聲光雙控節(jié)能燈設(shè)計說明書（終稿）

畢業(yè)設(shè)計說明書題目：聲光雙控節(jié)能燈產(chǎn)品設(shè)計工藝設(shè)計方案設(shè)計√類型：學(xué)生姓名：學(xué)號：學(xué)院：電子信息工程學(xué)院專業(yè)：機電一體化班級：學(xué)校指導(dǎo)教師：企業(yè)指導(dǎo)教師：2016年4月25日摘要隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的高科技節(jié)能產(chǎn)品出現(xiàn)在我們的日常生活中。其中聲光雙控?zé)粽彰鲙缀踉诿恳粋€居民樓盤的樓道、車庫以及行道都能見到。聲光雙控節(jié)能燈由光敏電阻，話筒（MIC），LM393，繼電器以及LED燈組成。聲光雙控節(jié)能燈是在有光照的情況下，有聲音產(chǎn)生也不亮燈；在無光照的情況下，沒有聲音時不亮燈；在無光照且有聲音產(chǎn)生時亮燈。由于只有在特定情況下（無光照且有聲音產(chǎn)生）才能自動亮燈，所以實現(xiàn)了節(jié)能的目的。電路中繼電器的使用，也保證了燈泡壽命的延長。為人們的日常生活提供了很多便捷之處。關(guān)鍵詞：光敏電阻；聲光雙控；繼電器；傳感器目錄1.緒論 41.1 選題依據(jù)和意義 41.2設(shè)計目標(biāo)和任務(wù) 41.2.1設(shè)計目標(biāo) 41.2.2設(shè)計任務(wù) 42.電路設(shè)計 52.1 光控電路 52.1.1 電路圖（光控電路） 52.1.2材料清單（光控電路） 52.2聲控電路 62.2.1電路圖（聲控電路） 62.2.2材料清單（聲控電路） 62.3聲光雙控電路組合設(shè)計 72.3.1組合電路示意圖 72.3.2材料清單（組合電路） 73.主要元器件介紹 73.1 駐極體話筒（MIC） 73.2光敏電阻 93.3電位器 103.4LM393芯片結(jié)構(gòu)與原理 114.調(diào)試 12參考文獻 13致謝 14附錄作品照片 15緒論選題依據(jù)和意義如今居民生活方式都追求便利，同時也呼吁節(jié)省能源。使用傳感器，利用光、聲等控制，首先方便居民在樓道、車庫、行道等地方夜晚的行走，在電路中，繼電器的使用也使燈的亮滅受到合理的控制，實現(xiàn)節(jié)省能源的主題。1.2設(shè)計目標(biāo)和任務(wù)1.2.1設(shè)計目標(biāo)光聲雙控?zé)舫?yīng)用于人們居所的樓道照明。傳感器制作的光聲雙控?zé)?，采用集成電路，在白天或有光照的情況下，由于光敏電阻特性，電路被斷開，聲音并不會使燈亮；反之，在夜晚或黑暗的情況下，利用人發(fā)出的一系列聲音，經(jīng)聲音接收器轉(zhuǎn)換成電信號，使電路工作從而亮燈。實現(xiàn)了方便使用、省電省能能力強等現(xiàn)代理念。通過這次設(shè)計，進一步了解它的發(fā)明原理，將書本知識運用到實驗中，可提高我們的動手能力、思維活動性以及研究意識。1.2.2設(shè)計任務(wù)選擇光敏電阻為核心控制器件，通過話筒（MIC）接收聲音，利用LM393放大，將此電信號直接控制燈的亮滅。在電路中使用繼電器，在節(jié)能的前提下，也能保證燈的壽命。檢驗時，將靈敏度調(diào)至一個合適的范圍，避免使用時出現(xiàn)在黑暗情況下，有聲音信號也不亮燈的現(xiàn)象。實現(xiàn)在黑暗且有聲音產(chǎn)生時才亮燈的智能燈。達到便利以及節(jié)能的目標(biāo)。 電路設(shè)計光控電路電路圖（光控電路）圖2.1光控電路圖2.1.2材料清單（光控電路）表2.1光控模塊材料清單表電阻1K（3個）4.7K（1個）10K（2個）電位器10K（1個）光敏電阻5528（1個）電容104（2個）100uf(1個)貼片二極管1N4007（2個）貼片LED燈紅（1個）綠（1個）三極管8550（1個）LM393芯片1塊繼電器5V（1個）接線端301-2P（1個）301-3P（1個）PCB板1塊排針若干2.2聲控電路2.2.1電路圖（聲控電路）圖2.2聲控電路圖2.2.2材料清單（聲控電路）表2.2聲控模塊材料清單表電阻1K（3個）510K（1個）10K（2個）51K（1個）電位器10K（1個）駐極話筒MIC（1個）電容104（4個）貼片LED燈紅（1個）綠（1個）三極管s9014(1個)LM393芯片1塊PCB板1塊排針若干2.3聲光雙控電路組合設(shè)計2.3.1組合電路示意圖圖2.3組合電路示意圖2.3.2材料清單（組合電路）表2.3組合電路焊接材料清單PCB板1塊排針若干導(dǎo)線若干主要元器件介紹駐極體話筒（MIC）圖3.1駐極體話筒圖3.2駐極體話筒原理圖聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動膜。它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸發(fā)上一層純金薄膜。然后再經(jīng)過高壓電場駐極后，兩面分別駐有異性電荷。膜片的蒸金面向外，與金屬外殼相連通。膜片的另一面與金屬極板之間用薄的絕緣襯圈隔離開。這樣，蒸金膜與金屬極板之間就形成一個電容。當(dāng)駐極體膜片遇到聲波振動時，引起電容兩端的電場發(fā)生變化，從而產(chǎn)生了隨聲波變化而變化的交變電壓。駐極體膜片與金屬極板之間的電容量比較小，一般為幾十pF。因而它的輸出阻抗值很高(Xc=1/2~tfc)，約幾十兆歐以上。