声光控路灯控制器.docx

1、声光控路灯控制器电路的组成（1）声音信号输入电路（2）光信号输入电路（3）桥式整流电路（4）降压滤波电路（5）延时电路（6）控制电路（7）负载元器件的参数及性能数字集成电路TC4011BP1驻极体话筒2625A型光敏电阻的测试3IN4007参数49013参数5电阻的识别和检测6电容的识别和检测7可控硅 电路安装 调试与故障分析电路的安装及接线图1.电路的调试2.故障原因及检修二 电路组成及工作原理1.电路组成电路主要有以下几部分组成.(1)声音信号输入电路 由话筒MIC、电阻R1、R2、R3、电容C1和三极管T1组成。声音信号经话筒MIC转化为电信号后经C1耦合至T1放大，最后由T1的集电极输

2、出并送入集成电路IC1的2脚。(2)光信号输入电路 由电阻R4和光敏电阻Rg组成。光的强弱经光敏电阻Rg转化为高、低电平后送入集成电路IC1的1脚。(3)桥式整流电路 由二级管D2D3D4D5组成。其功能是将220V的交流市电转化为脉动直流电压。(4)降压滤波电路 由电阻R5、 R6和电容C2组成。其功能是对桥式整流电路输出脉冲直流电压进行降压滤波，获得10V左右的直流电压，作为控制电路的直流电源。(5)延时电路 由二极管D1电阻R8和电容C3组成。延时时间由R8和C3决定，按图中所示参数值可延时约6070S。二极管D1起隔离作用。(6)控制电路 由集成电路IC1电阻R7和双向可控硅T2组成，

3、其作用是控制开关的通断。这里双向可控硅T2起开关作用。集成电路IC1是整个电子开关的核心元件，型号为TC4011BP。它是四-二输入与非门集成电路。其中12脚和3脚分别为与非门1的输入和输出端；5、6和4脚分别为与非门2的输入和输出端；8、9和10脚分别为与非门3的输入和输出端；12、13和11脚分别为与非门4的输入和输出；7和14脚分别是接地和电源脚。在该电路中与非门1和与非门2组成声音信号和光信号与逻辑电路；与非门3、与非门4和电阻R7组成触发电路。(7)负载 由白炽灯EL组成，最大可接100W。 2.电路工作原理 顾名思义，声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启”，若干分钟后延时开关

4、“自动关闭”。因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的开关动作。明确了电路的流向后，即可根据主要元器件将电路划分为若干个单元。220V交流电通过白炽灯EL后，经D2、D3、D4、D5桥式整流电路把交流电压变为脉动直流电压，由R5和R6分压，C2滤波，获得10V左右的直流电压，作为控制电路的工作电源，这时通过白炽灯EL的电流小于2mA，所以白炽灯不会发光。电阻R4和光敏电阻Rg串联分压，当有光照射光敏电阻Rg时，它呈低阻状态，即IC1的1脚(与非门1的光信号输入端)为低电平，此时声音信号被屏蔽(不起作用)，与非门1的输出即IC1的3脚为高电平。与非门1的3脚输出端接与非门2的5、

5、6脚输入端，所以与非门2的4脚输出为低电平。此时二极管D1截止，触发电路无触发信号，双向可控硅T2截止，白炽灯EL熄灭。当无光照射时，光敏电阻Rg呈高阻状态，即IC1的1脚(与非门1的光信号输入端)为高电平，与非门1打开，声音信号可以输入。话筒MIC和电阻R1将外界的声音信号变为电信号。在外界无声的情况下，三极管T1处于饱和状态，使与非门1的输出即IC1的2脚(与非门1的声音信号输入端)为低电平，与非门1的输出即IC1的3脚为高电平。最终使与非门2的输出4脚为低电平，白炽灯EL熄灭。若外界有声音，三极管T1将出现反复饱和、截止，使与非门1的2端反复出现高低电平的转化过程。若与非门1的两个输入端

