声光双控节能灯设计说明书（终稿）

毕业设计说明书题目：声光双控节能灯产品设计工艺设计方案设计√类型：学生姓名：学号：学院：电子信息工程学院专业：机电一体化班级：学校指导教师：企业指导教师：2016年4月25日摘要随着现代科学技术的发展，越来越多的高科技节能产品出现在我们的日常生活中。其中声光双控灯照明几乎在每一个居民楼盘的楼道、车库以及行道都能见到。声光双控节能灯由光敏电阻，话筒（MIC），LM393，继电器以及LED灯组成。声光双控节能灯是在有光照的情况下，有声音产生也不亮灯；在无光照的情况下，没有声音时不亮灯；在无光照且有声音产生时亮灯。由于只有在特定情况下（无光照且有声音产生）才能自动亮灯，所以实现了节能的目的。电路中继电器的使用，也保证了灯泡寿命的延长。为人们的日常生活提供了很多便捷之处。关键词：光敏电阻；声光双控；继电器；传感器目录1.绪论 41.1 选题依据和意义 41.2设计目标和任务 41.2.1设计目标 41.2.2设计任务 42.电路设计 52.1 光控电路 52.1.1 电路图（光控电路） 52.1.2材料清单（光控电路） 52.2声控电路 62.2.1电路图（声控电路） 62.2.2材料清单（声控电路） 62.3声光双控电路组合设计 72.3.1组合电路示意图 72.3.2材料清单（组合电路） 73.主要元器件介绍 73.1 驻极体话筒（MIC） 73.2光敏电阻 93.3电位器 103.4LM393芯片结构与原理 114.调试 12参考文献 13致谢 14附录作品照片 15绪论选题依据和意义如今居民生活方式都追求便利，同时也呼吁节省能源。使用传感器，利用光、声等控制，首先方便居民在楼道、车库、行道等地方夜晚的行走，在电路中，继电器的使用也使灯的亮灭受到合理的控制，实现节省能源的主题。1.2设计目标和任务1.2.1设计目标光声双控灯常应用于人们居所的楼道照明。传感器制作的光声双控灯，采用集成电路，在白天或有光照的情况下，由于光敏电阻特性，电路被断开，声音并不会使灯亮；反之，在夜晚或黑暗的情况下，利用人发出的一系列声音，经声音接收器转换成电信号，使电路工作从而亮灯。实现了方便使用、省电省能能力强等现代理念。通过这次设计，进一步了解它的发明原理，将书本知识运用到实验中，可提高我们的动手能力、思维活动性以及研究意识。1.2.2设计任务选择光敏电阻为核心控制器件，通过话筒（MIC）接收声音，利用LM393放大，将此电信号直接控制灯的亮灭。在电路中使用继电器，在节能的前提下，也能保证灯的寿命。检验时，将灵敏度调至一个合适的范围，避免使用时出现在黑暗情况下，有声音信号也不亮灯的现象。实现在黑暗且有声音产生时才亮灯的智能灯。达到便利以及节能的目标。 电路设计光控电路电路图（光控电路）图2.1光控电路图2.1.2材料清单（光控电路）表2.1光控模块材料清单表电阻1K（3个）4.7K（1个）10K（2个）电位器10K（1个）光敏电阻5528（1个）电容104（2个）100uf(1个)贴片二极管1N4007（2个）贴片LED灯红（1个）绿（1个）三极管8550（1个）LM393芯片1块继电器5V（1个）接线端301-2P（1个）301-3P（1个）PCB板1块排针若干2.2声控电路2.2.1电路图（声控电路）图2.2声控电路图2.2.2材料清单（声控电路）表2.2声控模块材料清单表电阻1K（3个）510K（1个）10K（2个）51K（1个）电位器10K（1个）驻极话筒MIC（1个）电容104（4个）贴片LED灯红（1个）绿（1个）三极管s9014(1个)LM393芯片1块PCB板1块排针若干2.3声光双控电路组合设计2.3.1组合电路示意图图2.3组合电路示意图2.3.2材料清单（组合电路）表2.3组合电路焊接材料清单PCB板1块排针若干导线若干主要元器件介绍驻极体话筒（MIC）图3.1驻极体话筒图3.2驻极体话筒原理图声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。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(Xc=1/2~tfc)，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。场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏极(D)三个极。这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管的专用场效应管。接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。场效应管的栅极接金属极板。这样，驻极体话筒的输出线便有两根。即源极S，一般用蓝色塑线，漏极D，一般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。3.2光敏电阻图3.3光敏电阻图3.4光敏电阻结构图光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。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。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。3.3电位器图3.5电位器图3.6电位器原理图电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。电位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可视作一可变电阻器。3.4LM393芯片结构与原理图3.7LM393芯片图3.8LM393引脚接线图LM393是高增益,宽频带器件，像大多数比较器一样，如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合，则很容易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压过渡的间隙，电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准PC板的设计对减小输入-输出寄生电容耦合是有助的。减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号，而且增加甚至很小的正反馈量(滞回1.0~10mV)能导致快速转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡，除非利用滞后，否则直接插入IC(集成电路板integratedcircuit，缩写:IC)并在引脚上加上电阻将引起输入-输出在很短的转换周期内振荡，如果输入信号是脉冲波形，并且上升和下降时间相当快，则滞回将不需要。比较器的所有没有用的引脚必须接地。LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围2.0~30V无关。通常电源不需要加旁路电容。差分输入电压可以大于Vcc并不损坏器件，保护部分必须能阻止输入电压向负端超过-0.3V。LM393的输出部分是集电极开路，发射极接地的NPN输出晶体管，可以用多集电极输出提供或ORing功能。此输出能作为一个简单的对地SPS开路(当不用负载电阻没被运用)，输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制。当达到极限电流(16mA)时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升.输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm的γSAT限制。当负载电流很小时,输出晶体管的低失调电压(约1.0mV)允许输出箝位在零电平。调试焊接完成之后，对照电路图，首先检查的是是否有漏接和短路情况。使用万用表电阻档，若检测有电阻，则两点之间连通；反之，则说明两点之间没有连通。短路和漏接检查没问题之后，接通12V交流电源进行测试。此时光控模块和声控模块的电源指示灯亮。若不亮，则回路焊接有问题。遮住光敏电阻，光控模块亮灯，声控模块不亮灯，若光控模块不亮灯或者时亮时不亮，则灵敏度问题，调节光控模块电位器；之后再产生声音，此时声控模块也亮灯。若需要很大的声音才亮灯，调节声控模块的电位器至一个合适的度。达到以上的要求说明电路已经调试成功。5.结论本次毕业设计成功的制作出了一个节能的声光双控灯，功能为：1.在有光照的情况下，无论任何情况下，都不亮灯。2.在无光照的情况下，有声音产生时，亮灯。3.灵敏度适宜。此次设计方便群众在楼道、车库、行道无光照的情况下，正常行走；安全节电省能，使用寿命长，成本低。有很大的实用性。通过本次设计，我进一步地熟悉了各元器件的工作原理和功能，强化了焊接电路的能力。思考和动手能力得到加强。但是