声光控延时开关课程设计报告

青岛农业大学理学与信息科学学院传感器原理及应用课程设计报告设计题目声光控延时开关课程设计学生专业班级电子信息工程学生姓名（学号）指导教师完成时间实习（设计）地点2011年10月一、实验目的和任务1．要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应和通过照明灯开关对声强的感应设置两级开关，控制照明灯的亮灭。2．要求电路能够实现有光线时灭，无光线时有声亮，并且照明灯点亮一段后自动关断。3．要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯应重新开启。4．根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。5．学习掌握焊接技术以及电路元件的装配。熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。6.针对原理电路，通过计算参数，选择合适的元器件，搭建电路，并调试通过。二、分析与设计1.设计任务分析：顾名思义，声光控延时开关就是用声音和光来控制开关的“开启"，若干分钟后延时开关“自动关闭"。因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的开动作。明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元，由此可画出图2所示的方框图。

2.实验原理及原理图：声光控延时开关的电路原理图见图1所示。电路中的主要元器件是使用了数字集成电路CD4011，其内部含有4个独立的与非门VD11～VD4，使电路结构简单，工作可靠性高。色标法的颜色意义：颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰白金银本色有效数字012345678910的次方0123456789-1-2允许误差±1±2±0.5±0.2±0.1±5±10±20b.光敏电阻光线越暗，电阻越大原理图结合图2来分析图1。声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒BM接收并转换成电信号，经C1耦合到VT的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门(D1)的2脚，R4、R7是VT偏置电阻，c2是电源滤波电容。

为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻RG等元件组成光控电路，R5和RG组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，RG两端的电压高，即为高电平间t=2πR8C3，改变R8或C3的值，可改变延时时间，满足不同目的。D3和D4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当C3充电到一定电平时，信号经与非门D3、D4后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；C3充满电后只向r8放电，当放电到一定电平时，经与非门D3、D4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。

二极管VD11～VD44将交流220v进行桥式整流，变成脉动直流电，又经R1降压，C2滤波后即为电路的直流电源，为BM、VT、IC等供电。

3.原器件清单

（1）IC选用CMOS数字集成电路CD4011，其里面含有四个独立的与非门电路。内部结构见图3，VSS是电源的负极，VDD是电源的正极。（2）可控硅T选用单向可控硅100-8型，单向可控硅的外形如图4所示，它的测量方法是：用r×1档，将红表笔接可控硅的负极，黑表笔接正极(如印制板图所示)，这时表针无读数，然后用黑表笔触一下控制极k，这时表针有读数，黑表笔马上离开控制极k这时表针仍有读数(注意触控制极时正负表笔是始终连接说明该可控硅是完好的。（3）驻极体BM选用的测量方法是：用r×100档将红表笔接外壳的s、黑表笔接d，这时用口对着驻极体吹气，若表针有摆动说明该驻极体完好，摆动越大灵敏度越高.当外界无声响时，BM处于高电平,若有声响则变成低电平。（4）光敏电阻RG选用的是625a型，有光照射时电阻为20k以下，无光时电阻值大于100mq，说明该元件是完好的。（5）二极管采用四个普通的整流二极管1n4007。将万用表拨至R×100Ω或×1k档，当所测的电阻值较小时，所测的是正向电阻，黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是负极。（6）三极管VT采用9014型号。用万用表的档分别测管子每两极间的正反向电阻。当用一表笔接一电极，另一表笔分别接余下两极所测得阻值较小时，则表笔固定接的那极为基极b。如果是黑表笔接b，则此管·为NPN管；反之即为PNP管。在余下的两极中先假定一极为集电极c，另一极为e，如果是NPN管，黑笔接c，红笔接e；若是PNP管则相反。测试放大作用，并记住表针偏转位置；然后把假定的c，e极对换，再测试其放大作用，比较两次结果，其中偏转角度大（电阻小）的那次假设是正确的，这样c，e极也缺别出来了。三、实验步骤

第一，准备好全套元件后，用万用表粗略地(因出厂前已测量过)测量一下各元件的质量，做到心中有数。这里的CD对4011可选用任何国家生产的双排14脚类似的集成块：可控硅选用的是1A单向进口的可控硅，若所需负载电流大则可选3A、6A、10A、12A等，它的测量方法：用R1档，将红表笔接可控硅的负极，黑表笔接正极，这时表笔无读数，然后用黑表笔触一下可控极的K，这是表笔有读数，黑表笔马上离开这时表针仍有读数说明可控硅是完好的：驻极体选用的是一般收录机用的小话筒，它的测量方法是：用RX100档将红表笔接外壳的S、黑表笔接D，这时用口对着驻极吹气，若表针有摆动则说明驻极完好，摆动越大灵敏度越高；光敏电阻选用的是625A型，有光照时电阻为20K以下，无光时电阻大于100M、说明该元件是完好的。二极管采用的是整流二极管1N4007。总之元件的选择可灵活掌握，参数可在一定范围内选用。

第二，焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装，紧贴电路板，焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单向可控硅等元件时千万不要装反，注意极性的正确（电解电容:管脚长的为正，短的则为负.二极管：有白色圈的一边为负，没有的一边为正），否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。第三，调试前，先将焊好的电路板对照印刷电路图认真核对一遍，不要有错焊、漏焊、短路、元件相碰等现象发生。通电后，人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。如用万用表检测时，只用将万用表两表笔接触电路板相应处即可。

调试时应先将光敏电阻的光挡住，将ab分别接在电灯的开关位上，在驻极体附近轻拍双手发出声音，这时灯亮，隔一段时间，在无其他声响发出的情况下，灯自动熄灭。若用光照射光敏电阻，再用双手在驻极体附近重拍发出声音，这时灯不亮。说明光敏电阻完好，本人实验成功。若不成功请仔细检查有无虚假错焊和拖锡短路现象。四、总结与心得体会在学校、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，我们花了一个星期的时间进行传感器原理及应用的课程设计，而我设计的课题是声光控延时开关的设计，可以有效解决上述问题。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。回顾起此次传感器课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到模拟实践，学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。这次课程设计将我们学到知识应用到实践，深化了对传感器设计的认识，是我们从实践中获得新知。本次设计还有很多的不足，做得比较辛苦效果也许不好，很多东西平时学得也不透彻，我觉得这次课程设计从每一个细节都在锻炼着我们。我希望我们都能从中收获很多，能把知识变成自己的东西。在设计过程中，通过查阅资料，阅读文献，我学到了很多切实有用的分析方法和技巧，这对于我以后的学习有很大的帮助。这更使我认识到，学习学的是方法，设计学的是思想。因此，要多总结别人的方法，来形成自己的思想，这样学到的东西才实实在在。五、参考书目1.强锡富，《传感器》，机械工业出版社2.徐同举，《新型传感器基础》，机械工业出版社3.刘亮等，《先进传感器及其应用》，化学工业出