洛阳理工学院声控灯焊接电子实习报告文档格式.docx
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这种开关电路特别适用于住宅楼、办公楼楼道、走廊、仓库、地下室及厕所等公共场所的照明灯的自动控制。
关键词：
声光控，照明，触发控制，晶闸管。
前言
随着电子技术、数字技术的不断发展，以及人们生活水平的不断提高。
人们对自己的生活及社会的能源也逐渐的开始重视起来。
企业、学校、各大城市及社会的每个角落都离不开“电”足见其重要性。
但随着人们生活水平的不断提高电力的供需矛盾日益加剧。
要发出更多的电就意味着要消耗更多的煤、石油、天然气、核原料等不可再生能源，还会带来许多相应的环境污染问题。
但是对于整个地球来说，所有能源都是有限的。
那怎么样才能做到对能源的有效利用呢？
只有节约能源。
众所周知，在学校、机关单位、厂矿等公共场所和居民居住区的公共楼道普遍使用机械手动开关，由于各种原因往往出现许多灯泡点亮长明的现象，故使灯泡寿命短，浪费电量，为国家、单位、个人造成经济损失。
另外，由于频繁开关或其他人为因素，墙壁开关的损坏率很高，既增大了维修量、浪费了资金，又容易造成事故隐患。
因此，设计研究一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便的声光双控白炽灯节能自动开关显得相当有必要。
使公共场所和居民居住区的公共楼道灯在白天时不亮，晚上闻声自亮，待人走后，几十秒后自动关的所以我们应该设计一个节能、耐用的自动控制开关。
此开关的主要功能应该是白天楼道上光线强烈时电路处于断开状态，电路不工作，以节约电能源，夜晚或者阴天时电路闻声而亮，并从电灯亮时就开始延时，等到延时时间到了电灯就自动熄灭，等待下一次声响的发出。
第1章常用电子元器件识别
1.1电阻
1.1.1色环电阻
色环电阻，是在电阻封装上（即电阻表面）涂上一定颜色的色环，来代表这个电阻的阻值。
它的识别方法如下
每种颜色代表不同的数字，棕1
红2
橙3
黄4
绿5
蓝6
紫7
灰8
白9
黑0
，金、银表示误差,金色为5%的误差.银色为10%的误差.倒数第二环，表示零的个数。
最后一位，表示误差。
常用色环电阻分四环和五环，通常用四环。
倒数第二环，可以是金色（代表×
0.1）和银色的（代表×
0.01），最后一环误差可以是无色（20%）的。
五环电阻为精密电阻，前三环为数值，最后一环还是误差色环，通常也是金、银和棕三种颜色，金的误差为5%，银的误差为10%，棕色的误差为1%，无色的误差为20%，另外偶尔还有以绿色代表误差的，绿色的误差为0.5%。
1.1.2贴片电阻
贴片电阻是将金属粉和玻璃铀粉混合，采用丝网印刷法印在基板上制成的电阻器。
耐潮湿，高温，温度系数小。
贴片电阻的阻值确定有三种：
A数字索位标称法（一般矩形片状电阻采用这种标称法）
数字索位标称法就是在电阻体上用三位数字来标明其阻值。
它的第一位和第二位为有效数字，第三位表示在有效数字后面所加“0”的个数．这一位不会出现字母。
例如：
“472”表示“4700Ω”；
“151”表示“150Ω”。
如果是小数．则用“R”表示“小数点”．并占用一位有效数字，其余两位是有效数字。
“2R4″表示“2．4Ω”。
B色环标称法（一般圆柱形固定电阻器采用这种标称法）
贴片电阻与一般电阻一样，大多采用四环（有时三环）标明其阻值。
第一环和第二环是有效数字，第三环是倍率（色环代码如表1）。
“棕绿黑”表示”15Ω”；
“蓝灰橙银”表示“68kΩ”误差±
10%。
CE96数字代码与字母混合标称法
数字代码与字母混合标称法也是采用三位标明电阻阻值，即“两位数字加一位字母”，其中两位数字表示的是E96系列电阻代码．具体见附表2。
它的第三位是用字母代码表示的倍率（如表3）。
“51D”表示“332×
103；
