HX型声光控开关解读.docx
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HX型声光控开关解读
……学院
《模拟电子技术》课程设计
题目2056型声光控电子开关
学生姓名……
专业班级………………
学号201031007
院（系）电气工程学院
指导教师………………
完成时间2012年10月12日
目录
一课程设计的目的………………………………………………………………………3
二课程设计的任务与要求……………………………………………………………3
三设计方案………………………………………………………………………4
四各部分电路工作原理………………………………………………………………5
1电源电路…………………………………………………………………5
2光控电路………………………………………………………………5
3声控电路………………………………………………………………6
4时间控制………………………………………………………………8
五硬件的制作与调试………………………………………………………………10
1电路仿真……………………………………………………………………………10
2电路焊接………………………………………………………………………………11
六总结……………………………………………………………………………………11
参考文献……………………………………………………………………………………12
附录1：
总体电路原理图……………………………………………………………13
附录2：
元器件清单………………………………………………………………………14
一课程设计目的
（1）使自己进一步掌握模拟电子技术的理论知识，培养我工程设计能力和综合分析能力；
（2）培养根据课题需要选学参考书籍,查阅手册、图表和文献资料的自学能力。
通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析并解决问题的方法；
（3）通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；
（4）熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础；
（5）了解与课题有关的电子电路以及元器件的工程技术规范，能按设计任务书的要求，完成设计任务，正确地反映设计与实验的成果，正确地绘制电路图。
（6）学会并掌握multisim软件仿真绘制电路图，在电路设计时先仿真，然后购买焊接元件。
二课程设计的任务与要求
1.能够通过照明灯开关对光线强弱的感应和通过照明灯开关对声强的感应设置两级开关，控制照明灯的亮灭。
2.能够实现有光线时灭，无光线有声时亮。
3.在灯亮一段时间（1～3min）后自动熄灭；
4.在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯重新开启。
5.电源为220v市电，控制对象为15W灯泡；
6.总设计画出电路原理框图；
7.利用仿真软件进行电路仿真，列出原件明细表。
三设计方案
简易声光控电路的总体框图
电路采用声光两级控制照明电路。
照明开关对光线的强弱感应控制照明灯的第一级开关，对声强的感应控制第二级开关。
对于胜强的检测是利用咪头的特性，即当其接受到足够的声强时，在其中会产生一个脉冲波，从而把信号变为电信号，通过对声信号的处理可得到一个电信号为控制电路做准备，光信号的感应通过光敏二极管来实现，使得光强时二极管导通，光弱时二极管不导通，从而实现在光强的情况下，即使有足够强的声信号，照明电路也不工作。
而在光弱的情况下，可以通过声信号来控制照明。
在日常生活中，节约电能。
四各部分电路工作原理
1电源电路
由D1~D5、R1、R2、C1构成，D1~D4为整流电路，R1、R2为限流电阻、电容C1滤去交流分量并储存一定的电能，为电路提供电压。
图1电源电路示意图
2光控部分
本电路三极管是开的，电阻供来的电压对地放掉。
在仿真中光敏二极管用开关代替，原理上是是可以的，白天光照强时二极管导通电阻很小，就相当于开关闭合，晚上光照弱时，二极管不导通电阻很大相当于开关断开。
Q3是光敏二极管控制的，当在白天光照强时，二极管导通将电源送入Q3B基使三极管Q3工作导通，而使得三极管Q2基级电压很低处于截止状态，Q1截止使得Q4基级电压高能够导通，可控硅的控制端为低电压，BT169D不导通，灯泡不亮。
