聲光控延時開關報告實驗小組：自動化工程學院10班2012079100楊曦王韻清李昱霄

報告人：李昱霄一、介紹 二、電路的工作原理 三、元器件的選擇 四、制作與安裝 五、實驗總結 六、附錄 【注：拓展部分為（6）（7）未包含于主電路報告中】

介紹用聲光控延時開關代替住宅小區的樓道上的開關，只有在天黑以后，當有人走過樓梯通道，發出腳步聲或其它聲音時，樓道燈會自動點亮，提供照明，當人們進入家門或走出公寓，樓道燈延時幾分鐘后會自動熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會亮，可以達到節能的目的。聲光控延時開關不僅適用于住宅區的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學樓等公共場所，它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優點。電路的工作原理圖I聲光控開關的原理電絆圖圖5印刷板電路圖控制門D1圖2圖I聲光控開關的原理電絆圖圖5印刷板電路圖控制門D1圖2SGK-IO型向光控就時開關方和用延時R8.C3聲光控延時開關的電路原理圖見圖1所示。電路中的主要元器件是使用了數字集成電路cd4011,其內部含有4個獨立的與非門vd1?vd4,使電路結構簡單，工作可靠性高。顧名思義，聲光控延時開關就是用聲音來控制開關的“開啟"，若干分鐘后延時開關“自動關閉"。因此，整個電路的功能就是將聲音信號處理后，變為電子開關的開動作。明確了電路的信號流程方向后，即可依據主要元器件將電路劃分為若干個單元，由此可畫出方框圖。真值表如下：結合圖2來分析圖1。聲音信號(腳步聲、掌聲等)由駐極體話筒bm接收并轉換成電信號，經cl耦合到vt的基極進行電壓放大，放大的信號送到與非門(vd1)的2腳，r4、r7是vt偏置電阻，c2是電源濾波電容。為了使聲光控開關在白天開關斷開，即燈不亮，由光敏電阻rg等元件組成光控電路，r5和rg組成串聯分壓電路，夜晚環境無光時，光敏電阻的阻值很大，rg兩端的電壓高，即為高電平間t2r8c3改變r8或c3的值，可改變延時時間，滿足不同目的。vd3和vd4構成兩級整形電路，將方波信號進行整形。當c3充電到一定電平時，信號經與非門vd3、vd4后輸出為高電平，使單向可控硅導通，電子開關閉合；c3充滿電后只向r8放電，當放電到一定電平時，經與非門vd3、vd4輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關斷開，完成一次完整的電子開關由開到關的過程。二極管vd1?vd4將交流220v進行橋式整流，變成脈動直流電，又經ri降壓，c2濾波后即為電路的直流電源，為bm、vt、ic等供電。（1）電源部分這是由一個開關控制通斷的直流電源，此從略。電容的功能只是為了改善電源的性能，減小電源的內阻，尤其在電池使用較久、電壓下降時，可以使聲控放大電路繼續發揮較好的作用。（2）聲控電路這里我們采用的聲控電路不是三極管開關電路，而是三極管放大電路；利用放大電路的一個功能——簡單一點講，就是：當三極管基極電流變大時，集電極電流會有成百上千倍的增大（電流放大作用），同時使集電極電壓下降。電路中是三極管的偏流電阻，阻值（兆歐）。三極管的集連接可變電阻，調節這個電阻使極的起始電壓處在比與非門電路輸入閥值（高低電平分界）略高一點的電位。的初始狀態，由于兩個輸入端都是高電位，所以輸出端是低電位。壓電陶瓷片是作為聲音的傳感器使用，當外界有一定聲響，它輸出電壓給三極管的、極，產生，如上所述它的極電位下降，與非門輸出端變為高電位；聲響消失，的輸出端又回復到低電位。（3）401內1部幾個與非門電路的工作過程的腳（以下簡稱 ）始終是高電位， 的電位受三極管 集電極的控制，當外界有一定強度聲響，壓電陶瓷片在此作為聲音傳感器，即把聲響傳到三極管901，4使90的集電極電壓發生變化（電位下降），它和 連接，使 的電位也下降而且低于閥值使之處于低電位，于是的輸出端變為高電位；暫時忽略光敏電阻的作用，假設處于高電位，那么的輸出端處于低電位，于是電源通過電阻和二極管 形成電流回路，由于二極管的箝位作用，使二極管的正極一端也處于低電位（只比負極端高出0.）也就是把、 、 、 （它們都并聯）全部拉到低電位，而、的輸出端都變為高電位，它們輸出的電流把發光二極管點亮。（4）延時電路但下端的低電位是不能持久的，因為它并聯著電阻，的上端連接電源正極，把下端的低電位慢慢拉高，當電位達到和超過閥值，3、、4、翻轉——輸出端變為的低電位，于是熄滅，這就是延時功能；如果沒有電容2 ）,那么下端的低電位可以很快上升，電容使上升的過程變慢，這就是電路的延時功能。（5）光控電路

