精品声光控灯电子实习报告.docx
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精品声光控灯电子实习报告
【关键字】精品
洛阳理工学院
电子实习报告
专业计算机科学与技术
班级B1305XX
学号B1305XXXX
姓名XXXXXXX
完成日期2014年4月11日
实习内容与要求
1.实习内容
（1）电子工艺基本常识及要求；
（2）电子元器件的识别和测试方法；
（3）电子元器件焊接工艺；
（4）声光控楼道控制电路安装及调试。
2.实习要求
（1）熟悉电子安全操作规程；
（2）熟悉常用电子元器件的识别和测试方法；
（3）掌握正确的焊接方法；
（4）掌握电子电路测试、分析及故障处理方法。
指导教师：
舒云星秦玉洁李京秀
实习评语
成绩：
指导教师：
_______________
年月日
声光控楼道灯电路
摘要
在地球资源日渐衰竭的今日，环保、节能是当今各产业发展的重心，尤其是需要消耗大量电力的照明产业，在灯种的研发上，更是趋向环保、节能的特性上著眼。
因此，开发新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的光源对居家照明节能具有十分重要的意义。
而声光控灯符合现代社会对环保、节能的要求。
声光控集声学、光学和延时技术为一体、内置声音感应元件，光效感应元件。
光敏电阻、驻极体电容式传感器、二极管、三极管、电容等元器件与四个与非门电路的结合使得声光控楼道灯有效地将电能转化为光能。
白天或光线较强时，开关电路为自锁状态，灯不亮，当光线黑暗时或晚上来临时，开关进入预备工作状态，此时，当来人有脚步声、说话声、拍手声等声源时，开关自动打开，灯亮，延时一段时间后自动熄灭，从而实现了“人来灯亮，人去灯熄”，杜绝了长明灯，使得LED声光控灯低能耗、长寿命。
本次实习主要内容是掌握基本元器件的识别方法以及声光控楼道灯电路板的安装、焊接与调试，熟悉声光控电路的工作原理。
关键词：
（声光控、光敏电阻、驻极体电容式传感器、与非门电路放大、发光二极管等）
第1章概述
1.1声光控灯的发展及应用
LED声光控灯，声光控集声控、光控、延时自动控制技术为一体，内置声音感应元件，光效感应元件。
声光控灯源于它的名字，其中主要设计到三个词，延展出来分别为，声音，光照度和控制。
这个是声光控灯的主要设计元素，利用光敏二极管的敏感效应区别白天与黑夜，通过驻极体话筒感应声音，两者在条件满足时会产生一个脉冲电流，前者是预备，后者是启动。
声光控灯的特点包括一下几种：
比常规灯具的试用寿命长，设计美观，灵活性价高，节约能源，达到增加城市规划的人性化和智能生活的舒适化的效果。
耗电量少而且使用寿命长，这种东西会被广大人们接受和使用。
声光控灯主要应用于照明时间长的场所，比如居民楼道、写字楼走廊、农村路灯、小区路灯等，另外还应用于频繁开关如厕所、厨房楼道声光控等。
综上所述，节能又环保、性价比高的楼道照明声光控灯有良好的市场发展前景，应是不争的事实。
1.2实习目的和主要内容
实习目的：
（1）熟悉电子安全操作规程；
（2）熟悉常用电子元器件的识别和测试方法；
（3）掌握正确的焊接方法；
（4）掌握电子电路测试、分析及故障处理方法。
主要内容：
（1）电子工艺基本常识及要求；
（2）电子元器件的识别和测试方法；
（3）电子元器件焊接工艺；
（4）声光控楼道控制电路安装及调试。
第2章声光控电路原理分析
2.1整体电路
图
2.2各模块原理分析
音频放大电路：
