触摸声光控制课设Word格式文档下载.docx

1、考勤15%设计与制作 65%实习报告20%总评设计20%制 作1 0%软件编程10%简易程度20%功能实现5%格式5%图表5%原理5%表述5%指导老师签名：摘 要声光触摸控制楼道灯开关，能自动控制白天开关、夜晚亮灯、人走灯灭。具有灵敏、低耗、性能稳定、使用寿命长、节能等特点。这里介绍声、光控制自动延时节能开关,综合了声、光和延时控制、工作稳定、节电并可延长灯泡寿命。在白天或光线较强的场合即使有较大的振动声响也能控制灯泡不亮;晚上或光线较暗时遇到声响、振动后灯自动点亮,经过约一分钟（时间可设定）自动可用于楼梯、厕所等公共场所楼道灯的自动管理。本文阐述了简单的声光触摸控制楼道灯开关的制作。选择声敏

2、传感器、光敏传感器和磁敏传感器作为基本元件。光敏电阻,声控传感器和触摸传感器三种传感器形成了声控、光控和触摸三种控制的电路板。利用布局和布线规则完成了电路板的制作。实现了电子开关的三种控制，实验结果实现了灯的控制。【关键词】传感器声控光控触摸节能方便 要 1第一章 光敏电阻介绍1.1光敏电阻1.2 电阻基本特性及其主要参数 2第二章 触摸声光控制器原理及其流程图 62.1 方案的论证2.2 方框流程图2.3方案2.4 电路的工作原理 72.5 元器件清单 82.6 原理图的PCB印刷版图 9第三章 电路板的焊接、调试及故障分析 103.1 焊接3.2 印刷板的设计要求3.3 印刷板的线路设计

3、113.4 印刷板的焊接设计 123.5 调试及故障分析 13第四章 心得体会与致谢 14参考文献 15附 录 16 光敏电阻介绍1.1光敏电阻光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻。为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。构成光敏电阻的材料有金属的硫化物、硒化物、TO化物等半导体。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子一空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强，光生电子一空穴对就越多，阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后，流过

4、光敏电阻的电流随光照增大而增大，入射光消失，电子一空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小。在光敏电阻两端的金属电极之问加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。它在光线的作用下其阻值往往变小，这种现象称为光导效应，因此，光敏电阻又称光导管。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和磅化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，然后接出

5、引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子一空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，山光子激发产生的电子一空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用

6、时既可加直流电压，也可以加交流电压。由图1-1可知，光敏电阻伏安特性近似直线，而且没有饱和现象。受耗散Tf率的限制，在使用时，光敏电阻两端的电压不能超过最高工作电压，图中虚线大允许功耗曲线，由此可确定光敏电阻正常工作电压。图1-2光敏电阻的光电特性图图1-1光敏电阻的伏安特性图图1-3光敏电阻的光谱特性1电特性光敏电阻的光电流与光照度之问的关系称为光电特性。如图1-2所示，光敏电阻的光电特性呈非线性。因此不适宜做检测元件，这是光敏电阻的缺点之一，在自动控制中它常用做开关式光电传感器。2光谱特性对于不同波长的入射光，光敏电阻的相对灵敏度是不相同的口各种材料的光谱特性如图1-3所示。从图中看出，硫

7、化锡的峰值在可见光区域，而硫化铅的峰值在红外区域，因此在选用光敏电阻时应当把元件和光源的种类结合起来考虑，才能获得满意的结果3频率特性当光敏电阻受到脉冲光照时，光电流要经过一段时间才能达到稳态值，光照突然消失时，光电流也不立刻为零。这说明光敏电阻有时延特性。由于不同材料的光敏电阻时延特性不同，所以它们的频率特性也不相同。图1-4给出相对灵敏度Kr，与光强变化频率f之间的关系曲线，可以看出硫化铅的使用频率比硫化佗高的多。但多数光敏电阻的时延都较大，因此不能用在要求快速响应的场合，这是光敏电阻的一个缺陷。图1-4光敏电阻的频率特性图1-5硫化铅的光谱温度特性4温度特性光敏电阻和其他半导体器件一样，