6、有一个为低电平，与非门2便输出低电平，只有当与非门1的两个输入端都为高电平时，与非门2才输出高电平。当与非门2输出高电平时，通过隔离二极管D1给电容C3充电，当C3充电电压达到与非门3的阈值电平时，使与非门4输出高电平，通过电阻R7触发双向可控硅T2使其导通，主回路便有较大的电流通过白炽灯EL使其发光。T2导通后，由于没有了声音信号，与非门1的输入IC1的2脚很快变为低电平，从而使与非门2输出为低电平。但延时电路的电容C3通过电阻R8放电，经过大约1分钟的时间下降到与非门3的阈值电平以下，使与非门4输出低电平，当交流电过零点时，T2自动关断，白炽灯EL熄灭。因此，白天白炽灯EL不亮，只有到了晚

7、上话筒MIC接收到声音信号时，才能产生触发信号，使双向可控硅T2导通，白炽灯EL发光，延时一段时间后白炽灯EL自动熄灭。3. 电 路 图 声、光控制电子开关电路原理图4. 元件清单序号器件名称型号数量备注1电阻10K1R12电阻2.7M1R23电阻43K1R34电阻1.5M1R45电阻150K1R56电阻20K2R6 R77电阻1M1R88光敏电阻1Rg9电容104PF1C110电容33uF/25V2C2 C311可控硅BT1691T212三极管90131T113二极管1N40075D1D514集成电路TC4011BP1IC115话筒1MIC16白炽灯1EL 第三章 元器件的参数及性能1.数字

8、集成电路TC4011BP2.驻极体话筒驻极体选用的是一般收录机用的小话筒，它的测量方法是：用R*100档将红表笔接外壳的S、黑表笔接D,这时用口对着驻极体吹气,若表针有摆动说明该驻极体完好,摆动越大灵敏度越高。3.625A型光敏电阻的测试光敏电阻用的是625A型,有光照射时电阻为20K以下,无光照时电阻值大于100M,说明该元件是完好的。4. IN4007参数常用的IN40014007型锗二极管的额定正向工作电流为1A,IN4007反向耐压为1000V5. 9013参数9013 - NPN外延型晶体管(三极管)，9013是一种最常用的普通三极管，它是一种低电压，大电流，小信号的NPN型硅三极管

9、。特性 集电极电流IC：Max 500mA 集电极-基极电压Vcbo：40V 工作温度：-55 to +150 功率(W):0.625 fT(MHZ):- hFE :64 202 和9012（PNP）相对 主要用途：1、开关应用 2、射频放大 3、低噪声放大管6. 电阻的识别和检测一、电阻器参数识别方法电阻器的主要参数（标称值与允许偏差）要标注在电阻器上，以供识别。电阻器的参数表示方法有直标法、文字符号法、色环法三种。1直标法 直标法是一种常见标注方法，特别是在体积较大（功率大）的电阻器上采用。它将该电阻器的标称阻值和允许偏差，型号、功率等参数直接标在电阻器表面，如图所示。在三种表示方法中，直

10、标法使用最为方便。2文字符号法 文字符号法和直标法相同，也是直接将有关参数印制在电阻体上。文字符号法，将5.7k 电阻器标注成5k7，其中k既作单位，又作小数点。文字符号法中，偏差通常用字母表示。3 色标法进口电阻器标志方法采用色标法和数码法等。其中，色标法的规定与国产相同。而数码法，则当阻值大于或等于10 时，其阻值用一个3位数表示。其中，前两位是阻值的有效数，后一位是10的n次幂的指数（n为正整数和零），当阻值小于10 时，其阻值用数字和R表示，其中R表示小数点，单位为 。阻值标志为R2-标称值为；阻值标志为4R7-标称值为；阻值标志240-标称值为；阻值标志684-标称值为；电阻器标称阻

