聲光控延時樓道燈控制電路

1、吉林建筑大學(xué)電氣與計算機學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告設(shè)計題目： 聲光控延時樓道燈控制電路 專業(yè)班級： 自動化151 學(xué)生姓名： 趙鑫國 學(xué) 號： 201512912 指導(dǎo)教師： 張立輝 王亞娟設(shè)計時間： 201-2017.01.06 教師評語：成績 評閱教師 日期 目 錄第1章 緒論11.111.21第2章 電路工作原理22.122.222.332.44第3章 電路設(shè)計53.1 53.2 53.3 6第4章 制作與安裝74.174.284.394.494.510第5章 調(diào)試分析與性能測試115.1115.2115.312總結(jié)13參考文獻14元件清單15第1章 緒論1.1課程設(shè)計目的聲光控延時樓

2、道燈控制電路是一種聲光控電子照明裝置，利用聲波為控制源的新型智能開關(guān)，同時具有自動延時熄滅的功能。它避免了繁瑣的人工開燈，同時具有自動延時熄滅功能，更加節(jié)能，且無機械觸點、無火花、壽命長，廣泛應(yīng)用于各種建筑的樓梯過道、走廊等公共場所，聲光控延時樓道控制電路也是一種聲光控電子照明裝置，它由音頻放大電路、電平比較電路、延時開啟電路、觸發(fā)控制電路、恒壓源電路和晶閘管主回路等組成。1.2設(shè)計任務(wù) 音頻放大電路是一種對音頻信號進行放大的功率放大電路，與電壓放大電路實質(zhì)上都是能量轉(zhuǎn)換電路，但二者所要完成的任務(wù)不同，功率放大電路主要是為負載提供一定不失真、功率大、效率高的輸出功率。 在設(shè)計電路時考慮到晶體管

3、發(fā)射結(jié)正向偏置時才導(dǎo)通，所以選用兩個性能對稱的異型管，組成互補對稱電路。 電平比較電路，該電路的工作是類似的二進制小數(shù)轉(zhuǎn)換小數(shù)。為此，電路放大信號和一個參考電壓進行比較。該電路可分為若干階段。若干階段，可以根據(jù)需要增加或減少。每個階段包含兩個運算放大器(TL084)。(OP - AMP的左側(cè))是用于比較目的。其他(在右邊的運算放大器)被用來作為一個固定的增益(完全2)非反相放大器。輸入電壓連接到每個運算放大器的非反相引腳/終端。數(shù)字輸出是從比較運算放大器和運算放大器是美聯(lián)儲下一階段的輸入放大器的輸出的輸出獲得。要獲得一個參考電壓，使用兩個電阻。 延時開啟電路、觸發(fā)控制電路、恒壓源電路及晶閘管暫

4、時不做多的解釋，其主原理詳情見電路圖。第2章 電路工作原理 2.1電路原理示意圖 2.2電路工作原理 它是由音頻放大電路、電平比較電路、延時開啟電路、觸發(fā)控制電路、恒壓源電源電路和晶閘管主回路等組成。如下圖所示的聲光控延時樓道燈控制電路原理圖中，CD4011為四個2輸入與非門電路，其功能為有0出1，全1出0。交流電源24V經(jīng)VD橋式整流和電容C2濾波獲得直流電壓1.2×2428.8V,再經(jīng)限流電阻R1，使VS穩(wěn)壓管有VCC=+6.2V穩(wěn)定電壓供給電路（燈亮?xí)rVCC有所降低），而燈泡串于整流電路中。圖11.白天時，光敏電阻RG阻值較小，與非門U1A的腳（TP4）輸入為低電平0態(tài)，G1門

5、被封鎖，即不管G1的腳（TP3）為何種狀態(tài)，G1總是出1，G2出0，G3輸入端（TP7）為0，G3出（TP8）1，G4出0，TP9為低電平，單向晶閘管VT2不導(dǎo)通。2.在晚上天暗時，RG阻值增大，TP4為高電平1態(tài)，G1門打開，TP3信號可送若無腳步聲或掌聲，駐極體話筒MC無動態(tài)信號。偏置電阻（RP2、R4和R3）VT1的NPN三極管導(dǎo)通，TP3為低電平0態(tài)，則G1出1，其余狀態(tài)與白天時相同，晶閘管VT2控制極G無觸發(fā)信號，故不導(dǎo)通，燈泡L不亮。3.晚上當(dāng)有腳步聲或掌聲時，駐極體話筒MC有動態(tài)波動信號輸入到放大電路VT1的基極，由于電容C1的隔直通交作用，加在基極信號相對零電平有正、負波動信號

