聲光控電燈開關(guān)的研究與制作

1、聲光控電燈開關(guān)的研究與制作聲光控電燈開關(guān)的研究與制作 目的:通過與書本知識相結(jié)合,用理論指導(dǎo)實踐,研究并制作聲光控開關(guān),再通過實踐鞏固理論知識. 步驟: 一.分析聲光控電燈開關(guān)的用途:     本開關(guān)特點為白天或光線較強時，開關(guān)電路為自鎖狀態(tài)，燈不亮，當(dāng)光線黑暗時或晚上來臨時，開關(guān)進入預(yù)備工作狀態(tài)，此時，當(dāng)來人有腳步聲、說話聲、拍手聲等聲源時，開關(guān)自動打開，燈亮，延時一段時間后自動熄滅，從而實現(xiàn)了“人來燈亮，人去燈熄”，杜絕了長明燈，免去了在黑暗中尋找開關(guān)的麻煩，尤其是上下樓道帶來不便. 二.功能特點：  1.聞聲燈自亮，并延時一定時間自動關(guān)閉

2、；  2.內(nèi)裝有光控電路：白天不工作，晚上或光線暗時工作（可調(diào)）； 3.延時功能：15秒-100秒可調(diào)； 4.開關(guān)電路采用過零技術(shù)，常通斷，對負(fù)載影響不大。 三.工作原理: 參考原理圖,此聲光控開關(guān)的用途以及功能特點前面已經(jīng)介紹過了,現(xiàn)在來分析其工作原理.先從電流來分析.如封面圖或PCB制圖.市電(220V)火線輸入經(jīng)過整流橋經(jīng)過硅控管又從零線輸出.這一路不經(jīng)過其他元器件.另一路經(jīng)過R1二極管VD2電容C2為門電路和三極管以及相關(guān)元器件提供穩(wěn)定的直流電壓.其大小是由VD2決定的.首先在VD2上的電壓是經(jīng)過整流出來的波動電壓.此電壓經(jīng)過電容C2的沖放電形成基本穩(wěn)定的直流電壓.其大小是1

3、0V左右. 我門以分析過硅控管.在它的G極加一個開啟電壓(此硅控管2V)硅控管就會導(dǎo)通.蛋D的輸出端的3.4 V以上.因為要是硅控管導(dǎo)通的又一定的電流.這是我們前面分析過的.所以R2是個限流電阻.我們知道與非門的作用.要使D輸出高電平.C就得輸出低電平.那么B的輸出端就得使高電平.依此類推.A就得輸出低電平.A的兩個出入端那么就得同時是高電平. 現(xiàn)在我們要分析的是怎樣才能使A的兩個輸入端是高電平. 我們知道光控管在有光的時候是低阻(由光照強度和光控管本身而定)無光時時高阻,無光時電阻大概時6M,從而我們可以確定R6的大小為6M.  A的一腳我們可以確定在無光時是高電平.那么

4、我們怎樣才能是A的二腳也是高電平呢?這就要看MIC的了.如圖:在沒有聲音刺激MIC時,三極管的基極是高電平,三極管微飽和導(dǎo)通(我們可以通過控制R4,R5的大小來實現(xiàn)),根據(jù)MIC的原理知道.給它刺激使會產(chǎn)生上下波動的脈沖.當(dāng)是正脈沖是就更加深了VT1的飽和度. 而是負(fù)脈沖是相當(dāng)于給VT1的基極一個低電平.于是三極管截止, 從而,VT1的集電極輸出高電于是為A提供了高平,至此燈泡就可以亮了.實現(xiàn)了聲光控的作用. 但這里又出現(xiàn)了問提,你刺激以下.燈泡就就只能亮一下.我們不能總是刺激它是吧.那怎么辦呢? 這里我們就可以通過一個延時電路來解決總要不停的刺激的麻煩.請看:此電路用一個

5、極其簡潔的電路來實現(xiàn).它時通過RC的充放電來實現(xiàn)的.當(dāng)從B的輸出端來一個高電平流過D3,C3立即充瞞電.而放電要于R7形成一個回路來實現(xiàn).從此在C的輸入端提供一個持續(xù)的高電平.由此就可以實現(xiàn)燈持續(xù)的亮.它亮的時間是由R7的大小來控制的.至此我們的原理分析就可以告一段落. 四.可控硅元件的工作原理及基本特性: 1、工作原理 可控硅是P1N1P2N2四層三端結(jié)構(gòu)元件，共有三個PN結(jié)，分析原理時，可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成，其等效圖解如圖1所示 圖1 可控硅等效圖解圖 當(dāng)陽極A加上正向電壓時，BG1和BG2管均處于放大狀態(tài)。此時，如果從控制極G輸入一個正向觸發(fā)信號，BG

6、2便有基流ib2流過，經(jīng)BG2放大，其集電極電流ic2=2ib2。因為BG2的集電極直接與BG1的基極相連，所以ib1=ic2。此時，電流ic2再經(jīng)BG1放大，于是BG1的集電極電流ic1=1ib1=12ib2。這個電流又流回到BG2的基極，表成正反饋，使ib2不斷增大，如此正向饋循環(huán)的結(jié)果，兩個管子的電流劇增，可控硅使飽和導(dǎo)通。 由于BG1和BG2所構(gòu)成的正反饋作用，所以一旦可控硅導(dǎo)通后，即使控制極G的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導(dǎo)通狀態(tài)，由于觸發(fā)信號只起觸發(fā)作用，沒有關(guān)斷功能，所以這種可控硅是不可關(guān)斷的。 由于可控硅只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài)，所以它具有開關(guān)特性，這種特性需要一定的條件才

