《物联网硬件技术 第2版》课件 项目1任务2 制作声控照明系统

《物联网硬件技术》项目1拼搭传感器简单电路与应用任务2制作声控照明系统纲要任务描述1234任务实施知识提炼能力提升01任务描述PartOne1.任务描述

声音是由物体振动产生的声波，是通过任何物质传播形成的运动，与大众生活、生产息息相关的物理量。声音传感器使用的是与人类耳朵相似、具有频率反应的电麦克风，它能将声音信号转换成电信号，从而更好的指挥与控制执行部件工作。例如声控洒水灭尘装置、声控开关等，其功能的实现依靠的都是声音传感器。场景体验识图与准备仿真实验电路拼搭功能测试与分析知识提炼能力拓展传感器的类别与发展声音传感器的选型声音传感器的应用与发展趋势电路焊接与测试电路焊接安全用电知识02任务实施PartTwo物联网应用体验2.任务实施任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试应用场景搭建设定基准温度场景体验1234装入三个模块声音传感模块与继电器模块连接继电器模块与指示灯模块的连接声控照明场景环境搭建效果原理解析操作视频电路焊接与装配①

使用一条黄色（颜色可自选，仅为了便于区分）连接线将声音传感模块的比较输出接口与继电器模块的J2接口连接；

②

使用一条蓝色连接线将GND接口与继电器模块的J7接口相连接；③

再使用一条黄色连接线将继电器模块的J8接口与12V电压的正极接口相连接；④使用一条蓝色连接线将继电器模块的J9接口与指示灯模块的正极接口相连接；⑤再使用一条蓝色连接线将指示灯模块的负极接口与12V电源的负极接口相连接。2.任务实施应用场景搭建设定声控阀值场景体验声控阀值：场景中所要控制的声音采集灵敏度边界值，当外界的声音，即感受声音，高于该值时，指示灯亮，模拟室内照明系统启动。声控阀值可通过声音传感模块中的蓝色旋钮来调节。操作视频物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配2.任务实施应用场景搭建设定基准温度场景体验若当前室内安静时，即感受声音低于声控阀值，则指示灯不亮，照明系统不工作。1.2.用手机开启音乐，当感受声音值超过声控阀值时，指示灯亮起，模拟照明系统工作。操作视频当音乐关闭，感受声音值下降，恢复到原先状态.3.物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配2.任务实施任务要求任务准备

该电路中能感受声音变化的传感器为驻极体话筒，即引起驻极体电阻发生变化，电阻变化又会引起驻极体话筒两端电压U的变化，实现声—电的变换。当外界音量增大时，驻极体电阻变化越明显，当晶闸管MCR控制集电压高于0.65V时，MCR导通，从而二极管LED发光，模拟照明系统启动。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配任务要求:制作者对照声控照明装置电路图，通过仿真软件进行功能模拟，快速体验声控照明装置电路图的工作过程；准备好相应的电子元器件和各类工具，借助面包板，实现电路拼搭，并进行功能测试与验证；在原有基础上对电路进行优化，提高声控敏感度。对照面包板所拼搭的电路通过焊接技能将其转化为实际传感器电路作品，并进行功能测试与验证2.任务实施任务要求任务准备(1)元器件准备与检测(2)工具元器件说明图示图形符号驻极体话筒RV11KΩ

电位器RP5.1K

电阻R12KΩ

R21M

R310K

R4100Ω

电容µF

LED灯Ø3或Ø4

晶闸管MCR100-6

三极管9014

物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配2.任务实施①打开仿真软件Proteus8Professional，选择菜单File->OpenProject,浏览到“素材文件夹”，并选择“声控照明装置电路1.pdsprj”文件。②选择菜单Debug->StartVSM

Debugging，开始仿真。电路图中显示的箭头方向，就是电路工作时电流的方向。③选择菜单Debug->StopVSMDebugging，停止仿真。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配

