電力電子課程設(shè)計(jì)-3

遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì)PAGE1-課程設(shè)計(jì)名稱：電力電子技術(shù)題目：樓道節(jié)能燈課程設(shè)計(jì)專業(yè)：電力（或電技）自動(dòng)化班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：

遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)定表學(xué)期2011－2012學(xué)年第一學(xué)期姓名曾彬?qū)I(yè)電力及其自動(dòng)化班級(jí)電力09-3課程名稱電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)論文題目樓道節(jié)能燈課程設(shè)計(jì)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定指標(biāo)分值得分知識(shí)創(chuàng)新性20理論正確性20內(nèi)容難易性15結(jié)合實(shí)際性10知識(shí)掌握程度15書寫規(guī)范性10工作量10總成績100評(píng)語：任課教師王繼強(qiáng)時(shí)間備注課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目樓道節(jié)能燈課程設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)1）了解系統(tǒng)的工作原理。2）掌握普通晶閘管的工作原理和應(yīng)用。3）通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力和分析問題、解決問題的能力。4）通過設(shè)計(jì)使學(xué)生具有一定的計(jì)算能力、制圖能力以及查閱手冊(cè)、使用國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的能力和一定的文字表達(dá)能力。三、設(shè)計(jì)計(jì)劃第一天查找資料第二天分析電路圖設(shè)計(jì)第三天利用元件構(gòu)成實(shí)物第四天完成課題報(bào)告四、設(shè)計(jì)要求1）復(fù)習(xí)課本，收集查閱資料，選定設(shè)計(jì)方案；2）主電路、保護(hù)電路選擇與計(jì)算；3）觸發(fā)電路選擇與計(jì)算；4）繪制電氣框圖（3號(hào)圖一張），電氣原理圖（2號(hào)圖一張）；5）對(duì)主要元器件進(jìn)行計(jì)算選擇，列寫元器件的規(guī)格及明細(xì)表；6）設(shè)計(jì)總結(jié)及改進(jìn)意見指導(dǎo)教師：王繼強(qiáng)劉春喜李國華教研室主任：汪玉鳳時(shí)間：摘要光控?zé)艉吐暪饪責(zé)羰蔷蛹艺彰鞯闹匾M成部分（如樓道、衛(wèi)生間、小巷等），它們的出現(xiàn)使我們的生活方便許多，既可避免摸黑找開關(guān)造成的摔傷碰傷，又可杜絕樓道燈有人開、沒人關(guān)浪費(fèi)能源的現(xiàn)象。介紹了用三極管和與非門芯片實(shí)現(xiàn)光控?zé)艉吐暱責(zé)舻脑?，重點(diǎn)介紹了二者的實(shí)現(xiàn)方法和具體細(xì)節(jié)，及制作過程中遇到的問題和相應(yīng)的解決方案。關(guān)鍵詞：光控?zé)?、聲控?zé)?、光敏電阻、麥克風(fēng)、導(dǎo)通、截至、目錄引言第1章概論1.1課題研究的目的1.2本課題研究的意義第2章基本原理2.1聲光節(jié)能燈基本原理2.2555電路基本原理2.3聲控電路基本原理2.4光控電路基本原理2.5延時(shí)電路基本原理第3章電路設(shè)計(jì)與分析3.1電源電路3.2聲電轉(zhuǎn)換機(jī)放大電路3.3延時(shí)處理電路單穩(wěn)態(tài)路3.4光控電路附電路設(shè)計(jì)圖及所需元器件清單心得體會(huì)參考文獻(xiàn)引言隨著現(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)在我們生活的方方面面，聲控?zé)?、光控?zé)羰蔷蛹艺彰鞯闹匾M成部分，光控?zé)羰怯晒饪亻_關(guān)和LED燈組合而成。聲控?zé)粲甥溈孙L(fēng)，放大電路和LED燈組成。在地球資源日漸衰竭的今日，環(huán)保、節(jié)能是當(dāng)今各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重心，尤其是需要消耗大量電力的照明產(chǎn)業(yè)，基于此目的的研發(fā)工作更是趨向環(huán)保、節(jié)能的特性上著眼。因此，開發(fā)新型高效、節(jié)能、壽命長、環(huán)保的電路對(duì)居家照明節(jié)能具有十分重要的意義。由此聲控、光控LED燈的諸多優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)在正逐漸取代傳統(tǒng)的照明設(shè)備，是照明產(chǎn)品的新興光源，有「綠色照明」光源之稱，未來將光芒耀眼，發(fā)展?jié)摿o限。聲控、光控LED具有節(jié)能、體積小、發(fā)熱量低、壽命長、耗電量小、反應(yīng)速度快、易控制等眾多優(yōu)點(diǎn)，極大的滿足了人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?