声光控延时电路毕业设计.doc

学科分类号（二级）510.10本科学生毕业论文（设计）题目 声光控灯座的设计与制作 姓名 陈泰彬 学号 094090303 院、系 物理与电子信息学院 专业 应用电子技术教育 指导教师 罗艳琳 职称（学历） 副教授 （硕士） 声光控灯座的设计与制作摘要：声光控延时开关是延时自熄开关中的一种，是一种利用声、光双重控制的无触点开关。电路由交流开关，电子开关，整形电路，检波器，声音放大电路组成，其在使用中的节能作用是非常明显。本毕业设计亲自动手设计和制作了一个声光控灯座，提高了动手能力，体现了学以致用的目的。关键词：光敏二极管；驻极体话筒；延时电路晚上，光线变暗时，可用声音自动开灯，定时40s左右后，自动熄灭1。白天光线充足时，无论多大的声音干扰也不能开灯。它特别适用于住宅楼、办公楼楼道、走廊、仓库、地下室、厕所等公共场所的照明2。电路由自动控制，电路由交流开关，电子开关，整形电路，检波器，声音放大电路组成。是一种集声、光、定时于一体的即节电又方便的自控开关3。1 主要电子器件介绍1.1 光敏二极管1.1.1 光敏二极管概述光敏二极管也叫光电二极管。光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化4。当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。常见的有2CU、2DU等系列。光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。 通常基极不引出，但一些光敏三极管的基极有引出，用于温度补偿和附加控制等作用。当具有光敏特性的PN 结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于倍的信号电流。不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度5。1.1.2 光敏二极管工作原理光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米5。光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子-空穴对，称为光生载流子。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光敏二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。光敏二极管、光敏三极管是电子电路中广泛采用的光敏器件。光敏二极管和普通二极管一样具有一个PN结，不同之处是在光敏二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线照射，实现光电转换，在电路图中文字符号一般为VD。光敏三极管除具有光电转换的功能外，还具有放大功能，在电路图中文字符号一般为VT。光敏三极管因输入信号为光信号，所以通常只有集电极和发射极两个引脚线。同光敏二极管一样，光敏三极管外壳也有一个透明窗口，以接收光线照射。1.2 驻极体话筒1.2.1 驻极体话筒简介驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒7。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压8。1.2.2 驻极体话筒工作原理话筒的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极（背称为背电极）构成9。驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形成 一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上的金属层作为两个电极构成一个平板电容器。电容的两极之间有输出电极。由于驻极体薄膜上分布有自由电荷10。当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时；改变了电容两极版之间的距离，从而引起电容的容量发生变化，由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，根据公式：Q =CU 所以当C变化时必然引起电容器两端电压U的变化，从而输出电信号，实现声电的变换。1.3 延时电路开关1.3.1 延时电路开关概述延时开关是为了节约电力资源而开发的一种新型的自动延时电子开关，省电、方便。主要用于楼梯间，卫生间等场所11。延时开关中有触摸延时开关 、声光控延时开关等。只要用手摸一下开关的触摸片或给声音信号就自动照明。当人离开30秒至75秒内自动关闭，为国家能源部极力推荐产品。声光延时开关基本原理;声光延时开关是由几个声控开关和光控开关还有灯泡串联而成。当有光线时，光敏开关断开，当无光线时，光敏开关闭合。然后当有声音产生时。声敏开关闭合。从而形成通路。使灯泡点亮12。触摸式延时开关利用的是与试电笔同样的原理，即在人体和电源间串联一个很大的电阻，这样，通过人体会形成一个低电压的电流（电压低，但电流并不一定小），最终流入大地，形成触发回路，这样，就可以触发延时开关开始计时，并接通电灯主回路，灯就亮了13。