在未开始调试的情况下，对RV1电位器，按向下的箭头，调小电阻值，使得在仿真状态下，D1灯不亮；在D1灯不亮的情况下，对RV1电位器，按向上的箭头，调大电阻值，当晶闸管的控制极K的电压（RV1(3)）的值大于0.65时，晶闸管突然导通，D1灯亮；在晶闸管导通后，不论怎么增大或减少RV1电位器的电阻值，都不影响晶闸管的导通情况，所以D1灯长亮，除非停止仿真。2.任务实施电路搭接万用表测试电源接通功能测试电路优化与测试操作视频物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配12345678电源正极连接发光二极管连接三极管连接连接线1连接线2可调电阻连接电容式驻电极话筒连接电源负极连接2.任务实施将万用表开关打开，拨动转动开关到蜂鸣档，把万用表的红黑表笔连接在一起，万用表有蜂鸣声发出，说明表笔接触良好；在电路通电测试之前，用万用表正负表笔分别连接待测电路的电源线和接地线，如果有蜂鸣声，说明待测电路有短路现象存在。然后逐段检测，找出短路的位置。万用表测试正常后再通电使用，保障电路安全。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配电路搭接万用表测试电源接通功能测试电路优化与测试操作视频2.任务实施

使用直流稳压可调电源将电压调整到3V左右，太高的电压可能烧毁LED灯。将红色夹头连接正极，黑色夹头连接负极，开启电源观察电路工作情况。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配电路搭接万用表测试电源接通功能测试电路优化与测试操作视频2.任务实施操作视频物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配电路搭接万用表测试电源接通功能测试电路优化与测试1.通过电位器上方的旋钮进行调整，将灯光调整到亮暗的边界状态，这样便于快速测试。2.通过对着话筒拍手或吹气来产生声音，若声音足够大，则灯亮起，声音消失后灯熄灭。3.实际上该装置是希望声音打开灯后一直亮着，关灯采用手动的方式。2.任务实施操作视频物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配电路搭接万用表测试电源接通功能测试电路优化与测试原电路外界声音所转换后的电信号太弱，声音非常响亮时功能效果才能呈现，这与实际应用不符。现需对电路进行优化，对所采集的信号进行放大，促使声音感受敏感度提高。优化后的电路搭接后的电路2.任务实施操作视频物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配焊接前准备固定元件与焊接通电调试与运行正面反面表面没铜箔的是正面，在焊接电路的时候通常会把上面的铜箔当做电源正极（VCC）,把下面的铜箔当做电源的负极（GND），电路板有铜箔是反面。3.检查元件器是否齐全，并用万用表测量可用性。1.准备一块多功能多孔板，认真观察该板的正反面

2.观察电路共需要多少条导线，并采用已掌握的双绞线剥线方法来制作导线。

2.任务实施操作视频物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配焊接前准备固定元件与焊接通电调试与运行制作焊接需要的连接导线固定电路板和导线，并焊接安装电阻R1与焊接驻极话筒安装与焊接电位器、电容与R2的安装与焊接三极管与R3的安装与焊接晶闸管的安装与焊接LED与R4的安装与焊接焊点检查2.任务实施操作视频物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配焊接前准备固定元件与焊接通电调试与运行给电路板接通电源，让电路能够正常工作

电路触发信号是声音，当电路检测到声音之后电路中的红色LED就会点亮，当声音停止时电路中LED自动熄灭，此时可视为电路焊接正确。如果声音信号产生之后电路中LED没有被点亮被视为电路焊接失败，此时该做的就是按照书中的电路原理图进行故障排除。2.任务实施物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配用示波器表笔的负极（黑色夹子）夹住电路板负极，再用示波器表笔的正极连接到LED的负极端，用手机在驻极体话筒旁播放音乐，当音乐响起示波器就能检测到一次震荡信号，得出如图的波形。2.声音传感器的工作特性1.工作过程测量-波形分析03知识提炼PartThree3.

知识提炼声音传感器选型声音传感器应用领域声音传感器发展趋势常用的声音传感器按换能原理的不同，大体可分为电动式、压电式和电容式，最典型的应用有驻极体电容式传声器、压电驻极体电声器件和动圈式传声器，它们具有结构简单，使用方便，性能稳定、可靠，灵敏度高等诸多优点3.