同时Q3的导通，钳制了Q2（图3）的集电极的电压使得Q2无法导通，即白天即使有声音电路也不导通灯泡也不会亮。
晚上光线弱时光敏二极管不导通，Q3截止，Q1受Q2的控制没声音时Q2导通，Q3截止，Q4导通，可控硅不导通，灯泡不亮。
有声音时Q2截止，Q3导通，Q4截止，可控硅导通灯泡亮。
图2光控电路仿真图
3声控电路
电路通过声音信号控制，分别使电路中的三极管处于截止放大或者饱和状态，从而控制部分特殊点的电位达到声控的目的。
如图3所示为静态工作点示意图，三极管处于放大状态时，Ube处于0.4V~0.7V之间。
图3三极管静态工作点示意图
仿真图中咪头话筒用函数发生器代替，原理上是可以的，当有声音时相当于函数发生器，给电路一个信号。
Q2是由咪头控制的，当没有声音时Q2导通，电源信号通过Q2接地。
麦克风接收到声音信号时能发出频率信号使得Q2基极0.6V负载下降，Q2截止停止工作，电源信号就被送入光控电路，这时如果无光照或者光照较弱灯泡就会亮。
图4声控部分电路仿真图
4时间控制
时间控制部分主要有C3、Q4组成定时原理由C3充放电来控制时间的长短。
电容电和释放示意图如图5
图5电容电荷释放示意图
灯延迟关断过程：
Q4的B基电压由C3提供使管工作。
当Q2导通时把C3对地放电，放电时使得三极管Q4的B基低于0.6V的时候，Q4截止停止工作，使得可控硅电压回升触发可控硅导通，灯泡工作。
随着电容C3放电结束，可控硅触发电压下降，可控硅截止，灯泡熄灭。
由公式
u（t）=u（∞）+[u（0+）-u（∞）]·e-（t/ζ），
代入u（∞）=0V，u（0+）=13V，u（t）=5V
计算得t=179.6s为延迟关断时间。
若环境再有响声，则电灯再次被点亮，重复上述过程。
图6时间控制仿真电路
五硬件的制作与调试
1电路仿真
图7电路仿真图
该图与原理图有两处不同，麦克风和光敏二极管分别用函数发生器和开关代替，原理上都是可以的。
电源为220V交流电通过电灯，但仿真时电压是最大值所以将电源的值设置为311V经过D1~D4整流后，电容C1滤去交流分量。
R5限制电流降低电路消耗，R1分压为电路停工电压。
图7焊接实物图
2电路焊接
1对照电路安装元件，先装上小的元件焊接后装电容灯大的元件焊接，焊接元件才容易。
2焊接完毕，检查无误后交付老师，有老师检查后接入电源测试功能，调试电路达到自己设计的功能后结束。
六总结
在这一周的模拟电子技术课程设计中，我做的是“声光控制开关”。
这是一种声音和光照双控电路，多用于楼梯、过道、库房的场合。
白天光照时，不管过路者发出多大声音，都不会使灯泡亮。
夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有声响，灯就会自动照明，若再无声响，则过一段时间后灯自动熄灭，节能节电。
电源设计根据其主体电路及执行机构不同，要求可靠、价廉、有效益。
由于此开关在光线较暗时是否接通取决于声音的强弱，因此为加强其工作效应，设计了信号放大整形电路，微弱的信号经过此电路加工也能使开关导通。
本次的声光控制开关的设计实践将我们学到的知识应用到了实践，深化了对模拟电子设计的认识，使我们在设计的实践中获得新知。
学习了一学期的理论知识之后，这次的实践操作，我得到了课本之外的东西，通过自己的独立动手，老师耐心指导下以及同学的探讨，让我学会了分析电路、设计电路的步骤以及计算机辅助作图等。
在此设计中利用到了三极管的放大、光敏效应，让我们进一步巩固和掌握所学的理论基础知识，加深对了对模拟电路、数字电路、理解，对元气件的使用更加深刻。
附录一
总体电路原理图
附录二
元器件清单
名称
符号
型号规格
名称
符号
型号规格
电阻
R1
150K
三极管
VT1
2n3904
电阻
R2
24K
三极管
VT2
2n3904
电阻
R3
150K
三极管
VT3
2n3904
电阻
R4
680K
三极管
VT4
2n3904
电阻
R5
2.2M
光敏二极管
D6
Φ3
电阻
R6
12K
二极管
D5
1N4007
电阻
R7
18K
二极管
D1—D4
1N4007
电阻
R8
18K
可控硅
Q1
BT169D
电阻
R9
24K
麦克风
Mk1
φ10
电容
C1
100uF
万用电路板
电容
C2
104
灯泡
220V15W
电容
C3
22uF
灯口
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