電工電子技術(shù)課程設計聲光控開關(guān)的設計

電工電子技術(shù)課程設計課程名稱：電工電子技術(shù)課題名稱：聲光控開關(guān)的設計專業(yè)班級：姓名：學號：指導教師：2012年12月10日目錄設計目的及意義-----------------------------------------------------2設計任務及要求-----------------------------------------------------2聲光控開關(guān)框架介紹------------------------------------------------3聲光控開關(guān)電路介紹------------------------------------------------4原件清單---------------------------------------------------------------6致謝---------------------------------------------------------------------------------7參考文獻---------------------------------------------------------------------------8第一章設計目的及意義公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道普遍使用機械手動開關(guān)，由于各種原因往往出現(xiàn)許多燈泡點亮長明的現(xiàn)象，故使燈泡壽命短，浪費電量，為國家、單位、個人造成經(jīng)濟損失。另外，由于頻繁開關(guān)或其他人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，既增大了維修量、浪費了資金，又容易造成事故隱患。因此，設計研究一種電路新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便的聲光控開關(guān)顯得相當有必要。使公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道燈在白天時不亮，晚上聞聲自亮，待人走后，幾十秒后自動關(guān)閉，既方便，又省電。用聲光控延時開關(guān)代替住宅小區(qū)的樓道上的開關(guān)，只有在天黑以后，當有人走過樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其它聲音時，樓道燈會自動點亮，提供照明，當人們進入家門或走出公寓，樓道燈延時幾分鐘后會自動熄滅。在白天，光線達到一定照度，即使有聲音，樓道燈也不會亮，可以達到節(jié)能的目的。這樣既方便又經(jīng)濟！第二章設計任務及要求1、該開關(guān)具有光控功能，在一定照度下才能工作，照度可調(diào)；2、具有聲控功能，在照度滿要求的情況下，一有聲響便自動工作；工作時間可調(diào)。拓展要求：盡量提高靈敏度。第三章聲光控開關(guān)框架介紹聲光控開關(guān)必須同時具備兩個條件，聲光才起作用。從聲光控開關(guān)的結(jié)構(gòu)上分析，開關(guān)面板表面裝有光敏電阻，內(nèi)部裝有話簡。如圖3.1所示，聲音通過話筒檢測，在較暗的情況下，話筒檢測到聲音，通過判別電路判別后，有延時電路和開關(guān)電路控制開關(guān)閉合控制燈泡點亮，延時幾十秒后開關(guān)斷開控制燈泡熄滅；亮度通過光敏電阻檢測，受光照時呈低阻態(tài)，通過判別電路和延時電路使開關(guān)不會閉合，即使話筒檢測到聲音也不會閉合，而在黑暗條件下，光敏電阻呈高阻態(tài)，此時聲音檢測才會有效。以此聲音和亮度檢測配合來實現(xiàn)聲光控。圖3.1聲光控開關(guān)原理圖第四章聲光控開關(guān)電路介紹聲光控電路如圖4.1所示，芯片選用CD4011，CD4011是一個包含4個與非門的CMOS電路，每個與非門有2個輸入端一個輸出端。當兩輸入端有一個輸入為0，輸出就為0。只有當輸入均為1時，輸出才為1。這符合第三章里聲光控的配合原理。如圖4.1所示，開關(guān)電路中聲音檢測采用駐極體話筒MIC，三極管T2組成放大器。無聲響靜態(tài)時T2是處于飽和導通狀態(tài)，當有聲響時，話筒MIC接收聲響信號，可使T2截止。亮度檢測由光敏電阻RG完成。電路使用的CMOS數(shù)字集成電路CD4011，內(nèi)含有四個2輸入端與非門。CD4011中除其中一個直接用為2輸入端與非門作為判別電路外，其余三個均接成反相器作放大器用。D6、R6、C4組成延時電路。開關(guān)采用可控硅T1。二極管D1~D4與可控硅T1組成可控整流電路，當T1導通時，燈泡LAMP發(fā)亮；T1截止時，燈泡熄滅。白天時，光敏電阻RG受光照呈低阻態(tài)，CD4011（13）腳始終為低電平。這時不管CD4011（12）腳為高電平（有響聲使T2截止）還是低電平（無聲響T2飽和導通），與非門輸出（11）腳始終為高電平。經(jīng)三次反相后，（10）腳輸出為低電平，可控硅T1截止，燈泡不亮?？梢娪捎诠饷綦娮鑂G受光照作用，白天燈泡一直不會亮。晚上天黑時，光敏電阻RG無光照呈高阻態(tài)，CD4011（13）腳始終為高電平。這時如果無聲響，T2飽和導通，（12）腳為低電平，則與非門輸出（11）腳仍然為高電平，電路狀態(tài)與白天相同。但當有聲響發(fā)生時，話筒MIC接收聲響信號使T2截止，（12）腳為高電平，與非門輸出（11）腳變?yōu)榈碗娖?，?jīng)一級反相放大后，（3）腳輸出高電平。此時（3）腳輸出的高電平經(jīng)導通的D6迅速對電容C4充電，使（5）（6）腳升至高電平，再經(jīng)兩級反相后，（10）腳輸出為高電平，由此觸發(fā)可控硅T1導通，燈泡點亮。聲響消失后，T2恢復飽和導通，（12）腳為低電平，（11）腳輸出高電平，經(jīng)一級反相放大后，（3）腳輸出低電平。此時由于C4還來不及放電，D6截止。隨后C4通過R6緩慢放電，C4兩端電壓即（5）（6）腳電壓逐漸下降。當（5）（6）腳電壓下降至低電平電壓值（1V左右）時，（4）腳輸出高電平，（10）腳輸出低電平使T1截止，燈炮熄滅。由此可見，燈泡發(fā)亮的維持時間主要取決于C4的放電時間常數(shù)。改變電阻R6的阻值，可調(diào)整延時時間，通常設計延時45~60秒左右。調(diào)整電阻R5，可改變電路白天到黑天的亮度閾值。話筒靈敏度可由R2調(diào)整。這樣就實現(xiàn)了光明度和聲敏度的調(diào)整，適合不同環(huán)境下的使用。第五章原件清單序號元器件名稱型號數(shù)量1芯片CD401112二極管IN400743二極管IN414814光敏電阻15電阻R1270K16電阻R222K17電阻R318電阻R430K19電阻R5330K110電阻R6111電阻R756K112三極管9014113極性電容C1100μf114電容C2、C3μf215極性電容C410μf116鎢絲燈泡220V/100W117晶閘管T1118話筒MIC1致謝這次電工電子技術(shù)課程設計，經(jīng)過不懈的努力，我終于順利的完成了聲光控開關(guān)的設計。在此要特別感謝老師平時悉心的向我們傳授專業(yè)知識，讓我了解了電工電子這門課程和相關(guān)知識。此次設計，不但讓我明白了聲光控開關(guān)的原理，同時讓我明白了節(jié)約能源與我們每一個人息息相關(guān)，只要從身邊的小事做起，每個人節(jié)約一點能源，地球就會減少很多負擔，環(huán)境就會減輕很多污染。經(jīng)過這次設計，我同時深深的感受到自己專業(yè)知識的欠缺，以及將理論與實際相結(jié)合能力的欠缺，所以在以后的學習生活中我一定會更加努力的學習專業(yè)知識，并好好培養(yǎng)自己的把理論與實踐相結(jié)合的能力。參考文獻[1].徐淑華，電工電子技術(shù)[M]，電子工業(yè)出版社，2011年9月.[2].康華光，電子技術(shù)基礎[M]，高等教育出版社，2006