8、受温度影响较大，当温度升高时，它的暗电阻会下降。温度的变化对光谱特性也有很大影响。图1-5是硫化铅光敏电阻的光谱温度特性曲线。从图中可以看出，它的峰值随着温度上升向波长短的方向移动口因此，有时为了提高灵敏度，或为了能接受远红外光而采取降温措施。常用的光敏电阻器是硫化锅光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1-lOMf2:在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4-0.76）p。的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。

9、所以设计光控电路时，都用白炽灯泡小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。光敏电阻随入射光线的强弱其对应的阻值变化不是线性的，也就不能用它作光电的线性变换，这是使用者应注意的地方。初学者可购置一只光敏电阻器（MG45型），在夜间点一盏60-100W的白炽灯，用万用表直接测量光敏电阻器的阻值。测量时，应把光敏电阻对着白炽灯的光，再逐渐拉开与灯的距离（由近到远），观察万用表指示的阻值变化，可以直观验证光敏电阻的特牲，以加深对它的感性认识。常用的光敏电阻器型号有密封型的hIG41, hIG42, MG43和非密封型的1YIG45。它们的额定功率均在200.W以下.在光电自动控制电路中，可以选

10、用光敏电阻器作为光电传感元件。 触摸声光控制器原理及其流程图 方案的论证设计声光控开关，最起码要考虑三方面的问题，其一是灯泡的开关控制，这是由220V市电供电。其二是光控制，使其在有光时，即使有声音也不能亮。其三就是声音控制，在晚上或光线不足时，只要有人经过，发出声音，灯泡就会点亮。 方框流程图图 2-1 方框流程图2.3方案该方案采用了控制电路工作,，该方案能方便地用于不需外扩程序存储器的应用场合，达到简化电路、缩小体积、减小功耗和降低成本的目的。根据题目要求和制作成本,从中挑出简单易行的电路，分析其控制原理。分别对三种电路做接线实验，调试成功后两两进行整合。由于各电路的工作电压及某些其他因

11、素影响，所以电路的整合难度稍大。最终搭试出一个新的电路，如方案一所示,此电路设计符合实验的要求。再对新电路进行测试，不断修改，成功后焊接到电路板上。 电路的工作原理图2-2 触摸声光控制器原理图触摸声光发生器由触摸记忆开关和音频振荡器两部分组成。由图2.1可知1,2,3，构成触摸记忆开关，RG为光敏电阻，假设初始状态是反相器1输入端1脚为低电平0，经3级反向后6脚输出高电平1，发光二极管LED导通发光，D1反向截止，反相器4,5组成的振荡器起振，10脚输出的音频震荡信号经过R2送到三极管VT放大，蜂鸣器U1就发出“嘟-”音频响声。同时电容C4因2脚为高电平而充满电荷（左正右负）。故C4的左端即

12、光敏电阻的下端为高电平。如果这时用手按住光敏电阻，则光敏电阻的下端的高电平就通过人体电阻和C3加到反相器5脚，是之为高电平，则6脚为低电平0，此时，LED灯熄灭，同时二极管导通，反相器9输入端被钳位低电平0振荡器停振，蜂鸣器不响，同时4脚为高电平经过5,1M电阻反馈到反相器的1脚，使1脚高电平，所以即使人手离开光敏电阻，1脚扔能保持高电平不变。电路的状态被记忆下来，这时2脚为低电平。C4存的电荷又会放出来，使光敏电阻的下端为低电平，再用手按一下光敏电阻，LED又会被点亮，蜂鸣器又会响起了，这是因为手指按住光敏电阻时C4左端低电平会通过人体电阻和C3加到5脚，反向后6脚输出高电平，是LED发光，D1截止振荡器又振，使蜂鸣器发声，反相器。 元器件清单表 2-1 原理图的PCB印刷版图图2-3 电路板的焊接、调试及故障分析 焊接 电路板的焊接安装时首先将电阻焊到电路板上,然后依次将三极管、发光二极管、光敏二极管、开关、电解电容、焊到电路板上（在电路板上的高度由低到高依次焊接）,注意电解电容器的极性和三极管的管脚排列。只要元器件正确,焊接可靠,电路基本不再需调整就可以工作了。首次通电，继电器会吸合。当灯熄灭后，可以拍手使灯亮，也可以触摸图钉使灯亮，这两种方法点亮灯后自动熄掉，可以调节R或C控制亮灯时间。