聲光控開(kāi)關(guān)論文

1、六安職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）聲光控制樓道的開(kāi)關(guān)與設(shè)計(jì)姓 名： 魏廣玲 學(xué) 號(hào)： 20103236 班 級(jí)： 應(yīng)用電子1001班 指 導(dǎo) 教 師： 范治田 所 在 系 部： 信息工程系 二一三年六月畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告學(xué)生姓名魏廣玲班級(jí)應(yīng)用電子1001指導(dǎo)教師范治田學(xué)號(hào)20103236畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目聲光控制樓道的開(kāi)關(guān)與設(shè)計(jì)近年來(lái)，城市居民住宅越來(lái)越趨向高層化。高層建筑的一個(gè)不可忽略的問(wèn)題是樓道等公用部分的照明問(wèn)題。樓道照明燈如果未能做到隨手關(guān)燈，將是一個(gè)極大的能源消耗，以一棟六單元十二層樓房為例：每層安裝一只15瓦的燈泡，就是72只燈泡，每小時(shí)耗電1.08度。如果這些燈徹夜通明，一

2、晚耗電10多度，一年就是4000多度。一般住戶(hù)在開(kāi)燈后往往忘了或不愿意再費(fèi)事去專(zhuān)門(mén)關(guān)燈。感應(yīng)式樓道照明開(kāi)關(guān)是解決這個(gè)問(wèn)題的一種簡(jiǎn)單方法。它可以在開(kāi)燈后一定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)熄滅。在白天，即使有人走過(guò)，樓道等也不會(huì)亮，可以達(dá)到節(jié)能的目的。聲光雙控延時(shí)開(kāi)關(guān)體積小，外形美光，制作容易，且節(jié)能環(huán)保，是當(dāng)今世界的主潮流。由于今年我國(guó)的照明器材行業(yè)的迅速崛起，中國(guó)已經(jīng)成為電光源產(chǎn)品的主要輸出國(guó)之一。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化，發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)家轉(zhuǎn)移，而中國(guó)又是一個(gè)比較適合的國(guó)家，一是中國(guó)具備生產(chǎn)這些產(chǎn)品的條件，而是勞動(dòng)力成本比較低，從而使中國(guó)逐步成為照明電器產(chǎn)品出口大國(guó)

3、。展望未來(lái)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，需求仍會(huì)呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。通過(guò)本論文課題的研究，預(yù)計(jì)達(dá)到: 夜晚，行人經(jīng)過(guò)樓道出入口時(shí)，照明燈點(diǎn)亮25s后熄滅；白天，照明燈自動(dòng)停止工作 具體安排進(jìn)度：2013年3月1日3月30日，收集查閱資料；2013年4月1日4月30日，整理、著手寫(xiě)論文；2013年5月1日5月31日，檢查修改論文，并上交給指導(dǎo)老師。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績(jī)?cè)u(píng)定指導(dǎo)教師意見(jiàn)答辯專(zhuān)家組意見(jiàn)系專(zhuān)業(yè)教學(xué)委員會(huì)意見(jiàn)摘 要聲光控制照明燈開(kāi)關(guān)，能自動(dòng)控制白天開(kāi)關(guān)、夜晚亮燈、人走燈滅。具有靈敏、低耗、性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、節(jié)能等特點(diǎn)。這里介紹聲、光控制自動(dòng)延時(shí)節(jié)能開(kāi)關(guān),綜合了聲、光和延時(shí)控制、工作穩(wěn)定、節(jié)電并可延長(zhǎng)燈泡壽

4、命。在白天或光線(xiàn)較強(qiáng)的場(chǎng)合即使有較大的振動(dòng)聲響也能控制燈泡不亮;晚上或光線(xiàn)較暗時(shí)遇到聲響、振動(dòng)后燈自動(dòng)點(diǎn)亮,經(jīng)過(guò)約一分鐘(時(shí)間可設(shè)定)自動(dòng)可用于樓梯、廁所等公共場(chǎng)所照明燈的自動(dòng)管理。本文闡述了簡(jiǎn)單的聲光控制照明燈開(kāi)關(guān)的制作。選擇聲敏傳感器、光敏傳感器和磁敏傳感器作為基本元件。光敏電阻,聲控傳感器和觸摸傳感器三種傳感器形成了聲控、光控和觸摸三種控制的電路板。利用布局和布線(xiàn)規(guī)則完成了電路板的制作。實(shí)現(xiàn)了電子開(kāi)關(guān)的三種控制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)現(xiàn)了燈的控制。關(guān)鍵字：傳感器，聲控，光控，,節(jié)能，方便abstractsound and light control lighting switches, automa

5、tic control can be switched during the day, night lighting, and eliminate people of lights. but here is sound, light energy-saving delay automatic control switches integrated sound, light and delay control, the stability, power and extend lamp life. in the daytime or light even if there are more occ