這樣高的阻抗是不能直接與音頻放大器相匹配的。所以在話筒內(nèi)接入一只結(jié)型場效應(yīng)晶體三極管來進行阻抗變換。場效應(yīng)管的特點是輸入阻抗極高、噪聲系數(shù)低。普通場效應(yīng)管有源極(S)、柵極(G)和漏極(D)三個極。這里使用的是在內(nèi)部源極和柵極間再復(fù)合一只二極管的專用場效應(yīng)管。接二極管的目的是在場效應(yīng)管受強信號沖擊時起保護作用。場效應(yīng)管的柵極接金屬極板。這樣，駐極體話筒的輸出線便有兩根。即源極S，一般用藍色塑線，漏極D，一般用紅色塑料線和連接金屬外殼的編織屏蔽線。3.2光敏電阻圖3.3光敏電阻圖3.4光敏電阻結(jié)構(gòu)圖光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達1~10M歐,在強光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.4~0.76）μm的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設(shè)計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計大為簡化。3.3電位器圖3.5電位器圖3.6電位器原理圖電位器是具有三個引出端、阻值可按某種變化規(guī)律調(diào)節(jié)的電阻元件。電位器通常由電阻體和可移動的電刷組成。當(dāng)電刷沿電阻體移動時，在輸出端即獲得與位移量成一定關(guān)系的電阻值或電壓。電位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可視作一可變電阻器。3.4LM393芯片結(jié)構(gòu)與原理圖3.7LM393芯片圖3.8LM393引腳接線圖LM393是高增益,寬頻帶器件，像大多數(shù)比較器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合，則很容易產(chǎn)生振蕩。這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時，輸出電壓過渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個問題，標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計對減小輸入-輸出寄生電容耦合是有助的。減小輸入電阻至小于10K將減小反饋信號，而且增加甚至很小的正反饋量(滯回1.0~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換,使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩，除非利用滯后，否則直接插入IC(集成電路板integratedcircuit，縮寫:IC)并在引腳上加上電阻將引起輸入-輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩，如果輸入信號是脈沖波形，并且上升和下降時間相當(dāng)快，則滯回將不需要。比較器的所有沒有用的引腳必須接地。LM393偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍2.0~30V無關(guān)。通常電源不需要加旁路電容。差分輸入電壓可以大于Vcc并不損壞器件，保護部分必須能阻止輸入電壓向負(fù)端超過-0.3V。LM393的輸出部分是集電極開路，發(fā)射極接地的NPN輸出晶體管，可以用多集電極輸出提供或ORing功能。此輸出能作為一個簡單的對地SPS開路(當(dāng)不用負(fù)載電阻沒被運用)，輸出部分的陷電流被可能得到的驅(qū)動和器件的β值所限制。當(dāng)達到極限電流(16mA)時，輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升.輸出飽和電壓被輸出晶體管大約60ohm的γSAT限制。當(dāng)負(fù)載電流很小時,輸出晶體管的低失調(diào)電壓(約1.0mV)允許輸出箝位在零電平。調(diào)試焊接完成之后，對照電路圖，首先檢查的是是否有漏接和短路情況。使用萬用表電阻檔，若檢測有電阻，則兩點之間連通；反之，則說明兩點之間沒有連通。短路和漏接檢查沒問題之后，接通12V交流電源進行測試。此時光控模塊和聲控模塊的電源指示燈亮。若不亮，則回路焊接有問題。遮住光敏電阻，光控模塊亮燈，聲控模塊不亮燈，若光控模塊不亮燈或者時亮?xí)r不亮，則靈敏度問題，調(diào)節(jié)光控模塊電位器；之后再產(chǎn)生聲音，此時聲控模塊也亮燈。若需要很大的聲音才亮燈，調(diào)節(jié)聲控模塊的電位器至一個合適的度。達到以上的要求說明電路已經(jīng)調(diào)試成功。5.結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計成功的制作出了一個節(jié)能的聲光雙控?zé)?，功能為?.在有光照的情況下，無論任何情況下，都不亮燈。2.在無光照的情況下，有聲音產(chǎn)生時，亮燈。3.靈敏度適宜。此次設(shè)計方便群眾在樓道、車庫、行道無光照的情況下，正常行走；安全節(jié)電省能，使用壽命長，成本低。有很大的實用性。通過本次設(shè)計，我進一步地熟悉了各元器件的工作原理和功能，強化了焊接電路的能力。思考和動手能力得到加強。但是