樓道聲光雙控?zé)粼硌芯颗c設(shè)計(jì).doc

附件一 分類號分類號 密級密級 宋體小五號 宋體小五號 UDC 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文 設(shè)設(shè)計(jì)計(jì) 樓道聲光雙控?zé)粼硌芯颗c設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 張文波張文波 學(xué)號學(xué)號 200508011171 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 劉佳佳劉佳佳 系 部 系 部 信息工程系信息工程系 專業(yè)年級專業(yè)年級 05 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 論文答辯日期論文答辯日期 年年 月月 日日 中中 國國 海海 洋洋 大大 學(xué)學(xué) 青青 島島 學(xué)學(xué) 院院 樓道自動感應(yīng)燈原理研究與設(shè)計(jì) 摘 要 民用住宅樓梯照明的控制 一要節(jié)約用電 控制自動化 二要方便住戶對樓梯照明用 電的管理 三要投資少 根據(jù)這三個(gè)原則 提出一種新的自動控制聲光雙控電路 很有推 廣應(yīng)用價(jià)值 在學(xué)校 機(jī)關(guān) 廠礦企業(yè)等單位的公共場所以及居民區(qū)的公共樓道 長明燈 現(xiàn)象十分普遍 這造成了能源的極大浪費(fèi) 另外 由于頻繁開關(guān)或者人為因素 墻壁開關(guān) 的損壞率很高 增大了維修量 浪費(fèi)了資金 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展全球的資源日益緊缺 節(jié)約 資源顯的越來越重要 而電能的節(jié)約更是其中最重要的一方面 所以可以設(shè)計(jì)一種節(jié)約電 能的照明燈 聲光雙控?zé)艟褪瞧渲幸环N 我花了三周時(shí)間設(shè)計(jì)了一種聲光雙控電路 在本設(shè)計(jì)中介紹了多種聲光控路燈控制器 的組成 性能 適用范圍及工作原理 給出各電路原理圖及元件參數(shù)選擇 節(jié)電效果十分 明顯 同時(shí)也大大減少了維修量 節(jié)約了資金 使用效果良好 白天光照好 不管過路者 發(fā)出多大聲音 都不會是燈泡發(fā)亮 夜晚光暗 電路的拾音器只要檢測到有碎發(fā)聲響 就 會自動亮為行人照明 過幾分鐘后又自動熄滅 節(jié)能節(jié)電 關(guān)鍵字關(guān)鍵字 聲控電路 光控電路 延時(shí)電路 聲音傳感器 節(jié)能 AbstractAbstract TheThe civilcivil housinghousing staircasestaircase illuminationillumination control control oneone mustmust useuse electricityelectricity frugal frugal thethe controlcontrol automation automation twotwo mustmust facilitatefacilitate thethe inhabitantinhabitant toto thethe staircasestaircase lightinglighting electricityelectricity management management threethree mustmust investinvest few Accordingfew According toto thesethese threethree principles principles proposedproposed oneone kindkind ofof newnew automaticautomatic controlcontrol acousto acousto opticsoptics doubledouble controlscontrols thethe electricelectric circuit circuit hashas thethe promotionpromotion applicationapplication valuevalue veryvery much Inmuch In unit sunit s andand soso onon school school institution institution factoryfactory andand miningmining enterpriseenterprise publicpublic placesplaces asas wellwell asas thethe inhabitedinhabited areaarea publicpublic corridor corridor thethe largelarge oiloil lamplamp litlit dayday andand