聲光控開關燈座的組裝畢業(yè)論文.doc

荊楚理工學院聲光控燈座的組裝學 院： 數(shù)理學院 班級：13級應用物理班 學生姓名： 黨未福 學號： 2013409020135 設計地點（單位） 荊楚理工學院 設計題目： 關于燈座的組裝 完成時間：2015年5月28日 教導師評語 成績（五級計分制） 教 師 簽 名： jingchu university of technology專業(yè)課程設計關于聲光控燈座的組裝學 院 數(shù)理學院 專 業(yè) 應用物理學 年級班別 13級應用物理班 學 號 2013409020135 學生姓名 黨未福 指導老師 張定梅 2015年5月28日關于聲光控燈座的組裝摘要：此次科技實踐的題目是聲光控燈座的組裝，目的是應用各種電路元件，設計并組裝一個有聲光控開關的燈座。所謂聲光控開關就是由聲音、光來控制燈的亮與滅，起到節(jié)約電，方便使用的作用。它主要由9部分組成：電源電路、檢音（話筒）、感光電路、信號放大電路、控制門、整形、延時、二級整形、開關（可控硅）等。能夠通過調(diào)節(jié)電阻和電容的大小來改變燈亮的時間長短。聲控是通過駐極體話筒采集聲音，并產(chǎn)生脈沖信號。光控電路則是由光敏電阻控制，光敏電阻在有光和無光狀態(tài)下電阻阻值差距很大，能產(chǎn)生高低電平及通過邏輯器件控制電路。延時電路則是由電阻和電容組成的充放電電路組成，通過電容的充放電來實現(xiàn)的。預期目標：用聲與光控制路燈，白天光線強，路燈不亮，只有光線暗的時候，通過聲音觸發(fā)路燈亮，并且燈點亮一段時間后，自動熄滅。按照要求制作燈座實物。關鍵字：聲光控、光敏電阻、駐極體話筒、燈座。前言 聲光控開關能較好的為世界能源危機提供一點幫助。有利于我國實施可持續(xù)發(fā)展，構建節(jié)約社會型，造福于子孫后代，造福于全人類。聲光控開關的優(yōu)點：一是省電，燈泡大部分時間里都不同工作，因此節(jié)電效率很高，達80%左右；二是方便，首先不用接觸，全自動智能控制；另外，接線簡樸，安裝方便，是公共場所照明開關的理想選擇，被人們形象的比喻為“長明燈的克星”。再者，隨著科技技術的發(fā)展，公共場所照明控制手段也將逐漸更新，除現(xiàn)在已有的聲光控外還有由微博感應和熱式遠紅外感應來控制的照明燈等等。目前微博感應的抗干擾性能不理想，紅外感應在性能上較為理想，但安裝復雜，比較嬌氣，價格也偏高，比較適合在一些治理完善的場所如賓館、大飯店樓道及居家走廊的應用，在普通住在樓、辦公樓道等場所的照明控制考慮到價格、管理及安裝方便等因素，根據(jù)我國國情，可以預計在一段時期內(nèi)，聲光控將是首選的主流產(chǎn)品。所以，對于這一課題的研究是必要的。 1、 組裝原理根據(jù)已有的電路圖，連接電路元件并調(diào)節(jié)調(diào)試、檢測是否正常。圖 1-組裝原理圖圖 2-pcb電路板圖2、 裝配說明安裝要求：1、光敏電阻安裝時引腳不能剪得太短，要求光敏電阻插入外殼留的小孔，與外殼平面保持一致，以便接受光源，提高靈敏度。2、話筒安裝時用剪下的元件腿先焊接在話筒上，后再插入電路板上焊接，正負極不要接錯。 本電路中三極管q2在一般情況下是飽和桐廬的，把電阻r2提供的電源對地放掉，使可控硅沒有觸發(fā)信號不能導通工作。q4為光控管，光敏電阻接受到光纖時阻值較低，把電源送入三極管q4的b級使其飽和導通，c級為低電平，駐極體話筒停止工作。在黑夜中光敏電阻阻值較大，q4截止。駐極體話筒接入電路。r3、rg、r8為q4基極的分壓式偏置電阻。c1為抗干擾電容，防止白天瞬間的光線變化引起聲光控燈的點亮。q3由駐極體話筒控制的，麥克風接到聲音能發(fā)出音頻信號使通過電容c3耦合送入q3基極，使q3導通，其集電極電位下降，電容c4內(nèi)儲存的電荷開始放電并反向充電，三極管q2基極典韋降低，使q2截止，q2集電極電位上升，給可控硅提供觸發(fā)信號，可控硅導通。燈泡點亮。隨著反向充電的進行，q2基極點位逐漸提高，一段時間后，q2又重新導通，q2集電極電位降低，可控硅管段，燈泡熄滅。定時原理由電筒c4充放電來控制延時時間長短，短絨容量越大，則延時時間越長，反之則越短。特別提示：本聲光控開關由220v供電，有觸電危險、短路有引起火災危險。仔細檢查安裝無誤、無短路后在通電。3、 元件清單序號名稱位號型號規(guī)格數(shù)量1電阻r1r2r8620k32電阻r3r718k23電阻r420014電阻r53m15電阻r6150k16電解電容c1c222uf27瓷片電容c310418駐極體話筒mic1019光敏電阻rg3110三極管q3q49014211三極管q2c945112可控硅q1pcr606113外殼上蓋114外殼下蓋115燈座螺口116燈座中心觸片117金屬壓片218螺絲419pcb電路板120雙頭鍍錫導線8cm2四、各元件簡介：1 整流二極管1n4007二極管1n4007是封裝形式為do-15的塑料封裝型通用硅材料整流二極管。廣泛應用于各種交流變直流的整流電路中。in4007的作用利用二極管單向導電性，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈沖直流電。