声光控毕业设计

学号 12 13 14 15 16 17 毕业设计说明书设计题目 声控灯的设计与实现 系 部 机械电子系 专 业 机电一体化 班 级 机电 1205 姓 名 徐龙飞 指导教师 刘宪春 I河 南 化 工 职 业 学 院 毕 业 设 计 说 明 书摘 要光控灯和声光控灯是居家照明的重要组成部分（如楼道、卫生间、小巷等） ，它们的出现使我们的生活方便许多，既可避免摸黑找开关造成的摔伤碰伤，又可杜绝楼道灯有人开、没人关浪费能源的现象。介绍了用三极管和与非门芯片实现光控灯和声控灯的原理，重点介绍了二者的实现方法和具体细节，及制作过程中遇到的问题和相应的解决方案。关键词：光控灯、声控灯、光敏电阻、电容话筒 、导通、截止II河 南 化 工 职 业 学 院 毕 业 设 计 说 明 书AbstractOptically controlled lamp and acoustic control lamp play an important role in our daily life(like in corridor,toilet,alleyway and so on).They make our life more covenient.By use of them,we can not only protect ourselves from the hurt that maybe caused in looking for the switches of lights in the dark,but also eliminate the phenomenon that someone turn on the light but nobody turn off to avoid the waste of resources.It introduces the principle of how to use dynatrons and a nand gate chip to achieve the purpose that control the lights by light and sound,and specially stresses the ways and concrete details about how to use them to achieve the purpose and the solutions of the problems that will be met in the process of making it.Key words ：Optically controlled, acoustic control, mircphone, light dependent resistor breakover, cutoffIII河 南 化 工 职 业 学 院 毕 业 设 计 说 明 书目 录摘 要 .IAbstract .II引言1 设计任务与要求1.1 设计要求.21.2 目的和意义.22 声控灯单元电路设计2.1 桥式整流电路.32.2 光控电路.32.3 声控电路.42.4 延时电路.52.5 电平触发与翻转.53 声光控灯电路与实现3.1 总原理图.63.2 整体电路仿真图64 元器件检测4.1 元件清单 .74.2 元件检测.85 焊接电路板 5.1 元器件插装、焊接105.2 电路焊接的安装和检查106 调试117 总结与故障分析.11致谢参考文献1河 南 化 工 职 业 学 院 毕 业 设 计 说 明 书引 言随着现代科学技术的发展，越来越多的高科技节能产品出现在我们生活的方方面面，声控灯、光控灯是居家照明的重要组成部分，光控灯是由光控开关和 LED 灯组合而成。声控灯由麦克风，放大电路和 LED 灯组成。在地球资源日渐衰竭的今日，环保、节能是当今各产业发展的重心，尤其是需要消耗大量电力的照明产业，基于此目的的研发工作更是趋向环保、节能的特性上著眼。因此，开发新型高效、节能、寿命长、环保的电路对居家照明节能具有十分重要的意义。由此声控、光控 LED 灯的诸多优点在现在正逐渐取代传统的照明设备，是照明产品的新兴光源，有绿色照明光源之称，未来将光芒耀眼，发展潜力无限。声控、光控 LED 具有节能、体积小、发热量低、寿命长、耗电量小、反应速度快、易控制等众多优点，极大的满足了人们日常生活的需要，因此十分被灯饰业者看好。光控灯，安装方便，使用寿命长。集光学、材料和电路技术为一体组成的自动照明开关，白天或光线较强时，开关电路为自锁状态，LED 灯不亮，当光线黑暗时或晚上来临时，开关自动打开，LED 灯亮，从而实现了白天自动熄灭夜间自动打开的目的，节省了人为的控制。声光控集声控、光控、延时自动控制技术为一体,内置声音感应元件,光效感应元件,白天光线较强时，受光控自锁，有声响也不通电开灯；当傍晚环境光线变暗后，开关自动进入待机状态，遇有说话声、脚步声等声响时，会立即通电,亮灯，延时半分钟后自动断电；能延长灯泡寿命 6 倍以上，节电率达 90。二者都为人们的日常生活提供诸多方便。