聲光控制路燈電路課程設(shè)計(jì)

1、景德鎮(zhèn)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文選題題目： 聲光控制燈電路 指導(dǎo)老師： 孫小霞 所屬院系： 機(jī)械電子工程系 專 業(yè)： 通信技術(shù) 姓 名： 馮唐貴 研究方向: 電子制作 選題時(shí)間： 2010年10月25日 第一章 概述1.1設(shè)計(jì)要求及任務(wù)此次我們組需要設(shè)計(jì)的電路是聲光控制路燈電路，在此電路中，我們希望達(dá)到的目的是，使電路能根據(jù)聲音和光線的作用自動(dòng)發(fā)光，并且自動(dòng)熄滅。在白天強(qiáng)光照射時(shí)，電路中燈泡不發(fā)光；而晚上無燈光或被遮光，并且有聲響時(shí)燈泡發(fā)光，且延續(xù)秒后熄滅。此電路圖的設(shè)計(jì)主要是基于用聲光控延時(shí)開關(guān)代替住宅小區(qū)的樓道上的開關(guān)，只有在天黑以后，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(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮

2、，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(huì)自動(dòng)熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會(huì)亮，可以達(dá)到節(jié)能的目的。聲光控延時(shí)開關(guān)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(chǎng)所，用途非常廣泛。1.2設(shè)計(jì)組分工參與本次設(shè)計(jì)首先通過在思考、設(shè)計(jì)、焊制、調(diào)試階段，資料的收集與整理、電路板的焊制，并在收集資料過程中，我在學(xué)校圖書館查閱了大量的文獻(xiàn)，并綜合網(wǎng)上發(fā)布的一些權(quán)威電路資料，對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行整合。最后從原件位置的布局到電路板的調(diào)試過程第二章 原理設(shè)計(jì)2.方案選擇2.1.1含555定時(shí)器、光敏三極管、雙向可控硅的聲光控電路簡要分析其優(yōu)點(diǎn)：此聲、光同時(shí)控制的新式照明燈用光敏

3、三極管的輸出端控制555的觸發(fā)控制端，用音頻放大電路控制555的復(fù)位端。555定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，控制雙向可控硅，簡單易制、成本低、節(jié)電又方便。原理圖設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)中考慮到光敏電阻的阻值隨電壓升高有規(guī)律的下降，而蜂鳴器則用駐極體話筒代替。具體原理如圖2-1:圖2-1為電路原理圖555定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，控制雙向可控硅，當(dāng)555定時(shí)器輸出高電平，觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，燈泡亮，當(dāng)555定時(shí)器輸出低電平時(shí)，可控硅未導(dǎo)通，燈泡滅。電路由l0V穩(wěn)壓直流電源供電。為使聲光同時(shí)控制，將光敏三極管的輸出端控制555的觸發(fā)復(fù)位端，音頻放大電路控制555的觸發(fā)端。缺點(diǎn)：在：該電路在聲強(qiáng)50dB時(shí)，對(duì)照明燈的有效控制

4、率高于94，過于敏感。很小的聲音也會(huì)促使燈發(fā)光，會(huì)造成能源的浪費(fèi)。2.1.2運(yùn)用制成聲光控電簡要分析其優(yōu)點(diǎn)：聲光控延時(shí)開關(guān)的電路原理圖見圖所示。電路中的主要元器件是使用了數(shù)字集成電路，其內(nèi)部含有4個(gè)獨(dú)立的與非門vd 1vd4，使電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高。圖為設(shè)計(jì)原理圖陶瓷壓電蜂嗚片B把聲音變成直流控制電壓。通過光敏電阻的改變，使電位發(fā)生改變，從而控制晶閘管的通斷，從而達(dá)到使燈自動(dòng)熄滅的目的。缺點(diǎn)：降壓功能不強(qiáng)，對(duì)晶閘管的沖擊電流大，對(duì)燈泡的壽命有影響。2.1.3聲光控開關(guān) IC CD4011應(yīng)用電路簡要分析其優(yōu)點(diǎn)：其采用集成塊IC CD4011，制作起來成本低、并且節(jié)電又方便。同時(shí)，對(duì)聲音的

