传感器课程设计(声光延时)报告

青岛农业大学海都学院工程系传感器课程设计报告设计题目声光控延时开关电路学生专业班级学生姓名（学号）指导教师完成时间2012年5月30日实习（设计）地点工程系实验室2012年5月一、课程设计目的和任务1：了解声光控开光元件的工作原理；2：加强焊接技术；3：完成焊接并使电路的灵敏度高，在低亮度时遇到声响即启动开关，使灯亮，无声响时，一定时间后灯灭，且在有足够强度光时，遇到声响灯也不亮；4：电路要稳定，性能要可靠5：独立完成声光延时控件的焊接工作，并测试成功二、分析与设计设计任务分析：为使电路可以在天黑以后，控制当有人走过楼摘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，当人们走过楼道延时几秒钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮。所以需要光敏电阻感受光强弱和可控硅及延迟元件（CD4011）及一系列电容电阻组合而成设计方案论证方案一：用光敏管，CD4069控制的应用电路它用一块CD4069，非门a与R9组成放大器，用于蜂鸣片HTD接收声音信号的放大，非门b对放大的信号脉冲加以整形，非门c，d及R7，R8构成典型的施密特触发器。工作原理大概如下：白天关线较强，光敏管VT受光导通，此时无论有无声音触发，1引脚为低电平，经c，d，e，f作用后，8引脚亦为低电平，可控硅截止，灯泡不亮；夜晚时，光敏管VT呈高阻，电平比较器退出强制复位状态，此时，若有声音触发HTD，则经放大整形后，使1引脚电平高于门限电平，电路翻转，对C3充电，使在声音信号消失后，5引脚能够保持数十秒的高电平，8引脚处于高电平，触发可控硅导通，灯泡发亮方案二：用光电传感器及集成块NJM2072D制作的应用电路工作原理大概如下：市电经C5，R5降压，DW稳压，VD整流，C滤波获得约6V的直流电供NJM2072D正常工作。驻极体话筒拾取声触发信号，经C1耦合输入IC，2,3引脚外接RG可改变IC内放大器的增益，C3决定了声控可重触发单稳延时时间。R1为MIC的直流偏置电阻，C2为放大器高频滤波电容。白天，光敏电阻受光，阻值在200-400欧姆之间，所以IC内放大器增益小于1，这时任何声信号都不足使6引脚输出电平改变，VT截止，VS无触发，灯不亮；夜晚时，光敏电阻阻值较大，他几乎不影响IC内部放大器的增益，若有信号被MIC拾取，则经IC放大使其6引脚由高电平转为低电平，VT导通，R4上的电压触发VS导通，灯亮方案三：声光控开关CD4011应用电路简要分析其优点：其采用集成块CD4011，与前两个相比制作起来成本低、并且节电又方便。同时，对声音的灵敏度适中，而且原件容易设计。通过各方面分析，我们应用第三个方案，具体情况如下：详细设计：若将该装置安装在楼道、走廊或卫生间等场所，在夜间，有人走动或发声时，灯会自动点亮延时数秒后自动熄灭。在白天，一直不亮首先集成电路CD4011是4对与非门，只有当门1的1，2引脚输出高电平时，3引脚为低电平；作为门2的5，6引脚输入，则门2的4引脚输出高电平；再经门3和门4两级反相后，门4的11引脚输出高电平；单向可控硅Q2的控制极为高电平，阳极和阴极加正电压后，可控硅导通在白天，RT光敏电阻受光照射，阻值较小，CD4011的门1的1引脚呈低电平所以3，5，6引脚呈高电平，4引脚呈低电平，两级反相后11引脚呈低电平，单向可控硅控制极G呈低电平，可控硅截至，此时无论声音多大，灯都不亮在晚上，因光线较弱则光敏电阻的电阻值增大，故CD4011的门1的1引脚呈高电平，当有人走动时MIC声波转换为电信号经三极管Q1放大，使2引脚电位由低转到高，则门2的4引脚输出高电平，4引脚通过二