簡易聲光控延時開關(guān)

1、安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)MULTISM課程設(shè)計(jì)題 目 簡易聲光控延時開關(guān) 學(xué) 院 管理科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 班 級 12信工（1）班 學(xué) 號 20123221 姓 名 孔志偉 指導(dǎo)老師 高玲 2014年 12 月摘要本設(shè)計(jì)主要目的是設(shè)計(jì)簡易聲光控延時照明燈電路，介紹其組成、性能及工作理，給出電路原理圖及元件參數(shù)選擇。該電路節(jié)電效果十分明顯，白天光照好，不管過路者發(fā)出多大聲音，都不會使燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的駐極式傳聲器只要檢測到有聲響，就會自動點(diǎn)亮為行人照明，過段時間后又自動熄滅，節(jié)能節(jié)電。本電路采用兩級控制（光線強(qiáng)弱的感應(yīng)與聲強(qiáng)的感應(yīng)）。光控電路是根據(jù)光線的強(qiáng)

2、弱來優(yōu)先決定電燈的亮滅。該電路可以對聲控延時電路進(jìn)行控制，在白天光線較強(qiáng)時，光控電路輸出低電平將聲控電路封鎖；在晚上光線較弱時，光控電路輸出高電平，則聲控功能打開。聲控電路中采用了雙三極管構(gòu)成的放大電路，將MIC轉(zhuǎn)化的電信號連續(xù)放大，通過延時電路控制燈亮及燈亮的時間。隨著現(xiàn)代智能建筑技術(shù)的快速發(fā)展，智能照明控制技術(shù)越來越顯現(xiàn)出重要的作用。它區(qū)別于以開關(guān)量、手動為主的照明控制方式，具有節(jié)能環(huán)保、安全穩(wěn)定、使用靈活等特點(diǎn)。在日常生活中，這種延時照明控制燈能有效地消除長明燈、節(jié)約電能，可廣泛用于樓梯、走廊、路燈和廁所等場所的照明。 ABSTRACTPurpose of this design is

3、to design simple optical delay lighting circuit, introduces the composition, performance and working principle, gives the principle diagram of the circuit and component parameter selection. The circuit power saving effect is obvious, good light during the day, no matter how much sound, passers-by wi

4、ll not make the bulb light. Night light from the darkness, and the circuit in a microphone as long as there is noise is detected, it will automatically light for pedestrians lighting, after period of time and automatically extinguished, energy-saving power saving. This circuit USES two level control

5、 (light induction and induction of sound intensity). Electric circuit is the basis of the intensity of light to decided to destroy the light of the light. This circuit to control the audio delay circuit, strong light during the day, the electric circuit output low level acoustic control circuit is b

6、locked; In the evening light weaker, the electric circuit, the output level is open voice control function. Voice control circuit adopts double triode amplifying circuit, MIC into electrical signal continuous zoom, through time delay circuit to control the light and the light. With the rapid develop

7、ment of modern intelligent building technology, intelligent lighting control technology reveal more and more important role. It differs from predominantly switch, manual and lighting control, energy saving, environmental protection, security, stability, flexible use, etc. In daily life, the time del

8、ay ever-burning lamps lighting control lamp can effectively eliminate, managing electric energy, which can be widely used in the stairs, corridor lighting, street lamps and toilet etc. 關(guān)鍵字：聲控電路、光控電路、可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)電路目錄一.概述-1二.設(shè)計(jì)目的-2 三.電路結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)-3 3.1電路整體結(jié)構(gòu)-3 3.2聲控電路-4 3.3光控電路-5 3.4延時控制電路-5 3.5照明開關(guān)電路-7四.主要元器件

9、介紹-7五.整體電路圖-10六.結(jié)論與個人總結(jié)-10一、概述 該電路采用兩級控制（光線強(qiáng)弱的感應(yīng)與聲強(qiáng)的感應(yīng)）。光線強(qiáng)時，光敏電阻R8的阻值很小，使得555定時器的復(fù)位端4為低電平，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出端（3端）為低電平，晶閘管斷開，電燈不亮；光線弱時，光敏電阻R8的阻值變大，555定時器的復(fù)位端4為高電平，555可正常工作；當(dāng)有聲音信號時，可通過駐極式話筒接收處理成交變信號經(jīng)Q1、Q2放大后，由比較器LM311處理成脈沖信號加到555的觸發(fā)端2腳，2腳觸發(fā)時，晶閘管導(dǎo)通，電燈點(diǎn)亮；555和R5、R6、C6、Q3等組成可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)電路；通過電容C6充電放電的過程達(dá)到延時的