，因此十分被燈飾業(yè)者看好。光控?zé)?，安裝方便，使用壽命長。集光學(xué)、材料和電路技術(shù)為一體組成的自動(dòng)照明開關(guān)，白天或光線較強(qiáng)時(shí)，開關(guān)電路為自鎖狀態(tài)，LED燈不亮，當(dāng)光線黑暗時(shí)或晚上來臨時(shí)，開關(guān)自動(dòng)打開，LED燈亮，從而實(shí)現(xiàn)了白天自動(dòng)熄滅夜間自動(dòng)打開的目的，節(jié)省了人為的控制。聲光控集聲控、光控、延時(shí)自動(dòng)控制技術(shù)為一體,內(nèi)置聲音感應(yīng)元件,光效感應(yīng)元件,白天光線較強(qiáng)時(shí)，受光控自鎖，有聲響也不通電開燈；當(dāng)傍晚環(huán)境光線變暗后，開關(guān)自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，遇有說話聲、腳步聲等聲響時(shí)，會(huì)立即通電,亮燈，延時(shí)半分鐘后自動(dòng)斷電；能延長燈泡壽命6倍以上，節(jié)電率達(dá)90％。二者都為人們的日常生活提供諸多方便。本文的主要內(nèi)容包括：通過模擬電子技術(shù)的學(xué)習(xí)，提出了一種基于晶體三極管工作狀態(tài)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，結(jié)合光敏電阻的隨著外部環(huán)境的阻值改變的特性，給出光控?zé)舻脑O(shè)計(jì)方案，在此基礎(chǔ)上結(jié)合數(shù)字電子技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，引入拾音器將聲控功能加如其中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)聲控和光控，以下給出了二者詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程，包括軟件設(shè)計(jì)、軟件仿真，以及測(cè)試和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。第一章概論課題研究的目的隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，科技發(fā)展，聲光雙控節(jié)電燈逐步走進(jìn)社會(huì)各個(gè)公共角落，聲光雙控節(jié)電燈不僅適用于住宅區(qū)的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學(xué)樓等公共場(chǎng)所，它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，適合于各種樓房走廊的照明設(shè)備。用聲光控延時(shí)開關(guān)代替住宅小區(qū)的樓道上的開關(guān)，在天黑以后，當(dāng)有人走過樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其它聲音時(shí)，樓道燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，提供照明，當(dāng)人們進(jìn)入家門或走出公寓，樓道燈延時(shí)幾分鐘后會(huì)自動(dòng)熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會(huì)亮，它解決了“長明燈”浪費(fèi)電能的問題，延長燈泡的使用壽命，安全性好，可靠性高。該裝置省去了能耗大、笨重、極易產(chǎn)生熱量的電源變壓器，具有結(jié)構(gòu)簡單、自耗電輕微、性能穩(wěn)定、靈敏度高、通用性強(qiáng)，降低能耗、節(jié)約能源的目的。1.2課題研究的意義通過本課題的研究，加強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力，鞏固了對(duì)所學(xué)知識(shí)的認(rèn)知。通過本次試驗(yàn)我們?cè)O(shè)計(jì)了一種比較節(jié)能的聲光雙控?zé)簦粌H使自己學(xué)習(xí)到了知識(shí)，而且也為社會(huì)做出了貢獻(xiàn)。第二章基本原理2.1聲光雙控節(jié)能燈基本原理聲控?zé)羰且环N聲控電子照明裝置，由音頻放大器、選頻電路、延時(shí)開啟電路和可控硅電路組成。它提供了一種操作簡便、靈活、抗干擾能力強(qiáng)，控制靈敏的聲控?zé)?，它采用人發(fā)的聲音控制信號(hào)，即可方便及時(shí)地打開和關(guān)閉聲控照明裝置，并有防誤觸發(fā)而具有的自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉功能，并設(shè)有手動(dòng)開關(guān)，使其應(yīng)用更加方便。聲控?zé)粲稍捦病⒁纛l放大器、選頻電路、倍壓整流電路、鑒幅電路、恒壓源電路、延時(shí)開啟電路、可控延時(shí)開關(guān)電路、可控硅電路組成。