332kΩ”；
“249Y”表示“249×
10-2;
2．49Ω”。
1.1.3电位器阻值
电位器是一种可调的电子元件。
它是由一个电阻体和一个转动或滑动系统组成。
当电阻体的两个固定触点之间外加一个电压时，通过转动或滑动系统改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个与动触点位置成一定关系的电压。
它大多是用作分压器，这时电位器是一个四端元件。
电位器基本上相当于滑动变阻器。
它的阻值范围可以由其上面的标记数字辨别如“w104”就是10乘以4次方，即100kΩ。
“w105”就是1MΩ。
1.1.4光敏电阻
由于光敏电阻的阻值是随照射光的强弱而发生变化的，并且它与普通电阻一样也没有正、负极性，如GL5626L型光敏电阻的亮阻小于等于5K，暗阻大于等于5M。
因此可以用万用表R×
10K挡测量光敏电阻的阻值，通过其变化情况来判断性能的好坏，具体的方法如下：
（1）将指针式万用表置于R×
10K挡
（2）用一只手反复遮住光敏电阻的受光面，然后移开。
（3）用鳄鱼夹代替表笔，分别夹住光敏电阻的两根引线。
（4）观察万用表指针在光敏电阻的受光面被遮住前后的变化情况。
如果指针偏转明显，说明光敏电阻性能良好；
如果指针偏转不明显，则将光敏电阻的受光面靠近电灯，以增加光照强度，同时再观察万用表指针变化情况，如果指针偏转明显，则光敏电阻灵敏度较低；
如果指针无明显偏转，则说明光敏电阻已失效。
1.2.电容
1.2.1电解电容
电解电容是一种由两块平行金属板以及两金属板之间放置电解液所构成的电容。
电容器依照所使用的电极材料.电解液之种类而付予电容器的名称。
介质有电解液涂层有极不可接错。
一：
其主要参数主要如下
1.电容值
C=Q/U。
要计算主板CPU供电部位对电容容量的需求，使用如下公式：
C=I/（?
V/?
t），假如CPU的电流I为50A,?
V=50mV时，?
t=10μS。
则容量要求为C=10000μf。
要得到理想的滤波效果的话，就要求要7颗1500μf的电容并联使用。
2.耐压值
表示电容＋/－极之间的最大压差，如果出现过压现象，电容就会处于击穿状态，漏电流增大，电容内部发热巨增，电容内部的电解液会因高温变成气体致使电容内部压力增大。
当这个压力超过电解电容的铝外壳承受压力的时候，电容就会发生爆炸。
CPU的工作电压一般在1～2V之间，电容耐压能在4V以上就一般不会出问题，前提是电容极性不得插反！
3.漏电流
电容在直流的条件下也不是完全绝缘的，漏电流的要求一般为I≤0.0，漏电流越小越好，漏电流小，电容的发热量小
二电解电容器的极性判别
一般可以由电容器本身上标记判别极性，黑色一侧为正极，灰色标记侧为负极。
如无法识别标记的电解电容可用万用表的电阻挡测量其极性。
我们知道只有电解电容的正极接电源正（电阻挡时的黑表笔），负端接电源负（电阻挡时的红表笔）时，电解电容的漏电流才小（漏电阻大）。
反之，则电解电容的漏电流增加（漏电阻减小）。
测量时，先假定某极为“+”极，让其与万用表的黑表笔相接，另一电极与万用表的红表笔相接，记下表针停止的刻度（表针靠左阻值大），然后将电容器放电（既两根引线碰一下），两只表笔对调，重新进行测量。
两次测量中，表针最后停留的位置靠左（阻值大）的那次，黑表笔接的就是电解电容的正极。
测量时最好选用R*100或R*1K挡。
1.2.2贴片电容
贴片电容（多层片式陶瓷电容器）是目前用量比较大的常用元件，其参数如下
1、电容的大小：
三位数字：
前两位是有效数值，第三位是有效数值后面0的个数。
如：
101表示10×
10PF（即100PF）；
2、误差值：
常用D表示±
0.5%，F表示±
1%，J表示±
5%，K表示±
10%，M表示±
20%
3、耐压值：
常见有:
6.3V，10V，16V，25V，50V，100V…..