6、asions larger vibration noise can also control light bulb does not shine; evening or low light encountered sound, vibration lit after the lights automatically after about one minute (time can be set) can be used to automatically stairs, toilets and other public facilities lighting automatic manageme

7、nt. in this paper a simple touch of acousto-optic lighting control switch production. photosensitive resistors, sensors and sensors voice three sensor formed a voice, optical control of the two circuit boards. use layout and routing rules of the circuit board production. implementation of the electr

8、onic switch control of the two experimental results achieved lamp control.key words：sensor, voice, optical control, energy saving, convenient- 4 -目 錄引 言6第一章設(shè)計(jì)流程7第二章 電源模塊92.1電源電路的設(shè)計(jì)92.2電源電路的工作原理及相關(guān)參數(shù)的分析92.3電源電路的其他設(shè)計(jì)11第三章信號(hào)收集模塊123.1 光信號(hào)收集電路123.1.1光信號(hào)收集電路的設(shè)計(jì)123.1.2 光信號(hào)電路的工作原理133.1.3 光信號(hào)電路相關(guān)參數(shù)的分析133.2 聲

9、音信號(hào)收集電路143.2.1 聲音信號(hào)收集電路的設(shè)計(jì)144.1芯片tc4081bp的介紹154、2 芯片tc4081bp的工作原理155.1延時(shí)電路的設(shè)計(jì)175.2 延時(shí)電路的工作原理185.3 rc電路的放電過(guò)程185.4 rc電路的時(shí)間常數(shù)195.5 延遲時(shí)間的可優(yōu)化性196.1 電路工作原理206.2 電路參數(shù)分析216.2.1 相關(guān)元件介紹216.2.2 電路參數(shù)分析24第七章 結(jié)束語(yǔ)25第八章 致謝26參考文獻(xiàn)26引 言公共場(chǎng)所和居民居住區(qū)的公共樓道普遍使用機(jī)械手動(dòng)開(kāi)關(guān),由于各種原因往往出現(xiàn)許多燈泡點(diǎn)亮長(zhǎng)明的現(xiàn)象,故使燈泡壽命短,浪費(fèi)電量,為國(guó)家、單位、個(gè)人造成經(jīng)濟(jì)損失。另外，由于頻

10、繁開(kāi)關(guān)或其他人為因素，墻壁開(kāi)關(guān)的損壞率很高，既增大了維修量、浪費(fèi)了資金，又容易造成事故隱患。因此，設(shè)計(jì)研制一種電路新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便的聲光雙控白熾燈節(jié)能自動(dòng)開(kāi)關(guān)顯得相當(dāng)有必要。使公共場(chǎng)所和居民居住區(qū)的公共樓道燈在白天時(shí)不亮，晚上聞聲自亮，待人走后，幾十秒后自動(dòng)關(guān)閉，既方便，又省電。以往的聲控開(kāi)關(guān)大多都是應(yīng)用模擬電子技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，分立元件多，不可靠，如今單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，運(yùn)用單片機(jī)可以設(shè)計(jì)出智能型的聲控開(kāi)關(guān)，電路設(shè)計(jì)好后，運(yùn)用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，靈活方便，修改簡(jiǎn)單。目前許多聲控開(kāi)關(guān)的平均使用壽命不長(zhǎng)，主要是因?yàn)殡娐纷黝l繁的開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)電流非常大，導(dǎo)致功率元件可控硅由于過(guò)載而

11、損壞。本文中采用開(kāi)關(guān)電壓過(guò)零保護(hù)技術(shù)，可消除白熾燈開(kāi)啟瞬間的大電流沖擊，有效地防止可控硅元件啟動(dòng)時(shí)的電流過(guò)載，大大地延長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)的使用壽命，并且可以起到保護(hù)燈泡的作用。第一章 設(shè)計(jì)流程此設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)聲控光控延時(shí)開(kāi)關(guān)的功能。在白天時(shí)無(wú)論是否有聲音，小燈都不能被點(diǎn)亮，即白天時(shí)不需要光照，在夜晚當(dāng)有聲音產(chǎn)生時(shí)，小燈被點(diǎn)亮，且在聲音消失后，小燈能夠維持一段時(shí)間亮度，即在夜晚有人經(jīng)過(guò)的時(shí)候，燈被點(diǎn)亮，并有足夠的時(shí)間讓人通過(guò)。所設(shè)計(jì)的電路分為五個(gè)模塊：電源模塊，信號(hào)收集模塊，信號(hào)處理模塊，延時(shí)模塊和被控制模塊。(模塊圖如1-2)電源模塊為整個(gè)電路提供穩(wěn)定的直流電源，使驅(qū)動(dòng)三極管，芯片tc4081bp和小燈