5、靈敏度適中，并且原件容易設(shè)計(jì)。小結(jié)：在綜合了以上三種電路的優(yōu)缺點(diǎn)后，我們決定采用第三種方案。2.2總體設(shè)計(jì)由于引入的是交流電，在輸入端需要引入電橋，其作用是時(shí)輸入的交流信號(hào)質(zhì)量變?yōu)槊}沖的直流電壓。為了使電路處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，必須加濾波電路，于是需要在整流電路后設(shè)計(jì)電容。為了控制電路的通斷，還是采取控制高低電平的辦法，用三極管的通斷直接決定燈泡的點(diǎn)亮和熄滅。作為聲光控電路，發(fā)光二極管和話筒都是必不可少的。在IC CD4011的連接時(shí)要注意每個(gè)引腳的具體含義，以及接地拐角的設(shè)定。為了能更直觀、更立體地展現(xiàn)出設(shè)計(jì)效果，我們?cè)赑rotel 99 SE 軟件中對(duì)原理圖進(jìn)行了繪制，如圖2-3。圖2-4為

6、聲光控開關(guān)設(shè)計(jì)電路圖2.3設(shè)計(jì)解析黑夜到來，光敏電阻失去光照，呈高組態(tài)，但因其一端接地，所以IC（13）腳仍為底電平。但腳步聲被MIC檢測(cè)到，就有脈沖從IC（1）腳輸入，繼而使IC（4）腳輸出正脈沖信號(hào)，從而在IC內(nèi)部各反相器及外圍阻容元件的作用下，使可控硅導(dǎo)通，是照明燈點(diǎn)亮。燈亮了以后，電容C2緩慢放電，當(dāng)IC（5）腳電平下降到臨界點(diǎn)時(shí)，IC（8）腳輸出低電平，使燈熄滅。燈亮的時(shí)間與R4和C2的容量有關(guān)，其時(shí)間T=R4*C2，2.4模塊說明2.4.1整流模塊四只整流二極管D1D4J接成電橋的形式，固有橋式鎮(zhèn)流之稱，如圖2-5。鎮(zhèn)流橋的D1D2連接處稱共陰極，用“+”標(biāo)記，即電流從此處流出,D

7、3D4連接處稱為共陽極，用“-”標(biāo)記，其他兩點(diǎn)表示接交流電源標(biāo)記“”。圖2-5為鎮(zhèn)流橋電路2.4.2IC TC 4069UBP的介紹IC TC 4069UBP包含6個(gè)電路變頻器，因?yàn)閮?nèi)部電路有一個(gè)單級(jí)逆變器，這使它適合于應(yīng)用的CR振蕩器電路，晶體振蕩器電路和線性放大器。因?yàn)槠鋺?yīng)用變頻器 ，使傳播時(shí)間大為減少，圖2-6、2-7、2-8分別是IC TC 4069UBP在PROTEL板、內(nèi)部原理及實(shí)物圖。圖2-6為其在PROTEL上的電路圖 圖2-7為其原理圖 圖2-8為其實(shí)物圖第三章 聲光控開關(guān)總述聲光控是通過光敏電阻來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)光敏電阻在背光的的時(shí)候燈就會(huì)慢慢的熄滅，即這時(shí)也是人走過 了的時(shí)候。

8、在有的電路中這種原理也可以通過聲音的振動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)人走過是只需用手輕排一下燈就會(huì)自動(dòng)的亮，人離開后又熄滅。這樣就給路人提供了相應(yīng)的方便，同時(shí)，也達(dá)到了節(jié)電和節(jié)能的目的，延長燈的壽命。在實(shí)際生活中節(jié)電節(jié)能，能夠?qū)崿F(xiàn)更多的自動(dòng)化。課題分析它主要由9部分組成：整流、穩(wěn)壓二極管；話筒；光敏電阻，可控硅開關(guān)等。能夠通過調(diào)節(jié)電阻和電容的大小來改變燈亮的時(shí)間長短，如果，時(shí)間過長就應(yīng)該減小電阻或電容的值，反之，則增大。光敏電阻和話筒的高度也會(huì)使燈的時(shí)間受到影響。聲光控節(jié)電開關(guān)，在白天或光線較亮?xí)r,節(jié)電開關(guān)呈關(guān)閉狀態(tài),燈不亮；夜間或光線較暗時(shí)，節(jié)電開關(guān)呈預(yù)備工作狀態(tài)，當(dāng)有人經(jīng)過該開關(guān)附近時(shí)，腳步聲、說話聲、拍手