6、，使集電極輸出端TP3有高電平動態(tài)信號為1態(tài)，因此使G1全1出0為負脈沖，而G2出1為正脈沖，二極管VD1導(dǎo)通對C3充電達5V,TP5也為1,G3出0，G4出1為高電平，經(jīng)R7限流,在單向晶管VT2控制極G有觸發(fā)信號使VT2導(dǎo)通，橋式全波整流電路中串聯(lián)的燈泡L經(jīng)晶閘管VT2導(dǎo)通，燈泡L點亮。由于晶閘管導(dǎo)通后的UAK正向壓降會降至約1.8V由此VD2用來防止UZ電壓下降，避免影響控制電路電源。在腳步聲消失后，電容C3上的電壓經(jīng)過R6放電過程，TP5電壓仍為1態(tài)，故燈泡L仍亮，直到TP5電壓小于與非門閥值電壓U(TH)=1/2Vcc時刻，G3出1，G4出0，當(dāng)U(AK)過零電壓是，晶閘管VT2截止

7、，整個過程持續(xù)約為60秒后，燈泡L熄滅。2.3音頻放大電路圖2音頻放大電路是一種對音頻信號進行放大的功率放大電路，與電壓放大電路實質(zhì)上都是能量轉(zhuǎn)換電路，但二者所要完成的任務(wù)不同，功率放大電路主要是為負載提供一定不失真、功率大、效率高的輸出功率。 在設(shè)計電路時考慮到晶體管發(fā)射結(jié)正向偏置時才導(dǎo)通，所以選用兩個性能對稱的異型管，組成互補對稱電路。調(diào)節(jié)的均衡電路（即音調(diào)電路） 。 音頻放大電路的功能是將其它電子設(shè)備（如 MP3，計算機聲卡，VCD 機等）的音源信號進行放大，然后再經(jīng)過功率放大，最后去推動揚聲器輸出，簡單來說，就是一個擴音器，但為了提高聲響的品質(zhì)，內(nèi)部要求有能夠?qū)Ω咭艉偷鸵暨M行2.4恒壓

8、源電路圖3在電路當(dāng)中常常會用到輸出恒定電壓的電源;在電子線路中保證電壓恒定的部分叫做恒壓源，屬于電源的一種。一種恒壓源電路，具有輸入端、輸出端、用于產(chǎn)生具有波電壓的恒壓的恒壓源單元、和用于消除波電壓以便在輸出端輸出沒有波電壓的恒壓的波消除電路單元，所述波消除電路單元包括連接在所述恒壓源單元和所述輸出端之間的電阻器;波電壓檢測電路單元，用于檢測所述波電壓并根據(jù)所檢測的波電壓輸出信號;電流電路單元，用于從所述波電壓檢測電路單元接收信號并響應(yīng)所接收的信號向所述輸出端提供電流或從所述電阻器吸收電流，從而消除在該輸出端處的波電壓。理想電壓源內(nèi)阻為0， 實際上不可能內(nèi)阻為0。并且有電流限制范圍的，而且電壓

9、也有波動誤差范圍。最簡單的是串聯(lián)穩(wěn)壓、并聯(lián)穩(wěn)壓、三端穩(wěn)壓、開關(guān)穩(wěn)壓。 第3章 電路設(shè)計3.1電路板模型 如下圖所示電路板為我們實驗所必需的原件，其它的電容、電阻及二極管應(yīng)該按照該電路板排列順序安裝，從而獲得一個完整的電路板。圖43.2電路安裝原理圖 如下圖為實驗所需的實驗安裝原理圖 圖5 圖63.3電路設(shè)計之橋式整流1.橋式整流器是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M行整流的最常用的電路，常用來將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路,只要增加兩只二極管口連接成"橋"式結(jié)構(gòu),便具有全波整流電路的優(yōu)點,而同時在一定程度上克服了它的缺點。 2.原理介紹橋式整流電

10、路的工作原理如下：E2為正半周時，對D1、D3加正向電壓，Dl、D3導(dǎo)通；對D2、D4加反向電壓，D2、D4截止。電路中構(gòu)成E2、D1、Rfz 、D3通電回路，在Rfz 上形成上正下負的半波整流電壓，E2為負半周時，對D2、D4加正向電壓，D2、D4導(dǎo)通；對D1、D3加反向電壓，D1、D3截止。電路中構(gòu)成E2、D2、Rfz 、D4通電回路，同樣在Rfz 上形成上正下負的另外半波的整流電壓。重復(fù)下去，結(jié)果在Rfz 上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖5-5中還不難看出，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整流電路小一半。橋式整流是對二極管半

