聲光控延時開關課程設計報告

青島農業(yè)大學理學與信息科學學院傳感器原理及應用課程設計報告設計題目聲光控延時開關課程設計學生專業(yè)班級電子信息工程學生姓名（學號）指導教師完成時間實習（設計）地點2011年10月一、實驗目的和任務1．要求電路能夠通過照明燈開關對光線強弱的感應和通過照明燈開關對聲強的感應設置兩級開關，控制照明燈的亮滅。2．要求電路能夠實現(xiàn)有光線時滅，無光線時有聲亮，并且照明燈點亮一段后自動關斷。3．要求電路如果在照明燈點亮期間又有新的聲源出現(xiàn)，照明燈應重新開啟。4．根據(jù)上述要求選定設計方案，畫出系統(tǒng)框圖，寫出詳細的設計過程。5．學習掌握焊接技術以及電路元件的裝配。熟悉手工焊錫的常用工具的使用及其維護與修理。6.針對原理電路，通過計算參數(shù)，選擇合適的元器件，搭建電路，并調試通過。二、分析與設計1.設計任務分析：顧名思義，聲光控延時開關就是用聲音和光來控制開關的“開啟"，若干分鐘后延時開關“自動關閉"。因此，整個電路的功能就是將聲音信號處理后，變?yōu)殡娮娱_關的開動作。明確了電路的信號流程方向后，即可依據(jù)主要元器件將電路劃分為若干個單元，由此可畫出圖2所示的方框圖。

2.實驗原理及原理圖：聲光控延時開關的電路原理圖見圖1所示。電路中的主要元器件是使用了數(shù)字集成電路CD4011，其內部含有4個獨立的與非門VD11～VD4，使電路結構簡單，工作可靠性高。色標法的顏色意義：顏色黑棕紅橙黃綠藍紫灰白金銀本色有效數(shù)字012345678910的次方0123456789-1-2允許誤差±1±2±0.5±0.2±0.1±5±10±20b.光敏電阻光線越暗，電阻越大原理圖結合圖2來分析圖1。聲音信號(腳步聲、掌聲等)由駐極體話筒BM接收并轉換成電信號，經C1耦合到VT的基極進行電壓放大，放大的信號送到與非門(D1)的2腳，R4、R7是VT偏置電阻，c2是電源濾波電容。

為了使聲光控開關在白天開關斷開，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)境無光時，光敏電阻的阻值很大，RG兩端的電壓高，即為高電平間t=2πR8C3，改變R8或C3的值，可改變延時時間，滿足不同目的。D3和D4構成兩級整形電路，將方波信號進行整形。當C3充電到一定電平時，信號經與非門D3、D4后輸出為高電平，使單向可控硅導通，電子開關閉合；C3充滿電后只向r8放電，當放電到一定電平時，經與非門D3、D4輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關斷開，完成一次完整的電子開關由開到關的過程。

二極管VD11～VD44將交流220v進行橋式整流，變成脈動直流電，又經R1降壓，C2濾波后即為電路的直流電源，為BM、VT、IC等供電。

3.原器件清單

（1）IC選用CMOS數(shù)字集成電路CD4011，其里面含有四個獨立的與非門電路。內部結構見圖3，VSS是電源的負極，VDD是電源的正極。（2）可控硅T選用單向可控硅100-8型，單向可控硅的外形如圖4所示，它的測量方法是：用r×1檔，將紅表筆接可控硅的負極，黑表筆接正極(如印制板圖所示)，這時表針無讀數(shù)，然后用黑表筆觸一下控制極k，這時表針有讀數(shù)，黑表筆馬上離開控制極k這時表針仍有讀數(shù)(注意觸控制極時正負表筆是始終連接說明該可控硅是完好的。（3）駐極體BM選用的測量方法是：用r×100檔將紅表筆接外殼的s、黑表筆接d，這時用口對著駐極體吹氣，若表針有擺動說明該駐極體完好，擺動越大靈敏度越高.當外界無聲響時，BM處于高電平,若有聲響則變成低電平。（4）光敏電阻RG選用的是625a型，有光照射時電阻為20k以下，無光時電阻值大于100mq，說明該元件是完好的。（5）二極管采用四個普通的整流二極管1n4007。將萬用表撥至R×100Ω或×1k檔，當所測的電阻值較小時，所測的是正向電阻，黑表筆接的是二極管的正極，紅表筆接的是負極。（6）三極管VT采用9014型號。用萬用表的檔分別測管子每兩極間的正反向電阻。當用一表筆接一電極，另一表筆分別接余下兩極所測得阻值較小時，則表筆固定接的那極為基極b。如果是黑表筆接b，則此管·為NPN管；反之即為PNP管。在余下的兩極中先假定一極為集電極c，另一極為e，如果是NPN管，黑筆接c，紅筆接e；若是PNP管則相反。測試放大作用，并記住表針偏轉位置；然后把假定的c，e極對換，再測試其放大作用，比較兩次結果，其中偏轉角度大（電阻?。┑哪谴渭僭O是正確的，這樣c，e極也缺別出來了。三、實驗步驟

