聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)試驗(yàn)報(bào)告

1、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 ： 聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)學(xué)院：專業(yè)：年級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：( 20 -20)學(xué)年第 學(xué)期聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、設(shè)計(jì)目的1、進(jìn)一步掌握 CD4011 數(shù)字集成電路的工作原理和應(yīng)用2 、學(xué)會(huì)如何選擇主要元件及參數(shù)計(jì)算 ；3、 進(jìn)一步提高分析 、 設(shè)計(jì)和動(dòng)手能力 。電路的工作原理聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)的電路原理圖見(jiàn)圖一所示 。 電路中的主要元器件是使用了數(shù)字集成電路 CD4011 ，其內(nèi)部含有 4個(gè)獨(dú)立的與非門 VD1 VD4 ，使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 工作可靠性高。學(xué)習(xí)參考聲光控延時(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)電路的功能就是將聲音信號(hào)

2、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，由此可畫(huà)出圖二所示的方框圖。結(jié)合圖二來(lái)分析圖一 。聲音信號(hào) (腳步聲 、掌聲等 )由駐極體話筒 BM 接收并轉(zhuǎn)換成電 信號(hào)，經(jīng)C1耦合到 VT 的基極進(jìn)行電壓放大 ，放大的信號(hào)送到與非門 (VD1)的2腳，R4、77 是 VT 偏置電阻 ， C2是電源濾波電容 。為了使聲光控開(kāi)關(guān)在白天開(kāi)關(guān)斷開(kāi) ，即燈不亮 ， 由光敏電阻 RG等元件組成光控電路 ， R5和 RG組成串聯(lián)分壓電路 ，夜晚環(huán)境無(wú)光時(shí) ，光敏電阻的阻值很大 ，RG 兩端的電壓高 ， 即為高電平 ，改變 R8或C3的值，可改變

3、延時(shí)時(shí)間 ，滿足不同目的 。VD3和 VD4構(gòu)成兩級(jí)整 形電路 ，將方波信號(hào)進(jìn)行整形 。當(dāng) C3充電到一定電平時(shí) ，信號(hào)經(jīng)與非門 VD3 、VD4 后輸出 為高電平 ，使單向可控硅導(dǎo)通 ，電子開(kāi)關(guān)閉合 ； C3充滿電后只向 R8放電 ， 當(dāng)放電到一定電 平時(shí) ，經(jīng)與非門 VD3 、 VD4輸出為低電平 ，使單向可控硅截止 ，電子開(kāi)關(guān)斷開(kāi) ，完成一次 完整的電子開(kāi)關(guān)由開(kāi)到關(guān)的過(guò)程 。二極管 VD1 VD4將交流 220v 進(jìn)行橋式整流 ，變成脈動(dòng)直流電 ，又經(jīng) R1降壓，C2濾 波后即為電路的直流電源 ， 為 BM、 VT 、IC 等供電 。三、元器件的選擇IC選用 COMS 數(shù)字集成電路 CD

4、4011 ，其里面含有四個(gè)獨(dú)立的與非門電路 。內(nèi)部結(jié)構(gòu) 見(jiàn)圖3，VSS是電源的負(fù)極 ， VDD是電源的正極 ?？煽毓?T選用1 A 400V 的進(jìn)口單向可控 硅1 00-6 型，如負(fù)載電流大可選用 3A、6A、 10A 等規(guī)格的單向可控硅 ，單向可控硅的外形學(xué)習(xí)參考如圖 4所示，它的測(cè)量方法是 ：用R1檔，將紅表筆接可控硅的負(fù)極 ，黑表筆接正極 ，這時(shí)表針無(wú)讀數(shù) ，然后用黑表筆觸一下控制極 K，這時(shí)表針有讀數(shù) ，黑表筆馬上離開(kāi)控制極 k 這 時(shí)表針仍有讀數(shù) （注意觸控制極時(shí)正負(fù)表筆是始終連接說(shuō)明該可控硅是完好的。 駐極體選用的是一般收錄機(jī)用的小話筒 ，它的測(cè)量方法是 ：用 R100檔將紅表筆接

5、外殼的 S、 黑表筆 接 D，這時(shí)用口對(duì)著駐極體吹氣 ， 若表針有擺動(dòng)說(shuō)明該駐極體完好 ，擺動(dòng)越大靈敏度越高；光敏電阻選用的是 625A 型（本實(shí)驗(yàn)采用 5516型）， 有光照射時(shí)電阻為 8K以下，無(wú)光時(shí)電阻值大于 1M ，說(shuō)明該元件是完好的 。二極管采用普通的整流二極管 IN4007 ?？傊?，元件的選擇可靈活掌握 ， 參數(shù)可在一定范圍內(nèi)選用 。 其它元件按圖一所示的標(biāo)注即可四 、 安裝制作準(zhǔn)備好全套元件后 ，用萬(wàn)用表粗略地測(cè)量一下各元件的質(zhì)量 ， 做到心中有數(shù) 。焊接時(shí)注意先焊接無(wú)極性的阻容元件 ， 電阻采用臥裝 ，電容采用直立裝 ，緊貼電路板 ， 焊接有極性的元件如電解電容 、話筒 、整