nightnight beforebefore BuddhaBuddha statusstatus phenomenonphenomenon isis extremelyextremely common common thisthis hashas createdcreated thethe energyenergy enormousenormous waste Moreover waste Moreover becausebecause thethe frequentfrequent switchswitch oror thethe humanhuman factor factor thethe wallwall switchswitch damagedamage raterate waswas veryvery high high increasesincreases thethe serviceservice quantity quantity hashas wastedwasted thethe fundfund toto developdevelop thethe globalglobal resourcesresources alongalong withwith thethe economyeconomy toto bebe dayday byby dayday scarce scarce savessaves thethe resourcesresources toto revealreveal moremore andand moremore importantly importantly onon thethe oneone handhand butbut thethe electricalelectrical energyenergy savedsaved isis mostmost important important thereforetherefore mightmight designdesign oneone kindkind toto savesave thethe electricalelectrical energyenergy flare flare thethe acousto opticsacousto optics doubledouble controlledcontrolled thethe lamplamp isis oneone kind kind I I spentspent threethree weeksweeks timetime toto designdesign oneone kindkind ofof acousto opticsacousto optics doubledouble toto controlcontrol thethe electricelectric circuit circuit introducedintroduced inin thisthis designdesign manymany kindskinds ofof acousto opticsacousto optics controlledcontrolled thethe streetstreet lightlight controllercontroller thethe composition composition thethe performance performance thethe applicableapplicable scopescope andand thethe principleprinciple ofof work work gavegave variousvarious electricelectric circuitscircuits schematicschematic diagramdiagram andand thethe partpart parameterparameter choice choice thethe electricityelectricity savingsaving effecteffect areare extremelyextremely obvious obvious simultaneouslysimultaneously alsoalso greatlygreatly reducedreduced thethe serviceservice quantity quantity savedsaved thethe fund fund thethe useuse effecteffect hashas beenbeen good Thegood The daylightdaylight isis good good nono mattermatter passingpassing byby onon thethe roadroad makesmakes thethe bigbig sound sound allall cannotcannot bebe thethe lightlight bulbbulb shines Nightshines Night thethe lightlight isis