碰触（相当于加一正触发电压）一下，若能保持导通，则可控硅是好的。触发后万用表电阻挡指针应发生偏转，然后去除触发电压，万用表阻值读数固定不变正常（注：特大电流的可控硅，有可能不被触发，得用低阻表测量。因它可提供较大的触发电流。）（3）检测质量好坏将功能开关拨到R10K挡并欧姆调零测量阳极A与阴极K之间的正、反向电阻，正常时均应为无穷大（）若测得A、K之间的正、反向电阻值为零或阻值较小。说明晶闸管内部击穿短路或漏电。 3）驻极体话筒 （1）驻极体话筒的符号、工作原理 驻极体话筒基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极（背称为背电极）构成。驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上的金属层作为两个电极构成一个平板电容器。电容的两极之间有输出电极。由于驻极体薄膜上分布有自由电荷。当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时；改变了电容两极版之间的距离，从而引起电容的容量发生变化，由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，根据公式：Q =CU 所以当C变化时必然引起电容器两端电压U的变化，从而输出电信号，实现声电的变换。由于实际电容器的电容量很小，输出的电信号极为微弱，输出阻抗极高，可达数百兆欧以上。因此，它不能直接与放大电路相连接，必须连接阻抗变换器。通常用一个专用的场效应管和一个二极管复合组成阻抗变换器。 驻极体话筒 符号 MIC 驻极体话筒实物图内部结构图内部电气原理图 驻极体话筒与电路的接法有两种：源极输出与漏极输出。 源极输出：需用三根引出线。漏极D接电源正极。源极S与地之间接一电阻Rs来提供源极电压，信号由源极经电容C输出。编织线接地起屏蔽作用。源极输出的输出阻抗小于2k，电路比较稳定，动态范围大。但输出信号比漏极输出小。 漏极输出：只需两根引出线。漏极D与电源正极间接一漏极电阻RD，信号由漏极D经电容C输出。源极S与编织线一起接地。漏极输出有电压增益，因而话筒灵敏度比源极输出时要高，但电路动态范围略小。（2）驻极体话筒的检测 检测项目万用表量程及调零检测方法检测现象及检测结果（1） 极性判别将功能开关拨到R1档并欧姆调零。一只表笔接话筒金属外壳，另一只表笔分别测量两个电极，比较两次测量结果。阻值为零那次测量，表笔接的是电极负极，阻值较大那次测量表笔接的是正极。（2）灵敏度检测将功能开关拨到R1K或R100档并欧姆调零。黑表笔接正极，红表笔接负极。待万用表显示一定读数后，用嘴对准话筒轻轻吹气（吹气速度慢而均匀），边吹气边观察表针的摆动幅度。吹气瞬间表针摆动幅度越大，话筒灵敏度就越高，送话、录音效果就越好。若摆动幅度不大（微动）或根本不摆动，说明此话筒性能差，不宜应用。如果在未吹气时，指针指示的阻值便出现漂移不定的现象，则说明话筒稳定性很差，也不宜使用的。（3）检测质量好坏将功能开关拨到R1K或R100档并欧姆调零。黑表笔接正极，红表笔接负极。观察指针摆动情况。如果指针有一定幅度的摆动，说明驻极体话筒完好。如果电阻为无穷大，说明话筒内部可能开路；如果阻值为零，则话筒内部短路。4）CD4011集成电路 CD4011为CMOS型四2输入与非门数字集成块，电路结构简单，可靠性高。内部组成如下图所示，Vss 是电源的负极， VDD 是电源的正极。其中2输入端与非门输入与输出的关系如下述真值表所示。从表中看出，只要2个输入端中有一个为低电位，其输出端就为高电位；只有2个输入端全为高电位时，输出才为低电位。 VDD 14 13 12 11 10 9 81 2 3 4 5 6 7VssCD4011内部结构和工作特性：4011内部有四个与非门电路组成，具有功耗低、抗扰度强、电源电压范围宽等特点，而且附加输出缓冲器，因此输入输出传输特性得到改善；当负荷增加而引起的传输时间变化被控制在最小限度。单一的与非门如下图：A、B输入端，Y输出端。当A、B都是高电位时，Y是低电位。当A、B至少有一个为低电位时，Y总是高电位。真值表如下：ABY110101011001可用算式表示：A*BY（2） CD4011的检测 把VDD、VSS分别接到10V电源正、负端。万用表量程检测内容检测现象及检测结果直流电压挡用万用表测试每一个与非门输出端(3、4、10、11脚)在有触发信号时电平是否有改变，若没有则说明其内部已经损坏 2、声光控延时开关电路安装焊接顺序元件名称插装方法注意事项1电阻采用卧装2瓷片电容采用立式安装3二极管采用卧式安装安装时一定要注意其正、负极不能出现错误4稳压二极管采用卧式安装安装时一定要注意其正、负极不能出现错误5电解电容采用立式安装，电解电容要紧贴字符面板，以免安装后盖时受到影响。正负极性不能接反。6晶体管采用立式安装，按要求将发射极e、基极b、集电极c 三个引脚立式插入相应孔位，不能装错，最好提前将引脚标在印制板上。7单向可控硅采用立式安装，注意三个管脚的极性，不能接错。按要求将阳极A、阴极K、控制极G 三个引脚立式插入相应孔位，不能装错，最好提前将引脚标在印制板上。8CD4011首先焊接集成电路的座子，注意座子缺口的方向朝向图中标记脚和脚的方向安装CD4011集成电路。插入集成电路时注意和电路板所标示的引脚一致，而且插入时不能有一条插脚弯曲。且有缺口的那边与电路板字符面的切口相对应。注意（7）脚接地；（14）脚接电源。9驻极体话筒采用立式安装，驻极体的引脚用剪下的管脚焊接上，驻极体和外壳连接的为负极。注意驻极体话筒有正负极性，如果接反，几乎听不到声音。驻极体的引脚可用剪下的管脚焊接代用。驻极体话筒更换注意：两根和三根引脚的驻极体话筒之间不能直接替代。相同引脚数的话筒可以代替，只是存在性能上的差别。10光敏电阻采用立式安装光敏电阻注意安装高度，不确定的情况下，可以先装到外壳内测好高度再焊接。10连接输出导线注意输出端上的导线在焊接时应送递较多的焊锡建议直流稳压电源输出端两根导线一长一短，以免输出端短路两根导线的另一端应接上绝缘的鳄鱼夹，以便今