聲光雙控照明節(jié)電開(kāi)關(guān)

山東職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕題目：聲光雙控照明節(jié)電開(kāi)關(guān)原理研究與設(shè)計(jì)系別：軌道交通系專業(yè)：電氣化鐵道技術(shù)班級(jí)：0933學(xué)生姓名：祁慶森指導(dǎo)教師：竇婷婷完成日期：2023-4-15聲光雙控節(jié)電開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)摘要在學(xué)校、機(jī)關(guān)、廠礦企業(yè)等單位的公共場(chǎng)所以及居民區(qū)的公共樓道，長(zhǎng)明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了能源的極大浪費(fèi)。另外，由于頻繁開(kāi)關(guān)或者人為因素，墻壁開(kāi)關(guān)的損壞率很高，增大了維修量、浪費(fèi)了資金。同時(shí)，為了加強(qiáng)我們對(duì)模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的理解和穩(wěn)固，我設(shè)計(jì)的課題是聲光雙控節(jié)電開(kāi)關(guān)，我設(shè)計(jì)了一種電路新穎、平安節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、使用壽命長(zhǎng)的聲光雙控白熾燈節(jié)能照明燈。本設(shè)計(jì)是一種基于555定時(shí)器的聲光雙控?zé)舻脑O(shè)計(jì)，電路主要由電源電路、信號(hào)放大整形電路、延時(shí)處理電路單穩(wěn)態(tài)電路組成。白天光照好，不管過(guò)路者發(fā)出多大聲音，都不會(huì)是燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器只要檢測(cè)到有猝發(fā)聲響，就會(huì)自動(dòng)亮為行人照明，延時(shí)一定時(shí)間后又自動(dòng)熄滅，節(jié)能節(jié)電。聲光雙控節(jié)能燈具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：聲光雙控555定時(shí)器節(jié)能節(jié)電自動(dòng)開(kāi)關(guān)目錄1引言………………31.1本設(shè)計(jì)的背景和意義………31.2國(guó)內(nèi)外開(kāi)展?fàn)顩r………………32總體電路設(shè)計(jì)………………………42.1原理框圖設(shè)計(jì)…………………4

2.2電路設(shè)計(jì)方案一………………4

2.3電路設(shè)計(jì)方案二………………52.4方案比擬………………………63各局部支路電路設(shè)計(jì)………………63.1電源電路設(shè)計(jì)……………………63.2信號(hào)放大整形電路設(shè)計(jì)…………73.3延時(shí)處理電路單穩(wěn)態(tài)電路的設(shè)計(jì)………………84聲光雙控節(jié)能燈電路的總體設(shè)計(jì)…………………94.1聲光雙控節(jié)能燈的根本構(gòu)成和原理……………94.2聲光雙控節(jié)能燈的技術(shù)性能指標(biāo)及主要特點(diǎn)…………………124.3聲光雙控節(jié)能燈的主要元器件及其特性………124.3.1555定時(shí)器…………………124.3.2駐極體話筒…………………144.3.3光敏三極管…………………154.3.4聲光雙控節(jié)能燈的整機(jī)電路原理圖(見(jiàn)附錄A)………………164.3.5元件參數(shù)表〔見(jiàn)附錄B〕………164.3.6該電路PCB圖以及3D視圖〔見(jiàn)附錄C、D)…………………165仿真調(diào)試………………166電路PCB板圖的制作………………16總結(jié)……………………17致謝……………………18參考文獻(xiàn)………………19附錄……………………201引言1.1本設(shè)計(jì)的背景和意義隨著人們生活現(xiàn)代化水平不斷提高，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速開(kāi)展，電力的供需矛盾日益加劇。同時(shí)生產(chǎn)更多的電即意味著要消耗更多的煤、石油、天然氣、核原料等不可再生資源，還會(huì)帶來(lái)許多相應(yīng)的環(huán)境問(wèn)題。尤其是近兩年，全國(guó)用電量及電負(fù)荷增長(zhǎng)較快，前年以來(lái)全國(guó)已有三分之二的省〔區(qū)，縣〕出現(xiàn)了不同程度的缺電甚至拉閘限電現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)開(kāi)展和人民生活水平提高。