dark dark soso longlong asas thethe electricelectric circuitcircuit acousticacoustic pickuppickup examinesexamines hashas sendssends thethe soundsound garrulously garrulously cancan shineshine automaticallyautomatically forfor thethe pedestrianpedestrian illuminates illuminates afterafter severalseveral minutesminutes hashas alsoalso beenbeen automaticautomatic extinguishes extinguishes energyenergy conservationconservation electricityelectricity saving saving 第第 1 1 章章 序論序論 1 1 1 11 1課題背景課題背景 1 21 2課題研究的目的課題研究的目的 1 31 3本課題研究的意義本課題研究的意義 第第 2 章章 基本原理基本原理 2 2 1 聲光節(jié)能燈基本原理聲光節(jié)能燈基本原理 2 2 2 555 電路基本原理電路基本原理 7 2 3 聲控電路基本原理聲控電路基本原理 9 2 4 光控電路基本原理光控電路基本原理 11 2 5 延時(shí)電路基本原理延時(shí)電路基本原理 12 第第 3 3 章章 電路設(shè)計(jì)與分析電路設(shè)計(jì)與分析 1212 3 1 電源電路電源電路 12 3 2 聲電轉(zhuǎn)換機(jī)放大電路聲電轉(zhuǎn)換機(jī)放大電路 13 3 3 延時(shí)處理電路單穩(wěn)態(tài)電路延時(shí)處理電路單穩(wěn)態(tài)電路 13 3 4 光控電路光控電路 13 第第 4 4 章章 故障分析故障分析 1414 第第 5 5 章章 心得體會心得體會 1616 第第 6 6 章章 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 17 第第 7 7 章章 致謝致謝 18 第一章第一章緒論緒論 1 11 1課題背景課題背景 由于近年來我國的照明器材行業(yè)的迅速崛起 中國已經(jīng)成為電光源產(chǎn)品的主要輸出 國之一 照明器材行業(yè)屬一般性競爭行業(yè) 是我國輕工業(yè)對外開放較早的行業(yè)之 一 WTO 后 國際上一些知名品牌大企業(yè)相繼進(jìn)入國內(nèi)產(chǎn)銷領(lǐng)域 使得國內(nèi)競爭國際化 努力增加 節(jié)能光源和不同檔次 花樣 不同用途的照明器具的開發(fā) 加快綠色 節(jié)能光源產(chǎn)品的開 發(fā)推廣和應(yīng)用是我國目前照明器材行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點(diǎn) 我國照明器材行業(yè)將面臨著前所 未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn) 而由此帶來的巨大商業(yè)利益也成為一些企業(yè)矚目的焦點(diǎn) 隨著全球經(jīng) 濟(jì)一體化 發(fā)達(dá)國家產(chǎn)業(yè)調(diào)整的步伐進(jìn)一步加快 一般照明電器產(chǎn)品生產(chǎn)大量向發(fā)展中國 家轉(zhuǎn)移 而中國又是一個(gè)比較適合的國家 一是中國具備生產(chǎn)這些產(chǎn)品的條件 二是勞動 力成本比較低 從而使中國逐步成為照明電器產(chǎn)品出口大國 展望未來的國內(nèi)市場 需求 仍會呈逐年增長趨勢 以下強(qiáng)力因素都預(yù)示著我國照明市場仍有很大的潛力可挖 降低能耗 節(jié)約能源 注重環(huán)保是當(dāng)今世界的主潮流 高能耗且會加劇溫室效應(yīng)的白熾燈 越來越不受歡迎 繼公布 歐盟后年封殺白熾燈 的時(shí)間表后 世界各地陸續(xù)拋棄白熾燈 已成定局 環(huán)保型節(jié)能熒光燈 VS 白熾燈是白熾燈的替代者 隨著人們生活現(xiàn)代化水平不斷 提高 國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 電力的供需矛盾日益加劇生產(chǎn)更多的電即意味著要消耗更多 的煤 石油 天然氣 核原料等不可再生資源 還會帶來許多相應(yīng)的環(huán)境問題 為此 我 們應(yīng)該從身邊做起 珍惜并節(jié)約每一度電 所以 現(xiàn)在很多住宅樓道都安裝了自動控制樓 道燈 1 21 2 課題研究的目的課題研究的目的 隨著社會不斷進(jìn)步 科技發(fā)展 聲光雙控節(jié)電燈逐步走進(jìn)社會各個(gè)公共角落 聲光雙 控節(jié)電燈不僅適用于住宅區(qū)的樓道 而且也適用于工廠 辦公樓 