声光控实训报告.docx

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声光控实训报告

系别：

自动化工程系

班别：

13嵌入式系统班

姓名：

陈秋娥

学号：

131202105

指导老师：

何玲

实训时间：

2014年12月23日-2014年12月26日

广东水利电力职业技术学院

一、实训目的：

1.巩固传感器的相关知识内容

2.提高大家的设计与动手能力

二、实训内容：

要求每位同学自己设计一个题目，应用所学习过的光电传感器、温度传感器、湿敏传感器、气敏传感器、压电传感器等知识，设计出生活中实用的电路，要求画出电路原理图，并且进行实际效果的仿真能制作出实物的就制作出实物并写出报告。

摘要

声控开关，全称是声控延时开关，是一种内无接触点，在特定环境光线下采用声响效果激发拾音器进行声电转换来控制用电器的开启，并经过延时后能自动断开电源的节能电子开关。

生活中，好多地方都使用声控灯照明，声光双控延时照明灯白天自动关闭，夜间有人走动时，其脚步声或谈话声可使电灯自动点亮，声音过后30s电灯又会自动熄灭。

这种延时照明控制开关能有效地消除长明灯、节约电能；

声控开关，即采用模电数电混合集成电路，进行逻辑运算，控制电路中电流。

其中重要部件光控电子开关，它的“开”和“关”是通过可控硅的通断来实现，而可控硅的通断又受自然光的亮度（或人为亮度）控制，故声控灯又名为声光控灯。

该装置适合广泛用于楼梯、走廊、路灯和厕所等场所的照明，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。

一、设计目的：

掌握光敏传感器及其电路应用原理

二、设计要求：

（1）了解声光控延时开关电路的组成及工作原理。

（2）熟悉驻极体话筒和光敏电阻器的特性。

（3）学习声光控延时开关电路设计。

（4）光线暗时，声音触发开关接通灯亮，延时一定时间（30秒左右）后自动熄灭。

三、设计过程

1.设计任务分析

声光控开关电路应由电源电路、声控电路、光控电路、延时电子开关电路四大部分组成。

如图1所示：

放大VT

图1设计框图

电源电路

电源电路它是给电路提供能源的设备，其作用是给电路提供电源，使电路能正常的工作。

常用的电路有：

半波整流、全波整流、桥式整流、而常用的电源电路使用的是桥式整流电路为主要电源电路部分。

声控电路

声控电路它是用声音控制电路的设备，其作用是把送入的声波转换为电信号，从而用这种信号去控制所需要的电器设备。

常用的电路有：

小信号放大电路、声波控制电路等。

而常用的声控电路使用的是声波控制电路为主要的声控电路部分。

光控电路

光控电路它是用外来的光源来控制电路的设备。

其作用是把外来送入的光源转换电信号，从而用这种信号去控制所需要的电器设备。

常用的电路有：

发光器件电路、光敏器件电路和光电显示器件电路。

而常用的光控电路使用的光敏器件电路为主要的光控电路部分。

延时电子开关电路

延时电子开关电路它是用电路中送入的信号进行控制电路的设备。

其作用是用送入来的信号去控制电路，使电路达到延时的效果。

常用的延时电路有按键延时电路、感应延时电路、开关控制延时电路、光控延时电路、声光双控延时电路等。

而本电路延时电子开关电路使用主要的电路为声光双控延时电路部分。

声光双控电路是声、光控开关的组合。

它是利用驻极体话筒是否采集到声音信号，光敏电阻感应光线的明暗来改变信号的高低电平，以达到控制电路输出高低电平的目的，再利用稳压管高电平导通的原理来控制灯泡的亮灭。

2.电源电路的设计

电源电路采用降压、整流、滤波和稳压的组合电路，将220V的交流电压变为5V和12V的直流电压。

模块图如图2-1

图2-1

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。

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

3.电源电路的其他设计

此电源电路还有其他方式的设计。

如图2-3

图2-3

由于该电路所要求的电压值可以在一定的范围内波动，可以将220V交流电源通过整流桥后用两个阻值较大的电阻R1、R2进行分压，并用电容C在电阻R2上并联，对R2的电压进行滤波，最后在电容C形成上正下负的直流电压。