7、能轉(zhuǎn)化，此條件見表1 表1 可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷條件 狀態(tài) 條件 說明  從關(guān)斷到導(dǎo)通 1、陽極電位高于是陰極電位 2、控制極有足夠的正向電壓和電流 兩者缺一不可 維持導(dǎo)通 1、陽極電位高于陰極電位 2、陽極電流大于維持電流     兩者缺一不可 從導(dǎo)通到關(guān)斷 1、陽極電位低于陰極電位 2、陽極電流小于維持電流 任一條件即可   2、基本伏安特性 可控硅的基本伏安特性見圖2 圖2 可控硅基本伏安特性  （1）反向特性 當(dāng)控制極開路，陽極加上反向電壓時（見圖3）

8、 ，J2結(jié)正偏，但J1、J2結(jié)反偏。此時只能流過很小的反向飽和電流，當(dāng)電壓進一步提高到J1結(jié)的雪崩擊穿電壓后，接差J3結(jié)也擊穿，電流迅速增加，圖3的特性開始彎曲，如特性O(shè)R段所示，彎曲處的電壓URO叫“反向轉(zhuǎn)折電壓”。此時，可控硅會發(fā)生永久性反向擊穿。 圖3 陽極加反向電壓 （2）正向特性 當(dāng)控制極開路，陽極上加上正向電壓時（見圖4） ，J1、J3結(jié)正偏，但J2結(jié)反偏，這與普通PN結(jié)的反向特性相似，也只能流過很小電流，這叫正向阻斷狀態(tài)，當(dāng)電壓增加，圖3的特性發(fā)生了彎曲，如特性O(shè)A段所示，彎曲處的是UBO叫：正向轉(zhuǎn)折電壓  圖4 陽極加正向電壓

9、由于電壓升高到J2結(jié)的雪崩擊穿電壓后，J2結(jié)發(fā)生雪崩倍增效應(yīng)，在結(jié)區(qū)產(chǎn)生大量的電子和空穴，電子時入N1區(qū)，空穴時入P2區(qū)。進入N1區(qū)的電子與由P1區(qū)通過J1結(jié)注入N1區(qū)的空穴復(fù)合，同樣，進入P2區(qū)的空穴與由N2區(qū)通過J3結(jié)注入P2區(qū)的電子復(fù)合，雪崩擊穿，進入N1區(qū)的電子與進入P2區(qū)的空穴各自不能全部復(fù)合掉，這樣，在N1區(qū)就有電子積累，在P2區(qū)就有空穴積累，結(jié)果使P2區(qū)的電位升高，N1區(qū)的電位下降，J2結(jié)變成正偏，只要電流稍增加，電壓便迅速下降，出現(xiàn)所謂負(fù)阻特性，見圖3的虛線AB段。 這時J1、J2、J3三個結(jié)均處于正偏，可控硅便進入正向?qū)щ姞顟B(tài)-通態(tài)，此時，它的特性與普通的PN結(jié)正向特性相似，

10、見圖2中的BC段. 四實驗器件: 光敏電阻 未知 1 電阻 R1 200K(1/8W炭膜)下同  1 R2 33K  1 R3 3.3M 1 R4 1M 1 R5 80K 1 R6 51M 1 R7 24K 1 可控硅 MCR100-61單向 1 MIC 駐極體話筒 1 燈泡 <60W 1 電容C1 47UF/25V(電解)

11、0; 1 C2 47UF(電解) 1 C3 104(電解)  1 二極管D5 IN4148 1 穩(wěn)壓管VDZ 7.5V 1       D1-D4 IN4007 4 VT1 9014低頻管 1 IC4011 四二輸入與非門 1      五.調(diào)試與安裝 以上元件中，VT1選用值大于100，穿透電流小的NPN三極管，100，穿透電流小的PNP三極管，

12、如9012.光敏電阻采用亮阻小于3K，暗阻大于1M的光敏電阻，單向可控硅的觸發(fā)電流要小，選用MCR606R9、R6采用1個51K，0.5W的電阻串聯(lián)，以滿足對電阻功率的要求。 制作時先將聲音控制部分元件焊接完成，整流的四個二極管先不焊。用直流電源給電路供電，負(fù)端接地，正端接在Dz的陰極。用萬用表測量Dz陽極的電壓：在周圍發(fā)出聲音，如看到該處電壓一高一低變化，而當(dāng)沒有聲音時，該處電壓為零，說明聲音控制電路工作正常。在白天調(diào)試時，可先不焊光敏電阻，等全部正常后，再焊上光敏電阻。該節(jié)電開關(guān)的元件參數(shù)站長都反復(fù)計算與測試過，只要焊接無誤一般都能正常工作。如果出現(xiàn)開關(guān)啟動后不能自動完全熄滅，可在R3上并接一個470pF的電容即可消除，如出現(xiàn)間歇振蕩，可將R4減小即可消除，由于單向可控硅的導(dǎo)通電流有限制，所以節(jié)電開關(guān)的負(fù)載功率不能超過100W，否則容易損壞元件。 六PCB制圖如下: 七:試驗心得:   通過這次實驗我感覺到我的動手能力得到很大我加強.首先我要感謝蔣伏龍老師對我耐心的指導(dǎo),我的實驗?zāi)苋〉煤艽蟮某晒?飲水思源),蔣老師啟到了關(guān)鍵性的作用