1.3二极管
二极管又称晶体二极管,简称二极管（diode），它是一种具有单向传导电流的电子器件。
在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的传导性。
下面介绍实验所用的两种二极管1N4148和1N4735A。
1、1N4148是点接触型的小电流高频开关二极管，速度高，不过工作电流才150mA，广泛、用于信号频率较高的电路。
极性判别方法：
涂有黑色线条的一头为负极，另一头则为正极。
2、1N4735A是一种稳压二极管，此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件，在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用，稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用。
1.4三极管
实验所用介绍9014三极管。
9014是非常常见的晶体三极管，在收音机以及各种放大电路中经常看到它，应用范围很广,它是npn型小功率三极管。
它的极性判别方法有两种
一：
直接识别法：
如下图1.1所示：
1、发射极 2、基极 3、集电极
图1.1三级管极性判别图
二：
万用表测量法：
（a）判定基极。
用万用表R×
100或R×
1k挡测量管子三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。
当用第一根表笔接某一电极，而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时，则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。
这时，要注意万用表表笔的极性，如果红表笔接的是基极b。
黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值都较小，则可判定被测管子为PNP型三极管；
如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管为NPN型管如9013，9014,9018。
（b）（b）判定三极管集电极c和发射极e。
（以PNP型三极管为例）将万用表置于R×
1K挡，红表笔基极b，用黑表笔分别接触另外两个管脚时，所测得的两个电阻值会是一个大一些，一个小一些。
在阻值小的一次测量中，黑表笔所接管脚为集电极；
在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接管脚为发射极。
1.5单向可控硅
单向可控硅是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用下由关断变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。
单向可控硅是由三个PN结PNPN组成的四层三端半导体器件与具有一个PN结的二极管相比，单向可控硅正向导通受控制极电流控制；
与具有两个PN结的三极管相比，差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。
1.单向可控硅结构和符号图如下图1.2
图1.2可控硅结构和符号图
2.可控硅工作原理如下：
（1）可控硅导通条件：
一是可控硅阳极与阴极间必须加正向电压，二是同时在控制极加正触发电压。
两个条件必须同时具备，可控硅才会处于导通状态。
另外，可控硅一旦导通后，即使降低控制极电压或去掉控制极电压，可控硅仍然导通。
（2）可控硅关断条件：
降低或去掉加在可控硅阳极至阴极之间的正向电压，使阳极电流小于最小维持电流以下，或者切断阳极电源。
（3）可控硅具有控制强电的作用。
实验中具体控制实现方法如下表1.3
阳极A
阴极K
开关G
灯炮亮灭情况
工作特点
＋
－
断开
不亮
只在阳极和阴极加正电压，可控硅不导通
×
在阳极和阴极加反向电压，可控硅不导通
闭合
亮
在阳极A和阴极K间加正向电压，同时控制极加正向触发电压，可控硅导通
可控硅导通后，除去触发电压，可控硅导通
表1.3单向可控硅工作原理图
3.可控硅引脚区分
对可控硅的引脚区分，有的可从外形封装加以判别，如外壳就为阳极，阴极引线比控制极引线长。
从外形无法判断的可控硅，可用万用表R×
1K挡，测量可控硅任意两管脚间的正反向电阻，当万用表指示低阻值（几百欧至几千欧的范围）时，黑表笔所接的是控制极G，红表笔所接的是阴极C，余下的一只管脚为阳极A。
