声控开关系统设计综述

1、现代检测与转换技术大作业班姓.学2008级电气2 乔治 200895014070声控开关系统设计目录一、摘要3二、关键字 3三、设计原理4四、各个电路原理介绍6五、整个电路工作原理分析 7六、电路仿真8七、总结10、摘要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

2、优点。电路由直流供电电路、控制电路、延时电路三部分组成。控制电路采用基 本数字逻辑单元进行设计。直流供电电路由D1-D4组成桥式整流电路。交流220V电压经桥式整 流桥 后变成脉动的直流电，供后续电路工作。控制电路由四与非门CD4011、驻极体话筒BM、光敏电阻R5、三极管 9014、单向可控硅SCR等元器件组成。由CD4011的选定的输出端控制晶闸 管的关闭，从而控制整个灯的关灭。光敏电阻在白天时，电阻值小， CD400U输出永远为 低电平，晶闸管为低电压，不导通，灯不亮。光敏电阻 在夜晚时阻值大，光敏电阻与声音信号的有无一起控制CD4011的输出。夜 晚当有声音时，声音信号经过放大，与光敏

3、电阻控制的CD40011输岀为高电 平，晶闸管导通，灯亮。无声音信 号时，不亮。延时电路有电容C和电阻R的冲放电里控制。二、关键字桥式整流电路 驻极体话筒单向可控硅光敏电阻延时电路、设计原理4、原理框图整体思路直流AZ光控电路/控制K延时电源3电路V电路dZ声控电路/详细框图2、电路原理图SCR四、各个电路原理介绍电路由直流供电电路、控制电路、延时电路三部分组成。1、直流供电电路流供电电路由D1-D4组成桥式整流电路。交流220V电压经桥式整流桥后变 成脉动的直流电，供后续电路工作。2、控制电路控制电路由四与非门CD4011、驻极体话筒BM、光敏电阻R5、三极管 9014、单向可控硅SCR等元

4、器件组成。白天，由于光敏电阻R5阻值低，其两端电压低，CD4011的一脚为低 电平，3脚即变成高电平，导致11脚为低电平，即单向可控硅控制极G为 低电平，单向可控硅截止，灯泡不亮。夜晚，由于光敏电阻没有受到阳光照射，其阻值很高，两端电压较高， 即1脚变成高电平，此时3脚的状态受2脚控制，若2脚为高电平，则3 脚为低电平，若2脚为低电平，则3脚位高电平。当驻极体接收到声音信号后，经C1的滤波作用，被三极管Q1放大， 当被放 大的信号达到峰值时，此时2脚即便为高电平，3脚变为低电平， 11脚高电平，单向可控硅控制极变成高电平，单向可控硅导通，灯泡点亮。当驻极体没有接收到声音信号时，2脚为低电平，灯

5、泡不亮，工作原理 类同白天情况。驻极话筒在这里就是个传感器将声音信号转换成电信号3、延时电路由C3、R7组成，通过C3的充放电来维持灯泡的点亮状态，延时的时间 由C3的容量及R7的阻值来决定。五、整个电路工作原理分析声光控延时开关的电路原理图见图2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VD1CD, 4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

6、个单元，由此可画出图5电路的工作原理详细框 图来分析图2。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9014的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门(VD1) 的2脚，R3、R6是9014的偏置电阻，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R5等元件组成光控电路，R4 和R5组成串联分压电路，白天 光敏电阻两端的电压低，不管有没有声音信 号传来，CD4011的3号端口始终为低 电平，整个CD4011输出端11号端口 为低电平，晶体闸始终处于断开状态，灯不亮。夜晚环境无光时，光敏电 阻的阻值很大，R5两端的电压高，即CD401,改

7、变R7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R7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D1D4将交流220v进行桥式整流，变成脉动直流电，又经 R3降压，C2滤波后即为电路的直流电源，为BM、9014、IC CD4011等供电。六、电路仿真1、电路仿真原理图 在绘制仿真电路原理图是，图2中有些元器件在 MULTISIM1

8、0. 0中找不到，替换如下：1. “ 220V_50HZ电压源”用“ 120V_50HZ电压源”替换2. “ 40W灯泡”用“ 120V-100W”替换3. “驻级体BM”用“ SOURCE S库元件中的“ AC_VOLATGE” （交流电压 源）替换。参数设置幅度5MV,频率lOOOHZo4. “ 9014三极管”用“ TRANSISTOR S库元件中的“ 2N2222替换5. “光敏电阻R5”可用“ BASIC库元件总的“ RESISTO R （电阻）替 换。仿真白天的时候用100 Q替换：仿真夜晚时，用10MQ的电阻替换。6. “可控硅SCR”用“ DIODES”库中的“ MCR22_”

9、 6替换。其他元器件在MULTISIM10. 0中都能找到同型号规格的。电路仿真原理图如图 6所示MCY22_62、仿真白天电路工作情况 图6中R6用100 Q电阻（模拟白天）替 换。按下仿真开关，来回按A键（相当于驻级接受到声音信号），灯泡不发 光。仿真结果符合电路原理。在仿真的时候，可以用“ INDICATOR” S库文 件中的“ VOLEMETER” _H （直流电压表）测试各 关键点的电位，验证理论 值。3、仿真夜晚电路工作情况图6中的R6用10MQ电阻（模拟夜晚）替换。按下仿真开关，按A键闭合J1（相当于驻级接受到声音信号），然后马上断开Jlo通过仿真结果可以观察 到灯亮，且能延时5秒左右。如果J1不断快速（在5秒内）断开闭合，灯 会持续亮，直到最后一次断开5秒后，灯熄灭。若在R8两端加一直流电压表，仿真的时，JI闭合时，可以观察到 R8两端的电压为5V, J1断开后，从5V慢慢下降，当J1有闭合后R8两端 的电压立马变为5V,实现延时内有声响重新计时，灯不灭）。J1最后一次 断开后，V5慢慢下降，5秒 左右后，灯泡熄灭。七、总结通过此次大作业，是我深入了解了传感器转换技术，加深了对数字电 子技 术，模拟电子技术的应用学习到了如何应用理论知识验证并解决实际生 活中遇到 的相关问题以及各种元器件的工作原理和实际应用。在此期间我们 也失落