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声光控电路设计报告

设计任务
声光控照明电路的主要原理:利用光学、声学和电子学的原理,即用光敏三极管和声音传感器将光亮程度和声音信号转换成电信号,从而推动晶闸管导通使电路正常工作。

作为一个智能化声光控照明电路应具有以下功能:
①白天电路呈封锁状态,电路不工作;
②夜晚电路随声音信号而工作,点亮灯泡;
③点亮灯泡并可以延时30s。

●工作原理
在接通电源的情况下,根据光亮程度决定电路是否工作。

当光亮程度低时,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,该电信号经放大电路放大后送到处理器处理,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的时间与设计要求的功能,从而点亮灯泡。

●原理框图
实际上这是一个由声、光双重控制的电路,其主要作用是,在夜晚或光线较暗的时间段,当外部环境中有任何声音发出时(如有人走过),灯泡将自动点亮,约1分钟后又自动熄灭;而在白天或光线强烈的时候,无论外部环境中是否有声音发出,灯泡都不会被点亮,达到节能的目的。

●电源
声光控制电路要正常工作,需要约+12V左右的电源电压,其供电过程如下:在灯泡不亮时,220V经灯泡和桥式整流电路后,在TP1点得到约100V左右的直流电压(电压大小视灯泡瓦数而定),经R1降压,D5隔离、DW稳压后,在C1(TP2点)端得到约12V的直流电压,为后面的声光检测电路供电。

●受控电路
该电路中,灯泡的点亮与熄灭由可控硅(VT)控制:当可控硅导通时(可控硅的A、K极相当于开关接通),220V电源将通过桥式整流电路、可控硅为灯泡供电,灯泡发光;而当可控硅截断时,灯泡供电回路被阻断,不能发光。

而可控硅是否导通,取决于其控制级(G)是否有触发电压,该触发电压来自于声音和光线检测电路,当“光线暗、有声音”这两个条件同时满足时,声光检测电路将产生一个触发电压送给可控硅G级,并且该电压每次只能维持约1分钟左右;当“光线暗、有声音”这两个
条件有一个不满足时(即白天、晚上但无声),声光检测电路均不会使触发电路产生触发电压,可控硅也就不会导通。

●声控部分(声音检测电路)
声音检测由MIC(驻极体话筒)完成,当外部环境中有声音发出时,话筒+端(TP3)将输出交流音频信号,该交流信号经Q1放大后,从R5、C3端耦合输出,然后经R6、R7送至Q2、和Q3,若声音信号能正常到达Q2的基极,则信号中的正半周部分将使Q2导通,Q2导通后,Q3也将跟着导通,此时,+12V电源将通过Q3和D6快速给电容C4充电,只要瞬间发出的声音即可以使C4上充足电压(约6-8V),该电压经R12送到可控硅的控制级G,使可控硅导通,灯泡发光。

随着电容C4上电压经可控硅放电,C4(TP6)电压将慢慢降低,当降到一定程度时(实测约0.9V以下),该电压不足以维持可控硅继续导通,可控硅将截断,灯泡熄灭。

直到下一次有声音时C4被重新充电才能再次导通。

按图中参数,C4的容量所充电压大约能维持可控硅导通1分钟左右,增大或减小C4的容量,可以延长或缩短灯泡发光的时间。

●光控部分(光电检测电路)
光线检测电路主要由光敏电阻RG完成,该电阻的特点是,当照射到该电阻受光面上的光线弱时(比如晚上时),该电阻将呈现很大的阻值(MΩ以上);而当照射到其受光面上的光线较强时(白天时),其阻值将急剧减小,相当于一个很小的电阻,正是由于白天时RG呈现出较小的阻值,故即使话筒接收到声音信号,当声音信号经过R6和RG组成的分压电路时,只会在RG上产生很小的压降,即相当于被RG旁路到地,不能到达Q2的基极,从而使Q2和
Q3都处于截止状态,C4无法得到充电,可控硅得不到触发电压处于截断状态,灯泡不发光。

原理图
电路调试与问题
问题:零线和火线短接
因为板子比较小所以零线和火线距离很近容易交火短路
解决方法:
将火线和零线相连的电焊接间隔调大,将零线和火线间的铜片用锯条去除。

将零线和火电的链接处尽可能不露出。

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。

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,否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。

调试前,先将焊好的电路板对照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。

本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住,将电源接上,用手轻拍驻极体话筒,这时灯应亮,若用光照射光敏电阻,再用手重拍驻极体话筒,这时灯不亮,说明光敏电阻完好,这时
开关就制作成功。

若没有实现相应的功能,请仔细检查有无虚假错焊和拖锡短路现象。

功能测试与结论
当光敏电阻受到强光刺激时,无论如何发出声音灯泡都不会被点亮。

当光敏电阻被遮挡后,发出响声,灯泡被点亮,过31s左右的时间,灯泡自动熄灭。

经过多次的测量声光控电流功能完好。

设计总结体会
本次我设计的题目是声光控楼道灯开关设计,这是一种声音和光照双重控制的照明灯开关,它可以用于楼梯、过道、库房等场合。

白天光照好,不管过路者发出多大声音,都不会使灯泡发亮。

夜晚光暗,电路的拾音器只要检测到有碎发声响,就会自动点亮灯泡为行人照明,过几十秒后又自动熄灭,节约电能。

本设计思路清晰、逻辑合理,将我所学的专业知识得到了全面的运用,更提高了我的专业知识水平。

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,有效益。

由于此开关在光线较暗时是否接通取决于声音的强弱,因此为加强其工作效应,设计了信号放大整形电路,微弱的信号经过此电路加工也能使开关正常工作。

这次项目设计将我学到的知识得到了很好的应用,深化了传感器应用、模拟电子设计的认识,使我在设计的实践中获得新知。

这次实践操作,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,我学会了分析电路、设计电路的步骤以及计算机辅助作图等。

在此设计中利用到了三极管的放大、光敏效应,特别是让我温习了传感器的知识与应用,进一步巩固和掌握了前面所学的基础知识,加深对了对模拟电路、模数转换的理解,对元器件的使用更加深刻。

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