1.3.2 延时电路开关电路图本电子器件由CD4011双排直插集成电路和单项可控硅组成，CD4011是由四个独立的与非门构成，可控硅T选用的是1A的单项可控硅，若所需负载大，电流可以根据自己的需要适当加大可控硅（3A,6A等）。检测方法：用R1档，红表笔接可控硅负极，黑表笔接正极，此时表针无读数，然后用黑表笔触一下控制极K马上断开，这是表针有读数（注意触控制极时正负表笔一直是连接的）说明可控硅是完好的；注意驻极体有极性的，与外壳联通的是负极，测量方法：用R100档红表笔接外壳的S、黑表笔接D，这是用口对着驻极体吹气，若指针有摆动说明该驻极体完好，摆动弧度越大灵敏度越高；光敏电阻选用的是625A型，有光照时电阻值应为20K以下，无光照是电阻值大于100M，说明该元件是完好的。 图1延时电路开关原理图Fig.1 Delay circuit switch schematic1.3.3 延时电路开关的印刷版电路图 图2印刷版电路图Fig.2 Printed version of the circuit diagram3 制作过程与注意事项3.1 安装过程按照电路原理图正确焊接各零件之后，将印刷版组装成下图所示器件。 图3印刷版成品Fig.3 Printed version of the finished product 图4延时开关成品Fig.4 Delay switch finished3.2 调试过程本器件电源采用的是220V交流电，因此在制作过程中务必做到安全第一，安装完后先检查元件是否对位，仔细检查有无虚假焊接，再拧上螺丝，接上电源，用黑色笔套将光敏电阻遮严实，用手轻拍驻极体，这时白炽灯亮，若光线照射光敏电阻，再重拍驻极体，这时灯不亮，说明光敏电阻完好，该套件制作成功。图5延时电路开关演示图Fig.5 Delay circuit switch Demonstration Figure3.3 问题与解决方法 自己动手焊接套件的时候遇到不少问题，为以后制作电子小成品打下了坚实的基础。利用罗老师上课时教给我们的知识和我们之前焊接过有源音响和无线门铃的经验，根据电路原理图的标注，进行焊接，在焊接过程中有几个难题，第一个是电阻阻值的确定，由于是第二次接触这种细小的焊接型电阻，所以在读取电阻阻值时，还读错了几次，导致焊接上去的电阻必须拆下来重新焊接。第二个难题是粗心的卖家发过来的元件少了两个电阻，在罗老师的指导下，在实验室里选用了两个阻值一样的电阻，保证了焊接过程的正常进行。第三个是焊接技术方面的问题，由于平时并没有接触过这方面的实验，第一次焊接总是出问题，不是错焊，就是虚焊，导致成品一遍一遍的被拆开进行检查。4 总结和展望 本套件制作过程难度适中，我在制作过程中提高了自我学习及动手能力，学习到了如何在突发状况下选取不同的方案来实现预期目标。通过本次毕设了解到了制作过程的艰险，也了解到了节能对于我们这个能耗大国来说的重要性。在制作过程中的不断改进效果，精益求精的态度也符合了我们专业的实际应用，达到了学以致用的目的。参考文献：1 张长进,戴珂. 基于UC3875的DC/DC变换器输出过压延时保护电路的研究J.通信电源技术，2007(03):18-21.2 王建华. 节能灯及照明的能效分析J.可再生能源，1999(3):14-15.3 陈大华. 绿色照明与环境保护J.光源与照明，2011(3):23-25.4 王庆华,王庆鹏. 常用的声光控照明开关的原理与检修J.内蒙古科技与经济，1996(2):18-20 5 李兴利. 排气扇节能定时控制器J.电工技术，2012(8):25-29.6 许志红,张培铭. 交流接触器节能新技术的探讨J.机床电器，2007(5):19-24.7 赵爱志. 工业照明自动控制与节能J.应用能源技术，2008(2):19-26.8 邱松耀,刘玉杰,姚勇. 低功耗节能灯座J.家用电器，2004(5):21-22.9 许红. 节约电能的理论分析及应用J.铁道标准设计，1993(2):19-26.10 王明昌,王明峰. 户内路灯节能电子开关的研究J.重庆高等专科学校学报，2003(7):26-28. 11 周沛臣. 声光控灯新优缺点探讨与新设定J.科技资讯，1997(11):11-12.12 芦涛. 声光控节能灯的制作J.电子制作，2005(7):19-22.13 Rudolf F.Graf,the Encyclopedia of Electronic Circuits,Tab Books Inc,2005,139-14314 D.Roy Choudhury and Shail Jain.Linear Integrated Circuits,New Yoyk:John wiley and Sons Inc.2001，123-130The design and production of sound and light control lamp holderSummary: sound and light control delay switch is one kind of self-extinguishing switch, which also is non-contact switch double-controlled by sound and light. The circuit was designed by AC switch, electronic switch, shaping circuit, detector, and sound amplification. The energy-saving effect is