9、聲等都能開啟節(jié)電開關(guān)。燈亮后經(jīng)過40秒左右的延時(shí)節(jié)電開關(guān)自動(dòng)關(guān)閉，燈滅。該開關(guān)適用于樓道、走廊、洗涮間、廁所等公共場(chǎng)合，能節(jié)電并延長燈泡使用壽命。給人們的生活帶來了很多的方便，受到了廣泛的應(yīng)用。本電路是采用分分離元件的聲控延時(shí)電路，其電路原理圖如下圖所示 方框原理圖說明：220V的燈充電直接整流。在輸入端串聯(lián)25W燈泡，輸出端接可控硅（負(fù)載）供電電路穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路是給話筒放大，音頻放大等提供8.2V直流電，話筒放大，可以把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并放大，然后，經(jīng)過音頻放大器使信號(hào)達(dá)到足夠大；檢波音頻信號(hào)的正半周，即：把音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。經(jīng)過延時(shí)電路以后送到控制電路，由控制電路去控制可控硅

10、，若可控硅斷開，則整流電路負(fù)載斷開，若導(dǎo)通，則整流電路負(fù)載導(dǎo)通。光敏控制電路把光照變成電信號(hào)，從而去控制音頻信號(hào)往后邊輸送情況?？梢姡罕倦娐窡襞菀芸煽毓璧目刂?，可控硅受話筒取得的音頻信號(hào)和光敏電阻的控制，從而可以實(shí)現(xiàn)聲控和光控；燈亮的時(shí)間由延時(shí)電路的時(shí)間長度決定。檢波二極管取得的音頻信號(hào)正半周時(shí)C2充電后得到的直流電壓，就是控制電壓，要射放必須經(jīng)過R4、可控硅，射放完的時(shí)間就是延遲時(shí)間，主要由C2、R4的參數(shù)控制。=R4C2（3-5倍時(shí)間電壓射放完）。R4=15M，C2=2.2F。如果要延長時(shí)間可增大C4，反之減小。第四章 焊板及調(diào)試4.1電路板焊制開始從烙鐵架上拿出電烙鐵時(shí)，以45度靠緊焊

11、接面進(jìn)行預(yù)熱；然后將焊錫絲同時(shí)伸向被焊的組件腳及焊盤，一起接觸被焊處；當(dāng)焊錫絲熔化，向焊接處推入焊錫絲，使焊錫潤濕焊盤與組件腳，當(dāng)焊點(diǎn)上的焊錫成圓錐形時(shí)即抽離焊錫絲。在焊錫完全熔化后，移去烙鐵頭。如果焊點(diǎn)有連焊，我會(huì)將焊錫線與烙鐵頭一起接觸在連焊的焊點(diǎn)之間，待焊錫絲與助焊劑一起熔化后，移去焊錫絲，再將烙鐵頭側(cè)放著向下移走，吸去多余的焊錫；焊點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)是：焊點(diǎn)呈錐形，焊錫要適量，表面有光澤，光滑，清潔等。焊制電路板的關(guān)鍵步驟就是焊接問題，經(jīng)歷了這次真正的焊板子的課程設(shè)計(jì)，我深刻體會(huì)到了仔細(xì)認(rèn)真的重要性，在焊接中常常會(huì)出現(xiàn)因馬虎而導(dǎo)致的錯(cuò)誤，因?yàn)樵骷墓芙桥c元器件本身分布于電路板的兩側(cè)，我們很難分