再看光敏電阻的作用：當環境有一定亮度時， 阻值很小，所以處于低電位，不論是什么電位，的輸出總是高電位，二極管因為電壓反偏而截止，和下端始終處于高電位，也就是使、的四個并聯輸入端都處于高電位，它們的輸出端處于低電位，所以電路在亮環境下不論出現多大強度音響都不會發光。（6）閃爍電路VccVcc閃爍是借由NE555P通用時基電路來實現的。（7）延時電路的時間控制通過控制滑動電阻的阻值實現了電路延時從一到十間隔為一的遞推。三、元器件的選擇ic選用cmos數字集成電路cd401L其里面含有四個獨立的與非門電路。內部結構見圖3,vss是電源的負極，vdd是電源的正極。可控硅t選用1a/400v的進口單向可控硅100-6型，如負載電流大可選用3a、6a、10a等規格的單向可控硅，單向可控硅的外形如圖4所示，它的測量方法是：用rxl檔，將紅表筆接可控硅的負極，黑表筆接正極（如印制板圖所示），這時表針無讀數，然后用黑表筆觸一下控制極k,這時表針有讀數，黑表筆馬上離開控制極k這時表針仍有讀數（注意觸控制極時正負表筆是始終連接說明該可控硅是完好的。駐極體選用的是一般收錄機用的小話筒，它的測量方法是：用rx100檔將紅表筆接外殼的s、黑表筆接d，這時用口對著駐極體吹氣，若表針有擺動說明該駐極體完好，擺動越大靈敏度越高；光敏電阻選用的是625a型，有光照射時電阻為20k以下，無光時電阻值大于100mq,說明該元件是完好的。二極管采用普通的整流二極管1n4001?1n4007。總之，元件的選擇可靈活掌握，參數可在一定范圍內選用。其它元件按圖1所示的標注即可。制作與安裝準備好全套元件后，用萬用表粗略地（因出廠前已測量過）測量一下各元件的質量，做到心中有數。焊接時注意先焊接無極性的阻容元件，電阻采用臥裝，電容采用直立裝，緊貼電路板，焊接有極性的元件如電解電容、話筒、整流二極管、三極管、單向可控硅等元件時千萬不要裝反，注意極性的正確，否則電路不能正常工作甚至燒毀元器件晶體管的安裝各種晶體管在安裝時要注意分辨它們的型號、出腳次序和正負極性；要注意防止在安裝焊接的過程中對它們造成損傷。小功率的三極管、場效應管和可控硅，封裝外形有時完全相同，有些微型封裝的器件，表面只能印一、兩個標注字，容易混淆，應該盡量與它們的原包裝一道拿取，一時用不完的要及時地放回原包裝中去。有時即使是同一種型號的器件，由于生產廠家不同、其出腳的次序也有變化，一定要認準其排列不要相互插錯。二極管的引出腳也有陰陽極之分，不能插反。電阻的安裝安裝電阻時要注意區分同一電路中阻值相同而功率不同、類型不同的電阻，不要相互插錯。小功率電阻大多采用臥式安裝，并且要緊貼底板安裝，以減少引線形成的分布電感。電容的安裝瓷片電容安裝時要注意其耐壓級別和溫度系數。鋁質電解電容、鉭電解電容的正極所接電位一定要高于負極所接，否則將會增大損耗，尤其是鋁質電解電容，極性接反工作時將會急劇發熱，引起鼓泡、爆炸。焊接焊接時烙鐵頭和焊錫靠近被元器件并認準位置，將烙鐵頭放在工件上進行加熱，將焊錫絲放在工件上，熔化適量的焊錫，在送焊錫過程中，先將焊錫接觸烙鐵頭，然后移動焊錫至與烙鐵頭相對的位置，這樣做有利于焊錫的熔化和熱量的傳導。此時注意焊錫一定要潤濕被焊工件表面和整個焊盤。待焊錫充滿焊盤后，迅速拿開焊錫絲。焊接完成后，檢查一下焊點的質量看看有沒有是否有錯焊、漏焊、虛焊，再用手指觸摸元器件有無松動、焊接不牢的現象，用鑷子輕輕撥動焊接部或夾住元器件引線，輕輕拉動觀察有無松動現象，確保在焊接這道工藝上不出錯誤。測試把連接好的聲光控開關和燈泡連上電源，將開關放置在黑暗處，發出聲響，電燈被點亮，一會兒，又自動熄滅，開關起效。打開電源開關，二極管持續發光，分別調試延時開關有明顯延時間隔。試驗成功。實驗總結通過這次《杯課題設計》，鍛煉了我們實驗操作與動手能力，同時也檢驗了我們以前所學的知識理論扎實。這次《杯課題設計》，雖然時間短暫，課設難度不大，但這一過程不僅提高了我們個人的動手能力，更增強了我們團隊意識，相互配合，動手實踐，順利完成課程設計。的確，收益匪淺！這次課設，最大的感觸就是做任何事情都要細心，稍微焊錯一個小器件電路就報廢。做產品開始的第一件事就是清查元件并把元件分類好。同時，還要考慮合理配置元件，感謝老師的悉心指導，有我們組員的共同努力，才有最后項目的順利地完成，在這一周時間里，我們提高了我們個人的動手能力，讓我們在獨立思考解決問題。同時也培養了我們團隊精神，在這個分工越來越細的社會，分工合作成了社會的主流，而這次與組員合作正好給了我們這樣的機會，以致順利完成課程設計，同時也讓我們知道課設是怎么一回事，要做些什么，怎樣做，要注意些什么問題等，也使得我們對以后的畢業設計有所了解和有所準備。附錄【一】參考文獻主要參考資料：[1]《.模擬電子技術基礎（第四版）》清華大學電子學教研組童詩白華成英主編【二】致謝本課題在進行過程中得到邱渡裕老師、潘惠青老師、韓濤導生、武鵬德學長及自動化科協諸位