11、值的允许偏差，所用的字母及含义与国产电阻器的相同。二、电阻的检测测量电阻器时，要注意不能用手同时捏着表笔和电阻器两引出端，以免人体电阻影响测量的准确性。 1对于未安装的电阻，可以用万用表测量一下电阻器的阻值，再根据所读阻值看色环，读出标称阻值。2对于已装配在电路板上的电阻，可用以下方法进行判断：（1）四色环电阻为普通型电阻器，从标称阻值系列表可知，其只有三种系列，允许偏差为5%、10%、20%，所对应的色环为：金色、银色、无色。而金色、银色、无色这三种颜色没有有效数字，所以，金色、银色、无色作为四色环电阻器的偏差色环，即为最后一条色环（金色，银色除作偏差色环外，可作为乘数）。（2）五色环电阻器

12、为精密型电阻器，一般常用棕色或红色作为偏差色环。如出现头尾同为棕色或红色环时，要判断第一条色环则要通过方法（3）、（4）。（3）第一条色环比较靠近电阻器一端引脚。（4）表示电阻器标称阻值的那四条环之间的间隔距离一般为等距离，而表示偏差的色环（即最后一条色环）一般与第四条色环的间隔比较大，以此判断哪一条为最后一条色环。7. 电容的识别和检测一、电容的识别这种方法是国际电工委员会推荐的表示方法。具体内容是：用24位数字和一个字母表示标称容量，其中数字表示有效数值，字母表示数值的单位。字母有时既表示单位也表示小数点。如： 1. 采用不同的端头形状来表示引脚的极性，见图（b），（c）所示，这种方式往往

13、出现在两根引脚轴向分布的电解电容器中。2. 标出负极性引脚，见图（d）所示，在电解电容器的绝缘套上画出像负号的符号，以表示这一引脚为负极性引脚。3. 采用长短不同的引脚来表示引脚极性，通常长的引脚为正极性引脚，见图（a）二、电容器检测方法1.用万用电表的欧姆档（R10k或R1k档，视电容器的容量而定），当两表笔分别接触容器的两根引线时，表针首先朝顺时针方向（向右）摆动，然后又慢慢地向左回归至位置的附近，此过程为电容器的充电过程。2.当表针静止时所指的电阻值就是该电容器的漏电电阻（R）。在测量中如表针距无穷大较远，表明电容器漏电严重，不能使用。有的电容器在测漏电电阻时，表针退回到无穷大位置时，又

14、顺时针摆动，这表明电容器漏电更严重。一般要求漏电电阻R500k，否则不能使用。3.对于电容量小于5000pF的电容器，万用表不能测它的漏电阻。三、电解电容的极性的判断用万用表测量电解电容器的漏电电阻，并记下这个阻值的大小，然后将红、黑表棒对调再测电容器的漏电电阻，将两次所测得的阻值对比，漏电电阻小的一次，黑表棒所接触的是负极。8. 可控硅（一）可控硅符号： （二） 可控硅的主要参数可控硅的主要参数有：(1) 额定通态平均电流IT在一定条件下，阳极-阴极间可以连续通过的50赫兹正弦半波电流的平均值。(2) 正向阻断峰值电压VPF 在控制极开路未加触发信号，阳极正向电压还未超过导能电压时，可以重复

15、加在可控硅两端的正向峰值电压。可控硅承受的正向电压峰值，不能超过手册给出的这个参数值。(3) 反向阴断峰值电压VPR当可控硅加反向电压，处于反向关断状态时，可以重复加在可控硅两端的反向峰值电压。使用时，不能超过手册给出的这个参数值。(4) 控制极触发电流Ig1 、触发电压VGT在规定的环境温度下，阳极阴极间加有一定电压时，可控硅从关断状态转为导通状态所需要的最小控制极电流和电压。(5) 维持电流IH在规定温度下，控制极断路，维持可控硅导通所必需的最小阳极正向电流。近年来，许多新型可控硅元件相继问世，如适于高频应用的快速可控硅，可以用正或负的触发信号控制两个方向导通的双向可控硅，可以用正触发信号