教學(xué)樓等公共場所 它 具有體積小 外形美觀 制作容易 工作可靠等優(yōu)點(diǎn) 適合于各種樓房走廊的照明設(shè)備 用聲光控延時(shí)開關(guān)代替住宅小區(qū)的樓道上的開關(guān) 在天黑以后 當(dāng)有人走過樓梯通道 發(fā) 出腳步聲或其它聲音時(shí) 樓道燈會自動點(diǎn)亮 提供照明 當(dāng)人們進(jìn)入家門或走出公寓 樓 道燈延時(shí)幾分鐘后會自動熄滅 在白天 即使有聲音 樓道燈也不會亮 它解決了 長明 燈 浪費(fèi)電能的問題 延長燈泡的使用壽命 安全性好 可靠性高 該裝置省去了能耗大 笨重 極易產(chǎn)生熱量的電源變壓器 具有結(jié)構(gòu)簡單 自耗電輕微 性能穩(wěn)定 靈敏度高 通用性強(qiáng) 降低能耗 節(jié)約能源的目的 1 31 3 課題研究的意義課題研究的意義 通過本課題的研究 加強(qiáng)了自己的動手能力 鞏固了對所學(xué)知識的認(rèn)知 通過本次試 驗(yàn)我們設(shè)計(jì)了一種比較節(jié)能的聲光雙控?zé)?不僅使自己學(xué)習(xí)到了知識 而且也為社會做出 了貢獻(xiàn) 第二章 基本原理 2 1 聲光雙控節(jié)能燈基本原理 聲控?zé)羰且环N聲控電子照明裝置 由音頻放大器 選頻電路 延時(shí)開啟電路和可控硅 電路組成 它提供了一種操作簡便 靈活 抗干擾能力強(qiáng) 控制靈敏的聲控?zé)?它采用人 發(fā)的聲音控制信號 即可方便及時(shí)地打開和關(guān)閉聲控照明裝置 并有防誤觸發(fā)而具有的自 動延時(shí)關(guān)閉功能 并設(shè)有手動開關(guān) 使其應(yīng)用更加方便 聲控?zé)粲稍捦?音頻放大器 選 頻電路 倍壓整流電路 鑒幅電路 恒壓源電路 延時(shí)開啟電路 可控延時(shí)開關(guān)電路 可 控硅電路組成 MIC 是一種聲電轉(zhuǎn)換器 電路中 LM3900 構(gòu)成電壓比較放大器 非門和與非門構(gòu)成信 號邏輯分析電路 555 定時(shí)器為定時(shí)開關(guān) 繼電器為照明電路接通開關(guān) D1 D2 C5 MC78L05CP 和降壓器構(gòu)成降壓整流電路 當(dāng)白天時(shí) 光敏電阻 RL 成低阻狀態(tài) 與非門輸出高電平 555 定時(shí)器 3 腳 保持低電平 繼電器開關(guān) K 保持?jǐn)嚅_狀態(tài) 照明電路 斷開 當(dāng)夜晚時(shí) 光敏電阻 RL 成高阻狀態(tài) 阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 R6 輸出高電平 當(dāng)壓電陶瓷片 未接收到聲音時(shí) LM3900 的 4 腳輸出為高電平 電容 C2 右端為高電平 信號通過邏輯門 電路后變?yōu)楦唠娖?輸入到 555 定時(shí)器 2 腳 555 定時(shí)器 3 腳則保持低電平 繼電器開關(guān) K 保持?jǐn)嚅_狀態(tài) 照明電路斷開 當(dāng)壓電陶瓷片接收到聲音時(shí) LM3900 的 4 腳輸出為低電平 由于電容兩端電壓不能突 變 電容 C2 右端為低電平 信號通過邏輯門電路后變?yōu)榈碗娖?輸入到 555 定時(shí)器 2 腳 當(dāng) 555 定時(shí)器 2 腳接收到一個(gè)低電平時(shí) 555 定時(shí)器 3 腳則輸出一定時(shí)間的高電平 使三 極管 T 導(dǎo)通 繼電器開始工作 繼電器開關(guān) K 閉和 照明電路接通 照明持續(xù)一段時(shí)間后 555 定時(shí)器 3 腳變?yōu)榈碗娖?繼電器開關(guān) K 關(guān)斷 照明電路斷開 2 2 555 電路基本原理 集成定時(shí)器 555 電路 是一種數(shù)字 模擬混合型的中規(guī)模集成電路 應(yīng)用十分廣泛 它是一種產(chǎn)生時(shí)間延遲和多種脈沖信號的電路 由于內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了三個(gè) 5K 電阻 故 取名 555 電路 其電路類型有雙極性和 CMOS 型兩大類 二者的結(jié)構(gòu)和工作原理類似 二者 的邏輯功能和引腳排列完全相同 易于互換 555 電路的引腳排列圖如圖 2 1 所示 其功能表如表 1 所示 555 電路構(gòu)成 單穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)器 如圖 2 2 所示 輸出電壓 Vo 的脈寬 t RCln3 555 定時(shí)器內(nèi)部電路見圖 2 3 所示 555 1 2 3 4 8 7 6 5 圖 2 1 555 定時(shí)器引腳排列圖 表 1 555 定時(shí)器的功能表 6 高觸發(fā)端 2 低觸發(fā)端 4 復(fù)位端 3 輸出端 7 放電端 LL 導(dǎo)通 32 C E 3 C E HL 導(dǎo)通 