12、。信號(hào)收集模塊分為聲音信號(hào)收集模塊和光信號(hào)收集模塊。聲音信號(hào)收集模塊將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l電信號(hào)從而能夠輸入電路，起到控制開(kāi)關(guān)的作用。光信號(hào)收集模塊將光強(qiáng)度的改變轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱母淖?，與聲音信號(hào)一起控制芯片的輸入。信號(hào)處理模塊即是芯片tc4081bp對(duì)聲音，光信號(hào)導(dǎo)致的電信號(hào)的改變進(jìn)行處理，從而驅(qū)動(dòng)被控制電路，并作用于延時(shí)模塊。延時(shí)模塊是在信號(hào)處理模塊的作用下工作，起到延時(shí)的作用。被控制模塊在信號(hào)處理模塊及延時(shí)模塊的共同作用下工作，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。 聲光控制樓道開(kāi)關(guān)電路原理感光電阻rg控制門(mén)d1延時(shí)r8,c3二級(jí)整形d3,d4繼電器t燈泡整形d2圖 1-2第二章 電源模塊這一章詳細(xì)介紹電源模塊的電路

13、設(shè)計(jì)，電路中各個(gè)器件參數(shù)確定的相關(guān)分析，其工作原理及其他類(lèi)似的設(shè)計(jì)。為整個(gè)電路提供5v、12v的直流電源，是電路的動(dòng)力來(lái)源。2.1電源電路的設(shè)計(jì)電源電路采用降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓的組合電路，將220v的交流電壓變?yōu)?v和12v的直流電壓。模塊圖如圖 2-1 電源變壓器整流電路 濾波電路 穩(wěn)壓電路圖 2-1降壓過(guò)程是將220v單相交流電壓直接輸入有一定匝數(shù)比的變壓器，得到降壓后的電壓。然后將變壓器副邊的交流電壓通過(guò)單相橋式整流電路，得到脈動(dòng)系數(shù)較大的直流電壓。為了減小電壓的脈動(dòng)，將經(jīng)過(guò)整流橋整流后的直流電壓通入由濾波電容構(gòu)成的濾波電路，使輸出較為平滑的電壓。要得到穩(wěn)定的直流電源需將濾波后的電壓輸

14、入穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路有電阻個(gè)穩(wěn)壓二極管構(gòu)成，利用二極管的穩(wěn)壓特性，使得到不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化影響的穩(wěn)定性較高的直流電壓。2.2電源電路的工作原理及相關(guān)參數(shù)的分析電源電路原理圖:圖 2-2為了得到5v和12v的直流電源，將220v頻率為50的單項(xiàng)正弦波交流電輸入變壓器，其原邊與副邊的比為，經(jīng)過(guò)變壓器得到=12.5v （2.2.1）得到=15交流電通入單項(xiàng)橋式整流電路經(jīng)過(guò)全波整流得到平均值為=0.9的直流電壓，其脈沖系數(shù)很大。單相橋式電路中的整流橋的二極管選用in4007。然后將的直流電壓通入濾波進(jìn)行濾波，可以得到平均值為=1.2=18v的直流電壓。濾波電路中的電容為，與并聯(lián)的負(fù)載為，的

15、取值滿(mǎn)足 =（35） (2.2.2)得到=（35）理想情況下可將交流分量全部濾掉，使輸出電壓僅為直流電壓，然而，由于濾波電路為無(wú)源電路，所以接入負(fù)載后必會(huì)影響其濾波效果，要得到穩(wěn)定的直流電源需將濾波后的電壓輸入穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路中的穩(wěn)壓管dz1選用穩(wěn)壓值為12v的穩(wěn)壓二極管，其型號(hào)為2cw19;dz2選用穩(wěn)壓值為5v的穩(wěn)壓器二極管，其型號(hào)為2cw12經(jīng)過(guò)查閱電子元器件的手冊(cè)，dz2的最小工作電流為=10ma最打工作電流為=45ma內(nèi)阻為50。r2和dz2對(duì)dz1的電壓進(jìn)行分壓，dz2上電壓為，則上的電壓為 (2.2.3) (2.2.4) (2.2.5) 則得到的阻值范圍為 （2.2.6）所以1

16、55.6700，所以去=500查閱手冊(cè)得到穩(wěn)壓管的最小工作電流為=5ma，最大工作電流為=17ma，內(nèi)阻為35.所以 （2.2.7） （2.2.8） （2.2.9） (2.2.10) (2.2.11) (2.2.12)所以120222, 所以取=200根據(jù)電路圖得到 (2.2.13)因此得到0.9uf1.5uf，取=1uf2.3電源電路的其他設(shè)計(jì)此電源電路還有其他方式的設(shè)計(jì)。如圖2-3圖 2-3由于該電路所要求的電壓值可以在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)，可以將220v交流電源通過(guò)整流橋后用兩個(gè)阻值較大的電阻r1、r2進(jìn)行分壓，并用電容c在電阻r2上并聯(lián)，對(duì)r2的電壓進(jìn)行濾波，最后在電容c形成上正下負(fù)的直流