第一，準備好全套元件后，用萬用表粗略地(因出廠前已測量過)測量一下各元件的質量，做到心中有數(shù)。這里的CD對4011可選用任何國家生產的雙排14腳類似的集成塊：可控硅選用的是1A單向進口的可控硅，若所需負載電流大則可選3A、6A、10A、12A等，它的測量方法：用R1檔，將紅表筆接可控硅的負極，黑表筆接正極，這時表筆無讀數(shù)，然后用黑表筆觸一下可控極的K，這是表筆有讀數(shù)，黑表筆馬上離開這時表針仍有讀數(shù)說明可控硅是完好的：駐極體選用的是一般收錄機用的小話筒，它的測量方法是：用RX100檔將紅表筆接外殼的S、黑表筆接D，這時用口對著駐極吹氣，若表針有擺動則說明駐極完好，擺動越大靈敏度越高；光敏電阻選用的是625A型，有光照時電阻為20K以下，無光時電阻大于100M、說明該元件是完好的。二極管采用的是整流二極管1N4007?？傊倪x擇可靈活掌握，參數(shù)可在一定范圍內選用。

第二，焊接時注意先焊接無極性的阻容元件，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、整流二極管、三極管、單向可控硅等元件時千萬不要裝反，注意極性的正確（電解電容:管腳長的為正，短的則為負.二極管：有白色圈的一邊為負，沒有的一邊為正），否則電路不能正常工作甚至燒毀元器件。第三，調試前，先將焊好的電路板對照印刷電路圖認真核對一遍，不要有錯焊、漏焊、短路、元件相碰等現(xiàn)象發(fā)生。通電后，人體不允許接觸電路板的任一部分，防止觸電，注意安全。如用萬用表檢測時，只用將萬用表兩表筆接觸電路板相應處即可。

調試時應先將光敏電阻的光擋住，將ab分別接在電燈的開關位上，在駐極體附近輕拍雙手發(fā)出聲音，這時燈亮，隔一段時間，在無其他聲響發(fā)出的情況下，燈自動熄滅。若用光照射光敏電阻，再用雙手在駐極體附近重拍發(fā)出聲音，這時燈不亮。說明光敏電阻完好，本人實驗成功。若不成功請仔細檢查有無虛假錯焊和拖錫短路現(xiàn)象。四、總結與心得體會在學校、機關、廠礦企業(yè)等單位的公共場所以及居民區(qū)的公共樓道，長明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了能源的極大浪費。另外，由于頻繁開關或者人為因素，墻壁開關的損壞率很高，增大了維修量、浪費了資金，我們花了一個星期的時間進行傳感器原理及應用的課程設計，而我設計的課題是聲光控延時開關的設計，可以有效解決上述問題。在本設計中介紹了聲光控路燈控制器的組成、性能，適用范圍及工作原理，給出各電路原理圖及元件參數(shù)選擇，節(jié)電效果十分明顯，同時也大大減少了維修量、節(jié)約了資金，使用效果良好。白天光照好，不管過路者發(fā)出多大聲音，都不會是燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器只要檢測到有碎發(fā)聲響，就會自動亮為行人照明，過幾分鐘后又自動熄滅，節(jié)能節(jié)點。回顧起此次傳感器課程設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到模擬實踐，學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。這次課程設計將我們學到知識應用到實踐，深化了對傳感器設計的認識，是我們從實踐中獲得新知。本次設計還有很多的不足，做得比較辛苦效果也許不好，很多東西平時學得也不透徹，我覺得這次課程設計從每一個細節(jié)都在鍛煉著我們。我希望我們都能從中收獲很多，能把知識變成自己的東西。在設計過程中，通過查閱資料，閱讀文獻，我學到了很多切實有用的分析方法和技巧，這對于我以后的學習有很大的幫助。這更使我認識到，學習學的是方法，設計學的是思想。因此，要多總結別人的方法，來形成自己的思想，這樣學到的東西才實實在在。五、參考書目1.強錫富，《傳感器》，機械工業(yè)出版社2.徐同舉，《新型傳感器基礎》，機械工業(yè)出版社3.劉亮等，《先進傳感器及其應用》，化學工業(yè)出