10、效果，定時時間Tw=1.1*（R5+R6)*C6,時間可通過調(diào)節(jié)R6的大小來控制；通過555的3端控制雙向晶閘管VS的控制極的導(dǎo)通和截止，來達(dá)到控制照明燈的目的。二、設(shè)計(jì)目的 科技的進(jìn)步使電燈的樣式、種類以及對燈的控制方式千變?nèi)f化，隨著社會的發(fā)展，資源的大量開采，能源在逐漸的減少，所以我們要建立起節(jié)約能源的意識，電能的節(jié)約首當(dāng)其沖，而電燈的使用最為普遍，所以設(shè)計(jì)一種自動控制燈開關(guān)的電路是非常必要的，聲控?zé)糸_關(guān)就是其中一種。聲控電路已成為人們?nèi)粘Ｖ胁豢扇鄙俚谋仨毱?，聲光控設(shè)置在現(xiàn)代建筑電氣工程中應(yīng)用越來越多。比如聲光控自動門、聲光控報(bào)警器、聲控式防盜器、聲光控照明開關(guān)等，入門只要說一句話，拍一手

11、，跺一腳，就可以達(dá)到門開燈亮，尤其聲光控照明開關(guān)在建筑電氣工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用十分廣泛，主要用于樓梯、走廊、廁所、路燈等公共場所照明燈控制上。在這些公共場合中，白天不需要燈亮，而晚上沒有人在的情況下也不需要燈亮，普通照明開關(guān)起不到這個作用，出現(xiàn)長明燈的現(xiàn)象，造成了不必要的浪費(fèi)。而聲光控照明開關(guān)卻能起到人在燈亮人走燈滅的效果，減少了浪費(fèi)，節(jié)約了能源，為綠化照明工程中必不可少的節(jié)能照明產(chǎn)品。但在工程實(shí)際應(yīng)用中，有的聲光控照明開關(guān)的靈敏度低以及電路元器件選擇存在一定的問題，必須大喊一聲，或重重跺腳，或用勁拍手，才能使燈亮起來，聲音很大，產(chǎn)生的噪音很大，對周圍環(huán)境影響很大，下面介紹一種新穎的用腳步聲控制的照

12、明燈開關(guān)，抗干擾較強(qiáng)，靈敏度較高，對周圍的影響較小。    三、電路結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)電源電路3.1電路的整體結(jié)構(gòu)： 電路照明開關(guān)聲控電路光控電路延時控制電路 照明燈開關(guān)對光線強(qiáng)弱的感應(yīng)，作為控制照明燈第一級開關(guān)，所以通過光敏電阻的阻值大小來控制555的復(fù)位輸入端的電平，從而實(shí)現(xiàn)只有在夜晚時555才能正常工作；選擇合適的偏置電阻R2、R4，使得Q1、Q2均工作在放大區(qū)，且Q2的靜態(tài)Vce大于4V，這樣，在第一級開關(guān)開通的前提下，無聲音時，555輸出端為0，有聲音時，經(jīng)過MIC轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)Q1、Q2放大，比較器LM311處理成脈沖波，在其出現(xiàn)下降沿時 ，55

13、5觸發(fā)端2端輸入0，輸出端為高電平；通過R5、R6、C6完成電路的延時控制；通過555輸出端3端來控制雙向晶閘管的控制極，實(shí)現(xiàn)電燈的點(diǎn)亮與否。   220V市電經(jīng)過變壓器轉(zhuǎn)化為12V的交流電，再經(jīng)過整流橋整流，電容濾波，三端穩(wěn)壓集成電路穩(wěn)壓轉(zhuǎn)化為+12V的直流電壓。濾波由電解電容C1完成，電容C2、C4可除去一些高頻干擾，電解電容C3可在進(jìn)一步過濾信號的同時儲存一些能量，在負(fù)載電流突然變大時釋放。選擇電解電容時要確保其耐壓值不能小于施加在兩端的電壓，否則電解電容極易發(fā)生爆炸。所以電解電容C1選用25V、2200uF的，C3選用16V、1000uF的，正常情況下它們兩端的電壓

14、都不會超過其耐壓值。3.2聲控電路：MIC接收到足夠的聲強(qiáng)時，電路產(chǎn)生諧振并輸出一個微弱脈沖，從而將聲音信號轉(zhuǎn)換為交流電信號。 MIC輸出信號是一個非常微弱的信號，為了后續(xù)電路能夠?qū)β晱?qiáng)信號進(jìn)行處理，必須加入信號放大電路。圖中所示信號放大電路是由電阻R1R4、Q1、Q2和C5構(gòu)成，電路中采用了雙三極管構(gòu)成的放大電路，這樣可以使電路的放大的倍數(shù)比單管放大電路的倍數(shù)增加一定倍數(shù)，從而得到適合的信號。R3和R4為放大電路的集電極偏置電阻，C5為放大電路的濾波電容。通過選取合適的R3、R4，確保Q1、Q2工作在放大區(qū)，使得Q2的靜態(tài)工作點(diǎn)Vce約為4.47V,R10、R11為分壓電阻，為LM

15、311比較器的3端提供4V的電壓，當(dāng)無聲響時，LM311比較器的輸出端7端，輸出為12V的高電平，當(dāng)有聲響時，MIC將聲音信號轉(zhuǎn)換為交流電信號，在其負(fù)半周期，使得Q2的Vce小于4V,使得LM311比較器的輸出端7端，輸出為0，7端接555的觸發(fā)端2端，從而實(shí)現(xiàn)了對555的控制。在白天時，由于光敏電阻MG45阻值遠(yuǎn)小于100K，所以，555定時器的復(fù)位端4端為低電平，555不工作，當(dāng)夜晚時，MG45阻值約為1M，此時4端為高電平，555可以正常工作，所以，光控控制電路對電路起總控制作用。3.3光控電路：在白天時，由于光敏電阻MG45阻值遠(yuǎn)小于100K，所以，555定時器的復(fù)位端4端為低電平，5