1.6CD4011－四2输入与非门电路
CD4011为四个2输入与非门集成电路，当2个输入有一个为0，则输出为1；
当其中有一个输入为零时，无论另外一个引脚输入0或1，输出都为1；
电路原理图如下图1.4，其中Vdd－电源；
Vss－电源地。
图1.4CD4011－四2输入与非门电路
1.7整流桥
整流桥就是将整流管封在一个壳内了。
分全桥和半桥。
全桥是将连接好的桥式整流电路的四个二极管封在一起。
半桥是将两个二极管桥式整流的一半封在一起，用两个半桥可组成一个桥式整流电路。
1.桥式全波整流电路如下：
由一个变压器、四个二极管，一个负载组成，其中四个二极管组成电桥电路。
其中VRL＝1.2×
u2
（1）单相桥式整流电路采用了四个二极管组成了电桥电路。
（2）四个二极管每两个轮流工作，完成了对交流电源的整流作用，输出全波脉动电压。
如果有一个二极管开路损坏，则桥式整流电路工作在半波状态。
（3）桥式整流电路输出波形脉动较小，输出电压高，对二极管的要求较低。
桥式全波整流电路组成图：
图1.5桥式全波整流电路组成图
2. 单相桥式整流电路输出电压波形图
图1.6单相桥式整流电路输出电压波形图
1.8驻极体话筒
驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。
属于最常用的电容话筒。
由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。
1. 驻极体式电容传声器接线图如图1.7所示。
图1.7驻极体式电容传声器接线图
2.驻极体话筒的结构与工作原理
话筒的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极（背称为背电极）构成。
驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上的金属层作为两个电极构成一个平板电容器。
电容的两极之间有输出电极。
由于驻极体薄膜上分布有自由电荷。
当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时；
改变了电容两极版之间的距离，从而引起电容的容量发生变化，由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，根据公式：
Q=CU所以当C变化时必然引起电容器两端电压U的变化，从而输出电信号，实现声—电的变换。
实际上驻极体话筒的内部结构如图1.8
图1.8驻极体话筒的内部结构
第二章声光控楼道控制灯电路工作原理
2.1声光控楼道控制灯电路功能
声光控照明电路的主要原理：
利用光学、声学和电子学的原理，即用光敏三极管和声音传感器将光亮程度和声音信号转换成电信号，从而推动晶闸管导通使电路正常工作。
作为一个智能化声光控照明电路应具有以下功能：
①白天电路呈封锁状态，电路不工作；
②夜晚电路随声音信号而工作，点亮灯泡；
③点亮灯泡并可以延时一段时间。
2.2整流电路工作原理
1.整流电路组成
图2.1整流电路组成图
2.桥式整流电路原理
（1）单相桥式整流电路采用了四个二极管组成了电桥电路。
（2）四个二极管每两个轮流工作，完成了对交流电源的整流作用，输出全波脉动电压。
（3）桥式整流电路输出波形脉动较小，输出电压高，对二极管的要求较低。
2.3 声光控楼道控制灯电路工作原理
CD4011为四个2输入与非门集成电路，当2个输入有一个为0，则输出为1；
2个输入全为1时，输出为0。
在VT1导通前，交流电源24V，经桥式全波整流和VD6、电容C1滤波后，获得直流电压1.2V×
24V＝28.8V（大约），经限流电阻R1，使VS稳压二极管反向击穿，此时Uz＝6.2V，使脉动的直流变为稳压的直流，起到稳压的作用。
稳定电压供给电路。
白天时，光敏电阻Rg阻值较小，与非门G1的u1输入为低电平，G1门的一个输入为低，不管u2为何电平，G1总是输出为1，这样G2输出为0，u2的电平也为0，G3输出为1，单向晶闸管VT1不导通。
晚上时，Rg阻值变大，u1为高电平，G1门打开，u2信号可通过。
如果没有脚步声或没用掌声，驻极电容式传声器BM无动态信号。
偏置电阻（Rp2＋R4）使NPN三极管VT2导通，u2为低电平，则G1输出1，其余状态和白天的情况相同；
