传感器声控灯设计.docx

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传感器声控灯设计

目　录

第1章设计目的1

第2章设计要求1

第3章硬件电路设计1

3.1　电路设计结构框图1

3.2　整流电路部分2

3.3　声控电路部分3

3.4　光控电路部分3

3.5　延时电路部分4

3.6　总电路图5

3.7　仿真图5

第4章　元件选择及计算6

第5章　设计总结6

参考文献8

第1章　设计目的

设计一种照明自动控制电路。

要求照明灯在白天（光照度足够）不亮，晚上（或照度不足）拍手或有种脚步声即亮，延时30秒自动熄灭。

第2章　设计要求

将220v交流整流稳压成10v左右的直流电压，对555定时器和三级管静态供电。

555接成单稳态触发器，控制双向晶闸管，当555定时器输出高电平，触发器晶闸管导通，灯泡亮；当555定时器输出低电平，触发器晶闸管未导通，灯泡灭；同时可以实现声光控制，可考虑用光敏三极管的输出端控制555定时器的触发复位端，音频放大电路控制555的触发端。

第3章　硬件电路设计

3.1　电路设计结构框图

图3-1电路设计结构框图

该设计电路大致可分为以下几部分：

整流电路部分、声控电路部分、光控电路部分、延时电路部分。

电路设计结构图3-1所示。

在整流电路中，是用单相桥式全波整流电路来实现的整流。

声控电路是利用拾音元件把声音信号转换为电信号然后再用三极管的放大特性把电信号放大。

光控电路中是用光敏三极管的特性把不同的光照强度转换为不同电流的电信号，电信号再经三极管放大输入到555定时器。

延时电路是用555定时器接成单稳态触发电路形式，利用其延时特性实现延时30s的控制。

3.2　整流电路部分

所谓桥式整流电路，就是用二极管组成的一个整流电桥，它是由图中的二极组成，其功能是将220V的交流电转换为10V直流电压以提供后续声控电路、光控电路延时电路及开关电路等电路所需的工作电压。

电路图如下所示。

图3-2整流电路部分

整流电路的降压过程是将220V单相交流电压直接输入有一定匝数比的变压器，得到降压后的电压，然后将变压器副边的交流电压通过单相桥式整流电路，得到脉动系数较大的直流电压。

为了减小电压的脉动，将经过整流桥整流后的直流电压通入由滤波电容构成的滤波电路，使输出较为平滑的电压。

要得到稳定的直流电源需将滤波后的电压输入稳压电路。

稳压电路由1个稳压二极管构成，利用二极管的稳压特性，使得到不受电网电压的波动和负载电阻变化影响的稳定性较高的直流电压。

为了得到10V的直流电源，将220V频率为50HZ的单项正弦交流电输入变压器，其原边与副边的比为

，经过变压器得到8.3V电压。

交流电220V通入单相桥式整流电路经过全波整流得到平均值为10v的直流电压，其脉冲系数很大。

单相桥式电路中的整流桥的二极管选用MDA2501。

然后将

的直流电压通入滤波进行滤波，可以得到平均值为

=1.2

=10V的直流电压。

滤波电路中的电容为

，与

并联的负载为R1，

的取值满足

R1

=（3~5）

（3-1）

得到

=（3~5）T／2／1／R1

理想情况下可将交流分量全部滤掉，使输出电压仅为直流电压，然而，由于滤波电路为无源电路，所以接入负载后必会影响其滤波效果，要得到稳定的直流电源需将滤波后的电压输入稳压电路。

稳压电路中的稳压管D2A选用稳压值为10V的稳压二极管，其型号为1PS88SB8。

3.3　声控电路部分

本系统中，利用拾音元件将声音信号转化为电信号，然后通过三极管放大电路将电信号放大，与光控电路转化来的电信号一起，通过开关电路控制开关的开启或关闭的目的。

电路图如下所示：

　图3-3声控电路部分

3.4　光控电路部分

光控电路一般可由光电传感器和电子元器件构成，电路有很多设计方案，由于光控电路对电路元器件本身有很高的要求，设计电路时必须充分考虑各个方案的经济性、稳定性以及每个元器件的各项性能等问题。