16、55不工作，當(dāng)夜晚時，MG45阻值約為1M，此時4端為高電平，555可以正常工作，所以，光控控制電路對電路起總控制作用。3.4延時控制電路：延時控制電路的核心部分是555定時器，555集成電路時一種非常有用的，并且應(yīng)用十分靈活的集成電路。定時器共有8個引腳，引腳1為接地端，引腳8為電源端，引腳2為觸發(fā)電平端，引腳3為輸出端，引腳4為復(fù)位端，引腳5為控制電平端，引腳6為閥值輸入端，引腳7為放電端。從功能表中可以看出：555集成電路通過改變THRES和TRIG端的電壓值，來影響輸出端和放電端的狀態(tài)；同時它還具有儲存信號的功能，因此555集成電路的應(yīng)用十分廣泛。需注意是控制電平端CONT,當(dāng)它接入任

17、意電壓Vcv時，THRES和TRIG端的變化分界點(diǎn)就不再是2/3Vcc和1/3Vcc，而是Vcv和1/2Vcv。 如上圖，延時控制電路包括兩部分：第一部分是由三極管和比較器構(gòu)成的觸發(fā)信號產(chǎn)生電路；第二部分是由555定時器構(gòu)成的可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路。   首先，聲強(qiáng)信號處理電路的輸出信號接三極管Q1的基極。因?yàn)镸IC接收到了足夠大的聲強(qiáng)后，轉(zhuǎn)化后的交流信號經(jīng)Q1、Q2放大后，使得Q2的Vce經(jīng)過比較器的作用后，比較器的輸出端7端接入555集成電路的TRIG端作為觸發(fā)電平。   555集成電路構(gòu)成的可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路處于穩(wěn)

18、態(tài)時，Vthr>(2/3)Vcc,Vtrig>(1/3)Vcc,輸出端為0，放電管導(dǎo)通。當(dāng)Vtrig=0時，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，此時輸出端為1，放電管截止。同時直流電源通過電阻R5、R6對電容C6充電，使得Vthr的值漸漸上升，當(dāng)Vthr的值大于（2/3）Vcc時，電路重新進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，,輸出端為0，放電管導(dǎo)通。電路暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間，即C6的充電時間取決于電阻R5、R6和電容C6的數(shù)值，其計(jì)算公式為：    t=Tw=1.1*（R5+R6)*C6 所以 11s<=Tw<=33s  在電容C6充電期間

19、，在Vthr未充到2/3Vcc之前，如果MIC又接收到聲音信號，則三極管Q3導(dǎo)通，電容將再次放電，輸出仍然維持在暫穩(wěn)態(tài)，滿足了電路如果在照明燈點(diǎn)亮期間又有新的聲源出現(xiàn)，照明燈應(yīng)重新通電時間t的要求。3.5照明開關(guān)電路555的輸出端3端接在雙向晶閘管的控制極，R9為限流電阻，當(dāng)3端為高電平時，晶閘管的控制極導(dǎo)通，電燈點(diǎn)亮，當(dāng)3端為0時，控制極斷開，由于為交流電，當(dāng)電燈兩端電壓為0時，電燈熄滅，需要控制極重新觸發(fā)。四、器件介紹：LM311：LM311比較器的1腳=地，4腳=電源V-，8腳=電源V+，2腳=輸入+,3腳=輸入,7腳=輸出.5腳=平衡,6腳=平衡/選通.電源電壓 最大:36V

20、；電源電壓 最小:5V，因?yàn)槠涫荗C輸出（集電極開路），所以輸出端接電阻才能正常工作。555定時器：555定時器是一種應(yīng)用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。因而廣泛用于信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。 555集成電路的引腳圖因?yàn)殡姛舻墓ぷ麟妷簽?20V的市電，所以選擇雙向晶閘管BCR1AM-8P(1A 400V),雙向晶閘管在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于兩個單向晶閘管的反向并聯(lián)，但只有一個控制極。鑒于雙向晶閘管的特殊結(jié)構(gòu)，無論在陽極和陰極間接入何種特性的電壓，只要控制極上加上一個觸發(fā)脈沖（不論極性），都可以使雙向晶閘管導(dǎo)通。 雙向晶閘管廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、家用電器燈領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓、電機(jī)調(diào)速、交流開關(guān)、溫度控制、臺燈調(diào)光等多種電路功能。 元件清單符號類別數(shù)目R1、R1110K2R22.4M1R322K1R42K1R5100K1R6電位器(200K)1R7200K1R8光敏電阻MG451R9、R121K2R1020K1C125V 2200uF1C20.33uF1C316V 1000uF1C4、C70.01u