音音频放大电路的构成如图，驻极体话筒BM（图中由函数发生器XFG1代替）无动态信号，偏置电阻（RP2+R4）使VT2工作在饱和状态，使CD4011的1脚为低电平；当有声音时，声音信号经话筒BM（图中由函数发生器XFG1代替）转换为电信号后经C2耦合至三极管VT2放大，VT2由饱和状态进入放图
大状态，其集电极由低电平转变成高电平并送入集成电路CD4011的1脚。
从而达到放大人声，声控楼道灯的效果。
电平比较电路：
电平比较电路由RP1、R2、RG组成。
光敏电阻RG接收到光信号后，使与非门G1的u1处的输入端为低电平，从而比较电平高低，控制uo1处电平输出。
延时开启电路：
如图，延时开启电路由VD5、R6、C3组成。
电平比较电路控制输出电平后，与非门G2输出的高电平，通过隔离二极管VD5给电容C3充电。
声音消失后与非门G2输出为低电平，又被VD5阻断，电容C3只能通过R6缓慢放电。
从而达到延时开启关闭，控制楼道灯亮起的时间的效果。
图
触发控制电路：
如图，控制电路由集成电路CD4011、电阻R7和晶闸管VT1组成，集成电路CD4011是整个电子开关的核心器件，晶闸管的作用是控制开关的通断。
当延时开启电路中C3充电电压达到与非门G3的阈值电平时，使与非门G4输出高电平，通过R7触发晶闸管VT1使其导通，主回路便有较大的电流通过灯L使其点亮。
电容C3通过R6缓慢放电约30s时，下降到与非门G3的阈值电压以下，使与非门G4输出低电平，当交流电过零点时，晶闸管自动关断，灯L熄灭。
从而达到控制电流，使灯L的通断被有效控制的效果。
图
电源电路和晶闸管主回路：
如图，电源电路和晶闸管主回路由VS，R1，C1，VD6以及整流桥VD1～VD4组成。
24V交流电源经过整流桥转换为脉动直流电压，然后经VD6、电容C1滤波获得直流电压1.2×24V=28.8V，经限流电阻R1，使VS稳压二极管有UZ=6.2V，作为控制电路的直流电源。
图
2.3声光控楼道灯工作原理分析
图
声光控楼道灯电路如图，其中CD4011为四2输入与非门电路，其功能为有0出1，全1出0。
在VT1导通前，交流电源24V经桥式全波整流和VD6、电容C1滤波获得直流电压1.2×24=28.8V，经限流电阻R1，使VS稳压二极管有UZ=+6.2v，稳压电压给电路（灯亮时UZ所降低），而灯L串联于整流电路中，白天时，光敏电阻RG阻值较小，与非门G1的u1输入为低电平0态,G1门被封，即不管u2为何状态，G1总是出一，G2出0，Uc=0，G3出1，G4出0，单向晶闸管VT1不导通，在晚上时，RG阻值增大，u1位高电位1态，G1门被打开，u2信号可传送若无脚步声或掌声，驻极体电容式传声器BM无动态信号，偏执电阻（RP2+R4）使NPN三极管VT2导通，u2为低电位0态，则G1出1，其余状态与上述一样，晶体闸管VT1控制极g无处发信号，故不导通，灯L不亮，晚上有脚步声时，驻极体电容式传声器，BM有动态波动信号输入到放大电路VT2的极体，由于电容c2的隔直流作用，加在基极信号相对于零电位有正负波动信号，使基极电路输出u2由高电位动态信号为1，因此使G1全1出0为负脉冲，而G2出1为正脉冲，二极管VD3导通对c3充电5伏，Uc也为1，c3出0，c4出1为高电位，经R2限流，在单向晶闸管VT1控制极g有触发信号使VT1导通，全被整流电路中串联的灯L经晶闸管VT1导通，Ll点亮，由于晶闸管导通后的u正向压降会降至约1.8伏，因此VD6用来防止U2电压下降，避免影响控制电路电源，在脚步声消失以后，由于电容电压Uc经R6放电过程仍为1态，故灯L仍亮，直到Uc小于阀门值电压，U=12Vcc时刻，G3出1，G4出0，当Uak过零电压时，晶体闸管VT2截止时间约30s，灯L灭。
第3章常用电子元器件识别
3.1电阻
色环电阻：
