声光控延时开关实验报告.docx
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声光控延时开关实验报告
声光控延时开关实验报告
数字电路实验报告
实验项目:
声光控延时开关
学院:
专业:
年级:
学号:
姓名:
(20---20)学年第学期
结合图二来分析图一。
声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒BM接收并转换成电信号,经C1耦合到VT的基极进行电压放大,放大的信号送到与非门(VD1)的2脚,R4、77是VT偏置电阻,C2是电源滤波电容。
为了使声光控开关在白天开关断开,即灯不亮,由光敏电阻RG等元件组成光控电路,R5和RG组成串联分压电路,夜晚环境无光时,光敏电阻的阻值很大,RG两端的电压高,即为高电平,改变R8或C3的值,可改变延时时间,满足不同目的。
VD3和VD4构成两级整形电路,将方波信号进行整形。
当C3充电到一定电平时,信号经与非门VD3、VD4后输出为高电平,使单向可控硅导通,电子开关闭合;C3充满电后只向R8放电,当放电到一定电平时,经与非门VD3、VD4输出为低电平,使单向可控硅截止,电子开关断开,完成一次完整的电子开关由开到关的过程。
二极管VD1~VD4将交流220v进行桥式整流,变成脉动直流电,又经R1降压,C2滤波后即为电路的直流电源,为BM、VT、IC等供电。
三、元器件的选择
IC选用COMS数字集成电路CD4011,其里面含有四个独立的与非门电路。
内部结构见图3,VSS是电源的负极,VDD是电源的正极。
可控硅T选用1A/400V的进口单向可控硅100-6型,如负载电流大可选用3A、6A、10A等规格的单向可控硅,单向可控硅的外形如图4所示,它的测量方法是:
用R×1档,将红表笔接可控硅的负极,黑表笔接正极,这时表针无读数,然后用黑表笔触一下控制极K,这时表针有读数,黑表笔马上离开控制极k这时表针仍有读数(注意触控制极时正负表笔是始终连接说明该可控硅是完好的。
驻极体选用的是一般收录机用的小话筒,它的测量方法是:
用R×100档将红表笔接外壳的S、黑表笔接D,这时用口对着驻极体吹气,若表针有摆动说明该驻极体完好,摆动越大灵敏度越高;光敏电阻选用的是625A型(本实验采用5516型),有光照射时电阻为8K以下,无光时电阻值大于1M,说明该元件是完好的。
二极管采用普通的整流二极管IN4007。
总之,元件的选择可灵活掌握,参数可在一定范围内选用。
其它元件按图一所示的标注即可。
四、安装制作
准备好全套元件后,用万用表粗略地测量一下各元件的质量,做到心中有数。
焊接时注意先焊接无极性的阻容元件,电阻采用卧装,电容采用直立装,紧贴电路板,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。
在安装时我们主要是采取先安装小的元件比如电阻、整流管,再安装比较大的元件如电容、IC插座等。
在安装过程中同时考虑元件的所占的空间和位置,以便节省材料,节约成本。
以下是本次实验的元件清单。
元件清单
序号
名称
型号
位号
数量
序号
名称
型号
位号
数量
1
集成电路
CD4011
IC
1块
8
电阻器
47K
R2、R3
2支
2
单向可控硅
100-6
T
1支
9
电阻器
470K、1M
R5、R7
2支
3
三极管
9014
VT
1支
10
电阻器
2.2M
R4、R8、R9
3支
4
整流二极管
IN4007
VD1-VD5
5支
11
瓷片电容
104
C1
1支
5
驻极体
54±2dB
BM
1支
12
电解电容
10uP/10V
C2、C3
1支
6
光敏电阻器
625A
RG
1支
13
可调电阻
1M
R10
1支
7
电阻器
10K、120K
R6、R1
2支
14
IC插座14P
五、调试
调试前,先将焊好的电路板对照原理图认真核对一遍,查看是否有错焊、漏焊、短路、元件相碰等现象发生,确定没有问题后将进行通电实验。
首先我们将电路改为低压即低于10V的电压进行通电实验(我选择4.48V的电压),然后先将光敏电阻的光挡住,将ab分别接在电灯的开关位上(我用耐压比较高的灯当做负载),用手轻拍驻极体,这时灯亮,若用光照射光敏电阻,再用手重拍驻极体,这时灯不亮,说明光敏电阻完好,说明实验成功。
然后我又将电路改回220V的电路进行220V市电进行实验,市电进行实验要注意人体不允许接触电路板的任一部分,防止触电,注意安全。
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。
实验也取得了成功。
六、测量
测量得到的技术指标:
1.输入电压:
4.48V
2.触发电压:
2.32V
3.延时范围:
5S~62S
4.静态电流:
102uA
七、问题讨论
实验调试过程中出现的故障及解决方法:
1.灯泡一直不亮这种情况可能是灯泡断路.也可能是电源或控制电路出现故障。
在确认灯泡正常的情况下先检查C2两端是否有10V以下直流电压。
如果没有,说明整流二极管VD1~VD4或电阻或焊点出现开路性故障.或C2损坏.应逐一检查确诊。
若C2两端电压正常,再检查光敏电阻是否正常.光敏电阻在用黑纸包裹起来后测量其阻值应在1MΩ以上。
在有光照射下阻值应只有数百欧姆.否则应予更换。
当确认光敏电阻正常后,用黑纸严密包裹起来.然后在四个与非门输入端依次加入人为触发信号.并用万用表监测其输出端电平是否改变。
若不变.在外围元件正常的情况下,说明CD4011损坏。
若证明CD4011正常。
在CD4011(11)脚有高电平输出的前提下.灯泡仍不亮.那只有是R3或可控硅出现开路性损坏。
若在CD4011各输入端人为加入触发信号,CD4011能正常翻转且灯泡能点亮。
则应检查话筒、C1、VT。
经过以上流程一级一级的排查,最终发现光敏电阻损坏。
可能被电烙铁的高温损坏。
2.灯泡长亮不熄这种情况表明故障主要在控制电路.可先检查可控硅是否已击穿。
若正常,再查VTc—e极是否开路;R7阻值是否增大:
VD5是否开路。
若未发现异常,则有可能是CD4011内部损坏.可按上述人为加触发信号的方法予以确认。
若CD4011正常。
则应考虑本控制开关的两引线接线柱是否有相碰的地方。
最终发现由于供电是直流导致可控硅达不到断开的条件所致。
八、制作结论
本制作测得输入电压:
4.48V而触发电压:
2.32V符合CD4011集成电路的技术指标;同时我们将电路改进使得电路实现延时可调的功能,其调整范围为5S~62S,日后也可根据自身需要自行改变C3、R8、R9、R10的值以扩大其延时时间。
我们还测得其静态电流:
102uA,这样大大降低电路的功耗,提高电源效率,所以认为此次试验取得成功。
与此同时我从此实验进一步掌握数字集成电路的应用,同样也提高了我们对电路的分析能力和自身的动手能力。