11、波整流的一種改進。半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦?，在輸入為標準正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負半部分則損失掉。橋式整流器利用四個二極管，兩兩對接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出；輸入正弦波的負半部分時，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。 橋式整流器對輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。橋式整流是交流電轉(zhuǎn)換成直流電的第一個步驟。 第4章 制作與安裝4.1原件實物 聲光控延時樓道燈控制電路實物圖如下圖：圖74.2聲光控延時樓道燈控制電路安裝工藝（1）元器件的插裝與焊接各元器件按圖紙的指定位置孔距進行插裝與焊接如上圖元器件安裝工藝表（

12、2）電阻插裝與焊接臥式電阻影緊貼電路板插裝焊接，立式電阻應(yīng)在離電路板1-2mm處插裝焊接。（3）電容器插裝焊接陶瓷電路應(yīng)在離電路板4-6mm處插裝焊接，電解電容應(yīng)在離電路板1-2mm處插裝焊接。（4）二極管插裝焊接臥式二極管應(yīng)在離電路板3-5mm處插裝焊接，立式二極管應(yīng)在離電路板1-2mm(塑封)和2-3mm（玻璃封裝）處插裝焊接。（5）集成電路插座插裝焊接集成電路插座應(yīng)緊貼電路板插裝焊接。（6）電位器插裝焊接電位器應(yīng)按照電路絲印要求方向緊貼電路板插裝焊接 不同元器件的引線是不同的，將其插接到電路板進行焊接前，必須預(yù)先對元器件引線進行成型處理4.3元器件引線成形形狀 元器件的引線要根據(jù)焊盤插孔

13、和安裝的要求彎折成需要的形狀，如下圖所示，元器件引線成形有以下要求：（1）引線成形后引線彎曲部分不允許出現(xiàn)模印、壓痕和裂紋。（2）在引線成形過程中，元器件本體不應(yīng)產(chǎn)生破裂，表面封裝不應(yīng)損壞或開裂。（3）引線成形尺寸應(yīng)符合引線安裝尺寸要求（4）凡是有標記的元器件，在引線成形后，其規(guī)格、型號標志符號應(yīng)向上、向外，方向一致，以便目視識別。（5）元器件引線彎曲處應(yīng)有圓弧形，其R不能小于引線直徑的兩倍。（6）元器件引線彎曲處離元器件根部至少2mm.在一切結(jié)束后要進行元器件的成型加工。4.4聲光控樓道燈控制電路焊接安裝的檢查手工錫焊的檢查可分為目視檢查和手觸檢查兩種。（1）目視檢查目視檢查就是從外觀上檢查

14、焊點有無焊接缺陷，可以從以下幾個方面進行檢查： 1.焊點是否均勻，表面是否光滑、圓潤。2.焊錫是否充滿焊盤，焊錫有無過多、過少現(xiàn)象。3.焊點周圍是否有殘留的助焊劑和焊錫。4.是否有錯焊、漏焊、虛假焊。5.是否有橋焊、焊點不對稱、拉尖等現(xiàn)象。6.焊點是否有針孔、松動、過熱等現(xiàn)象。7.焊盤有無脫落、焊點有無裂痕。（2）手觸檢查 在外觀檢查的基礎(chǔ)上，采用手觸檢查，主要是檢查元器件在印制電路板上有無松動、焊接是否牢靠、有無機械損傷?？捎描囎虞p輕撥動焊點看有無虛假焊，或夾住元器件的引線輕輕拉動看有無松動現(xiàn)象。常見的不良焊點缺陷分析、常見焊點錯誤及其產(chǎn)生的原因見下表（3）實際操作過程中

15、的問題 在去實驗室進行實體操作過程中焊錫的純度不夠高，有太多的雜質(zhì)導(dǎo)致我們在進行焊接的過程中有些點沒有辦法成為圓錐形狀的焊點。其次就是實驗原材料的問題，有些電路板沒有銅片，焊錫沒有辦法粘連在電路板上。再有就是我們實際操作的問題，第一次焊接有點緊張，所以手抖沒有辦法做到完美。最后就只在焊接電路板的過程中一定要先進行復(fù)雜的焊接然后在進行簡單的焊接。4.5電路安裝成型后的電路板欣賞圖8經(jīng)過大家的不懈努力終于完成了電路板的制作。 第5章 調(diào)試分析與性能測試5.1電路測試與調(diào)試表序號測試情況工作條件各參考點電壓測試值（V）TP3TP4TP5TP6TP7TP8TP9燈泡L的狀態(tài)1光敏電阻受光2光敏電阻遮住