17、電壓。r1、r2的取值應(yīng)該較大，使得電路上的電流較小，其中r2上的電壓值要考慮與r2并聯(lián)的負(fù)載大小，在此次電路設(shè)計(jì)中，后面連接的被控制電路、芯片、聲控、光控電路上的電阻連接起來(lái)大約為20k，所以取r2為20k，r1為150k,則r2上分得的電壓為u=0.9220(r2rl) (r2rl+r1) （2.3）第三章 信號(hào)收集模塊3.1 光信號(hào)收集電路3.1.1光信號(hào)收集電路的設(shè)計(jì)對(duì)于光信號(hào)的設(shè)計(jì)，我們要求在白天與晚上r5與rg間的電壓輸出有很大的反差，在白天要求輸出低電平，而在晚上要求輸出高電平，所以必須要用光敏電阻rg。將光敏電阻rg與r5串聯(lián)起來(lái)，所構(gòu)成的電路圖如下：圖 3-13.1.2 光信

18、號(hào)電路的工作原理 表3-1 光敏電阻型號(hào)最大電壓（vdc）最大功耗（mw）環(huán)境溫度光譜峰值(nm)亮電阻（k）暗電阻（m）mj20516250500-30+7056051表3-1 在白天光較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻rg的阻值較低（約為1.2k），在r5與光敏電阻的兩端加有12v的電壓，在白天我們要求此端輸出低電平，則不管聲控部分輸出的是高電平或低電平，芯片tc4081bp最終都輸出低電平，則使得控制電路的三極管不導(dǎo)通，繼電器上無(wú)電流，由繼電器的工作原理可知燈泡不亮。所以r5的阻值要遠(yuǎn)大于1.2k，近似使得r5短路。在晚上光線(xiàn)較暗時(shí)，光敏電阻rg的阻值變大（最大約為50m），r5、rg串聯(lián)對(duì)12v電壓分壓

19、，在晚上我們要求此端輸出高電平，若此時(shí)有聲音即聲控部分輸出高電平，則芯片tc4081bp最終輸出高電平，使得控制電路的三極管導(dǎo)通，繼電器上有電流，由繼電器的工作原理可知燈泡亮。若無(wú)聲音，則聲控部分輸出低電平芯片tc4081bp最終輸出高電平，燈泡不亮。所以r5的阻值要遠(yuǎn)小于50m，這樣晚上可認(rèn)為電壓全分與r5，rg短路。即控制燈泡在晚上無(wú)聲時(shí)不亮。3.1.3 光信號(hào)電路相關(guān)參數(shù)的分析 通過(guò)對(duì)光電路的工作原理分析我們要求r5阻值要遠(yuǎn)大于1.2k，同時(shí)又要遠(yuǎn)小于50m。 再由串聯(lián)分壓公式可知 (r5+rg)*i=vcc （3.1） 所以 r5=vcc/irg由于在白天rg 約為1.2k，晚上rg約

20、為50m，vcc=12v我們綜合各種因素最終選擇r5為1m。3.2 聲音信號(hào)收集電路3.2.1 聲音信號(hào)收集電路的設(shè)計(jì)圖1 仿真聲控部分原理圖顧名思義，聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)就是用聲音來(lái)控制開(kāi)關(guān)的“開(kāi)啟，若干分鐘后延時(shí)開(kāi)關(guān)“自動(dòng)關(guān)閉。因此，整個(gè)電路整個(gè)電路的功能就是將聲音信號(hào)處理后，變?yōu)殡娮娱_(kāi)關(guān)的開(kāi)動(dòng)作。明確了電路的信號(hào)流程方向后，即可依據(jù)主要元器件將電路劃分為若干個(gè)單元。仿真電路原理如圖1所示。在仿真當(dāng)中，由于仿真軟件的不熟，聲音輸入部分我們用開(kāi)關(guān)代替，同樣電容c2具有通交流阻直流的作用，由于聲音輸入相當(dāng)于一個(gè)正弦信號(hào)輸入。所以在仿真中，我們把麥克風(fēng)用導(dǎo)線(xiàn)代替，電容也用開(kāi)關(guān)代替。當(dāng)外界有聲音發(fā)出時(shí)，

21、開(kāi)關(guān)閉合，可使三極管vt瞬間截止，集成電路a的2腳便通過(guò)電阻器r4連接12v電壓正極，又因a的一腳在晚上也是高電壓，便相繼使a的3腳輸出低電壓，5腳和6腳也為低電壓，4腳則輸出高電壓。該電壓經(jīng)二極管vd1正偏導(dǎo)通，向電容器c2充電，又使a的8腳和9腳為高電壓，繼續(xù)控制a的10腳輸出低電壓，12腳和13腳為低電壓，11腳輸出高電壓。使三極管導(dǎo)通，便使繼電器工作，開(kāi)關(guān)閉合，從而驅(qū)動(dòng)燈泡h放光。注：在仿真中燈泡我們用的是發(fā)光二極管（led）。 當(dāng)外界沒(méi)有聲音發(fā)出時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，三極管輸入到集成電路a的2腳一個(gè)低電平。又因a的一腳在晚上也是高電壓，便相繼使a的3腳輸出高電壓，5腳和6腳也為高電壓，4腳則