当有声音时，驻极电容式传声器BM有动态信号输入到放大电路VT2的基极，由于电容C2的隔直流、通交流的作用，加在基极信号相对于零电平，有正、负波动信号，使集电极输出u2有高电平动态信号输出，当u2的电平达到高电平1时，使G1的输入全为1，从而使G1输出0（出现负脉冲），而G2输出1（出现正脉冲），二极管VD5导通，对C3充电，使uc也为1，这样G3输出0，G4输出1，经过R7限流，在单向晶闸管VT1控制极g有触发信号（正跳变），使VT1导通。
在全波整流电路中，串联的灯L，经过晶闸管VT1导通，灯L点亮。
由于晶闸管导通后的Uak正向压降会降至约1.8V。
因此，VD6用来防止Uz电压下降，避免影响控制电路电源。
在声音消失后，由于电容C3上的电压uc经R6放电过程仍为1，故灯L仍亮，直到uc小于与非门阀值电压Uth时，G3输出1，G4输出0，当Uak过零电压时，晶闸管截止约30s后，灯L熄灭。
声光控楼道控制灯电路原理图如下图2.2
图2.2声光控楼道控制灯电路原理图
第三章电子元器件安装焊接方法
3.1电子元器件的安装图
图3.1电子元器件的安装图
3.2安装、焊接工具
安装焊接工具主要有：
尖嘴电烙铁、平头电烙铁、锡丝、镊子、尖嘴钳和剪线钳。
3.3焊接方法及注意事项
1.焊接方法
各元器件按图纸的指定位置孔距进行插装、焊接，各个器件焊接方法如下
①电阻插装焊接。
卧式电阻应紧贴电路板插装焊接，立式电阻应在离电路板1~2mm处插装焊接。
②电容器插装焊接。
陶瓷电容应在离电路板4~6mm处插装焊接，电解电容应在离电路板1~2mm处插装焊接。
③二极管插装焊接。
卧式二极管应在离电路板3~5mm处插装焊接，立式二极管应在离电路板1~2mm（塑封）和2~3mm（玻璃封装）处插装焊接。
④三极管插装焊接。
三极管应在离电路板4~6mm处插装焊接。
⑤集成电路插座插装焊接。
集成电路插座应紧贴电路板插装焊接。
⑥电位器插装焊接。
电位器应按照电路板丝印要求方向紧贴电路板安装焊接。
2.注意事项
（1）安装元器件过程中应严格按照电路板要求安放电子元器件，不要搞错元器件的位置，另外焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单向可控硅等元件时千万不要装反，注意极性的正确，否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件
2）焊接点的检查
焊点是否均匀，表面是否光滑、圆润。
焊锡是否充满焊盘，焊锡有无过多、过少现象。
焊点周围是否有残留的助焊剂和焊锡。
是否有错焊、漏焊、虚假焊。
第4章电路的测试和调试
4.1电路的测试和调试
为了确保声光控楼道灯电路能够正常工作，也就是说要稳定、准确地反映白天、黑夜灯的变化，在完成声光控延时楼道灯控制电路的焊接与安装后，必须要对电路进行测量和调试。
1.测试前注意事项：
先将焊好的电路板对照电路图认真核对一遍，不要有错焊、漏焊、短路、元件相碰等现象发生。
加电流之前，将万用表调到200欧姆档，检查灯泡是否短路，测量电阻为25到30欧姆范围内方可通电。
通电后，人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。
如用万用表检测时，只用将万用表两表笔接触电路板相应处即可。
2.测试和调试方法
本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住，将电源接上，用手轻拍驻极体话筒，这时灯应亮，若用光照射光敏电阻，再用手重拍驻极体话筒，这时灯不亮，说明光敏电阻完好，电路制作成功。
若没有实现相应的功能，应先检查以下各测试点
（1）将万用表调到200伏特交流档，测接入端口，看是否接入交流电，电压约为27伏特；
（2）将万用表调到20伏特直流档，测CD4011十四引脚电压，看是否有直流电压；
（3）测稳压管电压，是否约为6.3V左右。
如果以上测试点测试结果均正常，则调节电位器RP3到TP1点的电压为0.7V左右，再次遮光进行测试。
若灯泡仍然不亮，请仔细检查电路有无连接错误，以及是否有虚焊和拖锡短路等现象。
第五章制作电路实物图
焊接实物图如下图5.1和5.2。
分别为电路正反两面图。
图5.1制作电路正面图
图5.2制作电路反面图
实习心得
通过本次课程设计我对模拟和数字电路知识有了更进一步的了解和巩固，通过制声光控楼道灯电路板实现了对整流电路、滤波电路、声光转换电路的应用。
并了解了一些新的电子元器件，如光敏电阻、贴片电阻、晶闸管CD4011－四2输入与非门集成电路。
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