2河 南 化 工 职 业 学 院 毕 业 设 计 说 明 书1 设计任务和要求1.1 设计要求（1）电源电路采用无变压器桥式整流稳压（2）光控部分采用光敏电二极管（3）声控部分电路采用电容话筒（4）负载采用新型超高亮 LED（5）电路应具有实用,节能，长寿，电路合理，安装方便，可靠性高，延时时间在30120 秒间可调整。发挥部分：（1） 电路有较好的滤噪性能，抗干扰能力强（2） 驱动器间采用新型可控集成电路（3） 由于 LED 是单向导电电器件，所以要用直流电源或者单相脉冲电流给LED 供电。1.2 目的和意义研究目的：通过这次的课题研究我们希望在理清它的发展脉络上进一步了解它的发明原理，将平时所学习的知识运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，及锻炼思维活动无疑是一个莫大的帮助。同时我们也希望这次的研究能让同学进一步地了解照明灯，而不是仅局限与课本知识以内。从小的突破点入手，掌握又一项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高,为现代教育科学尽一份力量！研究意义：用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设备。 降低能耗、节约能源、注重环保是当今世界的主潮流，高能耗且会加剧温室效应的白炽灯越来越不受欢迎。继公布“欧盟后年封杀白炽灯”的时间表后，世界各地陆续抛弃白炽灯已成定局，环保型节能荧光灯是白炽灯的替代者。节能荧光灯 VS 白炽灯，胜券在握已无悬念，但楼道照明却限制了荧光灯的使用，3河 南 化 工 职 业 学 院 毕 业 设 计 说 明 书因为楼道照明是非持续性的，有人经过才需要光亮，而不断的开关通断会影响荧光灯的使用寿命，所以声光控白炽灯在楼道照明领域得到广泛应用。2 声光控灯单元电路设计2.1 桥式整流电路单向桥式整流电路是由电源变压器，4 只整流二极管 VD1 VD4 和负载 RL组成。电路图如图所示。图 2-1 桥式整流电路图工作原理：利用 4 个二极管接成电桥使在 U2 的正负半周的电压经过两只二极管交替导通，即在负载上形成了单方向的全波脉冲电压。2.2 光控电路图 2-2 光控电路原理图4河 南 化 工 职 业 学 院 毕 业 设 计 说 明 书如图所示，由 R4 和 R9 组成，其中 R9 为光敏电阻，电路中晶闸管的通断，取决于控制信号的有无。光敏电阻 R9 的阻值随着光照强度的变化而变化，当光照达到一定强度时，其电阻值变小到与 R4 分压后使 IC(a)2 脚处于逻辑低电平，2 脚所在的与非门被封死，这时不管有无声音信号输入，IC(d)11 脚都是低电平，晶闸管正向阻断。随着光照强度的减弱，R9 的阻值逐渐增大，2 脚的电平逐渐上升，当 2 脚的电位上升到逻辑高电平后，即满足了开门条件，此时的声控开始起作用，3 脚是否翻转只取决于 IC(a)1 脚电位（声控电路输入端）是否达到了逻辑高电平。2.3 声控电路图 2-3 声控电路原理图如图所示，由电容话筒 MIC，三极管 VT，电容 C1 及电阻 R1、R2、R3 等组成，其中 MK 为声检测元件，当环境声音很弱时，三极管 VT 处于饱和状态，IC(a)1 脚为低电平 11 亦为低电平，晶闸管阻断，当环境声音信号达到一定强度时，通过 MK1 拾音输出经 C1 耦合到 VT 的基极，使集电极即 IC(a)1 脚电位随声强而高低变化，当 1 脚处于高电平时，由于 2 脚早已处于高电平而满足了与非门翻转条件，3 脚跳变为低电平。电容话筒的接收声音信号并将信号转化为电流信号（交流信号） ，使三极管 VT 由饱和状态转为截止状态，电阻很大，基本上为 VCC 电压值。所以在声音信号来到时会有三极管 C 极电压的跳变现象。也正是由于这一现象使得声控功能得以实现。5河 南 化 工 职 业 学 院 毕 业 设 计 说 明 书2.4 延时电路如图所示，由 R5、R6、C2、D1 等元件组成。结合声控电路光控电路分析，当晶闸管 q 被触发导通时 C1 上的电压降低，MK1 拾音器的灵敏度降低，VT 重新饱和，3脚为高电平，4 脚变为低电平，由于 D1 的隔离作用，C2 上的电压仍维持 8、9 脚高电平，11 脚也为高电平，C2 上的电压通过 R5、R6 放电，直至 C3 上的电压降低至 IC 逻辑低电平时，11 脚变为低电平，晶闸管 q 在正负极间的电压过零时被正向阻断，C2上的电压重新升高，MK1 恢复拾音灵敏度，等待下一次声控信号的输入，IC 8、9 脚电位从高电平降低为低电平的时间，即为开关接通的维持时间，由 C2 和 R5、R6 的数值确定。图 2-4 延时电路原理图2.5 电平触发与翻转如图 2.4 所示，由四二输入与非门 IC(CD4011)及 R7、R8 等组成。图中看出白天或光线很亮时，与非门的 1 脚为低电平,3 脚输出为高电平，经过 G2，G3，G4 的电平翻转，11 脚输出为低电平,晶闸管不被触发,灯不亮；当环境光线较暗使,G1 的 2 脚为逻辑高电平时，为 G1 的翻转提供了必要条件，G1 翻转与否受控于 G11 脚电平的高低（声控输入端