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1、感测技术课程设计报告感测技术课程设计报告设计课题: 声光控开关的制作 姓 名:学 院: 物理与电气信息工程学院 专 业: 自动化 班 级: 2010 级（1） 、 （2）班 学 号:201001071620、201001071636、201001071645日 期 2012 年 2 月 30 日2012 年 6 月 30 日 指导教师:感测技术课程设计报告 11. 设计的任务和要求.21.1 设计目的.21.2 设计指标.22. 方案设计与论证.32.1 含 555 定时器、光敏三极管、双向可控硅的声光控电路.32.2 运用制成声光控电.32.3 声光控开关 IC CD4011 应用电路 .4
2、3. 设计原理及电路图.43.1 设计原理.43.2 电路图.53.3 模块说明.53.3.1 整流模块 .53.3.2 放大模块 .53.3.3 驱动模块和声光控开关模块 .53.3.4 延时模块 .64. 主要元件功能介绍.64.1 CD4011 .6 4.1.1 CD4011 引脚图及引脚 .64.1.2 CD4011 内部结构 .74.2 可控硅 .74.3 光敏电阻 .84.4 驻极体话筒 .94.5 独石电容.94.5.1 温度补偿类 NPO 电介质 .94.5.2 高介电常数类 X7R 电介质 .104.5.3 半导体类 Y5V 电介质 .104.6 电解电容.105.注意事项和
3、电路调试.115.1 实验安全.115.2 电路调试.116.实验体会.117.元器件清单.12参考文献：.12感测技术课程设计报告 2声光控开关的制作声光控开关的制作1. 设计的任务和要求设计的任务和要求声光控电路是一种用光电传感器制作的能测量光线强弱的装置，用声音检测装置检测声音，使光线小到一定程度并且有声音激励时，能输出控制信号来控制一路信号的通与断。利用这个原理制作成光控开关并应用就成了我们熟悉的声光控灯。随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路技术实现灯的自动发亮、节能节电、延长灯的寿命变得越来越重要。声光控电路已成为人们日常生活中的必需品，它不需要开关，当有人经过时会自
4、动点亮；它被广泛应用于各种公共场所，给人们的生活、带来了极大的方便。声光控开关是声音和光控制电路工作的电子开关。它将声音（如击掌声）和光转化为电信号，经放大、整形，输出一个开关信号去控制各种电器的工作，在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途。我们在此次课设里就是要完成这样的一个声光控电路。1.1 设计目的设计目的1. 掌握三极管的概念及相关物理量。2. 认识声光控开关电路的结构和原理3. 熟练掌握三极管的参数、作用及测量方法。4. 了解效应管、可控硅等元件的作用及测量方法。5. 掌握放大电路的简单分析。6. 培养独立分析电路的能力。1.2 设计指标设计指标整个电路由电源电路，放大电路，
5、处理电路（声控电路、光控电路）及延时电路等部分组成。电源由家用 220 伏交流电源供电，光敏控电路对外界光亮程度的感应相对应的电压信号。从而实现白天灯泡不亮晚上遇到声响时，通过声控电路使灯泡自动点亮，声控电路主要将声音信号转变为电信号，从而要实现自动控制，延时电路声音消失后延长一段光照时间。以增强电路的实用性。1）电路稳定性和可靠性要高。这是控制电路性能的最基本要求，否则自控能力弱，严重时会失去自动控制功能。2）功耗要小。控制电路一直接于交流 220 伏电路上，若功耗特别是静态功耗大，则不利于节能，甚至还会大大缩短控制电路的寿命。3）灵敏度要能调节。这是控制电路正常工作时，对声光控制信息信号的
6、最低要求，控制信号的灵敏度应满足不同的环境要求。4）带负载能力要强。被控灯的功率不尽相同，因此要求控制电路的一定范围的驱动感测技术课程设计报告 3能力。5）触发延时时间要能按要求调节。2. 方案设计与论证方案设计与论证2.1 含含 555 定时器、光敏三极管、双向可控硅的声光控电路定时器、光敏三极管、双向可控硅的声光控电路简要分析其优点：此声、光同时控制的新式照明灯用光敏三极管的输出端控制 555 的触发控制端，用音频放大电路控制 555 的复位端。555 定时器接成单稳态触发器，控制双向可控硅，简单易制、成本低、节电又方便。原理图设计：设计中考虑到光敏电阻的阻值随电压升高有规律的下降，而蜂鸣
7、器则用驻极体话筒代替。具体原理如图:555 定时器接成单稳态触发器，控制双向可控硅，当 555 定时器输出高电平，触发可控硅导通，灯泡亮，当 555 定时器输出低电平时，可控硅未导通，灯泡灭。电路由 l0V 稳压直流电源供电。为使声光同时控制，将光敏三极管的输出端控制 555 的触发复位端，音频放大电路控制 555 的触发端。缺点：在：该电路在声强50dB 时，对照明灯的有效控制率高于 94，过于敏感。很小的声音也会促使灯发光，会造成能源的浪费。2.2 运用制成声光控电运用制成声光控电简要分析其优点：声光控延时开关的电路原理图见图所示。电路中的主要元器件是使用了数字集成电路，其内部含有 4 个
8、独立的与非门 vd 1vd4，使电路结构简单，工作可靠性高。感测技术课程设计报告 4图为设计原理图陶瓷压电蜂呜片 B 把声音变成直流控制电压。通过光敏电阻的改变，使电位发生改变，从而控制晶闸管的通断，从而达到使灯自动熄灭的目的。缺点：降压功能不强，对晶闸管的冲击电流大，对灯泡的寿命有影响。2.3 声光控开关声光控开关 IC CD4011 应用电路应用电路简要分析其优点：其采用集成块 IC CD4011，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，并且原件容易设计。小结：在综合了以上三种电路的优缺点后，我们决定采用第三种方案。3. 设计原理及电路图设计原理及电路图3.1 设计原理设
9、计原理220V 的市电经过灯泡和全桥整流后一路加在单向可控硅 MCR 100-6 上，另一路经 R8限流后给本电路供电。由于一开始可控硅无触发信号，呈关断状态，灯不亮。C3 为主滤波电容，四个二极管整流桥给本电路提供稳定的工作电压。Q1、R2、R3 组成前级电压放大电路，对话筒 MIC 送来的微弱信号进行放大，然后再送入四输入与非门 CD4011 芯片进一步放大，经 C2 的正极给其充电，很快 C2 上就充到了门电路的翻转电压，无光时，当有声音信号时，芯片 1 高电平，2 高电平，则通过 R6 输出信号为高电平使可控硅导通，电灯点亮。在这个过程中，声音信号只需一个瞬时即可，这是因为，当声音信号
10、来时，C2 上的电压很快就充到了电源电压，而这时即使声音信号消失， C2 只能通过 R5 进行放电，所以C2 上将维持一段时间的高电平，这个高电平将维持单向可控硅导通，这就是延时的效果，灯亮后所能延时的长短取决于 C2 上维持高电平的时间长短，所以选择 C2 的大小，可以控制延时的长短。当 C2 上的电压低时，3Y 输出高电平，4Y 输出低电平，单向可控硅的控制端没了触发信号截止，灯熄灭。 有光时，1B 输入为低电平，不论 1A 为高低电平，最感测技术课程设计报告 5后 4Y 输出都是低电平，即可控硅 MRC100-6 都截止，则灯不亮。3.2 电路图电路图3.3 模块说明模块说明3.3.1 整流模块整流模块四只整流二极管