而照明系統(tǒng)在用電中占據(jù)著很大的比重，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，目前我國(guó)照明用電已占用電總量的10%——12%，僅城市照明(包括景觀照明和路燈等功能照明)的年用電量，約占全國(guó)總發(fā)電量的4%至5%，相當(dāng)于在建三峽水力發(fā)電工程投產(chǎn)后的840億千瓦時(shí)發(fā)電能力。在一些公共場(chǎng)所〔如學(xué)校，機(jī)關(guān)等〕的樓道、廁所中，長(zhǎng)明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了極大的能源浪費(fèi)，所以節(jié)約用電已經(jīng)成為刻不容緩的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)節(jié)電的主要途徑是對(duì)現(xiàn)有的照明系統(tǒng)進(jìn)行改造,采取加節(jié)能設(shè)備的方法,比擬方便、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用。如果使用節(jié)能系統(tǒng)，我們的照明用電量將下降60％，一年可節(jié)約740億千瓦時(shí)電能，相當(dāng)于節(jié)約2989萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。我國(guó)白熾燈泡每年的耗用量高達(dá)30億只;如果把其中的40%換用成節(jié)能燈,以每天照明4小時(shí)計(jì),全年即可節(jié)約用電850多億度,幾乎相當(dāng)于三峽電站的全年發(fā)電量。在市場(chǎng)上出現(xiàn)了多種節(jié)電照明燈，如聲光雙控?zé)簟⑽⒉ǜ袘?yīng)燈和熱釋遠(yuǎn)紅外感應(yīng)燈等。據(jù)調(diào)查，微波感應(yīng)燈的抗干擾性能不是很理想；紅外感應(yīng)燈的性能比擬理想，但價(jià)格較高，多用于一些管理完善的賓館等場(chǎng)所。從性價(jià)比角度考慮的話。針對(duì)普通住宅樓、辦公樓道等普通場(chǎng)所，聲光雙控?zé)舨皇橐环N好的選擇。而且聲光雙控節(jié)能燈工作穩(wěn)定，節(jié)電效果也十清楚顯。1.2國(guó)內(nèi)外開(kāi)展?fàn)顩r據(jù)中國(guó)照明學(xué)會(huì)調(diào)查資料表示：中國(guó)目前使用節(jié)能燈的家庭有一億戶，使用節(jié)能燈的酒店及公共場(chǎng)所更是多得難以統(tǒng)計(jì)；全國(guó)每年單節(jié)能燈市場(chǎng)的總額在120億以上，同時(shí)每年城市化的進(jìn)程在以6%的速度增長(zhǎng)。據(jù)國(guó)家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心介紹，我國(guó)已成為世界最大的節(jié)能燈生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，生產(chǎn)的節(jié)能燈質(zhì)量逐年穩(wěn)步提高。2005年以來(lái)節(jié)能燈質(zhì)量抽查產(chǎn)量合格率到達(dá)80％以上。消費(fèi)者使用節(jié)能燈既節(jié)能又省錢(qián)。我國(guó)節(jié)能燈產(chǎn)量從1997年的2億只飆升至去年的近24億只，產(chǎn)量與出口量均已位居世界第一，世界上85％以上的節(jié)能燈來(lái)自中國(guó)。從1998年我國(guó)對(duì)節(jié)能燈實(shí)施監(jiān)督抽查以來(lái)，由于加大了產(chǎn)品生產(chǎn)的監(jiān)管力度，在企業(yè)中推廣宣傳國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和要求，節(jié)能燈產(chǎn)品產(chǎn)量合格率不斷提高由于大中型企業(yè)占主導(dǎo)地位，雖然歷年企業(yè)合格率增長(zhǎng)不大，但是我國(guó)按產(chǎn)量計(jì)算的合格率逐年穩(wěn)步提高。[14]美國(guó)、法國(guó)、荷蘭、英國(guó)、意大利等國(guó)家從上世紀(jì)90年代起，紛紛制訂出相關(guān)的扶持政策，用于推廣節(jié)能燈等節(jié)能產(chǎn)品。僅美國(guó)環(huán)保局從1991年開(kāi)始實(shí)施綠色照明方案以來(lái)，就投資了10多億美元用于推廣高效照明產(chǎn)品。美國(guó)能源部研究認(rèn)為，節(jié)能燈的新科技也能令公司雇員提供生產(chǎn)效率，這是因?yàn)楣蛦T能把光效調(diào)校至他們覺(jué)得舒服的等級(jí)。研究指出，節(jié)能燈能減少雇員眼部疲勞和頭疼的發(fā)生率。這也構(gòu)成商業(yè)機(jī)構(gòu)樂(lè)于更新?lián)Q代照明系統(tǒng)的另一個(gè)原因。