3 C E H 不變不變 3 C E HH 截止 555 5V 6 7 2 3 48 VO 15 R200K C 100uF 0 01uF 圖 2 2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 圖 2 3 555 定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2 3 聲控電路基本原理 聲音是我們最為熟知的 人與人需要用聲音去交流 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)出聲音 動物會發(fā)出 聲音等等 然而發(fā)此寶貴的資源卻被我們忽視了很長時(shí)間 如今留給我們的就是怎樣合理 高效的利用這一資源 以前人們在設(shè)計(jì)電路時(shí)只求一個(gè) 用 字 只要能用就萬事大吉了 所以我們常見的電路都有很多開關(guān)如照明電路要讓它工作我們必須機(jī)械地去控制它 這對 于當(dāng)今社會各種各樣的智能化建筑如智能辦公樓 智能化公寓等是非常不實(shí)用的 在這種 情況下聲音就派上了用場 聲控作為智能化電路的一部分是一可缺少的 然而要實(shí)現(xiàn)聲控 也不是一件容易的事 因?yàn)槁曇羰且荒M量且非電信號無法在數(shù)字電路中使用 所以我們 在設(shè)計(jì)聲控電路時(shí)就面臨怎樣把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量 把聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號的問題 要解決這個(gè)問題我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)類似于 竊聽器 的接收設(shè)備專門用來接聽聲音信號并 將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號轉(zhuǎn)送到下一級電路 但是作為聲控電路對聲音信號的要求既不能 太強(qiáng)也不能太弱 太強(qiáng)聲控難以實(shí)現(xiàn) 而太弱電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜也難以實(shí)現(xiàn) 所以最好是能接 收到如人的講話聲 腳踏地板聲 當(dāng)這類信號轉(zhuǎn)化為電信號時(shí) 電信號一般較弱 必須對 其進(jìn)行放大對此可選擇功放電路 運(yùn)放電路 差分電路等 根據(jù)電路對信號的要求一般選 擇運(yùn)放電路較好 提高信號輸出電壓 經(jīng)過這一步實(shí)現(xiàn)了聲音信號到電信號的轉(zhuǎn)換 有了 電信號實(shí)現(xiàn)聲控就容易了 我們可以讓產(chǎn)生的電信號去觸發(fā)觸發(fā)器使電路導(dǎo)通 對于這樣 的電路設(shè)計(jì)對外加電源的要求必須穩(wěn)定 不斷電 故最好再為其設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)壓電路這樣才 能使電路穩(wěn)定工作 而對元器件的要求也較高 特別是半導(dǎo)體器件必須保證靈敏度高 各 電參數(shù)精確穩(wěn)定 這樣電路才能高效地工作 如今對于這樣的電路設(shè)計(jì)我們以不必為其煩 惱 因?yàn)橛辛寺曇魝鞲衅?可以直接將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號 大簡化了電路結(jié)構(gòu) 使聲 控電路的設(shè)計(jì)顯得更加容易 下面就運(yùn)用聲音傳感器設(shè)計(jì)的聲控照明電路加以分析 聲控照明電路的主要原理是利用了聲學(xué)和電子學(xué)的原理即用聲音傳感器將聲音信號轉(zhuǎn) 換成電信號從而推動觸發(fā)器觸發(fā)使電路導(dǎo)通工作 作為一個(gè)智能化聲控照明電路應(yīng)具有能 在聲音的控制下實(shí)現(xiàn)電路的導(dǎo)通與截止 聲音的發(fā)出應(yīng)是多方面的如腳步聲物體打擊聲等 響應(yīng)時(shí)間越短越好等功能 為此在選擇電路元器件時(shí)應(yīng)選擇靈敏度較高的聲音傳感器組成 聲控照明電路控制電路的前端 同時(shí)我們還要為該傳感器設(shè)置傳感條件如聲音響度必須在 20DB 以上才能響應(yīng)等 中間端采用觸發(fā)器構(gòu)成 利用觸發(fā)器不觸不發(fā) 一觸即發(fā)的特點(diǎn)去 推動照明電路工作 觸發(fā)器的選擇也應(yīng)選擇靈敏度高 響應(yīng)時(shí)間短的觸發(fā)器如 D 觸發(fā)器 JK 觸發(fā)器等 2 4 光控電路基本原理 在第三次科技革命的推動下 光能這一偉大的 自然的以及人類生存所必須的寶貴資 源在被人類遺忘了若干年后 今天終于得到了廣泛的應(yīng)用 太陽能熱水器 太陽能電池 太陽能浴場等都成為人們熱議的話題 