22、輸出低電壓。該電壓經(jīng)二極管vd1正偏導(dǎo)通，又使a的8腳和9腳為低電壓，繼續(xù)控制a的10腳輸出高電壓，12腳和13腳為高電壓，11腳輸出低電壓。三極管不工作，繼電器無(wú)法產(chǎn)生電流，繼而無(wú)法導(dǎo)通開(kāi)關(guān)，從而燈泡h不第四章 信號(hào)處理模塊4.1芯片tc4081bp的介紹 其他惡意的破壞tc4081bp是一種將四個(gè)基本二輸入與非門(mén)電路集合在一起制成的集成電路，因此稱(chēng)為二輸入四與非門(mén)集成電路。利用該集成電路既可以設(shè)計(jì)放大器，也可以設(shè)計(jì)振蕩器，還可以設(shè)計(jì)控制開(kāi)關(guān)，因此被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。另外，tc4081bp內(nèi)部四個(gè)二輸入與非門(mén)電路各自獨(dú)立，實(shí)際中可選用其中一個(gè)，也可以四個(gè)全用，還可進(jìn)行并聯(lián)、串聯(lián)應(yīng)用，

23、這又給我們的設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的方便。4、2 芯片tc4081bp的工作原理tc4081bp的外形如圖4-1所示，它是采用晶體管制造工藝在硅晶片上生產(chǎn)四個(gè)各自獨(dú)立的二輸入與非門(mén)電路，然后采用dip-14標(biāo)準(zhǔn)封裝而成的雙列14腳直插式結(jié)構(gòu)。 圖4-1 圖4-2 tc4081bp的14個(gè)引腳的排列、引腳名稱(chēng)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-2所示，可以很清楚的看到四個(gè)二輸入與非門(mén)相互獨(dú)立，每個(gè)單獨(dú)的與非門(mén)有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。四個(gè)與非門(mén)被集成后，tc4081bp的1腳、2腳、3腳屬于第一個(gè)與非門(mén)電路，其中1腳的1in1端為該與非門(mén)的輸入端，2腳的1in2端為該與非門(mén)的另一個(gè)輸入端，3腳的1out端為該與非門(mén)的輸出

24、端；4腳、5腳、6腳屬于第二個(gè)與非門(mén)電路，其中4腳的2in1端為該與非門(mén)的輸入端，5腳的2in2端為該與非門(mén)的另一個(gè)輸入端，6腳的2out端為該與非門(mén)的一個(gè)輸出端；8腳、9腳、10腳屬于第三個(gè)與非門(mén)電路，其中8腳的3in1端為該與非門(mén)的輸入端，9腳的3in2端為該與非門(mén)的另一個(gè)輸入端，10腳的3out端為該與非門(mén)的一個(gè)輸出端；11腳、12腳、13腳屬于第四個(gè)與非門(mén)電路，其中11腳的4in1端為該與非門(mén)的輸入端，12腳的4in2端為該與非門(mén)的另一個(gè)輸入端，13腳的4out端為該與非門(mén)的一個(gè)輸出端；7腳、14腳為tc4081bp的工作電源輸入端，7腳位電源的負(fù)極vss，14腳為電源的正極vdd。在

25、tc4081bp中，每個(gè)與非門(mén)的兩個(gè)輸入端與一個(gè)輸出端之間所呈現(xiàn)的關(guān)系見(jiàn)表4-1。第一個(gè)輸入端（1腳）第二個(gè)輸入端（2腳）輸出端（3腳）011101001110表中以tc4081bp的第一個(gè)與非門(mén)為例，“0”表示低電壓，“1”表示高電壓與非門(mén)集成電路是一種價(jià)格最低廉的集成電路，而且工作損耗小，適應(yīng)電壓范圍寬，可在318v的范圍內(nèi)正常工作，因此得到廣泛應(yīng)用。圖 4-3 信號(hào)處理第五章 延時(shí)模塊5.1延時(shí)電路的設(shè)計(jì)根據(jù)電容的特性，電容兩端的電壓時(shí)緩慢變化的，譬如說(shuō)：燈泡要通電，它的電壓在通電一刻有0變?yōu)榱硪粋€(gè)值，如1v。但是由于其時(shí)緩慢變化的，即01v中間的每一個(gè)值燈泡都經(jīng)歷過(guò)，突然的變化不會(huì)到時(shí)