色环电阻的识别有一定的方法，不同的颜色对应不同的数值，颜色和数值存在对应关系如“棕—1R7、红—2、橙—3、黄—4、绿—5等。
对于四色环电阻而言，从左向右数，第一，第二环表示两位有效数字，第三环表示数字后面添加0的个数。
对于五色环电阻来说，第一、二、三为有效数字，第四环为倍数，第五环为误差。
图
贴片电阻：
若电阻上有三位数字，则前两位是有效数值，第三位是有效数值后面0的个数；若电阻上有四位数字，则前三位是有效数值，第四位是有效数值后面0的个数。
R1=1KΩ，R2=100KΩ，R3=33KΩ，R4=270KΩ，R5=10KΩ，R6=10MΩ
图
电位器：
可变电阻又称为电位器，电位器的电阻可以人为的调节。
电位器有三个引脚，其中两个引脚之间的电阻值固定，并将该电阻值称为这个可变电阻的阻值。
第三个引脚与任两个引脚间的电阻值可以调节，进而可以调节电路中的电流与电压的值。
RP1=100KΩ，RP2=1MΩ，RP3=22KΩ
极性判别：
对于纯电阻来说，没有极性之区别，也就是说没有正负极之分。
3.2电容
对于贴片电容而言，没有正负极之分。
贴片电容上一般用三位数字表示电容的大小，前两位是有效数值，第三位是有效数值后面0的个数。
如实验中贴片电容C2的规格为104，即0.1微法（uF）
图
电解电容极性识别方法：
1.电解电容外面有一条很粗的白线，白线里面有一行负号，那边的一级就是负极，另一边就是正极。
2.用表测时，按容量选档位。
4700pf左右用10k档容量再小用表就很难测了。
方法是两表笔分别接触两电极，每次测时先把电容器放电。
电阻大的那次黑笔接的那一极是正极。
电解电容主要参数：
耐压：
当电压高了会将绝缘击穿，它是安全使用指标，也就是说，应用电路中，不能超过此标称电压。
容量：
可以容纳的电子数量。
图
3.3二极管
极性判断方法：
1、看管体表面，有一圈黑色的是二极管负极，而另一极则为正极。
2、打开万用表，将旋钮拨到通断档，将红黑表笔分别接在两个引脚。
若有读数，则红表笔一端为正极；若读数为“1”，则黑表笔一端为正极。
图图
3.4三极管
三极管VT，有NPN和PNP两种类型：
图图
b、c、e三个电极确定方法：
利用万用表的电阻档来判别三极管的极性或类型。
1.判断三极管基极，对于NPN型三极管，用黑表笔接某一个电极，红表笔分别接另外两个电极，若测量结果阻值都较小，交换表笔后测量结果阻值都较大，则可断定第一次测量中黑表笔所接电极为基极；如果测量结果阻值一大一小，相差很大，则第一次测量中黑表笔接的不是基极，应更换其他电极重测。
2.判断三极管发射极e和集电极c三极管基极确定后，通过交换表笔两次测量e、c极间的电阻，如果两次测量的结果应不相等，则其中测得电阻值较小的一次为红表笔接的是e极，黑表笔接的是c极。
图
3.5晶闸管（也称可控硅）
三个电极的确定方法：
先用万用表R×1K挡测量三脚之间的阻值，阻值小的两脚分别为控制极和阴极，所剩的一脚为阳极。
再将万用表置于R×10K挡，用手指捏住阳极和另一脚，且不让两脚接触，黑表笔接阳极，红表笔接剩下的一脚，如表针向右摆动，说明红表笔所接为阴极，不摆动则为控制极。
图
3.6集成电路
在本次电子实习中，使用的集成电路U1的规格为CD4011，该集成块有十四个引脚，对于引脚的确定方法如下：
把带字的一面朝向自己，将有缺口或凹口的一端放在左侧，左下角第一个脚就是第一引脚，其余各脚按顺序分别为第二到十四引脚。
图
3.7整流桥
整流桥的作用就是能够通过二极管的单向导通的特性将电平在零点上下浮动的交流电转换为单向的直流电。
有多种方法可以用整流二极管将交流电转换为直流电，包括半波整流、全波整流以及桥式整流等。
应用整流桥到电路中，主要考虑它的最大工作电流和最大反向电压。