in4007的主要參數(shù):二極管類型:standardrecovery0電壓:v=1000v電流:i平均:1a正向電壓v最大:1.1v電流:i最大:30a封裝形式:do-41針腳數(shù):2 器件標記:1n4007 圖 3-整容二極管封裝類型:do-41總功率:p=2.5w正向電壓:i=1.1v電流,i:30a結溫,tj最高:175c表面安裝器件:軸向引線2 三極管三極管，全稱應為半導體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種電流控制電流的半導體器件其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號， 也用作無觸點開關。晶體三極管，是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的pn結，兩個pn結把整塊半導體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有pnp和npn兩種。1 三極管的分類a. 按材質(zhì)分: 硅管、鍺管b.按結構分: npn 、 pnp。如圖所示。c.按功能分: 開關管、功率管、達林頓管、光敏管等.b. d. 按功率分:小功率管、中功率管、大功率管e.按工作頻率分:低頻管、高頻管、超頻管f.按結構工藝分:合金管、平面管g.按安裝方式:插件三極管、貼片三極管2 多用電表檢測三極管基極的判別:根據(jù)三極管的結構示意圖，我們知道三極管的基極是三極管中兩個pn結的公共極，因此，在判別三極管的基極時，只要找出兩個pn結的公共極，即為三極管的基極。具體方法是將多用電表調(diào)至電阻擋的r1k擋，先用紅表筆放在三極管的一只腳上，用黑表筆去碰三極管的另兩只腳，如果兩次全通，則紅表筆所放的腳就是三極管的基極。如果一次沒找到，則紅表筆換到三極管的另一個腳，再測兩次;如還沒找到，則紅表筆再換一下，再測兩次。如果還沒找到，則改用黑表筆放在三極管的一個腳上，用紅表筆去測兩次看是否全通，若一次沒成功再換。這樣最多沒量12次，總可以找到基極。3 三極管類型的判別三極管只有兩種類型，即pnp型和npn型。判別時只要知道基極是p型材料還n型材料即可。當用多用電表r1k擋時，黑表筆代表電源正極，如果黑表筆接基極時導通，則說明三極管的基極為p型材料，三極管即為npn型。如果紅表筆接基極導通，則說明三極管基極為n型材料，三極管即為pnp型。4 三極管的符號中間橫線是基極b，另一斜線是集電極c，帶箭頭的是發(fā)射極e。圖 4-各類三極管符號3 可控硅可控硅又稱晶閘管（siliconcontrolledrectifier,scr）。自從20世紀50年代問世以來已經(jīng)發(fā)展成了一個大的家族，它的主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導晶閘管、可關斷晶可控硅閘管、快速晶閘管，等等。大家使用的是單向晶閘管，也就是人們常說的普通晶閘管，它是由四層半導體 材料組成的，有三個pn結，對外有三個電極圖2(a):第一層p型半導體引出的電極叫陽極a，第三層p型半導體引出的電極叫控制極g，第四層n型半導體引出的電極叫陰極k。從晶閘管的電路符號圖2(b)可以看到，它和二極管一樣是一種單方向導電的器件，關鍵是多了一個控制極g，這就使它具有與二極管完全不同的工作特性。本次使用的pcr606可控硅參數(shù)如下：品名：0.6a單向微觸發(fā)可控硅(scr)型號：pcr606電流：0.6（a）電壓：600（v）結溫：125（）主要用途：各種萬能開關器，調(diào)光調(diào)速開關，觸摸開關，繼電器與燈控制，小型馬達控制器，燈飾、電風扇、家電控制電路，漏電保護器，摩托車點火器等線路功率控制。4 色環(huán)電阻色環(huán)電阻，是在電阻封裝上(即電阻表面)涂上一定顏色的色環(huán)，來代表這個電阻的阻值。識別方法：黑棕紅橙黃綠藍紫灰白金銀01234567895%10%倒數(shù)第二環(huán)，表示零的個數(shù)。最后一位，表示誤差。這個規(guī)律有一個巧記的口訣:棕一紅二橙是三，四黃五綠六為藍，七紫八灰九對白，黑是零，金五銀十表誤差.色環(huán)電阻分四環(huán)和五環(huán)，通常用四環(huán)。倒數(shù)第二環(huán)，可以是金色(代表0.1)和銀色的(代表0.01)，最后一環(huán)誤差可以是無色(20%)的。色環(huán)電阻的基本單位是:歐姆()、千歐()、兆歐()。1000歐()=1千歐()，1000千歐()=1兆歐()。1 五色環(huán)電阻五色環(huán)電阻 就是指用五色色環(huán)表示阻值的電阻，從左向右數(shù)，如圖所示。第一道色環(huán)表示阻值的最大一位數(shù)字;第二道色環(huán)表示阻值的第二位數(shù)字;第三道色環(huán)表示阻值的第三位數(shù)字;第四道色環(huán)表示阻值的倍乘數(shù);第五道色環(huán)表示誤差范圍。五環(huán)電阻為精密電阻，前三環(huán)為數(shù)值，最后一環(huán)還是誤差色環(huán)，通常也是金、銀和棕三種顏色，金的誤差為5%，銀的誤差為10%，棕色的誤差為1%，無色的誤差為20%，另外偶爾還有以綠色代表誤差的，綠色的誤差為0.5%。精密電阻通常用于軍事，航天等方面。色環(huán)實際上是早期為了幫助人們分辨不同阻值而設定的標準?，F(xiàn)在應用還是很廣泛的，如家用電器、電子儀表、電子設備中常常可以見到。但由于色環(huán)電阻比較大，不適合現(xiàn)代高度集成的性能要求。