可見(jiàn)節(jié)能燈在國(guó)內(nèi)外都有著重大的開(kāi)展和重要的作用。2總體電路設(shè)計(jì)2.1原理框圖設(shè)計(jì)原理框圖如圖2.1圖2.1原理框圖2.2電路設(shè)計(jì)方案一設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介：主要由555集成電路和聲控專用集成電路BH—SK-1組成。電路圖如圖2.2圖2.2方案一電路圖電路簡(jiǎn)述：本電路為一聲光自動(dòng)控制白熾燈開(kāi)關(guān)。白天或夜晚光線較亮?xí)r，光控局部將開(kāi)關(guān)自動(dòng)關(guān)斷，聲控局部不起作用。電路主要由555集成電路和聲控專用集成電路BH—SK-1組成。白天或夜晚光線較亮?xí)r，光控局部將開(kāi)關(guān)自動(dòng)關(guān)斷，聲控局部不起作用。當(dāng)光線較暗時(shí)，光控局部將開(kāi)關(guān)自動(dòng)翻開(kāi)，負(fù)載電路的通斷受控于聲控局部。電路是否接通，取決于聲音信號(hào)強(qiáng)度。當(dāng)聲強(qiáng)到達(dá)一定程度時(shí)，電路自動(dòng)接通，點(diǎn)亮白熾燈，并開(kāi)始延時(shí)，延時(shí)時(shí)間到，開(kāi)關(guān)自動(dòng)關(guān)斷，等待下一次聲音信號(hào)觸發(fā)。2.3電路設(shè)計(jì)方案二設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)述：聲源產(chǎn)生的聲音信號(hào)，經(jīng)聲電轉(zhuǎn)換器后轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大后送處理器處理，處理器將幅度、頻率不盡相同的一群聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成一次狀態(tài)改變的控制信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)延時(shí)處理電路到達(dá)設(shè)計(jì)要求時(shí)間與設(shè)計(jì)要求功能，經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接控制負(fù)載動(dòng)作，處理電路如圖2.3：圖2.3處理電路聲光控路燈控制器電路原理圖2.4：圖2.4方案二電路圖電路簡(jiǎn)述：本電路為一聲光自動(dòng)控制白熾燈開(kāi)關(guān)。白天光線強(qiáng)時(shí)，光敏器件呈低阻，時(shí)基電路555處于強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)，無(wú)論有沒(méi)有聲音，可控硅都不能觸發(fā)導(dǎo)通，燈不會(huì)亮；夜晚或者光照弱時(shí)，光敏器件呈高阻，555觸發(fā)器處于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)狀態(tài)，此時(shí)如果有聲音傳入，經(jīng)放大整流后，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)，可控硅導(dǎo)通燈亮并延時(shí)電路開(kāi)始延時(shí)，延時(shí)完燈熄滅。2.4方案比擬方案一和方案二的原理框圖相同，在方案一中采用聲控專用集成電路BH—SK-1和555集成電路，方案二主要采用的是555集成電路，考慮到電源的穩(wěn)壓性能，方案二電源穩(wěn)定性能比擬好，器材的價(jià)格，方案二器材簡(jiǎn)單，價(jià)格廉價(jià)?？傮w比擬而言：方案二比擬適合。3各局部支路電路設(shè)計(jì)3.1電源電路設(shè)計(jì)電源電路的種類繁多，如變壓器降壓；橋式整流全波整流；Lc、Rc濾波；三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓等。具體采用什么電路適宜，那么根據(jù)主體電路及執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同和可靠、價(jià)廉、有效益等要求進(jìn)行選用。在本設(shè)計(jì)中采用的電源的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3.1：圖3.1電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)降壓整流局部由R1C1、全橋QD和濾波電容C2組成，穩(wěn)壓二極管DW穩(wěn)壓。接入+220V交流電源經(jīng)降壓整流濾波穩(wěn)壓后得到+9V的直流電壓，為電燈控制電路提供了工作電壓，同時(shí)220V交流電源也為電燈提供工作電源。