MIC是一種聲電轉(zhuǎn)換器。電路中LM3900構(gòu)成電壓比較放大器。非門和與非門構(gòu)成信號(hào)邏輯分析電路。555定時(shí)器為定時(shí)開關(guān)。繼電器為照明電路接通開關(guān)。D1，D2，C5，MC78L05CP和降壓器構(gòu)成降壓整流電路。當(dāng)白天時(shí)，光敏電阻RL成低阻狀態(tài)，與非門輸出高電平，555定時(shí)器3腳保持低電平，繼電器開關(guān)K保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，照明電路斷開。當(dāng)夜晚時(shí)，光敏電阻RL成高阻狀態(tài)。阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于R6，輸出高電平。當(dāng)壓電陶瓷片未接收到聲音時(shí)，LM3900的4腳輸出為高電平，電容C2右端為高電平，信號(hào)通過邏輯門電路后變?yōu)楦唠娖?，輸入?55定時(shí)器2腳，555定時(shí)器3腳則保持低電平，繼電器開關(guān)K保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，照明電路斷開。當(dāng)壓電陶瓷片接收到聲音時(shí)，LM3900的4腳輸出為低電平。由于電容兩端電壓不能突變，電容C2右端為低電平，信號(hào)通過邏輯門電路后變?yōu)榈碗娖?。輸入?55定時(shí)器2腳，當(dāng)555定時(shí)器2腳接收到一個(gè)低電平時(shí)，555定時(shí)器3腳則輸出一定時(shí)間的高電平，使三極管T導(dǎo)通，繼電器開始工作，繼電器開關(guān)K閉和，照明電路接通。照明持續(xù)一段時(shí)間后，555定時(shí)器3腳變?yōu)榈碗娖?，繼電器開關(guān)K關(guān)斷，照明電路斷開。2.2555電路基本原理集成定時(shí)器555電路，是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應(yīng)用十分廣泛。它是一種產(chǎn)生時(shí)間延遲和多種脈沖信號(hào)的電路，由于內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了三個(gè)5K電阻，故取名555電路。其電路類型有雙極性和CMOS型兩大類，二者的結(jié)構(gòu)和工作原理類似。二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。 555電路的引腳排列圖如圖2.1所示。555電路構(gòu)成，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，如圖2.2所示。輸出電壓Vo的脈寬t=RCln3，555定時(shí)器內(nèi)部電路見圖2.3所示。圖2.1555定時(shí)器引腳排列圖555+5V67555+5V672348VO15R200KC100uF0.01uF2.3555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.3聲控電路基本原理聲音是我們最為熟知的。人與人需要用聲音去交流，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)出聲音，動(dòng)物會(huì)發(fā)出聲音等等。然而發(fā)此寶貴的資源卻被我們忽視了很長時(shí)間，如今留給我們的就是怎樣合理高效的利用這一資源。以前人們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí)只求一個(gè)‘用’字，只要能用就萬事大吉了，所以我們常見的電路都有很多開關(guān)如照明電路要讓它工作我們必須機(jī)械地去控制它，這對(duì)于當(dāng)今社會(huì)各種各樣的智能化建筑如智能辦公樓，智能化公寓等是非常不實(shí)用的；在這種情況下聲音就派上了用場(chǎng)，聲控作為智能化電路的一部分是一可缺少的；然而要實(shí)現(xiàn)聲控也不是一件容易的事，因?yàn)槁曇羰且荒M量且非電信號(hào)無法在數(shù)字電路中使用，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)聲控電路時(shí)就面臨怎樣把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的問題。要解決這個(gè)問題我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)類似于‘竊聽器’的接收設(shè)備專門用來接聽聲音信號(hào)并將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)轉(zhuǎn)送到下一級(jí)電路。但是作為聲控電路對(duì)聲音信號(hào)的要求既不能太強(qiáng)也不能太弱，太強(qiáng)聲控難以實(shí)現(xiàn)；而太弱電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜也難以實(shí)現(xiàn)，所以最好是能接收到如人的講話聲，腳踏地板聲。當(dāng)這類信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)時(shí)，電信號(hào)一般較弱，必須對(duì)其進(jìn)行放大對(duì)此可選擇功放電路，運(yùn)放電路，差分電路等，根據(jù)電路對(duì)信號(hào)的要求一般選擇運(yùn)放電路較好，提高信號(hào)輸出電壓。經(jīng)過這一步實(shí)現(xiàn)了聲音信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。