集成式的还有采用四颗二极管实现的，它们的原理完全相同作用就是整流，把交流电变为直流电。
实质上就是把4个硅二极管接成桥式整流电路之后封装在一起用塑料包装起来，引出4个脚，其中2个脚接交流电源，用~~符号表示，2个脚是直流输出，用+-表示。
本次实习实际电路中采用的VD的规格为2DW，整流桥里面有四个二极管，桥堆有四个引脚，长脚的是＋输出，和其相对的是－输出。
图
图
:
3.8话筒（也称麦克风）
（1）传声器俗称话筒、麦克风。
驻极体是一种永久性极化的电解质，利用这种材料制作成的电容式传声器称为驻极体电容式传声器，称为驻极体话筒。
驻极体电容式传声器的工作原理是：
由于驻极体薄片上有自由电荷，当声波的作用使薄膜片产生振动时，电容的两极之间就有了电荷，于是改变了静态电容，电容量的改变使电容的电输出端之间产生了随声波变化而变化的交变电压信号，从而完成声电转换。
（2）驻极体电容式传声器性能的简要检测：
驻极体电容式传声器的输出端有两个接点（如CZN-15D）或三个接点（如CZN-15E）之分。
输出端为两个接点的即外壳、驻极体和结型场效应晶体管的源极S相连为接地端，余下的一个接点则是漏极D；三个接点的输出端即漏极D、源极S与接地电极分开呈三个接点。
.输出端有两个接点的驻极体电容式传声器的检测。
以CZN-15D为例，将万用表拨至R×1挡，把黑表笔接在漏极D接点上，红表笔接在接地点上，用嘴吹传声器并同时观察万用表指针的变化情况。
若指针无变化，则传声器失效；若指针出现摆动，则传声器正常工作。
摆动幅度越大，说明传声器的灵敏度越高。
.输出端有三个接点的驻极体电容式传声器的检测。
以CZN-15E为例，先对除接地点以外的另两个接点进行极性判别，即将万用表拨至R×1挡，并将两个表笔分别接在两个被测接点上，读出万用表指针所指的阻值，交换表笔重复上述操作，即可得另一个阻值，然后比较两阻值的大小。
在阻值小的那次操作中，黑表笔接的为源极S，红表笔接的为漏极D，然后保持万用表R×1挡不变，将黑表笔接在漏极D接点上，红表笔接源极S，并同时接地，再进行与有两个输出接点的驻极体电容式传声器检测的操作。
图
3.9光敏电阻
光敏电阻是一种利用光敏感材料的内光电效应制成的光电元件，具有精度高、体积小、性能稳定、价格低等特点，被广泛应用于自动化技术中，作为开关式光电信号传感元件。
其工作原理简单，是由一块两边带有金属电极的光电半导体组成的，电极和半导体之间呈欧姆接触，使用时在它的两电极上施加直流或交流工作电压，其工作特点如下：
在无光照射时，光敏电阻呈高阻态，回路中仅有微弱的暗电流通过；在有光照射时，光敏材料吸收光能，使电阻率变小，光敏电阻呈低阻态，回路中仅有较强的亮电流，光照越强，阻值越小，亮电流越大，当光照停止时，光敏电阻又恢复到高阻态。
另外对于光敏电阻不存在极性的区别，在元件焊接过程中，不用区分光敏电阻的极性。
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，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偶的变化情况。
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。
图
图
第4章电路安装、焊接
4.1安装方法
图
各元器件按图纸的指定位置孔距进行插装、焊接
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（塑装）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（并排）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。