電源電路如圖3.2圖3.2電源電路3.2信號(hào)放大整形電路設(shè)計(jì)放大電路實(shí)現(xiàn)方法很多，除分立器件實(shí)現(xiàn)之外，還可采用運(yùn)放，也可采用門(mén)電路等來(lái)實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)放大整形電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3.3圖3.3放大整形電路拾音器采用駐極體話筒M，駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無(wú)線話筒及聲控等電路中，屬于最常用的電容話筒。由于聲\電效應(yīng)較小，設(shè)計(jì)了VT1，VT2，直耦式音頻放大器，將信號(hào)放大，并由D2，D3，C7 倍壓整流再經(jīng)T3倒相放大，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路。3.3延時(shí)處理電路單穩(wěn)態(tài)電路的設(shè)計(jì)555和R9、C8、VT4、VT5等組成光控單穩(wěn)態(tài)電路。所謂光控就是利用光敏三極管對(duì)不同光照呈現(xiàn)的阻抗不同，對(duì)時(shí)基電路555的四腳進(jìn)行上下電平的控制，或處于等待觸發(fā)狀態(tài)，或處于強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)。白天光照強(qiáng)VT5呈低阻，VT4正偏置而飽和導(dǎo)通。其集電極電位，即555的4腳被鉗制在0.3V左右，從而使555處于強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)，此時(shí)不管2腳有多大的觸發(fā)電平，555均不會(huì)翻轉(zhuǎn)置位?？煽毓璨粫?huì)觸發(fā)導(dǎo)通，電燈無(wú)電不亮。夜晚光暗，此時(shí)VT5呈高阻而截止，VT4無(wú)偏置電流，呈截止?fàn)顟B(tài)。555的4腳呈高位，使555觸發(fā)器處于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)狀態(tài)，此時(shí)如果有聲響，經(jīng)拾音，放大，倍壓整流后，正極性信號(hào)使VT3飽和導(dǎo)通，下跳變信號(hào)加之555的2腳使555翻轉(zhuǎn)置位。3腳由原來(lái)的低電平變?yōu)楦唠娖健布s+8.5V〕，經(jīng)R3限流后觸發(fā)雙向可控硅SCR并導(dǎo)通，電燈H得電點(diǎn)亮。電燈點(diǎn)亮的時(shí)間即單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)后高電平持續(xù)的時(shí)間〔穩(wěn)態(tài)時(shí)間〕，他取決于單穩(wěn)態(tài)電路的時(shí)間常數(shù)，其大小為，Td=1.1〔R9〕〔C8〕圖3.4所示電路的單穩(wěn)態(tài)時(shí)間為120s，即電燈點(diǎn)亮后2分鐘熄滅。圖3.4延時(shí)電路4聲光雙控節(jié)能燈電路的總體設(shè)計(jì)4.1聲光雙控節(jié)能燈的根本構(gòu)成和原理〔1〕根本構(gòu)成總體電路原理框圖如圖4.1圖4.1總體電路原理框圖原理簡(jiǎn)述：白天光線強(qiáng)時(shí)，光敏器件呈低阻，時(shí)基電路555處于強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)，無(wú)論有沒(méi)有聲音，可控硅都不能觸發(fā)導(dǎo)通，燈不會(huì)亮；夜晚或者光照弱時(shí)，光敏器件呈高阻，555觸發(fā)器處于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)狀態(tài)，此時(shí)如果有聲音傳入，經(jīng)放大整流后，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)，可控硅導(dǎo)通燈亮并延時(shí)電路開(kāi)始延時(shí)，延時(shí)完燈熄滅?！?〕電路工作原理電路簡(jiǎn)述：555和R9、C8、VT4、VT5等組成光控單穩(wěn)態(tài)電路。所謂光控就是利用光敏三極管對(duì)不同光照呈現(xiàn)的阻抗不同，對(duì)時(shí)基電路555的四腳進(jìn)行上下電平的控制，或處于等待觸發(fā)狀態(tài)，或處于強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)。白天光照VT5呈低阻，VT4正偏置而飽和導(dǎo)通。其集電極電位，即555的4腳被鉗制在0.3V左右，從而是555處于強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)，此時(shí)不管2腳有多大的觸發(fā)電平，555均不會(huì)翻轉(zhuǎn)置位?？