26、突變，時(shí)存在電容緩沖的。根據(jù)這一特性，將電容兩端并聯(lián)一個(gè)電阻，從而可以一個(gè)延時(shí)電路，即圖中的由延時(shí)電阻器r6和延時(shí)電容器c2組成的延時(shí)電路。如圖5-1所示。圖 5-1 延時(shí)電路的原理圖5.2 延時(shí)電路的工作原理燈泡h在晚上受聲音控制發(fā)光后，若不再有響聲輸入到話(huà)筒b，三極管vt又受r2、r3分壓正偏導(dǎo)通，使a得3腳輸出高電壓，a的4腳輸出低電壓，二極管vd1無(wú)正偏截止。但是電容器c2正極電壓不會(huì)很快降低，它通過(guò)電阻器r6放電。由于電阻器r6的阻值較大，電容器c2上所充的電需要一定時(shí)間才能放完。這樣就使a的10腳保持為低電平，11腳保持為高電平，燈泡保持發(fā)光。只有等到電容器c2放點(diǎn)結(jié)束，使a的8腳

27、，9腳將為低電平，10腳輸出高電平，12腳、13腳位高電壓，11腳輸出低電壓后，通過(guò)三極管控制繼電器的工作狀態(tài)，以切斷燈泡h的電流回路，實(shí)現(xiàn)燈泡h在延時(shí)亮一段時(shí)間后又自動(dòng)熄滅，從而實(shí)現(xiàn)了延時(shí)功能。5.3 rc電路的放電過(guò)程當(dāng)電容c2已有電壓u0時(shí)，且二極管無(wú)正偏截止時(shí)，電容器立即對(duì)電阻r6驚醒放電，放點(diǎn)開(kāi)始時(shí)的電流為,放電電流的實(shí)際方向與充電時(shí)相反，放電時(shí)的電流與電容電壓隨時(shí)間均按指數(shù)規(guī)律衰減為零，電流與電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式為: （5.3.1） （5.3.2） 式中為電容器的初始電壓。放電時(shí)和的變化曲線(xiàn)如圖5-2所示。 圖 5-2 rc放電時(shí)電壓和電流的而變化曲線(xiàn)5.4 rc電路的時(shí)間常數(shù)rc電路

28、的時(shí)間常數(shù)用表示， ,的大小決定了電路充放電時(shí)間的快慢。對(duì)于充電而言，時(shí)間常數(shù)時(shí)電容電壓從零增長(zhǎng)到63.2%所需而當(dāng)時(shí)間；對(duì)放電而言，是電容電壓從下降到36.8%所需的時(shí)間。r6的阻值為250k，c2為100,則有=250k*100=25 所以延遲時(shí)間為255.5 延遲時(shí)間的可優(yōu)化性在電路中，電路的延遲時(shí)間是由電阻和電容協(xié)調(diào)控制的，因此，可以通過(guò)改變電容和電阻的值來(lái)增長(zhǎng)或縮短延遲時(shí)間。譬如說(shuō)在一棟小區(qū)中，可以通過(guò)先調(diào)查小區(qū)內(nèi)居民的平均年齡，在合理的裝置延遲時(shí)間不同的照明燈，如果偏于老齡化的小區(qū)就把延遲時(shí)間增長(zhǎng)一些，如果不是的話(huà)可以稍微縮短一下其延遲時(shí)間，這樣做會(huì)更加人性化，更加節(jié)約能源，切實(shí)符

29、合當(dāng)今時(shí)代的主潮流。第六章 被控制電路6.1 電路工作原理圖5-1 被控制電路被控制電路三極管t2、繼電器h、led燈d3、電阻r8、r9，二極管d2組成，在這部分電路中，繼電器和三極管相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)，可開(kāi)通或關(guān)斷燈泡連接的5伏直流電源，。當(dāng)三極管t2處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，集電極電流驅(qū)動(dòng)繼電器h動(dòng)作，開(kāi)關(guān)閉合，燈泡回路導(dǎo)通，此時(shí)在燈泡回路中，電流從直流電源沿電阻r8繼電器中的開(kāi)關(guān)led燈d3，最后流回直流電源，就這樣燈泡亮也。當(dāng)三極管t2處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，繼電器h中無(wú)電流通過(guò)，故而繼電器開(kāi)關(guān)無(wú)法動(dòng)作，導(dǎo)致燈泡回路開(kāi)路，無(wú)電流通過(guò)，led燈d3不亮。繼電器h中開(kāi)關(guān)動(dòng)作受三極管t2控制，當(dāng)三極管t2處