16、使其导通，用负触发信号使其关断的可控硅等等。第四章 电路安装 调试与故障分析1电路安装及接线图 图3所示为该电子开关印制电路板参考接线图，所示大小以实物为例。按图中所示进行元器件的安装焊接。注意，负载白炽灯EL采用外接方式,不安装在印制电路板上。2.电路调试检查整个电路板没有虚焊、漏焊和短路后，接上负载白炽灯EL以及220V交流市电进行通电检查。调试时用万用表直流电压挡测试集成电路IC1的14脚应有10V左右的直流电压。然后在有光无声的条件下测量三极管T1集电极C应为低电平，即此时三极管T1应饱和导通,在有光有声的情况下，白炽灯EL应不亮。用不透明的胶布遮蔽住光敏电阻Rg，在有声音时白炽灯EL

17、应能点亮并且延时6070秒后自动熄灭。达到以上要求,说明电路已调试成功。3.电路原因及检修 调试中可能会出现以下故障。应根据具体情况进行检修。(1)晚上声音小时白炽灯EL不亮，当声音很大时才亮。这是声音信号输入电路灵敏度降低所致。其原因可能是话筒MIC灵敏度降低，电容C1容量减小，三极管T1，电阻R2、R3等元件参数改变等等。检修时，可适当减小电阻R1的阻值以提高MIC的灵敏度。增大电阻R2和减小电阻R3的阻值，以降低三极管T1的静态工作点。也可用一个等值电容与C1并联，观察效果是否改变等方法，提高声音输入电路的灵敏度。(2)晚上白炽灯EL经常误触发而发光。这一般是声音信号输入电路灵敏度太高所

18、致。检修时对该部分电路的元件与上述(1)进行相反调整。(3)白天有声音时白炽灯EL便亮。这是光信号输入电路的故障。检修时，检查光敏电阻Rg是否接收光线不足，可采用清除光敏电阻Rg处灰尘，检查光敏电阻Rg的位置是否正确，光敏电阻Rg的位置是否开路，适当增大电阻R4的阻值，降低与非门1的1端输入电平等办法加以解决。(4)晚上有声音时白炽灯EL也不亮。其原因是声音信号输入电路在有声音时不能输出高电平，光信号输入电路输出低电平，集成电路IC1损坏等造成的.检修时，在有声音信号时测量与非门1的2端是否为高电平，在无光时测量与非门1的1端是否为高电平。若不是高电平说明故障在相应的输入电路，若是高电平应检查

19、集成电路IC1的逻辑关系是否正确。(5)白天和晚上白炽灯EL均长亮。其原因一般是双向可控硅T2被击穿。检修时，断电后用万用表的电阻挡测量T2两个阳极之间的电阻，若在1K以下，则说明双向可控硅T2已经被击穿，应更换。(6)白炽灯EL点亮的延时时间不合适。若灯亮的延时时间缩短了，有可能是电容C3漏电或者是容量减小所致，可用一只相同的电容尝试。若嫌延时时间不够，可适当增大电阻R8的阻值，或者增大电容C3的容量。反之，减小电阻R8的阻值或者电容C3的容量即可。第五章 结论本设计报告主要介绍了用模拟电路实现的声光控制电路设计方法。系统介绍了该电路的功能，结合以前所学的模电知识，实现系统的功能要求。设计中

20、很好的使模、数相结合，满足了设计所要求的任务。在本次实验中，我学到了很多，同时也感悟了很多。我体会到了团结互助和同学之间的默契配合，不懂的地方请教老师，一遍遍的拆线、装线，测试导线和芯片的好坏，因为任何一个小小的疏忽，都将导致实验的失败。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。下面我对整个毕业设计的过程做一下简单的总结。第一，接到任务以后进行选题。选题是毕业设计的开端，选择恰当的、感兴趣的题目，这对于整个毕业设计是否能够顺利进行关系极大。好比走路，这开始的第一步是具有决定意义的，第一步迈向何方，需要慎重考虑。否则，就可能走许多弯路、费许多周折，甚至南辕北辙，难以到