煽毓璨粫?huì)觸發(fā)導(dǎo)通，電燈無(wú)電不亮。夜晚光暗，此時(shí)VT5呈高阻而截止，VT4無(wú)偏置電流，呈截止?fàn)顟B(tài)。555的4腳呈高位，使555觸發(fā)器處于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)狀態(tài)，此時(shí)如果有聲響，經(jīng)拾音，放大，倍壓整流后，正極性信號(hào)使VT3飽和導(dǎo)通，下跳變信號(hào)加之555的二腳使555翻轉(zhuǎn)置位。3腳由原來(lái)的低電平變?yōu)楦唠娖健布s+8.5V〕，經(jīng)R3限流后觸發(fā)雙向可控硅SCR并導(dǎo)通，電燈H得電點(diǎn)亮。同時(shí)延時(shí)電路開(kāi)始延時(shí)，延時(shí)結(jié)束，電燈H熄滅，等待下一次聲音的觸發(fā)。聲光雙控節(jié)能燈電路圖如圖4.2圖4.2聲光雙控節(jié)能燈電路4.2聲光雙控節(jié)能燈的技術(shù)性能指標(biāo)及主要特點(diǎn)1、輸入：交流220V2、輸出：經(jīng)降壓整流濾波穩(wěn)壓后提供+9V的工作電壓。3、延續(xù)時(shí)間：120秒，可調(diào)4、開(kāi)關(guān)燈全自動(dòng)化控制，包括白天全關(guān)閉，晚上自動(dòng)開(kāi)、關(guān)燈。5、安裝方便。6、工作可靠，且價(jià)格低廉。4.3聲光雙控節(jié)能燈的主要元器件及其特性4.3.1555定時(shí)器555定時(shí)器是一種將數(shù)字功能和模擬功能集為一體的中規(guī)模集成電路。它的結(jié)構(gòu)比擬簡(jiǎn)單，使用卻非常靈活，也很方便，可以用它構(gòu)成多諧波振蕩器、施密特觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器等。用555定時(shí)器構(gòu)成的各種電路，都是通過(guò)定時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的產(chǎn)生與變換，從而完成其他控制功能?！?〕555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)圖4.3555定時(shí)器各種555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)大同小異，它由比擬器C和C、根本觸發(fā)器和輸出級(jí)三個(gè)局部組成，外部共有8根引腳，各腳的名稱和功能如下：1腳為接地端，也是芯片的公共端；8腳為電源端V；3腳為信號(hào)輸出端V；7腳為放電端。如果經(jīng)過(guò)一個(gè)足夠大的電阻街道電源上那么放電端可獲得一個(gè)與輸出端相一致的電平。4腳為直接復(fù)位端。只要在此輸入低電平，輸出端立即被置為低電平，不受其他輸入狀態(tài)的影響。正常工作是接高電平可直接接到電源上6腳為C比擬器的信號(hào)輸入端V又稱閾值段TH；2腳為C比擬器的信號(hào)輸入端V又稱為觸發(fā)端。它們輸入的信號(hào)可以是數(shù)字信號(hào)也可以是模擬信號(hào)，分別與比擬器所設(shè)置的參考電壓進(jìn)行比擬便于控制輸出狀態(tài)。5腳為控制電壓輸入端V。如果V端沒(méi)有外加電壓時(shí)兩個(gè)比擬器的參考電壓，由電源電壓經(jīng)過(guò)三個(gè)等值電阻分壓提供，那么V=V，V=V。在這種情況下，該端可通過(guò)電容〔0.01F〕接地防干擾信號(hào)竄入。如果該端接入外電壓V時(shí)，那么，V=V，V=V，因此V可改變參考電壓值V。〔2〕芯片功能1、假設(shè)=0，不管其它輸入如何輸出端都為低電平。2、假設(shè)=1，當(dāng)V>()V且V>(V)時(shí)，比擬器C輸出為0，C輸出為1，即V=0，V=1，根本RS觸發(fā)器狀態(tài)Q置成0，輸出V為低電平；同時(shí)放電管T導(dǎo)通。3、假設(shè)=1，當(dāng)V>()V且V<(V)時(shí)，比擬器C、C輸出都為0，即V=V=0，根本RS觸發(fā)器狀態(tài)Q==1，輸出低Q端為高電平，V也輸出為高電平，同時(shí)放電管T截止，放電端沒(méi)有放電回路。4、假設(shè)=1，當(dāng)V<()V且V<(V)時(shí),比擬器C輸出為1，C輸出為0，即V=1，V=0，根本RS觸發(fā)器狀態(tài)Q置成高電平，V也輸出為高電平，同時(shí)放電管T截止，放電端沒(méi)有放電回路。5、假設(shè)=1，當(dāng)V<()V且V>(V)時(shí)，比擬器C、C輸出都為1,即V=V=1,根本RS觸發(fā)器狀態(tài)Q保持不變，V和放電管狀態(tài)保持不變。