30、于飽和狀態(tài)時(shí)，其集電極有電流通過(guò)，從而驅(qū)動(dòng)繼電器h中的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，燈泡回路導(dǎo)通；而當(dāng)三極管t2處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其集電極無(wú)電流通過(guò)，繼電器中無(wú)電流通過(guò)，其開(kāi)關(guān)無(wú)法動(dòng)作，燈泡回路關(guān)斷。三極管h是處于飽和導(dǎo)通還是處于截止斷開(kāi)，則由其基極b控制。當(dāng)b極電壓處于高電平時(shí)，其值高于集電極c的電壓，而且大于三極管t2的開(kāi)啟電壓uon,三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，集電極上的繼電器中有電流通過(guò)；當(dāng)基極b處于低電平狀態(tài)時(shí)，其值小于三極管開(kāi)啟電壓uon，三極管處于截止?fàn)顟B(tài),其集電極中無(wú)電流，三極管這個(gè)“開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)。二極管d2的作用是保護(hù)繼電器。當(dāng)三極管t2飽和導(dǎo)通時(shí)，繼電器中有電流通過(guò)，此時(shí)是二極管d2相當(dāng)于開(kāi)路，

31、對(duì)電路無(wú)影響，；當(dāng)三極管在轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)的瞬間，由于繼電器中含有電感元件，那么必然會(huì)在此刻產(chǎn)生極大的電流，如果不加二極管d2，電路可能會(huì)因電流過(guò)大而損壞，而加上二極管后，電流改變流向，通過(guò)二極管d2和繼電器中的電感組成的回路完成放電過(guò)程，不會(huì)損壞電路。6.2 電路參數(shù)分析6.2.1 相關(guān)元件介紹 1.三極管t2選用的是9014型npp型硅管，相關(guān)參數(shù)如下表 5-1vceo45vvcbo50vvebo5.0vic100maic1.0mavce5.0vicbo0.1aiebo0.1avce(sat)0.3vvbe(sat)1.0vft150mhz4002.繼電器h選用的是歐姆龍omron繼電器g2

32、r-1 dc12，這是一種小型直流繼電器，線(xiàn)圈參數(shù)如下： 表 5-2制造商omron觸點(diǎn)形式:spdt線(xiàn)圈電壓12 vdc 觸點(diǎn)額定值10 a觸點(diǎn)端接solder pin 安裝風(fēng)格through hole功耗530 mw觸點(diǎn)材料silver alloypart # aliase12dc g2r1 g2r112dc3.二極管d2二極管選用的是in4148,其參數(shù)如下：表 5-3最高反向工作電壓(v)75反向擊穿電壓(v)=100最大正向電流(ma)150正向壓降(v)=0.8反向回復(fù)時(shí)間(ns)=44.日光燈d3日光燈選用26mm*1500mm（150cm ）規(guī)格的led燈泡，其額定功率為25w

33、，使用壽命在3萬(wàn)-5萬(wàn)小時(shí)，供電電壓為為ac85v-260v(交流)。注：為何選用led燈？答：它不但超強(qiáng)節(jié)能更為環(huán)保. 還是國(guó)家綠色節(jié)能照明工程重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品之一，是目前取代傳統(tǒng)的日光燈的主要產(chǎn)品。led日光燈綜合應(yīng)用led電光源，獨(dú)特的電路控制設(shè)計(jì)，真正達(dá)到了高效節(jié)能，省電80% 以上。 超高亮度，顯色指數(shù)高，是最新型的室內(nèi)照明產(chǎn)品，不需使用鎮(zhèn)流器、啟輝 器，無(wú)頻閃。安裝非常簡(jiǎn)單，安裝時(shí)將原有的日光燈取下?lián)Q上led日光燈，將起輝器去掉即可。 led日光燈節(jié)電高達(dá)70以上，壽命為普通燈管的30倍以上，幾乎是免維護(hù)。適用范圍：寫(xiě)字樓、工廠、商場(chǎng)、學(xué)校、居家等室內(nèi)照明。led日光燈的十大優(yōu)點(diǎn) ：

34、1：環(huán)保型燈具傳統(tǒng)的日光燈中含有大量的水銀蒸汽，如果破碎水銀蒸汽則會(huì)揮發(fā)到大氣中。但led日光燈則根本不使用水銀，且led產(chǎn)品也不含鉛，對(duì)環(huán)境起到保護(hù)作用。led日光燈公認(rèn)為二十一世紀(jì)的綠色光源。2：少發(fā)熱現(xiàn)象傳統(tǒng)燈具會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，而led是冷光源，則是把電能全都轉(zhuǎn)換為光能，不會(huì)造成能源的浪費(fèi)。光效能更為顯著。3：沒(méi)有噪音led燈具不會(huì)產(chǎn)生噪音，對(duì)于使用精密電子儀器的場(chǎng)合為上佳之選。適合于圖書(shū)館，辦公室之類(lèi)的場(chǎng)合。4：保護(hù)眼睛傳統(tǒng)的日光燈使用的是交流電，所以每秒鐘會(huì)產(chǎn)生100120次的頻閃。led日光燈采用led恒流工作，是把交流電直接轉(zhuǎn)換為直流電，有效減少led光衰，啟動(dòng)快，無(wú)閃爍，保護(hù)