大到天上的人造衛(wèi)星 小到街道的路燈太陽能的應(yīng) 用無所不在 而作為智能化電路的設(shè)計(jì)考慮光能的應(yīng)用也是理所當(dāng)然的 在半導(dǎo)體技術(shù)的 飛速發(fā)展下大大促進(jìn)了光能應(yīng)用的快速進(jìn)步 在發(fā)電 取暖等方面尤為突出 智能化電路 設(shè)計(jì)引進(jìn)光學(xué)技術(shù)已不是新奇事了 在光控電路的設(shè)計(jì)中不同于聲控電路復(fù)雜的結(jié)構(gòu) 隨 著半導(dǎo)體光敏元器件的快速發(fā)展 我們在設(shè)計(jì)光控電路時(shí)面臨的問題已由怎樣使光信號轉(zhuǎn) 化為電信號變?yōu)樵鯓釉陔娐分屑哟箅娦盘柕膹?qiáng)度 這一問題如今也以得到了較好的解決 光敏元器件的應(yīng)用在光照的情況下使其電參數(shù)發(fā)生變化從而使其對電流的阻礙作用減小或 增大 進(jìn)而使電路導(dǎo)通或截止 電信號強(qiáng)弱的改變光控轉(zhuǎn)化為電控電路功能的實(shí)現(xiàn)便容易 了 在這樣的電路設(shè)計(jì)中 對電路元器件的要求也極為高尤其是光敏元件是光控電路功能 實(shí)現(xiàn)的核心 必須保證其各項(xiàng)參數(shù)的精確 穩(wěn)定 故在選擇這類元器件時(shí)一定要選擇高靈 敏度工作穩(wěn)定可靠的元件 當(dāng)然電路工作的穩(wěn)定是否 功能能否實(shí)現(xiàn) 并不僅僅只和電路 元器件有關(guān) 外加電源也是不可忽視的 與聲控電路一樣最好也是給光控電路加上一個(gè)穩(wěn) 壓電路確保電路能正常工作 利用光敏元件隨光照強(qiáng)度的變化而阻抗發(fā)生變化的特點(diǎn) 去控制電信號的強(qiáng)弱 再由 傳感器將變化的電信號傳遞給觸發(fā)器 只要電信號強(qiáng)度達(dá)到一定程度將觸發(fā)觸發(fā)器使其導(dǎo) 通工作 光控照明電路其主要功能是實(shí)現(xiàn)當(dāng)外界光照強(qiáng)度降低到一定程度時(shí) 使照明電路 導(dǎo)通工作 就其方案而言多種多樣 但我們在設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮方案的可行性 穩(wěn)定性以 及元器件的靈敏度 尤其是光敏元件必須選擇靈敏度高的這樣電路功能才能較容易實(shí)現(xiàn) 為此我們在設(shè)計(jì)光控電路時(shí) 不但要盡量使電路結(jié)構(gòu)簡化 而且要使電路功能強(qiáng) 功能的 實(shí)現(xiàn)要可靠穩(wěn)定 2 5 延時(shí)電路基本原理 從 20 世紀(jì)中后期數(shù)字電路的飛速發(fā)展到今天技術(shù)已越來越成熟 自從電子計(jì)數(shù)器的 出現(xiàn)之后各式各樣 功能萬千的定時(shí) 計(jì)數(shù)器層出不窮 然而正是電子計(jì)數(shù)器的出現(xiàn)才使得 電子技術(shù)的發(fā)展上了一個(gè)新的臺階 定時(shí) 計(jì)數(shù)這一功能在電子電路中的應(yīng)用 使智能化電 路的設(shè)計(jì)更加名副其實(shí) 我們常見的交通紅綠燈 公園里的娃娃車等都是采用了定時(shí)計(jì)數(shù) 技術(shù)的典型示例 我們大家都看過智力競賽 都有知道搶答器 然而搶答器更是電子定時(shí) 計(jì)數(shù)器的典型應(yīng)用 雖然我們可以花幾元錢就可以從街上買一個(gè)不錯的搶答器 但要讓我 們自己動手做一個(gè)出來就不是一件容易的事的 它不僅只是我們所看到的結(jié)果能夠搶答更 為重要的是其功能的實(shí)現(xiàn)是集成了很多技術(shù) 如定時(shí) 鎖存 顯示等等 由此可見定時(shí) 計(jì) 數(shù)器的應(yīng)用不僅廣泛 而且意義深遠(yuǎn) 延時(shí)電路原理是利用了電子計(jì)數(shù)器的原理實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能 延時(shí)電路其構(gòu)成方案一般有 三種 即硬件構(gòu)成 軟件構(gòu)成和軟硬相結(jié)合構(gòu)成 對于由硬件構(gòu)成的定時(shí)器 一般是用改變 R C 元件值控制定時(shí)的 其效率較高 但靈 活性 通用性較差如 555 定時(shí)器 而由軟件構(gòu)成的定時(shí)器是用執(zhí)行一段程序來實(shí)現(xiàn)定時(shí)的 其靈活性通用性較高 但效率較差 故現(xiàn)在設(shè)計(jì)定時(shí)器一般都是采用軟硬相結(jié)合的方法集 兩者之長通過編程設(shè)定不同的延時(shí)常數(shù) 而由硬件控制定時(shí)過程 其效率和靈活性都得到 了較大的提高 如大規(guī)模集成電路可編程計(jì)數(shù)器 8253 51 單片機(jī)通過編程構(gòu)成計(jì)數(shù)器等 