模拟电子实习声光双控电子开关

1、声光双控电子开关1.题目分析1.1声光控制的概念声光控制指通过利用声音以及光线的变化来控制电路实现特定功能的一种电子学控制方 法。声光控制延时开关主要由声控开关，光控开关，整流电路，延时电路，滤波电路几部分组成。1. 2声光控制开关的控制方法白天或光线较强时，电路为斷开状态，灯不亮，当光线黑暗时或晚上来临时，开光进入 预备工作状态，此时，当来人有脚步声，说话声等声源时，开关自动打开，灯亮，并且触发自动 延时电路，延时一段时间后自动熄灭，从而实现了 “人来灯亮，人去灯灭”，社绝了长明灯，免 去了在黑暗中寻找开关的麻烦，尤其是上下楼道带来不便。2原理分析2.1总体原理分析声光控制延时开关主耍由声控

2、开关、光控开关、幣流电路、延时电路、谑波电路儿部分纟IL成。声控是通过柱极体话简采集声音并产生脉冲佑号。光控电路则是由光緻电 阻控制，光蚊电阻在有光和无光状态下电阻阻值差临很大.能产生高低电平及通过逻卿 越fl曹制电路.延时电路则是曲电阻和电容细成的允放电电路组成，適过电容的允放电 来实现的。本设计的原理框图如图2-1所示。本役计主耍血桥式整流电路、降压滤波迫蛍、声音信号输入迫睛、光信忖输入电路、延时控制电路以及负栽电路6部分组成。S2-1声光双控开关原理框圈2.2声控电路原理因为声音是个模拟童且非电信号无法在数字电路中使用，所以我们在设计声控电路就面临怎 样把模拟量转化为数字量，把声音信号转

3、化为电信号的问题。要解决这个问题，我们可以设计 一个接收设备专门用来接听声音信号并将声音信号转化为电信号传送到下一级电路。丙控电翎包括电源部分，谐振放大部分及値发器，电源部分通过电容降压、器流及 稳压捉供声控电路所需的直流电压，谐振放大部分包括多极三极管放大.话简接在第 级放大三极骨的基极上并由电容耦合. 个由电感和电容构成的振荡电幽接在末级放大 三极管的基极上，放大后的倍号影响触发器的翻转，并忌终拧制可控碓的控制极的电 位.其工作原理图如下图22所示。由驻极话筒WC、电阻Rl、R2、R3、电容C1和三 极管组成。当没有声音时,三极管工作在饱和状态.CD4011的F脚为低电平:当有声音 时，声

4、音信号经话筒WC转换为电倍号后经C1耦合至三极管放大.2极管由饱和进入放 大状态，菽集电极由低电平转变成高电平并送入集成电路CD4011的卜風再配合光信号 输入电路达到控制灯泡壳灭的口的2.3光控电路原理光控开关，它的开和”关靠可控碓的詔逋和阻I析来实现的，而可控硅的导通和阻断又是受自然光（区分.点）的亮度（或人为亮度）的大小所控制的。在光控电路的设计 中不同于声控电路复杂的结构,光敏元器件在光風的情况下其电参数发生变化从而使其 对电流的毗碍作用减小或增大.进而便电路导通或截止。其工作原理图如F图2-3所示.2.4整流电路的原理整流电箭足把交流电能转换为直流电能的电路。整流电路的作用是将交流降

5、压电路 輸出的电压较低的交流电转换成单向臥动性池电.这就绘交流电的幣流过程，幣流 电路主要由筋流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电圧，而是一种 含有直流电压和交流电压的混合电压.习惯上称单向脉动性直流电压。整流电路应用最广的主要冇单相半波幣流电留单相全波整流电路.单相桥式戦流 电路。而本次声光双控开关设计中采用了桥式整流电路其工作版理图如F图24所示。刿2-4单相桥式筋流电:ri25降压滤波电路的原理整流电路虽然可将交流电变成直流电,但其脉动成分较大,在些耍求直流电平滑 的场合是不适用的.需加上滤波眶路,以减小整流后直流血中的脉动成分.最基本的滤 波元件是电感 电容。其遊波原理是