R1、R2的取值应该较大，使得电路上的电流较小，其中R2上的电压值要考虑与R2并联的负载大小，在此次电路设计中，后面连接的被控制电路、芯片、声控、光控电路上的电阻连接起来大约为20K，所以取R2为20K，R1为150K,,则R2上分得的电压为U=0.9×220（R2∥RL）／（R2∥RL+R1）。

4、电路设计

1.工作原理图

声光控开关节能灯控制电路原理图

工作原理：

220V交流电通过灯泡流向VD1～VD4，经VD1～VD4整流，R1限流降压，VD5稳压（兼待机指示），C1滤波后输出约1．8V左右的直流电电压供给控制电路。

由于VD5采用发光二极管，一方面利用其正向压降稳压，同时又利用其发光特性兼作待机指示。

控制电路由R2、驻极体拾音器MIC（电路仿真中用函数发生器代替）、C2、R3、R4、VT1、RG组成。

在周围有其它光线的时候光敏电阻的阻值约为1kΩ左右，VT1的集电极电压始终处于低电位，就算此时拍手，电路也无反应。

而到夜晚时，光敏电阻的阻值上升到　1M　Ω左右，对VT1解除了钳位作用，此时VT1处于放大状态，如果无声响，那么VT1的集电极仍为低电位，晶闸管因无触发电压而关断。

当拍手时声音信号被MIC接收转换成电信号，通过C2耦合到VTl的基极，音频信号的正半周加到VTl基极时VT1由放大状态进入饱和状态，相当于将晶闸管的控制极接地，电路无反应。

而音频信号的负半周加到VT1基极时，迫使其由放大状态变为截止状态，集电极上升为高电位，输出电压触发晶闸管导通，使主电路有电流流过，等效于一个开关闭合，而串联在其回路的灯泡得电工作。

此时C2的正极为高电位，负极为低电位，电流通过R3缓慢地给C2充电（实为C2放电），当C2两端电压达到平衡时，VTl重新处于放大状态，晶闸管关断，电灯熄灭。

2.实物制作图

焊接后的正面

焊接后的后面

3.

仿真电路图

仿真前

仿真后

5、设计总结

本次设计涉及到传感器和电子技术的一些理论知识。

其中包括光敏电阻的结构和工作原理，驻极体的工作原理等。

通过本次设计加深了传感器的认识和应用的能力，懂得如何设计整流电路最高效，如何设计延时电路等。

学会如何分析电路，解决实验中出现的问题以及分析问题解决问题的方法。

另外，对于本次设计在生活中的应用有以下想法。

在生活中声光控电路不仅应用于灯开关，还可以应用很多的自动开关电路，甚至还可以做成简易的报警电路；做为学电子信息的一名学生，我们还可在这一领域探讨研究，将声光控电路加以改进。

六、参考文献

【1】清华大学电子学教研组编，童诗白﹑华成英主编.模拟电子技术基础.第4版.北京：

高等教育出版社，2010.

【2】清华大学电子学教研组编，阎石主编.数字电子技术基础.第5版.北京：

高等教育出版社，2010.

【3】龚华生主编.实用电路创意制作自学通.北京：

电子工业出版社，2006.

【4】朱清慧﹑张凤蕊﹑翟天嵩﹑王志奎编著.Proteus教程——电子线路设计、制版与仿真.北京：

清华大学出版社，2008.

【5】刘天旺主编.PROTEL99SE电路设计应用教程.北京：

电子工业出版社，2007.

【6】何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月

【7】姚福安，电子电路设计与实践，山东科技技术出版社，2001年10月

【8】王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月

【9】李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月

【10】康华光，电子技术基础，高教出版社，2003年

【11】韩振振，数字电路逻辑设计，大连理工大学出版社，2000年

【12】湘潭电机制造学校，可控硅技术，机械工业出版社，1979年

【13】网站51电子网，XX搜索网