在一 個(gè)實(shí)際的電路中延時(shí)不是主要目的 而主要目的是為了完善電路功能 故作為一個(gè)延時(shí)電 路 在整個(gè)電路中其應(yīng)在延時(shí)結(jié)束后能發(fā)出一個(gè)結(jié)束信號 控制電路是否繼續(xù)工作下去 所以前述聲控 光控電路盡管也能實(shí)現(xiàn)控制電路的功能 但其功能是不完善的 為此應(yīng)對 其進(jìn)行改進(jìn)有三種方案可行 聲控延時(shí) 光控延時(shí) 聲光聯(lián)控延時(shí) 此三種方案可 用于不同的場合 現(xiàn)就第三種方案加以事例進(jìn)行分析 第三章第三章 電路設(shè)計(jì)分析電路設(shè)計(jì)分析 該電路由電源電路 聲電轉(zhuǎn)換及放大電路 單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路和光控電路組成 為 了確保用電安全 220V 交流市首先經(jīng)過 1 1 隔離變壓器 隔離變壓器的初 次繞組 級之間沒有電的聯(lián)系 次級任一線與大地之間沒有電位差 所以人接觸任一線不會觸 電 但如果同時(shí)接觸兩線也會觸電 電路總體框架 3 1 電源電路 電源電路由 C1 Rl VD VS 及 C2 組成 交流市電經(jīng) C1 電容降壓 VD 整流 VS 穩(wěn)壓 再由 C2 濾波后供給整個(gè)電路工作 電路采用電容降壓 與使用變壓器相比 不 但縮小了體積 杜絕了噪聲 而且也減小了電路能耗 3 4 聲控電路聲控電路 在本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)中我重點(diǎn)做了聲控方面的實(shí)驗(yàn)和研究 在選擇器材的時(shí)候我經(jīng)過研究 比較最終選用了 HTD 煙點(diǎn)陶瓷片作為聲電轉(zhuǎn)換器材 壓電陶瓷片是一種結(jié)構(gòu)簡單 輕巧的電聲器件 因具有靈敏度高 無磁場散播 外溢 不用銅線和磁鐵 成本低 耗電少 修理方便 便于大量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)而獲得 了廣泛應(yīng)用 適合超聲波和次聲波的發(fā)射和接收 比較大面積的壓電陶瓷片還可以 運(yùn)用檢測壓力和振動 工作原理是利用壓電效應(yīng)的可逆性 在其上施加音頻電壓 就可產(chǎn)生機(jī)械振動 從而發(fā)出聲音 如果不斷對壓電陶瓷片施加壓力它還會產(chǎn)生電 壓和電流 壓點(diǎn)陶瓷片有兩種檢測方法 第一種方法 是將萬用表的量程開關(guān)撥到直流電 壓 2 5V 擋 左手拇指與食指輕輕捏住壓電陶瓷片的兩面 右手持萬用表的表筆 紅表筆接金屬片 黑表筆橫放陶瓷表面上 然后左手稍用力壓一下 隨后又松一下 這樣在壓電陶瓷片上產(chǎn)生兩個(gè)極性相反的電壓信號 使萬用表的指針先向右擺 接著回零 隨后向左擺一下 擺幅約為0 1 一 0 15V 擺幅越大 說明靈敏度越 高 若萬用表指針靜止不動 說明內(nèi)部漏電或破損 切記不可用濕手捏壓電片 測試時(shí)萬用表不可用交流電壓擋 否則觀察不到指針擺動 且測試之前最好用R l0k 擋 測其絕緣電阻應(yīng)為無窮大 第二種方法是用 R 10k 擋測兩極電阻 正常 時(shí)應(yīng)為 然后輕輕敲擊陶瓷片 指針應(yīng)略微擺動 根據(jù)換能器的功能壓電陶瓷片大體上按照發(fā)射型 接收型 收發(fā)型來選用陶瓷 分別 對應(yīng) pzt8 pzt5 pzt4 參數(shù)主要包括 d33 Fr Fp D Cp0 陶瓷片的用量根據(jù)功率極限 來算 一般為 0 3W kHz cm 3 厚度要根據(jù)響應(yīng)或者靈明度來選取 我們設(shè)計(jì)的聲電轉(zhuǎn)換及放大電路由 HTD V1 V2 等組成 聲控元件采用壓電陶瓷 片 HTD 它對猝發(fā)聲響極為敏感 作為聲 電換能元件 它將聲響信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的 電信號后 通過 C3 耦合至 V1 V2 組成的直耦式雙管放大器進(jìn)行放大 該放大器由 R2 RPl 提供偏流 調(diào)節(jié) RP1 可改變放大器的增益 用以控制聲控靈敏度 R4 為直 流負(fù)反饋電阻 用來穩(wěn)定工作點(diǎn) C4 為交流旁路電容 用以補(bǔ)償放大器的交流增益 R3 為放大器的輸出直流負(fù)載電阻 放大后的負(fù)脈沖信號經(jīng) C5 去觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路 達(dá)到控制負(fù)載的目的 3 3 單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路 單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路由 555 時(shí)基集成電路 R6 與 