6、:利用这些电抗元件在整沆二极管导通期问储存能 呈、在截止期间样族能量的作用，便址F出电压变得比筱平滑；或从另一和度来看，电 ?容、电感对交、直流成分反映出来的阴抗不同，把它们合理地対II在电路中即可达到 肾低交流成分而保国直流成分的日的体现出法波作用。本次试验中采用电容滤波电容C芥联于稳压管D1的两端在没有并入电容QD1导通,除有一电流流向负载以外还有一电流向电容U充电,充电 电压的极性为上正下奂如忽昭二极管的内限、则可充到接近蜂值仏在达到最大值以后 开始下降,此时电容器上的电压也将由于放电而逐渐下降。当电压过小时时,D因反偏 而截止,于是以一定的时间常数按指数规律放电,直到下一个正半周，D1

7、XU前平潸多 几2. 6 CD4011芯片资料261CD4011内部结构框图VDDWSSCD40 1 1内部逻辑结构图1功能及真值表：四2输入与非门CMOS芯片逻紺我达式-ySXH真值表XYQ动作00?禁止011设定10011不变无(1 ) 当X=0, Y=0时，将是两个NAND门之输出均为1 ,违反触发器之功用，故禁止使用。 如真值表第二列。(2) 当X=0, Y=1时,由于X=1导致NAND-A.的输出为“1” ,使得NAND-B的两个输入 均为T因此NAND-B的输出为5”如真值表第三列.(3) 当X=U Y=0时,由于Y=0导致NANDB的输岀为 T使得NANDI的两个输.入 均为 T

8、因此NAND-A的输出为“U” ,如真值表第四列。(4) 当X=h Y=1时,因为_个“ I”不彫响NAND门的输出.所以两个NAND门的输止 均不改变状态.如真值表第五列。3双控开关电路图及其工作原理3. 1电路原理图32声光双控开关运行原理设计耍求电子师关控制灯泡白天不亮只有在晚上且声音时才亮.并且可自动延时，因此可以看出，电子开关导通的一个必墓条件是晚上，即光线不充足时，另一个必 要条件是出现声响，所以可以分析得出耍使Ml子开关电路导逍術要満足的必耍条件是光 信号与声信号共同作用的结果,则设计电路的时候,将光信号做非门然后与声信号组成 一个与门逻诃门即可控制开关的通断。同时，声音消除后仍

9、能导迪-段时间，这盂耍触 发与延时电路，当电子开关电路触发导通后，虫延时电路电路控制导通持续时问,并到 时自动断开电路，这样才能起到自动控制。白天光线照射光敏电阻时，其阻值变得很小.84011的1脚为低电平,则3脚被锁 定为高电平,与2脾的输入高低电平无关,所以电路封锁了声音通道.使声音信号不能 通过，即灯泡亮灭不受声音控制。这时,门U1的3脚输出的高电平经过门U2、U3、U4 三次反相后成低平.可控硅D7九触发信号不导通.灯不亮。夜晩.光披电阴因无光线 照射呈高阻,当有声音倍号时,与非门Ui的输入端脚和2脚都为高电平，则其输出为 低电乎，再经与非门U2反相输出高电平，通过隔离二极管D1给电容

10、C2充电,当C2充?电电压达到与非门U3的阈值电平时,使与非门U1输出高电平,通过R1触发可控硅D7 便其导通,主回路便有较大的电流適过白炽灯使其发光-当声音消失后,与非门U1的笹 入端的2脚变为低电平.则其输出端为高电平,从而使与非门U2輸出为低电平.因D5 的阻斷作用，电客C2只能通过R7缓慢放电.经过大约205下降到与非门U3的闽值电 压以下,使与非门U4输出低电平,当交流电过零点时,可控硅自动关断,白炽灯熄灭 3.3夜晚工作模式仿真电路仿具结构图如3-1所示.仿具结果如图32从给乘来看闭合开关的瞬间即有声音信号输入.灯泡发亮,再打开开关，会发现灯泡持续亮段时间后熄灭。夜晚有声工作仿真结果材料清单序号器件名称主要参数及型号数量备注1电阻33K1/4W1R12电阻180K1/4W1R23电阻51K1 /4W1R34电阻1 M 1/4W1R45电阻2 70K1 /4W1R5 R66电阻27K 1/4W1R77电阻2.2M