21、达目的地。因此，选题时一定要考虑好了。第二，题目确定后就是找资料了。查资料是做毕业设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，到图书馆、书店、资料室去虽说是比较原始的方式，但也有可取之处的。总之，不管通过哪种方式查的资料都是有利用价值的，要一一记录下来以备后用。第三，通过上面的过程，已经积累了不少资料，对所选的题目也大概有了一些了解，这一步就是在这样一个基础上，综合已有的资料来更透彻的分析题目。第四，有了研究方向，就应该动手实现了。其实以前的三步都是为这一步作的铺垫。通过这次设计，我对模电和数字电路设计中的逻辑关系等有了一定的认识，对以前学的数字电路又有了一定的新认识，温习了以前学的知识，

22、就像人们常说的温故而知新嘛，但在设计的过程中，遇到了很多的问题，有一些知识都已经不太清楚了，但是通过一些资料又重新的温习了一下数字电路部分的内容。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。在此要感谢我的指导老师，感谢老师给我这样的机会锻炼。在整个毕业设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。虽然这个项目还不是很完善，

23、但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。第七章 参考文献： 1康华光，电子技术基础数字部分（第四版）.北京： 高等教育出版社出版2彭介华，电子技术课程设计指导北京.高等教育出版社3童诗白.模拟电子技术基础.清华大学电子学教研组编.第三版,北京:高等教育出版社,20044杨旭东,刘行景,杨兴瑶. 实用电子电路精选.化学工业出版社,19995华成英. 电子技术北京.中央广播电视大学出版社,19966电子制作 电子制作杂志社，20087电子制作500例 附录 浅谈PCB设计中的技巧和方法 杨 阳在电子工程中，应用软件进行PCB设计,具有功能强大,使用方便等特点,所以

24、平时应用很多。其实,不管用什么软件,PCB设计有个大致的程序,按顺序来会省时省力且不容易出错。同时考虑到PROTELDXP2004界面风格与WINDOWS视窗接近,操作习惯也相近,且有强大的仿真功能,使用的人也比较多,所以在此将此软件为例作说明。原理图设计是前期重要准备工作,初学者应认真设计,通过画原理图我们会更加熟悉这个软件的基本工具。如果不认真作将得不偿失,对简单的板子,如果熟练流程,不妨可以跳过。但是对于初学者一定要按流程来,这样一方面可以养成良好的习惯,另一方面对复杂的电路也只有这样才能避免出错。原理图是根据设计的项目来的。在画原理图时,层次设计要注意各个文件最后要连接为一个整体。由于

25、软件的差别有些软件会出现看似相连实际未连(电气性能上)的情况,如果不用相关检测工具检测,万一出了问题,等板子做好了才发现就晚了。这就说明了按顺序来做的重要性,希望引起大家的注意。现就PCB设计中的技巧和方法介绍如下:一、制作物理边框封闭的物理边框对以后的元件布局走线来说是个基本平台,也对自动布局起着约束作用。否则,从原理图过来的元件会不知所措的。但这里一定要注意精确,否则以后出现安装问题麻烦就大了。还有就是拐角地方最好用圆弧,一方面可以避免尖角划伤工人,同时也可以减轻应力作用。例如有的产品在运输过程中出现面壳PCB板断裂的情况,改用圆弧后就好了。二、元件和网络的引入把元件和网络引入画好的边框中

26、应该很简单,但是这里往往会出现问题,一定要细心地按提示的错误逐个解决，不然后面要费更大的力气。这里的问题一般来说，主要是元器件的封装形式找不到，元件网络问题，有未使用的元件或管脚等。对照提示，这些问题是可以很快搞定的。三、元件的布局元件的布局与走线对产品的寿命、稳定性、电磁兼容都有很大的影响，是应该特别注意的地方。一般来说，元件布局的原则主要有以下两个方面：1放置顺序先放置与结构有关的固定位置的元器件，如电源插座、指示灯、开关、连接件之类。这些器件放置好后用软件的LOCK功能将其锁定，使之以后不会被误动。再放置线路上的特殊元件和大的元器件，如发热元件、变压器、IC等，最后放置小器件。2注意散热