C6 組成延時(shí)回路 穩(wěn)態(tài)時(shí) 555 集成塊 3 輸出端為低電平 當(dāng)其 2 腳觸發(fā)端得到一負(fù)脈沖觸發(fā)信號時(shí) 電路即進(jìn)入暫態(tài) 輸出端 3 腳立刻翻轉(zhuǎn)為高電平 觸發(fā)雙向晶閘管 VT 導(dǎo)通 燈泡 EL 發(fā)光 此后 電源經(jīng) R6 向 C6 充 電 當(dāng) C6 端電位升至約 2 3VCC 電路又自動回復(fù)到初始穩(wěn)定狀態(tài) 3 腳恢復(fù)低電平 此時(shí) 可控硅因失去觸發(fā)電路而關(guān)斷 燈泡熄滅 控制電路暫態(tài)結(jié)束 進(jìn)入穩(wěn)態(tài) 等待下一次觸 發(fā)脈沖 圖中 R5 和 RP2 組成分壓電路 為集成塊的觸發(fā)端提供一個(gè)開門閾值電平 調(diào)節(jié) RP2 使觸發(fā)端 2 腳的電壓略大于 1 3Vcc 迫使 3 腳輸出低電平 當(dāng) 2 腳一旦出現(xiàn)負(fù)脈沖 信號時(shí) 單穩(wěn)態(tài)電路即動作 適當(dāng)調(diào)節(jié) RP2 也可改變控制靈敏度 3 4 光控電路 光控電路由 555 時(shí)基集成電路 V4 晶閘管等組成 在白天 由于光照度較強(qiáng) V4 的 e c 間呈低阻態(tài) 為 V3 提供了一個(gè)較大的偏置電流 使其飽和導(dǎo)通 此時(shí) V3 的集電極即 555 集成塊的強(qiáng)制復(fù)位端 4 腳被強(qiáng)制為低電平 555 集成塊處于復(fù)位狀態(tài) 使其輸出端 3 腳恒為低電平 雙向晶閘管因無觸發(fā)電流而關(guān)斷 燈泡 EL 不亮 因此 白天不管聲控信號如何增強(qiáng) 555 集成塊的 3 腳始終為低電平 VTH 關(guān)斷 達(dá)到白天停 止照明的目的 晚間 由于光線明顯減弱 V4 因無光照而使 e c 間呈高阻狀態(tài) 使 V3 截止 555 集成塊強(qiáng)制復(fù)位端 4 腳為高電平 555 集成塊退出復(fù)位狀態(tài) 電路可受控制 改變 R9 的值 可以控制光控靈敏度 第四章 故障排除 在我們后期調(diào)試過程中遇到了很多問題 但是我們對這些問題做了詳細(xì)的分析并 一一排除 電路故障的直接表現(xiàn)就是當(dāng)我們拍手是燈泡不亮 出現(xiàn)此故障的原因是有 多方面的 首先可能是控制電路中有的原件焊接不良 我們一一檢查了元件的焊接點(diǎn) 并重新進(jìn)行了焊接 檢查完元件焊接點(diǎn)后燈泡仍不亮 我們認(rèn)為也可能是主振三極管 特性不良 這時(shí)候我們就要更換了三極管來排除故障 燈泡不亮的另一個(gè)原因是濾流 電容擊穿短路 這時(shí)我們檢查了電容并更換了濾流電容 第二種故障現(xiàn)象是 燈管兩端發(fā)紅 中部不發(fā)光 出現(xiàn)這種故障的原因可能是燈 絲回路中的啟動電容器擊穿或雙向觸發(fā)二極管性能不一致 排除這種故障的方法是更 換耐壓大于 450V 的電容更換性能一致的雙向二極管 還有一種故障現(xiàn)象是燈管兩端過早發(fā)黑 使用壽命短 出現(xiàn)這種故障的原因可能 是兩只主振三極管同時(shí)導(dǎo)通 使管子熱擊穿或電感局部短路使電流增大 排除這種故 障的辦法是更換主振三極管 重繞或更換電感 第四章 電路設(shè)計(jì)圖及所需元器件清單 元器件名稱數(shù)量備注 555 定時(shí)器 1NE555 C1 滌綸電容器 10 47K uf C2 C6 電解電容器 1100 uf C3 C4 圓片電容器 10 47uf C5 圓片電容器 10 02uf C7 電解電容器 10 1uf Vs 穩(wěn)壓二極管 12cw56 VD 二極管 12N4002 RP1 電位器 1220K RP2 電位器 11 K V1 V2 V3 三極管 19013 VTH 雙向晶閘管 1BCR1AM EL 電燈 115W 220V V4 光敏三極管 13DU5 HTD 瓷片 PCB 印制電路板 1 電阻 8 R1 1M R2 6 8 R3 3K R4 1K R5 100 R6 200K R7 22K R8 330 第五章 心得體會 近年來隨著照明器材行業(yè)的不斷發(fā)展 我國已經(jīng)成為電光源產(chǎn)品的主要 輸出國之一 照明器材行業(yè)屬一般性競爭行業(yè) 是我國輕工業(yè)對外開放較早 的行業(yè)之一 在我國加入 WTO 后 國際上一些知名品牌大企業(yè)相繼進(jìn)入國內(nèi) 產(chǎn)銷領(lǐng)域 使得國內(nèi)競爭國際化 努力增加節(jié)能光源和不同檔次 花樣 不 同用途的照明器具的開發(fā) 加快綠色 節(jié)能光源產(chǎn)品的開發(fā)推廣和應(yīng)用是我 國目前照明器材行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點(diǎn) 我國照明器材行業(yè)將面臨著前所