光控电路控制功能实现的核心是光电传感器，因此选择光电传感器时必须选择可靠、稳定、灵敏度高的光电传感器，以保证电路各项参数的可靠、精确和稳定，正常发挥电路应有的功能和作用，为此在设计光控电路时，不仅要尽量简化电路结构、降低成本，而且要使电路功能能够长期稳定可靠。

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器，它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号，此处可以选用光敏三极管作为光信号采集元件。

图3-4光控电路部分

3.5　延时电路部分

延时电路是由555定时器构成。

4端一直是低电平。

当为高电平时可使555定时器构成的单稳态触发器工作。

单稳态触发器低电平触发，当UI为高电平时，输出UO为低电平，当UI为低电平时，输出UO为高电平。

其输出接在双向晶闸管的触发端。

当有脉冲时，双向晶闸管就导通。

使线圈得电，从而使灯亮。

图3-5延时电路部分

3.6　总电路图

总电路图如下所示：

220V电压经过变压器降压然后经单相桥式整流电路整流输出直流10V电压向后面的电路供电；电容的作用是为了滤除电路中的脉动信号；稳压管的主要作用是为了稳定电压；声控部分利用拾音器件采集声音信号然后转化为电量信号通过后面的三极管的放大作用将信号放大输入到555定时器的UI端，光控部分则是通过光敏元件采集光信号通过放大器放大信号输入到555定时器RET端；最后声、光控制部分输出的信号共同控制555定时器实现声光控制灯的亮灭。

若电路过程中只给声控部分声音信号或者只给光控部分光信号，555定时器都不会有输出，后面的双向晶闸管不会导通，灯泡就不会发光。

图3-6总电路图

3.7　仿真图

仿真图如下图所示，仿真过程中，先由220V、50HZ交流电向变压器供电，变压器变比调成27:

1，降压后在二次侧输出8.3V的交流电，然后经过整流部分将8.3V交流电整流输出成为直流10V的直流电，接下来经过电容滤波器将上一级输出的直流10V电滤除其中脉动的部分，再经过稳压管将其稳定在10V这样就可以向后续电路提供一个直流10V的电压，给声控部分一个声音信号，声控部分电路将其转化为电量输出，同时给光控部分一个光信号，光控部分将光信号转化为电量信号输出，两者同时控制555定时器使其输出控制信号，控制双向晶闸管的导通从而使灯泡发光。

但是，当声、光信号只有一个给信号，不论另一个信号怎么变化双向晶闸管都不会导通，灯泡也不会发光，

图3-7仿真图

第4章　元件选择及计算

整流电桥将220V交流电压降下了的8.3V交流电转换为10V的直流电再经滤波电容器，稳压管得到稳定的直流电。

为以后的各个部分供电。

频率为50HZ。

，

，则由1.2

=10v得：

=8.3v。

。

滤波电容经查资料得R1=10千欧姆。

取

0千欧姆，由公式

得：

C1=8uf。

由于在仿真中条件限制只能以两端电压为15V的型号为1PS88SB8的稳压管。

。

对于双向可控硅的型号经查资料当两端电压为10V时，应选型号为2N5444。

光敏三极管：

当光照强度最大时，光电流为

．取三极管的

，从而粗算出各个电阻的值。

第5章　设计总结

通过这次对声、光控制开关的设计，对声光控制开关这种集声控、光控、延时于一体的自动控制开关有了进一步新的了解。

在整流电路中，用的了模电中学到的单相全波整流电路和滤波、稳压电路，由于设计电路中的一些不确定因素和仿真元件的限制使得最后的供电电压不是特别稳定；声控、光控电路中都涉及到了非电量信号到电量信号的转化并将信号放大，通过翻阅相关资料加深了对这些电量非电量转换器件的解以及对放大电路的认识；延时电路部分的

555定时器主要用到了延时功能。

参考文献

[1]余孟尝．数字电子技术基础．高等教育出版社，2006

[2]胡向东等．传感器与检测技术．机械工业出版社，2009

[3]余成波等．传感器与自动检测技术．高等教育出版社，2004

[4]王兆安刘进军.电力电子技术,机械工业出版社,2009.

[5]杨素行．模拟电子技术基础简明教程．高等教育出版社，2006

（注：

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