16、、有拍手聲亮態(tài)持續(xù)時間 S 以上表格因設(shè)計電路問題無法測量。 為了確保聲光控樓道燈電路能夠正常工作，也就是說要穩(wěn)定、準確地反映白天、黑夜燈的變化，在完成聲光控延時樓道燈控制電路的焊接與安裝后，必須要對電路進行測量和調(diào)試。利用通用儀器（示波器或萬用表）對電路進行測量和調(diào)整，確保電路能夠?qū)崿F(xiàn)所有功能。5.2電路檢測與調(diào)試步驟（1）將光敏電阻放在自然光照下，用萬用表測量電路中各參考點電壓，并記錄在上表序號1中。（2）用烙鐵把熱塑管的一端燙密封，然后套住光敏電阻遮光，并在拍手聲過程中用示波器觀察參考點電壓波形狀態(tài)，并觀察燈亮態(tài)記錄上表序號2中，并估算燈泡發(fā)光持續(xù)時間。5.3注意事項 對光敏電

17、阻暗阻環(huán)境要求達到夜晚光度遮擋嚴實下測試。  對C2和C3電解電容極性不能接反，在外殼有“-”號一邊為負極接地。  當(dāng)燈亮?xí)r，電容C3上的電壓（TP5）波形直線為緩慢下降，說明C3在放電，當(dāng)達到低電壓時，延時結(jié)束，燈泡熄滅。 4 當(dāng)電路輸入電壓為交流24V，若輸入電壓過高，燈泡在晶閘管沒有導(dǎo)通時可能存在微亮現(xiàn)象總結(jié) 本次課程設(shè)計是我們第一次進行電路板焊接實踐，盡管我們學(xué)習(xí)的是有關(guān)電子信息及其實踐焊接的專業(yè)，但是從來沒有親身經(jīng)歷過真正的電路板焊接。而這次電子課程設(shè)計給我們提供了一個實踐的平臺，當(dāng)然我們也是非常珍惜這次機會，去進行操作的時候更是對各類有關(guān)電學(xué)

18、方面的實驗儀器充滿好奇。 但是對于這次課程設(shè)計對我們最重要的無非就是親身經(jīng)歷了一堆電子元件成為一個實用物品的過程，而且讓我們對模擬電子技術(shù)這門課程更是充滿興趣。經(jīng)過兩周的共同努力我們不僅設(shè)計了自己的電路板而且還自己對它進行了焊接與其性能的測試，雖然結(jié)果可能有失敗，但是我們在其中收獲的不僅僅是一個成品的電路板更是一個團隊的合作與友情。 其次我們來談?wù)勲娐吩O(shè)計中的一些問題，第一在進行電路原理分析的時候?qū)σ恍╇娐返臅姹磉_不是特別清楚，第二，對電路元器件的辨別不是特別熟練，第三，進行電路板焊接時對特殊電路板的焊接沒有方法導(dǎo)致電路板焊接出現(xiàn)太多問題最后直接影響了對其進行的性能測試導(dǎo)致整個課程設(shè)計失敗。

19、 為期一周的電子課程設(shè)計即將結(jié)束，回顧這一周真的是受益匪淺，以前對知識的了解僅限于理論知識，而且有的能夠體會，有的僅限于似懂非懂的轉(zhuǎn)態(tài)。對于器材就不知道有什么用途，也就更加難以理解。但這一周之后，我對電子技術(shù)有了更深刻的了解，知道了自己的不走，更是了解到所學(xué)知識的重要性，培養(yǎng)了自己對課程設(shè)計的興趣。 以前，我們經(jīng)常在學(xué)校很難有鍛煉自己的動手能力，剛設(shè)計時不免有一些不知所措。但在老師的指導(dǎo)下，以及我查了的參考書中的知識，才漸漸有了思路。對于我們這些大二學(xué)生，由于動手能力不足，很難在一周的時間內(nèi)完成對課程的設(shè)計及制作，這就需要組員之間的不斷配合，充分的合作才能完美自己的電路。 以上是我對這次課程設(shè)計的總結(jié)，希望老師和學(xué)?？梢越o我們更多地機會讓我們真正的接觸電子學(xué)，真正的對它進行深入透徹的了