6、流二極管 、三極管 、單向可控硅等元件時(shí)千萬(wàn)不要 裝反 ，注意極性的正確 ，否則電路不能正常工作甚至燒毀元器件 。在安裝時(shí)我們主要是采取 先安裝小的元件比如電阻 、整流管 ，再安裝比較大的元件如電容 、 IC插座等 。在安裝過(guò)程中 同時(shí)考慮元件的所占的空間和位置 ， 以便節(jié)省材料 ，節(jié)約成本 。以下是本次實(shí)驗(yàn)的元件清學(xué)習(xí)參考單。元件清單序號(hào)名稱位號(hào)數(shù)量序號(hào)名稱集成電路CD4011IC1塊單向可控硅100-61支電阻器電阻器470K、 1M位號(hào)數(shù)量R2、R3R5、R72支2支三極管9014VT1支10流二極管IN4007VD1-VD55支11電阻器瓷片電容R4、R8、3支駐極體54 2dBBM1

7、支12電解電容10uP/10V光敏電阻器625ARG1支13可調(diào)電阻1M電阻器10K、R6、R12支14IC 插座 14P20KR9C11支C2、C3R101支1支五、調(diào)試調(diào)試前 ，先將焊好的電路板對(duì)照原理圖認(rèn)真核對(duì)一遍 ，查看是否有錯(cuò)焊 、漏焊、短路 、 元件相碰等現(xiàn)象發(fā)生 ， 確定沒(méi)有問(wèn)題后將進(jìn)行通電實(shí)驗(yàn) 。首先我們將電路改為低壓即低于 10V 的電壓進(jìn)行通電實(shí)驗(yàn) （我選擇 4.48V 的電壓 ）， 然后先將光敏電阻的光擋住 ，將 ab 分別 接在電燈的開(kāi)關(guān)位上 （我用耐壓比較高的燈當(dāng)做負(fù)載 ）， 用手輕拍駐極體 ，這時(shí)燈亮 ，若用 光照射光敏電阻 ，再用手重拍駐極體 ，這時(shí)燈不亮 ， 說(shuō)

8、明光敏電阻完好 ，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)成功 。然后我又將電路改回 220V 的電路進(jìn)行 220V 市電進(jìn)行實(shí)驗(yàn) ， 市電進(jìn)行實(shí)驗(yàn)要注意人體不 允許接觸電路板的任一部分 ，防止觸電 ，注意安全 。 用萬(wàn)用表檢測(cè)時(shí) ，只用將萬(wàn)用表兩表筆 接觸電路板相應(yīng)處即可 。 實(shí)驗(yàn)也取得了成功 。學(xué)習(xí)參考六、測(cè)量測(cè)量得到的技術(shù)指標(biāo)1.輸入電壓 ： 4.48V2. 觸發(fā)電壓 ： 2.32V3. 延時(shí)范圍 ：5S 62S4. 靜態(tài)電流 ： 102uA七、問(wèn)題討論實(shí)驗(yàn)調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的故障及解決方法 ：1 燈泡一直不亮這種情況可能是燈泡斷路 也可能是電源或控制電路出現(xiàn)故障。在確認(rèn)燈泡正常的情況下先檢查 C2 兩端是否有 10V 以

9、下直流電壓 。 如果沒(méi)有 ，說(shuō)明整流二極管 VD1VD4 或電阻或焊點(diǎn)出現(xiàn)開(kāi)路性故障 或 C2 損壞應(yīng)逐一檢查確診 。若 C2 兩端電壓正 常，再檢查光敏電阻是否正常 光敏電阻在用黑紙包裹起來(lái)后測(cè)量其阻值應(yīng)在1M 以上 。 在有光照射下阻值應(yīng)只有數(shù)百歐姆 否則應(yīng)予更換 。當(dāng)確認(rèn)光敏電阻正常后 ， 用黑紙嚴(yán)密包裹 起來(lái) 然后在四個(gè)與非門輸入端依次加入人為觸發(fā)信號(hào) 并用萬(wàn)用表監(jiān)測(cè)其輸出端電平是否 改變。若不變 在外圍元件正常的情況下 ，說(shuō)明 CD4011 損壞。若證明 CD4011 正常。在 CD4011 （ 11 ）腳有高電平輸出的前提下 燈泡仍不亮 那只有是 R3 或可控硅出現(xiàn)開(kāi)路性損 壞 。

10、 若在 CD4011 各輸入端人為加入觸發(fā)信號(hào) ， CD4011 能正常翻轉(zhuǎn)且燈泡能點(diǎn)亮 。 則應(yīng)檢查 話筒 、 C1、VT 。經(jīng)過(guò)以上流程一級(jí)一級(jí)的排查 ，最終發(fā)現(xiàn)光敏電阻損壞 ?？赡鼙浑娎予F的高 溫?fù)p壞 。2 燈泡長(zhǎng)亮不熄這種情況表明故障主要在控制電路 可先檢查可控硅是否已擊穿 。 若正常，再查 VT ce 極是否開(kāi)路 ；R7阻值是否增大 ：VD5 是否開(kāi)路 。若未發(fā)現(xiàn)異常 ，則有可 能是 CD4011 內(nèi)部損壞 可按上述人為加觸發(fā)信號(hào)的方法予以確認(rèn) 。若 CD4011 正常 。則應(yīng) 考慮本控制開(kāi)關(guān)的兩引線接線柱是否有相碰的地方。 最終發(fā)現(xiàn)由于供電是直流導(dǎo)致可控硅達(dá)不到斷開(kāi)的條件所致 。八、制作結(jié)論本制作測(cè)得輸入電壓 ： 4.48V 而觸發(fā)電壓 ：2.32V 符合 CD4011 集成電路的技術(shù)指標(biāo) ;同時(shí)我學(xué)習(xí)參考們將電路改進(jìn)使得電路實(shí)現(xiàn)延時(shí)可調(diào)的功能 ，其調(diào)整范圍為