12、辨出哪個(gè)管腳是屬于哪個(gè)元器件的，因此有時(shí)會(huì)出現(xiàn)焊接錯(cuò)誤。另外，焊接時(shí)擺放元器件也是十分重要的，將原件擺放到合適的位置有利于整體版面的美觀大方，各個(gè)元件之間既不能緊湊在一起，又不能離得太遠(yuǎn)了，因?yàn)樵谝黄饡?huì)給焊接帶來很多麻煩，離得太遠(yuǎn)又耗費(fèi)導(dǎo)線，導(dǎo)線應(yīng)該沿著電路板的邊緣鋪設(shè)，避免交叉。4.2調(diào)試的步驟初步檢查電路板，用表筆查看是否有虛焊等情況；在上一步的基礎(chǔ)上，用表筆查看原件正負(fù)極有無接反；還要注意觀察話筒和光敏電阻的位置是不是達(dá)到要求的位置，是否有被擋住。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先，用東西擋住光敏電阻使其背光，然后鼓掌或說話，燈泡亮后再把遮擋物拿開，觀察燈點(diǎn)亮30秒左右后熄滅；如果時(shí)間太久，可通過改變電

13、阻和電容的值來縮短燈亮的時(shí)間，達(dá)到節(jié)電的目的。第五章 展望該電路的優(yōu)點(diǎn)在于R3的可以調(diào)整IC（1）電位，使非門處在翻轉(zhuǎn)的臨界點(diǎn)偏低一些，提高靈敏度。本電路最大的缺陷是接了220V直流電壓后，鎮(zhèn)流橋很容易被擊穿。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，這方面沒有考慮周全。其改進(jìn)措施應(yīng)為在燈泡前安放變壓器。第六章 心得體會(huì)說實(shí)話，做這份試驗(yàn)指導(dǎo)書我的收獲比以前的要大得多。從Pspice、MATLAB、protel一路走過來，確實(shí)感到了課設(shè)是一個(gè)能真正讓學(xué)生學(xué)到振動(dòng)細(xì)的地方。在開始的答辯時(shí)，老師注重得最多的應(yīng)該是格式，我們常常因?yàn)橐恍靶∷摹薄靶《钡葐栴}，被老師直接打回。漸漸的，老師教會(huì)了我們學(xué)會(huì)去描述軟件，將所做的東西清

14、清白白描述在紙上，呈現(xiàn)給別人看。而這次的指導(dǎo)書又不同，老師著重要我們掌握的是如何研究問題。首先，這個(gè)社會(huì)必然會(huì)出現(xiàn)一種現(xiàn)象，這種現(xiàn)象需要得到改善。我們作為一個(gè)設(shè)計(jì)者，應(yīng)該拿出多種解決問題的方案。就比如此次設(shè)計(jì)的聲光控電路，可以有555計(jì)時(shí)器，也可以有其他的方案，但最終會(huì)產(chǎn)生一個(gè)最佳方案。我們就以這個(gè)方案來實(shí)踐。在實(shí)踐方案前，還要對(duì)原理，各模塊進(jìn)行展開分析，力求對(duì)每一部分了解透徹，而不是一知半解。俗話說：“實(shí)踐出真知?！敝挥袑?shí)踐了后才知道結(jié)果是否達(dá)到了自己的預(yù)期，或者說是否在時(shí)間過程中產(chǎn)生了更好的思路，這都是一個(gè)逐步學(xué)習(xí)的過程。完成這次課程設(shè)計(jì)我覺得收獲很多，不但進(jìn)一步掌握了模電的知識(shí)及一門專業(yè)仿真軟件的基本操作，還提高了自己的設(shè)計(jì)能力及動(dòng)手能力。更多的是讓我看清了自己，明白了凡事需要耐心，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。理論知識(shí)的不足在這次實(shí)習(xí)中表現(xiàn)的很明顯。這將有助于我今后的學(xué)習(xí)，端正自己的學(xué)習(xí)態(tài)度，從而更加努力的學(xué)習(xí)。只有這樣我們才能真正的去掌握它，而不是只懂得一點(diǎn)皮毛。同時(shí)我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)