輸入各級(jí)輸出T狀態(tài)VVVV觸發(fā)器輸出Q輸出VT狀態(tài)00低電平導(dǎo)通1()V(V)010低電平導(dǎo)通1()V(V)001高電平截止1()V(V)100高電平截止1()V(V)11Q不變不變表4.1555定時(shí)器芯片功能4.3.2駐極體話筒駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無(wú)線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話筒在工作時(shí)需要直流工作電壓。駐極體話筒體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電聲性能好，價(jià)格低廉，應(yīng)用非常廣泛。圖4.4駐極體話筒高分子極化膜上生產(chǎn)時(shí)就注入了一定的永久電荷(Q)，由于沒(méi)有放電回路，這個(gè)電荷量是不變的，在聲波的作用下，極化膜隨著聲音震動(dòng)，因此和背極的距離也跟著變化，也就是鎖極化膜和背極間的電容是隨聲波變化。電容上電荷的公式是Q＝C×V，反之V＝Q/C也是成立的聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動(dòng)膜。它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸發(fā)。駐極體總的電荷量是不變，當(dāng)極板在聲波壓力下后退時(shí)，電容量減小，電容兩極間的電壓就會(huì)成反比的升高，反之電容量增加時(shí)電容兩極間的電壓就會(huì)成反比的降低。最后再通過(guò)阻抗非常高的場(chǎng)效應(yīng)將電容兩端的電壓取出來(lái)，同時(shí)進(jìn)行放大，我們就可以得到和聲音對(duì)應(yīng)的電壓了。由于場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)有源器件，需要一定的偏置和電流才可以工作在放大狀態(tài)，因此，駐極體話筒都要加一個(gè)直流偏置才能工作。駐極體話筒由聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換兩局部組成。駐極體話筒與電路的接法有兩種：源極輸出與漏極輸出。4.3.3光敏三極管光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時(shí)也受光輻射的控制。通常基極不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補(bǔ)償和附加控制等作用。當(dāng)具有光敏特性的PN結(jié)受到光輻射時(shí)，形成光電流，由此產(chǎn)生的光生電流由基極進(jìn)入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個(gè)放大了相當(dāng)于β倍的信號(hào)電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體二極管和三極管的學(xué)習(xí)，我了解了晶體管的根本結(jié)構(gòu)和工作原理，晶體三極管，是半導(dǎo)體根本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三局部，中間局部是基區(qū)，兩側(cè)局部是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種，如圖從三個(gè)區(qū)引出相應(yīng)的電極，分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫集電極。基區(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質(zhì)濃度大，PNP型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是空穴，其移動(dòng)方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里；NPN型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是自由電子，其移動(dòng)方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結(jié)在正向電壓下的導(dǎo)通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。雖然重點(diǎn)學(xué)習(xí)了晶體管的放大作用，但是我對(duì)晶體管的開(kāi)關(guān)作用更感興趣。半導(dǎo)體就像一個(gè)開(kāi)關(guān)，可以通過(guò)導(dǎo)通與截止來(lái)控制電路。半導(dǎo)體通過(guò)添加一局部微量元素會(huì)使其特性發(fā)生翻天覆地的變化。光敏晶體管就是一種重要的衍生物。視覺(jué)是人體最重要的感覺(jué)，因此，我覺(jué)得通過(guò)光來(lái)控制電路真是太精妙了，而光敏的二極管三極管恰好就完成這個(gè)任務(wù)。