35、眼睛。 5：無(wú)蚊蟲(chóng)煩惱led日光燈不會(huì)產(chǎn)生紫外光、紅外光等輻射，不含汞等有害物質(zhì)，發(fā)熱少。因此不會(huì)象傳統(tǒng)的燈具那樣，有很多蚊蟲(chóng)圍繞在燈源旁。室內(nèi)會(huì)變得更加干凈衛(wèi)生整潔。6：電壓可調(diào)80v245v傳統(tǒng)的日光燈是通過(guò)整流器釋放的高電壓來(lái)點(diǎn)亮的，當(dāng)電壓降低時(shí)則無(wú)法點(diǎn)亮。而led燈具在一定范圍的電壓之內(nèi)都能點(diǎn)亮，還能調(diào)整光亮度.7：省電壽命長(zhǎng)led日光燈的耗電量是傳統(tǒng)日光燈的三分之一以下，壽命也是傳統(tǒng)日光燈的10倍，與傳統(tǒng)日光燈亮度基本一致，正常使用壽命為3萬(wàn)小時(shí)以上，節(jié)電高達(dá)80，可以長(zhǎng)期使用而無(wú)需更換，減少人工費(fèi)用。更適合于難于更換的場(chǎng)合。8：堅(jiān)固牢靠led燈體本身使用的是環(huán)氧樹(shù)脂而并非傳統(tǒng)的玻璃

36、，更堅(jiān)固牢靠，即使砸在地板上led也不會(huì)輕易損壞，可以放心地使用。9：通用性好led日光燈外型、尺寸與傳統(tǒng)的日光燈一樣，可替代傳統(tǒng)燈具。10：色彩豐富充分利用led色彩豐富的優(yōu)勢(shì)制作各種發(fā)光顏色的燈。 6.2.2 電路參數(shù)分析、計(jì)算三極管深度飽和時(shí)所需基極電流ibs： （5.2.1）ibs稱(chēng)為飽和基極電流。為使三極管處于飽和工作狀態(tài)，必須保證ibibs。用于開(kāi)關(guān)電路的三極管一般都具有很小的vce(sat)和rce(sat)。.在vb4vce(sat)、rhrce(sat)的情況下，可將式（5.2.1）近似為 （5.2.2） vb4=12v, rh=1.2，=400 ibs =0.025a計(jì)算r

37、9的阻值因?yàn)槁曇艉凸庑盘?hào)經(jīng)過(guò)tc4081bp芯片處理后，得到輸出電壓vb=12v。vbe(sat) =1.0v, 根據(jù)ibibs，得ibs （5.2.3） （歐姆）r9要選用阻值小于440的電阻燈泡回路相關(guān)參數(shù)燈泡額定功率p=25w，r=1936，電源為u=220v，f=50hz的交流電第七章 結(jié)束語(yǔ)在這段時(shí)間里的設(shè)計(jì)中，我做的課題是“聲光控制樓道開(kāi)關(guān)”。這是一種聲音和光照雙控制的照明燈，它可以用于樓梯，過(guò)道，庫(kù)房的場(chǎng)合。白天光照好，不管過(guò)路者發(fā)出多大聲音，都不會(huì)使燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器只要檢測(cè)到有碎發(fā)聲音，就會(huì)自動(dòng)為行人照明，過(guò)一會(huì)兒后有自動(dòng)熄滅，節(jié)能節(jié)電。這次的聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)的設(shè)

38、計(jì)實(shí)踐將我們學(xué)到的只是應(yīng)用到了實(shí)踐，深化了對(duì)數(shù)字電路設(shè)計(jì)和模擬電子設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，使我們?cè)谠O(shè)計(jì)的實(shí)踐中獲得新知。學(xué)習(xí)了一年的理論知識(shí)和實(shí)踐操作，我不僅僅得到的是課本上的東西，更重要的是我一、通過(guò)自己的獨(dú)立動(dòng)手，老師和同學(xué)的耐心知道下，我學(xué)會(huì)了分析電路、設(shè)計(jì)電路的步驟等。在此設(shè)計(jì)中利用到了三極管的特性，光敏效應(yīng)，特別是芯片的一些功能，讓我們進(jìn)一步鞏固和掌握了前面所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，加深了對(duì)模擬電路，數(shù)字電路的理解，對(duì)元器件的使用更加深刻。當(dāng)然了，第一次經(jīng)歷課程設(shè)計(jì)這東西，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)種種這樣那樣的問(wèn)題及我們解決辦法：1、在電源設(shè)計(jì)中要根據(jù)器主體電路及執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，比如說(shuō)不同的分支電路工作在不同的電壓下面，這就要讓一個(gè)電源電路提供不同的電源（+5v，+12v）；2、在延時(shí)電路中，電阻r6的阻