知识提炼声音传感器选型声音传感器应用领域声音传感器发展趋势军事医疗生活交通地面侦察监视系统......光纤麦克风......声音入侵探测器声控照明灯拒绝打鼾手表......汽车倒车报警器验潮仪......3.

知识提炼声音传感器选型声音传感器应用领域声音传感器发展趋势声音传感器的应用领域也在不断的扩展。从我们身边的声控路灯到最先进的机器人再到航天航空技术，声音传感器在现代科技领域中起着举足轻重的作用。光纤传感器凭借着其大量的优点已经成为传感器家族的后起之秀，并且在各种不同的测量中发挥着自己独到的作用，成为传感器家族中不可缺少的一员。04能力拓展PartFour4能力拓展1.电路焊接与测试与面包板搭接电路一样，焊接完成后先用万用表对电路进行检测，确认检测无误，再使用5V电源通电，对热敏电阻采用加温、降温手段进行报警功能测试。4能力拓展2.安全用电知识安全用电规范使触电者脱离电源的方法·任何电器设备未经验电，一律视为有电状态处理，不准用身体和导电物触摸·带电工作台不准放置茶杯，饮料等液体及与工作无关的导电物体。·电气开关和插座附近严禁堆放导电物品·严禁乱拉、乱接电气线路·非专业人员和非指定人员，不得进行控制柜和控制开关等电气设备的操作·用电时，先打开控制电源总开关，然后打开电源分开关，最后打开终端的用电设备，使用结束后切断电源操作顺序与之相反。发现有异味及异常现象应立即切断有关电源，并通知有关人员，以便及时妥善处理·不准用湿手或湿物触摸电器、开关、插头、照明灯具·正确使用插头、插座、开关、电器·离开岗位前，应检查及断开无用的电源·当发生人身触电事故和火灾事故时，应立即断开有关设备电源，然后进行抢救并通知相关部门·电气设备发生火灾时，应首先切断电源，再用四氯化碳，二氧化碳干粉灭火器，严禁使用水和泡沫灭火器

“拉”：指就近拉开电源开关，拔出插锁或瓷插熔断器。“切”：若电源开关距离远，可用带绝缘的工具切断电源线。“挑”：如果导线搭落在触电者身上，可用干燥的木棍、竹竿等挑开导线。“拽”：救护人可戴上绝缘手套或在手上包缠干燥的衣物，站在干燥的木板上拖拽触电者的衣服，使之脱离电源，但不可触及触电者的皮肤。“垫”：如果导线缠绕在触电者身上，救护者用干燥的木板塞进触者身下，使其与地绝缘，然后再采取其他办法切断电源，使触电者脱离带电体。利用剥线钳对双绞线进行正确的剥离，裸露导线部分4mm-8mm之间不宜太长1.制作焊接需要的连接导线返回2.固定电路板和导线，并焊接（1）把剥好的导线插入电路板最上方一条横线上的孔里面，将该线路做为电源正极VCC，利用夹子将导线固定在多功能板上防止我们在焊接时导线随意滑动（2）把多功能板固定在焊接架上面，反面朝上（3）在万用板背面有铜箔的一侧，用电烙铁配合焊锡丝，焊接导线，先用电烙铁以45度角度加热导线引脚和电路板焊盘，再用焊锡丝以45度角度贴到加热后的焊盘上，待焊锡熔化，覆盖万用板的孔和铜导线时，移除焊锡丝，再移除电烙铁（4）用斜口钳剪掉多余的导线（5）将导线插入电路板最下方横线的孔里，将该线作为电源负极GND注意控制加热的时间，不要太多的焊锡。焊点以圆锥形为佳返回3.安装电阻R1与焊接取2K电阻插到电路板，注意！电子元件两只管脚不可插在同一根铜箔上！电阻上端与电源VCC连接，下端连接驻极体话筒。返回4.驻极话筒安装与焊接将驻极