声光双控开关的设计

电子电子设计报告声光双控开关的设计 -PAGE14-摘要在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。通过对电子工艺基础课程的学习，为了能够将课本的理论知识用于实践，同时也为了加强我们对模拟电子技术和数字电子技术的理解和巩固，本课程设计小组花了一段时间进行电子技术课程设计，而我们设计的课题是声光控制路灯的设计，设计出一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光双控白炽灯节能路灯来代替普通路灯，从而解决长明灯的现象。在本设计中介绍了声光控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过几分钟后又自动熄灭，节能节点。关键字：声光控制；节能；开关；声控电路；光控电路；延时电路目录一．总体思路 2二．设计方案及原理图 31．原理框图 32．声光双控开关控制电路 4三．工作原理与调试 53.1电源设计 53.2信号放大整形电路设计 63.3555延时处理电路的设计 7四印制电路板及调试 91.印制电路板 92．焊接电路 9五、所需元器件清单 11六、体会 12七、总结 13八、参考文献 14一．总体思路整个电路由电源电路，放大电路，处理电路（声控电路、光控电路）及延时电路等部分组成。电源由220V交流电源供电，光敏控电路对外界光亮程度进行检测，输出与光亮程度相对应的电压信号。从而实现白天灯泡不亮晚上遇到声响时，通过声控电路使灯泡自动点亮，声控电路主要将声音信号转变为电信号，从而要实现自动控制，延时电路声音消失后延长一段光照时间。总体方框图如图1所示。二．设计方案及原理图1．原理框图延时输出处理放大声电转换延时输出处理放大声电转换执行机构执行机构电源电源声源声源图1原理框图原理简述：声源产生的声音信号，经声电转换器后转换成微弱的电信号，该信号经放大后送处理器处理，处理器将幅度、频率不尽相同的一群声波信号转换成一次状态改变的控制信号，该信号经延时处理电路达到设计要求时间与设计要求功能，经执行机构直接控制负载动作，处理电路如下图2所示：输入输出输入输入输出输入输出（a）框图（b）波形9输出信号处理图2信号处理框图2．声光双控开关控制电路图3电路简述本电路为一声光自动控制白炽灯开关。白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。电路主要由555集成电路和放大电路组成。白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。当光线较暗时，光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。电路是否接通，取决于声音信号强度。当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽灯，并开始延时，延时时间到，开关自动关断，等待下一次声音信号触发。三．工作原理与调试3.1电源设计电源电路的种类繁多，如变压器降压；桥式整流全波整流；Lc、Rc、滤波；三端稳压器稳压等。具体采用什么电路合适，则根据主体电路及执行机构不同和可靠、价廉、有效益等要求进行选用。本声光双控开关电路电源的设计结构如图4所示：abcdeabcde稳压滤波整流降压稳压滤波整流降压图4电源设计结构框图220V交流电经过C6，R7降压后，再经过VD2，VD3整流稳压，通过C5滤波，变成12V的直流电，再经过三端稳压集成块IC2（78L06）稳压，C4滤波，形成6V稳定的直流电源Ec，供后续电路使用。电源稳压电路如图5所示图5电源稳压电路3.2信号放大整形电路设计放大电路实现方法很多，除分立器件实现之外，还可采用运放，也可采用门电路等来实现。本系统放大整形电路设计结构如图6所示图6信号放大整形电路在有声音是，声音经过MIC接受，Q1放大，使VC1下降。当VC1低于Ec/3时，触发IC1，使其内部触发比较器翻转，进入准稳态，3脚输出高电平，经R6触发BCR双向可控硅，可控硅导通，灯泡点亮。3.3555延时处理电路的设计在黑夜或者光线较暗时，Rv1的阻值增大，使Rv1与R4的分压低于Ec/3。此时VD1导通，由R2经VD1与R4分压，在IC1与2的脚仍低于Ec/3,3脚为低电平，不能触发双向可控硅BCR，电灯不亮。在有声音是，声音经过MIC接受，Q1放大，使VC1下降。当VC1低于Ec/3时，触发IC1，使其内部触发比较器翻转，进入准稳态，3脚输出高电平，经R6触发BCR双向可控硅，可控硅导通，灯泡点亮。此时IC1放电端DIS（7脚）内部开路。从而解除了对电容二的鉗位，电源电压开始通过R5向C2充电，充电常数为R5·C2，直到C2上电压VC2上升到2/3Ec时，IC1复位，准稳态结束，又回到准稳态。C2上的电压经7脚对地迅速放电，输出端3脚复低电平，BCR断开，灯泡熄灭。电路一旦触发，在准稳态期间，声音就不再起任何作用。灯泡点亮时间为1.1R5·C2。根据需要点亮时间的长短，可以改变R5·C2的数值。当光线较强或者白天使，RG受光照较强，阻值变小，经电源由RG与R4分压，使IC1的2脚电压高于EC/3。此时电压封锁了声控通道。即使有较强的声音，也不会触发IC1，使IC1始终处于复位状态，所以灯泡不会点亮。控制电路如图7所示图7555延时处理电路四印制电路板及调试除MIC，RG和RP1外的所有元件按图3所示焊接在印制板上。待安装完毕检查无误并将灯泡装入电路后方可通电。首先检查C5两端电压是否为直流12V，再检查C4两端电压是否为6V，检查有关元器件焊接是否正确。确认电压正确后，去掉RG，在周围无任何声音时，调整RP1，使电压VC1略高于1/3Ec，并不是灯泡点亮，然后周围发出声音，使灯泡点亮，根据声音的大小，距离的远近微调RP1，至接受灵敏度最高为止。1.印制电路板首先，连接电路各元件如图3所示，其次，封装个元件，创建网表并导入网表，然后制作焊盘，如图8所示图8制作焊盘图9焊盘3D视图2．焊接电路将电路图打印输出，制作电路板，然后焊接元器件。实物如下图所示3D视图实物图五、所需元器件清单表6-1元器件名称数量备注555定时器1NE555C11010ufC2147ufC31100fC4110ufC51470ufC6110uf稳压二极管1BZV8C12NPN12N5572双向可控硅1L6004L8二极管1IN4007电阻9R1（10K），R2（5.1K），R3（10K），R4（100K），R5（10K），R6（300），R7（200K），R8（100K），Rv1（800K）六、体会本次的声光控制开关的设计实践将我们学到的知识应用到了实践，深化了对数字电路设计、和模拟电子设计的认识，使我们在设计的实践中获得新知。通过之前的理论知识和实践操作，我不仅仅得到的是课本上的东西，更重要的是我通过自己的独立动手，让我学会了分析电路、设计电路的步骤等。在此设计中利用到了三极管的放大、光敏效应，特别是让我温习了555触发器的知识与应用，让我们进一步巩固和掌握前面所学的基础知识，加深对了对模拟电路.数字电路.理解，对元气件的使用更加深刻。七、总结声光双控照明灯，它可以用于楼梯、过道、库房的场合。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过几分钟后又自动熄灭，节能节点。在电源设计中要根据其主体电路及执行机构不同，要求可靠，价廉，