因?yàn)楣饷羧龢O管由于還具有放大作用，因此應(yīng)用比二極管更加廣泛。光敏三極管用于測(cè)量光亮度，經(jīng)常與發(fā)光二極管配合使用作為信號(hào)接收裝置。4.3.4聲光雙控節(jié)能燈的整機(jī)電路原理圖(見(jiàn)附錄A)4.3.5元件參數(shù)表〔見(jiàn)附錄B〕4.3.6該電路PCB圖以及3D視圖〔見(jiàn)附錄C、D)5仿真調(diào)試本電路對(duì)元器件的選擇很重要，拾音器選用駐極體話筒，駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無(wú)線話筒及聲控等電路中，屬于最常用的電容話筒。V1管選用C485，β的值不少于150倍。光敏三極管VT5選用暗電流Id較小,光電流Ic較大3UD，降壓電容選用耐壓400V以上的金屬化紙介電容器，全橋整流的QD的反向擊穿電壓選用1A300V以上的器件，以確保平安。該燈在接入220V直流電源后，白天電路不工作,它只會(huì)在光線缺乏或者夜晚的時(shí)候電路才進(jìn)行工作,在發(fā)出一定聲音的情況下，燈亮并且持續(xù)一定時(shí)間后會(huì)自動(dòng)熄滅。設(shè)計(jì)完成后，用軟件進(jìn)行了仿真，得到以下仿真結(jié)果如圖2-9、2-10。其中用一個(gè)開(kāi)關(guān)代替駐極體話筒，用滑動(dòng)變阻器代替光敏三極管。6電路PCB板圖的制作本次設(shè)計(jì)中，我使用PROTEUS軟件來(lái)畫(huà)電路以及制作PCB板，用Proteus制作PCB通常包括以下一些步驟：〔1〕繪制電路原理圖并仿真調(diào)試；〔2〕加載網(wǎng)絡(luò)表及元件封裝；〔3〕規(guī)劃電路板并設(shè)置相關(guān)參數(shù)；〔4〕元件布局及調(diào)整；〔5〕布線并調(diào)整；〔6〕輸出及制作PCB。其中對(duì)于封裝庫(kù)中沒(méi)有的封裝或者是與實(shí)際的元件不符的封裝，需要自己畫(huà)。自建封裝保存后，再到庫(kù)中加載，就可以把自己制作的元件封裝加載到PCB中了?？偨Y(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我所設(shè)計(jì)的題目是“聲光雙控節(jié)能燈的設(shè)計(jì)〞。這是一種聲音和光照雙控照明燈，它可以廣泛用于樓梯、過(guò)道、庫(kù)房的場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)是一種基于555定時(shí)器的雙控?zé)舻脑O(shè)計(jì)，電路主要由電源電路、信號(hào)放大整形電路、延時(shí)處理電路單穩(wěn)態(tài)電路組成。白天光照好，不管過(guò)路者發(fā)出多大聲音，都不會(huì)是燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器只要檢測(cè)到有猝發(fā)聲響，就會(huì)自動(dòng)亮為行人照明，過(guò)幾分鐘后又自動(dòng)熄滅，節(jié)能節(jié)電。聲光雙控節(jié)能燈具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。該設(shè)計(jì)的缺陷是電路稍顯復(fù)雜，而且價(jià)格比市面上的同功能的貴，并且該設(shè)計(jì)在接入節(jié)能燈后，因?yàn)楣?jié)能燈不能頻繁啟動(dòng)，容易造成節(jié)能燈壽命減少。節(jié)能燈適合接入采用繼電器作為輸出器件的聲光控開(kāi)關(guān)。致謝三年的讀書(shū)生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，而于我的人生卻只是一個(gè)逗號(hào)，我將面對(duì)又一次征程的開(kāi)始。三年的求學(xué)生涯在師長(zhǎng)、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將完成之際，思緒萬(wàn)千，心情久久不能平靜。在此我想把我的敬意和贊美獻(xiàn)給電鐵教研組的全體老師們。我不是你們最出色的學(xué)生，而你們卻是我最尊敬的老師。代老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，竇老師學(xué)識(shí)淵博，趙老師思想深邃，視野雄闊，是你們?yōu)槲覀冸婅F專業(yè)營(yíng)造了一種良好的精神氣氛。在此也感謝我的爸爸媽媽，養(yǎng)育之恩，無(wú)以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂(lè)是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯謝意！同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。最后再一次感謝所有在畢業(yè)