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1、电工电子技能训练总结报告项目名称：声光双控延时开关电路的设计与制作所在学院：矿业技术学院 姓 名： 杜奕飞 同组成员： 郭恩博 杜奕飞 王界骄 王鹏 刘毅 指导教师：宋绍楼 毛姣姣 施泽勇 训练地点：静远218 完成时间：2017年7月2日 摘要声光双控延时开光不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公室、教学楼等公共场所，它具有体积小，外形美观，制作容易，工作可靠等优点，而且降低能耗，节约能源，注重环保是当今世界的主潮流。此外，它在一定的场所使用还可起防盗作用。它是公共场所照明开关的理想选择，被人们誉为“长明灯的克星”。本次设计的是一个灵敏度较高的声光控制开关，行人只要拍个巴掌就能电路触
2、发。本电路仅使用一只CMOS门电路TC4081BP、一个CRZ2-113F型小型驻极体式电容话筒、一个CdS型光敏电阻器以及若干电阻、电容配合就能将电路触发，使其导通，将电灯打开。它不需要发送关闭信号，由电路自身的延时电路将灯关闭。当灯被打开后，延时电路延时约25s后将灯自动关闭。该电路还具有自动光控作用，在白天由光敏电阻器控制着电路。即使受到声音信号的触发，开关也不会打开。关键词：变压；整流；滤波；稳压；检音、感光；放大；整形；延时可调。III目录1 市场同类产品综述32 设计方案及原理分析52.1 主要电子元器件清单52.2 CD4011构成的声光控延时开关参考电路52.3工作原理63 电
3、路制作及调试、试验93.1 灯一直不亮93.2 灯常亮不熄93.3 实际操作94 技术经济分析95 总结106 参考文献101 市场同类产品综述随着传感器技术的不断成熟，国内外已经将传感器技术列为优先发展的科技领域之一，声光传感器由于反应速度快，能实现非接触测量，而且精度高、分辨力高、可靠性好，加之半导体光敏器件具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点，因而广泛应用于军事、宇航、通信、检测与工业自动化控制等多种领域中。为此我们设计了声光控台灯电路，这是一种电路新颖、安全省电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光双控台灯开关。本声光控制开关的设计节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了
4、资金，使用效果良好,方便了人们的日常生活，随着科学技术的发展，公共场所照明控制手段也在日新月异地更新，除了声光控开关外，还有微波感应开关和热释远红外感应开关.但就目前而言，微波感应开关的抗干扰性能尚不理想，红外感应开关在性能上较为理想，但安装复杂，价格也偏高，比较适合在一些管理完善的场所如宾馆、大饭店楼道及家庭走廊应用，在普通住宅楼、办公楼道等场所的照明控制考虑到价格、管理及安装方便等因素，根据我国情,可以预计在相当一段时期内，声光控延时开关将是首选的主流产品。2 设计方案比较，电气原理图绘制，电路工作原理简要分析2.1 主要电子元器件清单序号元器件名称器件型号位号备注1单向可控硅MCR100
5、-6VS2光敏电阻RL5-10kRL3驻极体话筒MCHB-EM-4FMC3V/2.2k-60+2DB4三极管C9014VT5二极管1N4007VD1-VD4RU2(1A,600V)6二极管1N4148VD67稳压二极管12VVD58逻辑门电路芯片CD4011A(-)二输入四与非门9电阻R13k10电阻R23M续表序号元器件名称器件型号位号备注11电阻R3510k12电阻R44.7k13电阻R53.3M,14电阻R627k15电阻R733k16电阻R8120k17电容C10.1uF18电解电容C222uF/16V19电解电容C347uF/16V20排针2针2.2 CD4011构成的声光控延时开关
6、参考电路2.3工作原理光敏电阻器是利用半导体光电效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感，它的电阻值能随着外界光照强弱变化而变化。在无光照射时，它呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小。常见的光敏电阻的外形，光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片(或树脂防潮膜)和电极等组成。光敏电阻广泛应用于各种自动控制电路（如自动照明灯控制电路、自动报警电路等）、家用电器（如电视机中的亮度自图1动调节，照相机中的自动曝光控制等）及各种测量仪器中。声光控延时开关的电路原理图。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vd1vd4，使电路结构简单，工作可靠性高。顾名思义，声光控
7、延时开关就是用声音来控制开关的“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。声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒b1接收并转换成电信号，经c1耦合到Q1的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门(U1A)的1脚，R2、R6是Q1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RL1等元件组成光控电路，R7和RL1组成交流24V声光双控延时开关电路串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，RL1两端的