电位器应按照图纸要求方向紧贴电路板安装焊接。
4.2焊接工艺
做好焊前处理之后，就可正式进行焊接。
用电烙铁焊接元件是基本的装配工艺，它对保证电子产品的质量起着关键的作用。
一、元器件的焊接要点
1、焊接最好是松香、松香油或无酸性焊剂。
不能用酸性焊剂，否则会把焊接的地方腐蚀掉。
2、焊接前，把需要焊接的地方先用小刀刮净，使它显出金属光泽，涂上焊剂，再涂上一层焊锡。
3、焊接时电烙铁应有足够的热量，才能保证焊接质量，防止虚焊和日久脱焊。
4、烙铁在焊接处停留的时间不宜过长。
5、烙铁离开焊接处后，被焊接的零件不能立即移动，否则因焊锡尚未凝固而使零件容易脱焊。
6、对接的元件接线最好先绞和后再上锡。
7、在焊接晶体管等怕高温器件时，最好用小平嘴钳或镊子夹住晶体管的引出脚，焊接时还要掌握时间。
8、半导体元件的焊接最好采用较细的低温焊丝，焊接时间要短。
焊接电路板时，一定要控制好时胡间太长，电路板将被烧焦，或造成铜箔脱落。
从电路板上拆卸元件时，可将电烙铁头贴在焊点上，待焊点上的锡熔化后，将元件拔出。
二、检查焊接质量
1、各焊点是否牢固，有无虚焊、假焊。
是否光滑元毛刺。
2、将不合格焊点重新焊接。
三、焊接电路
（1）焊前处理将电阻两引脚，电位器引脚焊片，发光二极管引脚用小刀刮亮后镀锡。
（2）焊接方法
①将电阻一端焊接在电位器引脚一侧焊片上。
②将电位器引脚中间的焊片焊上１根导线。
③将导线另一端焊接在发光二极管负级上。
④将发光二极管正极焊接上另１根导线。
（3）检查焊接质量
①焊点是否光亮圆滑，有无假焊和虚焊。
②将不合格的焊点重新焊接。
注意：
焊接发光二极管时，时间要短，并应用尖嘴钳夹住引脚根部，以利于散热。
将电池盒引线上的锷鱼夹分别夹在焊好的电路两端（注意正负），观察发光二极管发光情况。
旋转电位器，使发光二极管亮度适中。
（4）焊接完毕，拨下电烙铁插头，待其冷却后，收回工具箱。
第5章电路调试
5.1调试方法
1、将万用表调到欧姆档，档位为200Ω档，检测灯泡是否短路，正常情况是测得的阻值为25～31Ω;
2、在第一步测试正常后，加电，测试交流电压是否接入，万用表调到200V交流档位，测试正常情况是在27V左右；
3、测试整流桥电压；
4、先不遮挡光敏电阻，然后发出响声（如拍打双手），然后观察灯泡是否亮；
5、将光敏电阻遮挡住之后，又发出响声时，如果灯泡不亮，则调节RP3,用万用表测试TP1的电压一直调到0.7V左右，然后再次进行测试，拍打双手，观察灯泡是否亮，要是电路没出错的话，灯泡应该就会亮，否则，看看灯泡是否坏了或者是电路没有焊接正确。
5.2故障处理
在晚上，声控不起作用
（1）在电路中使声控传感器接到声音信号，但灯L没有反应，有灯L常亮和常暗两种情况。
（2）判断元器件损坏部位的方法及使用仪器设备对电路进行检查。
①灯L常亮。
因为从故障现象中分析可以看出，晶闸管VT1导通，与非门CD4011的引脚11为1，用万用表逐级往前判断CD4011逻辑功能是否正常，最后判断引脚1、2的输入信号，用手遮着或放开光敏电阻，观察引脚2上的电平有无变化，如果有变化，说明光敏电阻是好的。
在晚上，引脚2的电平应该为1，故障不在该回路，应重点检查声控电路，用万用表测CD4011引脚1的电平为1，这时说明后面电路都正常，故障就在声控电路和放大电路之间，应重点检查该部分电路。
②灯L常暗。
因为从故障现象中分析可以看出，晶闸管VT1截止，与非门CD4011的引脚11为0，用万用表逐级往前判断CD4011逻辑功能是否正常，最后判断引脚1、2的输入信号，用手遮住或放开光敏电阻，观察引脚2上电平有无变化，如果有变化，说明光敏电阻是好的。