圖 5-色環(huán)電阻視圖5 光敏電阻1 含義光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。2 作用光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達110m歐,在強光條件（100lx）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.40.76）m的響應很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設計大為簡化。此次組裝所用型號為c光敏電阻3mm觀尺寸： 基板:l3.3mm0.2mmw3.0mm0.1mmh1.8mm引線長:l36mm0.2mm /引線直徑：0.4mm圖 6-光敏電阻結構圖3 封裝類型：屬環(huán)氧樹脂封裝/直插型（dip)4 常用型號：bd3526 / bd3537 /bd3548圖 75 工作原理光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應。在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體。通常采用涂敷、噴涂、燒結等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子空穴對了半導體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對將復合，光敏電阻的阻值也就恢復原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時，電流就會隨光強的而變大，從而實現(xiàn)光電轉換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導體的導電能力取決于半導體導帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。6 應用范圍光敏電阻屬半導體光敏器件，除具靈敏度高，反應速度快，光譜特性及r值一致性好等特點外，在高溫，多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性，可廣泛應用于照相機，太陽能庭院燈，草坪燈，驗鈔機，石英鐘，音樂杯，禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開關，路燈自動開關以及各種光控玩具，光控燈飾，燈具等光自動開關控制領域。下面給出幾個典型應用電路。6 駐極體話筒駐極體話筒具有體積小、結構簡單、電聲性能好、價格低的特點，廣泛用于盒式錄音機、無線話筒及聲控等電路中。駐極體話筒的結構原理可以用圖8來表示：圖 8-駐極體結構原理示意圖1 駐極體話筒的結構與工作原理話筒的基本結構由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個上面有若干小孔的金屬電極(背稱為背電極)構成。駐極體面與背電極相對，中間有一個極小的空氣隙，形成 一個以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì)，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個電極構成一個平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極。由于駐極體薄膜上分布有自由電 荷。當聲波引起駐極體薄膜振動而產(chǎn)生位移時;改變了電容兩極板之間的距離，從而引起電容的容量發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定，根據(jù)公式:q =cu 所以當c變化時必然引起電容器兩端電壓u的變化，從而輸出電信號，實現(xiàn)聲-電的變換。由于實際電容器的電容量很小，輸出的電信號極為微弱，輸出阻抗極高，可達數(shù)百兆歐以上。因此，它不能直接與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器。通常用一個專用的場效應管和一個二極管復合組成阻抗變換器。電容器的兩個電極接在柵源極之間，電容兩端電壓既為柵源極偏置電壓u，u變化時，引起場效應管的源漏極之間idc的電流變化，實現(xiàn)了阻抗變換。一般話筒經(jīng)變換后輸出電阻小于2千歐。2 駐極體話筒的正確使用對應的話筒引出端分為兩端式和三端式兩種，圖中r是場效應管的負載電阻，它的取值直接關系到話筒的直流偏置，對話筒的靈敏度等工作參數(shù)有較大的影響。二端輸出方式是將場效應管接成漏極輸出電路，類似晶體三極管的共發(fā)射極放大電路。只需兩根引出線，漏極d與電源正極之間接一漏極電阻r，信號由漏極輸出有一 定的電壓增益，因而話筒的靈敏度比較高，但動態(tài)范圍比較小。市售的駐極體話筒大多是這種方式連接。三端輸出方式是將場效應管接成源極輸出方式，類似晶體三極管的射極輸出電路，需要用三根引線。漏極d接電源正極，源極s與地之間接一電阻r來提供源極電壓，信 號由源極經(jīng)電容c輸出。源極輸出的輸出阻抗小于2k，電路比較穩(wěn)定，動態(tài)范圍大，但輸出信號比漏極輸出小。三端輸出式話筒市場上比較少見。3 駐極體話筒的特性參數(shù)工作電壓：u=1.512v（常用的有1.5v，3v，4.5v三種）工作電流：i=0.11ma之間輸出阻抗：一般小于2k