8、电压高，即为高电平s时t=2r8c3，改变R3或C5的值，可改变延时时间，满足不同目的。U1C和U1D构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当C5充电到一定电平时，信号经与非门U1C和U1D后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；C5充满电后只向R3放电，当放电到一定电平时，经与非门U1C和U1D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d1d4将交流24v进行桥式整流，变成脉动直流电，又经R9降压，c2滤波后即为电路的直流电源，为B1、Q1、IC等电路供电。为安全起见，当学生第一次调试该电路时，请使用交流24V的安全电压。当电路的功能调
9、试完成并符合要求之后，只需把电阻R9换为83K，该电路就可用来控制交流220V电路中100W以内的白炽灯，即可直接取代普通墙壁手动开关而不必更改原有照明线路。改造后的电路图如下图3所示。交流220V声光双控延时开关电路。为此在选择电路元器件时应选择灵敏度较高的声音传感器组成声控电路控制电路的前端，同时还要为该传感器设置传感条件如声音响度必须在20DB以上才能响应等。中间端采用触发器构成，利用触发器不触不发，一触即发的特点去推动照明电路工作，触发器的选择也应选择灵敏度高，响应时间短的触发器如D触发器，JK触发器等。 2.1.3 光控电路光控电路的主要原理：利用光敏元件随光照强度的变化而阻抗发生变
10、化的特点，去控制电信号的强弱，再由传感器将变化的电信号传递给触发器，只要电信号强度达到一定程度将触发触发器使其导通工作。在这样的电路设计中，对电路元器件的要求也极为高，尤其是光敏元件。光敏元件是光控电路功能实现的核心，必须保证其各项参数的精确、稳定。半导体光敏元件是基于半导体光电效应的光电转换传感器，又称光电敏感器。采用光、电技术能实现无接触、远距离、快速和精确测量，因此半导体光敏元件还常用来间接测量能转换成光量的其他物理或化学量。半导体光敏元件按光电效应的不同而分为光导型和光生伏打型（见光电式传感器）。光导型即光敏电阻，是一种半导体均质结构。光生伏打型包括光电二极管、光电三极管、光电池、光电
11、场效应管和光控可控硅等，它们属于半导体结构型器件。半导体光敏元件的主要参数和特性有灵敏度、探测率、光照率、光照特性、伏安特性、光谱特性、时间和频率响应特性以及温度特性等，它们主要由材料、结构和工艺决定。半导体光敏元件广泛应用于精密测量、光通信、计算技术、摄像、夜视、遥感、制导、机器人、质量检查、安全报警以及其他测量和控制装置中。常见光敏元件有：光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等。延时电路基本原理：从20世纪中后期数字电路的飞速发展到今天技术已越来越成熟。自从电子计数器的出现之后各式各样，功能万千的定时/计数器层出不穷。然而正是电子计数器的出现才使得电子技术的发展上了一个新的台阶。定时/计数这一
12、功能在电子电路中的应用，使智能化电路的设计更加名副其实。我们常见的交通红绿灯，公园里的娃娃车等都是采用了定时计数技术的典型示例。我们大家都看过智力竞赛，都有知道抢答器，然而抢答器更是电子定时/计数器的典型应用。虽然我们可以花几元钱就可以从街上买一个不错的抢答器，但要让我们自己动手做一个出来就不是一件容易的事的，它不仅只是我们所看到的结果能够抢答更为重要的是其功能的实现是集成了很多技术。如定时，锁存，显示等等，由此可见定时/计数器的应用不仅广泛，而且意义深远。延时电路原理是利用了电子计数器的原理实现定时功能。延时电路其构成方案一般有三种，即硬件构成，软件构成和软硬相结合构成。对于由硬件构成的定时
13、器，一般是用改变R、C元件值控制定时的，其效率较高，但灵活性，通用性较差如555定时器；而由软件构成的定时器是用执行一段程序来实现定时的，其灵活性通用性较高，但效率较差；故现在设计定时器一般都是采用软硬相结合的方法集两者之长通过编程设定不同的延时常数，而由硬件控制定时过程，其效率和灵活性都得到了较大的提高。如大规模集成电路可编程计数器8253，51单片机通过编程构成计数器等。在一 个实际的电路中延时不是主要目的，而主要目的是为了完善电路功能。故作为一个延时电路，在整个电路中其应在延时结束后能发出一个结束信号，控制电路是否继续工作下去。所以前述声控，光控电路尽管也能实现控制电路的功能，但其功能是
14、不完善的，为此应对其进行改进有三种方案可行：声控延时；光控延时；声光联控延时；此三种方案可用于不同的场合，现就第三种方案加以事例进行分析。电路设计分析：该电路由电源电路、声电转换及放大电路、单稳态延时电路和光控电路组成。为了确保用电安全，220V交流市首先经过1：1 隔离变压器，隔离变压器的初、次绕组级之间没有电的联系，次级任一线与大地之间没有电位差，所以人接触任一线不会触电。但如果同时接触两线也会触电。电路总体框架：电源电路电源电路由C1、Rl、VD、VS及C2组成。交流市电经C1电容降压，VD整流，VS稳压，再由C2滤波后供给整个电路工作。电路采用电容降压，与使用变压器相比，不但缩小了体积，杜绝了噪声，而且也减小了电路能耗。声控电路在本次试验设计中我重点做了声控方面的实验和研究，在选择器材的时候我经过研究比较最终选用了HTD烟点陶瓷片作为声电转换器材。压电陶瓷片是一种结构简单、轻巧的电声器件，因具有灵敏度高、无磁场散播外溢、不用铜线和磁铁、成本低，耗电少、修理方便、便于大量生产等优点而获得了广泛应用。适合超声波和次声波的发射和接收，比较大面积的压电陶瓷片还可以运用检测压力和振动，工作原理是利用压电效应的可逆性，在其上施加音频电压，就可产生机械振动，从而发出声音。如果不断对压电陶瓷片施加压力它还会