27、元件布局还要特别注意散热问题。对于大功率电路，应该将那些发热元件如功率管、变压器等尽量靠边分散布局放置，便于热量散发，不要集中在一个地方，也不要距离大电容太近以免使电解液过早老化。四、布线1布线的通行原则（1）高频数字电路走线细一些、短一些好。（2）大电流信号、高电压信号与小信号之间应该注意隔阂。隔离距离要与承受的耐压有关，通常情况下在2KV时隔离距离应为2mm；若要承受3KV的耐压测试，则高低压线路之间的距离应在3.5mm以上。许多情况下为避免爬电，还在印制线路板上的高低压之间开槽。（3）两面板布线时，两面的导线宜相互垂直、斜交或弯曲走线，避免相互平行，以减少寄生耦合；作为电路的输入及输出用

28、的印制导线应尽量避免相临平行，以免发生回授，在这些导线之间最好加接地线。（4）走线拐角尽可能大于90 ，杜绝90 以下的拐角，也尽量少用90 拐角。（5）地址线或者数据线，走线长度差异不要太大，否则短线部分要人为走弯线做补偿。（6）走线尽量走在焊接面，特别是通孔工艺的PCB。（7）尽量少用过孔、跳线。（8）单面板焊盘必须要大，焊盘相连的线一定要粗。（9）大面积敷铜要用网格状的，以防止波焊时板子产生气泡和因为热应力作用而弯曲，但在特殊场合下要考虑GND的流向，大小，不能简单的用铜箔填充了事，而是需要考虑走线。（10）元器件和走线不能太靠边放，一般的单面板多为纸质板，受力后容易断裂，如果在边缘连线

29、或放元器件就会受到影响。（11）必须考虑生产、调试、维修的方便性。2地的处理对模拟电路来说，处理地的问题是很重要的。地上产生的噪声往往难以预料，可是一旦产生将会带来极大的麻烦，应该未雨绸缭。对于功放电路，极微小的地噪声都会因为后级的放大对音质产生明显的影响；在高精度A/D转换电路中，如果地线上有高频分量存在将会产生一定的温漂，影响放大器的工作。这时可以在板子的4角加退耦电容，一脚和板子上的地连，一脚连到安装孔上去，这样可将此分量滤去，放大器及A/D也就稳定了。3电磁兼容 电磁兼容问题，在目前人们对环保产品倍加关注的情况下显得更加重要了。一般来说，电磁信号来源于信号源、辐射、传输线。晶振是常见的

30、一种高频信号源，在功率谱上晶振的各次谐波能量值会明显高出平均值。可行的做法是控制信号的幅度，晶振外壳接地，对干扰信号进行屏蔽，采用特殊的滤波电路及器件等。4蛇形走线 这里，需要特别说明的是蛇形走线，因为应用场合不同其作用也是不同的。在电脑的主板中用在一些时钟信号上，如PCICIK AGP-CIK,它的作用有两点：一是阻抗匹配；二是滤波电感。对一些重要信号，如INTELHUB架构中的HUBLink,一共13根，频率可达233MHz，要求必须严格等长，以消除时滞造成的隐患。这时，蛇形走线是唯一的解决办法。一般来讲，蛇形走线的线距大于等于2倍的线宽；若在普通PCB板中，除了具有滤波电感的作用外，还可作为收音机天线的电感线圈等。五、调整完善 完成布线后，要做的就是对文字、个别元件、走线做些调整以及敷铜工作，以便于进行生产、调试、维修。敷铜通常是指以大面积的铜箔去填充布线后留下的空白区，可以铺GND的铜箔，也可以铺VCC的铜箔。包地则通常是指用两根地线包住一撮有特殊要求的信号线，以防止相互干扰。如果用敷铜代替地，一定要注意整个地是否连通，对电流大小、流向有无特殊要求，以确保减少不必要的失误。六、检查核对网络有时会因为误操作或疏忽造成所画的扳子的网络关系与原理图不同，这时检察核对是很有必要的。所以画完以后切不可急于交给制版厂家，应该先做核对，后再进行后续工作。七、使用仿真功能完成上