《传感器课程设计---声光控延时开关电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器课程设计---声光控延时开关电路（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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 30 日一、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1. 设计任务分析：为使电路可以在天黑以后，控制当有人
2、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2. 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
3、 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
4、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
5、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：3. 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
6、 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，
7、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4. 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
8、 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 47U 25V 一个 C2电解电容 100U 25V 一个 C3铜柱 5*5*7.7MM 二个螺丝 PT 3*5MM 三个螺丝 B
9、M 3*5MM 四个螺丝 BM 3*25MM 二个塑胶 一套原理图如下：三、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
10、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：四、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
11、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，同时也可以运用于防盗器等方面，这都是以后自己要学习的方面。五、参考书目1：陈尔绍主编传感器使用装置制作集锦人民邮电出版社 1999 年 10 月第一版2：刘南平主编电子产品设计与制作技术科学出版社 2009 年 1 月第一版3：宋晓梅主编现代电子系统设计教程北京大学出版社 2011 年 2 月第一版4：阎石主编数字电子技术基本教程清华大学出版社 2007 年 8 月第一版