极管D6向电容C2充电到阀值电压，门4的11引脚输出高电平，单向可控硅的控制极G为高电平，可控硅导通，灯亮人过声息，门2的4引脚为低电平，由电容C2的电压维持门3的输入高电平，10，12，13引脚为低电平，所以11引脚为高电平，控制极G为高电平，可控硅导通，灯不熄，状态不变，此时由D6隔离C2经R5开始慢慢放电，约50s后电压降到关门电压值，门3，4翻转，11引脚转为低电平，可控硅截至，灯灭二极管D1-D4将串接灯泡的220V交流电经桥式整流电路与单向可控硅接成回路，同时由R7,D5限流权压，只向CD4011电路的引脚14VDD传输约7V的直流电压和0.7MA的工作电流原理图及元器件清单如下：元器件清单名称规格用量位号线路板DET-283一片集成电线TG4011BP一块IC1三极管9014一个Q1可控硅100-8一个Q2咪头54+_2DB一个MIC光敏电阻625A一支RT二极管4007四支D1-D4稳压二极管7.5V一支D5二极管4148一支D6电阻器22K一支R1电阻器30K一支R3电阻器33K一支R6电阻器200K一支R7导线一米一根电阻器300K一支R4电阻器3.9M一支R2电阻器390K一支R5瓷片电容223P一片C4瓷片电容104P一片C1电解电容47U25V一个C2电解电容100U25V一个C3铜柱5*5*7.7MM二个螺丝PT3*5MM三个螺丝BM3*5MM四个螺丝BM3*25MM二个塑胶一套原理图如下：系统实施系统实现过程中首先要了解工作原理及各元器件的作用以保持接好的电路不出现错误，连接电路时要确保每条线路接触性良好，明白各个管脚与哪里相对应，搞清楚元件间的联系，它们在一起有哪些作用，接在一起又能实现哪些功能，它们之间有什么相互的影响。在元器件的安装焊接时要注意不能使放置位置发生错误，特别注意的有咪头（在咪头表面有三个箭头符号的为负极），三极管（根据电路板上的图形放置，圆形部分与三极管的圆形部分相对应），可控硅（因其形状与三极管相同，判断方法与三极管相同），光敏电阻（高于其他元器件，便于接受光线）在焊接时温度不宜过高，特别是集成电路的焊接更要注意，另外焊接时间要适当，时间过长，温度高会使元件损坏，时间过短，会发生虚焊在焊接结束后，接线时要注意线路连接良好，且不发生漏电现象测试时要注意用物品盖住盒盖，以使光源强度变小，周围要尽量保持安静，使在测量时灵敏度的检测更准确，测试接线时注意安全，先断电再接线运行结果：灵敏度高，在刚接线时，灯亮，一段时间后灯灭，发出声音后，灯亮实物图：总结与体会通过这次课程设计让我明白了要想成功的做好一件事并不是一件简单的事。在此次声光控开关电路的设计与制作中让我学习到了很多。首先我了解了声光控延时开关电路的组成及工作原理，我学会了辨别电阻的阻值，判断二极管，电容，三极管等元件的极性，并且认识到整个电路中各个部分的结构和在电路中起的作用，以及声光控开关的电路安装和焊接。使我的动手能力有所加强，课本上所学的知识得到了运用，让理论和实践更加紧密的得以结合，增强了我的实践能力。整个设计过程中焊接与去年相比很顺利，但是焊点仍不是很漂亮，仍需要在以后的实习过程中多加练习。最后亲手制作的电路板还是调试成功了，看到电路能够实现功能，很有成就感。成功的同时通过参考一些图书自己又思考了更多，如果我们想要使灯亮时间更长就要改变R5和C2的值以此减慢放电时间，另外在声光控延时开关电路的基础上可以延伸出更多的节能电器。比如：在此基础上如果要完成室内电灯的自动开关又需要哪些改进呢？这时候我们当然不能再让延时开关只保持几十秒，甚至我们要改进更多的电路系统；又比如：如果我们应用的不是光敏电阻而是热敏电阻或压敏电阻等其他电阻，我们又该如何应用呢？当然光敏电阻也是很好用的，它不仅可以有效地节省资源，同