在晚上，引脚2的电平应该为1，故障不在该回路，应重点检查声控电路，用万用表测CD4011引脚1的电平为0,这时说明后面的电路都是正常的，故障就在声控电路和放大电路之间，应重点检查该部分。
心得体会
电子技术实习是利用所学的模拟和数字电子线路相关知识而进行的一次综合性训练。
设计者有牢固的基础知识是本次实习的关键所在，另外还需要设计者有很好的动手实践能力。
本次实习的主要内容是声光控楼道灯的安装、焊接、调试，在这次理论与实践结合的实习过程中，我们学会了很多。
声光控楼道灯电子实习用时一周的时间，在这短短的一周内，我们圆满的完成了声光控楼道灯的安装、焊接、调试等一系列的任务，成功的与组员共同完成了PCB板的制作。
通过这次实习，考察了我们多方面的能力，比如在刚开始元器件识别这方面，考察的就是我们的基础知识的掌握情况，对各种元器件的识别及其工作原理的了解，能帮助我们对该元件有更清晰的认识。
其次就是考察对问题的分析能力，比如对电路的工作原理进行分析，并掌握其具体的工作过程，不仅能加深对该部分内容的理解，而且能提高我们分析问题并解决问题的能力。
然后，就是考验我们的焊接技术与细心程度，检测同学们的动手能力和操作能力，在焊接元器件的过程中，我们必须本着“先小后大，先低后高”的原则对元器件进行焊接，对元器件成型的要求也能提高我们在遇到问题时能耐心处理的能力。
最后是训练大家的检测能力和差错分析能力，加深我们对基础知识的掌握。
在最后的调试阶段，我们不能保证焊接的声光控楼道灯电路板能一次性调试成功，有时会出现各种各样的问题，比如在我们制作好的PCB板调试中，灯泡一直不亮，在用万用表测试时，会出现在某处为零的情况，经过反复的检查和修改，发现是因为在元器件安装过程中，其中两个贴片电阻的位置有偏差，经过修改之后，再一次测试，小灯泡成功的亮了。
这个问题让我们注意到对小细节的忽略会造成整个实验的失败，无论做任何事都要细心。
参考文献
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[2]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2004
[3]牟志勇.基于MCOB封装的LED台灯设计[D].昆明：
昆明理工大学硕士论文，2012
[4]叶明刚.简单易制的声光控开关[N].电子报，2002
附录
附录1电路元器件清单表
序号
标称
名称
规格
序号
标称
名称
规格
1
R1
电阻
1KΩ
13
C2
电容104
0.1uF
2
R2
电阻
100KΩ
14
C3
电解电容
10uF
3
R3
电阻
33KΩ
15
VD5
二极管
1N4148
4
R4
电阻
270KΩ
16
VD6
二极管
1N4148
5
R5
电阻
10KΩ
17
VS
稳压二极管
1N4735A
6
R6
电阻
10MΩ
18
MC
驻极体话筒
CZN-15D
7
R7
色环电阻
470Ω
19
VT
三极管
9014
8
RC
光敏电阻
GL5626L
20
VT
晶闸管
BT151
9
RP1
电位器
100KΩ
21
U1
集成块
CD4011
10
RP2
电位器
1MΩ
22
VD
整流桥堆
2DW
11
RP3
电位器
22KΩ
23
L
灯
AC24V灯
12
C1
电解电容
100uF
24
J
扣线插座
CON2
附录2电路原理图
附录3电路实物图（正反面图）
PCB板正面：
PCB板反面：
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