有了電信號(hào)實(shí)現(xiàn)聲控就容易了，我們可以讓產(chǎn)生的電信號(hào)去觸發(fā)觸發(fā)器使電路導(dǎo)通。對(duì)于這樣的電路設(shè)計(jì)對(duì)外加電源的要求必須穩(wěn)定，不斷電，故最好再為其設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)壓電路這樣才能使電路穩(wěn)定工作。而對(duì)元器件的要求也較高，特別是半導(dǎo)體器件必須保證靈敏度高，各電參數(shù)精確穩(wěn)定，這樣電路才能高效地工作。如今對(duì)于這樣的電路設(shè)計(jì)我們以不必為其煩惱，因?yàn)橛辛寺曇魝鞲衅?，可以直接將聲音信?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，大簡化了電路結(jié)構(gòu)，使聲控電路的設(shè)計(jì)顯得更加容易。下面就運(yùn)用聲音傳感器設(shè)計(jì)的聲控照明電路加以分析。聲控照明電路的主要原理是利用了聲學(xué)和電子學(xué)的原理即用聲音傳感器將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)從而推動(dòng)觸發(fā)器觸發(fā)使電路導(dǎo)通工作。作為一個(gè)智能化聲控照明電路應(yīng)具有能在聲音的控制下實(shí)現(xiàn)電路的導(dǎo)通與截止，聲音的發(fā)出應(yīng)是多方面的如腳步聲物體打擊聲等，響應(yīng)時(shí)間越短越好等功能。為此在選擇電路元器件時(shí)應(yīng)選擇靈敏度較高的聲音傳感器組成聲控照明電路控制電路的前端，同時(shí)我們還要為該傳感器設(shè)置傳感條件如聲音響度必須在20DB以上才能響應(yīng)等。中間端采用觸發(fā)器構(gòu)成，利用觸發(fā)器不觸不發(fā)，一觸即發(fā)的特點(diǎn)去推動(dòng)照明電路工作，觸發(fā)器的選擇也應(yīng)選擇靈敏度高，響應(yīng)時(shí)間短的觸發(fā)器如D觸發(fā)器，JK觸發(fā)器等。2.4光控電路基本原理在第三次科技革命的推動(dòng)下，光能這一偉大的，自然的以及人類生存所必須的寶貴資源在被人類遺忘了若干年后，今天終于得到了廣泛的應(yīng)用。太陽能熱水器，太陽能電池，太陽能浴場(chǎng)等都成為人們熱議的話題，大到天上的人造衛(wèi)星，小到街道的路燈太陽能的應(yīng)用無所不在。而作為智能化電路的設(shè)計(jì)考慮光能的應(yīng)用也是理所當(dāng)然的。在半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展下大大促進(jìn)了光能應(yīng)用的快速進(jìn)步，在發(fā)電，取暖等方面尤為突出，智能化電路設(shè)計(jì)引進(jìn)光學(xué)技術(shù)已不是新奇事了，在光控電路的設(shè)計(jì)中不同于聲控電路復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，隨著半導(dǎo)體光敏元器件的快速發(fā)展，我們?cè)谠O(shè)計(jì)光控電路時(shí)面臨的問題已由怎樣使光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)變?yōu)樵鯓釉陔娐分屑哟箅娦盘?hào)的強(qiáng)度？這一問題如今也以得到了較好的解決，光敏元器件的應(yīng)用在光照的情況下使其電參數(shù)發(fā)生變化從而使其對(duì)電流的阻礙作用減小或增大，進(jìn)而使電路導(dǎo)通或截止，電信號(hào)強(qiáng)弱的改變光控轉(zhuǎn)化為電控電路功能的實(shí)現(xiàn)便容易了。在這樣的電路設(shè)計(jì)中，對(duì)電路元器件的要求也極為高尤其是光敏元件是光控電路功能實(shí)現(xiàn)的核心，必須保證其各項(xiàng)參數(shù)的精確，穩(wěn)定。故在選擇這類元器件時(shí)一定要選擇高靈敏度工作穩(wěn)定可靠的元件，當(dāng)然電路工作的穩(wěn)定是否？功能能否實(shí)現(xiàn)？并不僅僅只和電路元器件有關(guān)，外加電源也是不可忽視的，與聲控電路一樣最好也是給光控電路加上一個(gè)穩(wěn)壓電路確保電路能正常工作。利用光敏元件隨光照強(qiáng)度的變化而阻抗發(fā)生變化的特點(diǎn)，去控制電信號(hào)的強(qiáng)弱，再由傳感器將變化的電信號(hào)傳遞給觸發(fā)器，只要電信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到一定程度將觸發(fā)觸發(fā)器使其導(dǎo)通工作。光控照明電路其主要功能是實(shí)現(xiàn)當(dāng)外界光照強(qiáng)度降低到一定程度時(shí)，使照明電路導(dǎo)通工作。就其方案而言多種多樣，但我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮方案的可行性，穩(wěn)定性以及元器件的靈敏度，尤其是光敏元件必須選擇靈敏度高的這樣電路功能才能較容易實(shí)現(xiàn)，為此我們?cè)谠O(shè)計(jì)光控電路時(shí)，不但要盡量使電路結(jié)構(gòu)簡化，而且要使電路功能強(qiáng)，功能的實(shí)現(xiàn)要可靠穩(wěn)定。2.5延時(shí)電路基本原理從20世紀(jì)中后期數(shù)字電路的飛速發(fā)展到今天技術(shù)已越來越成熟。自從電子計(jì)數(shù)器的出現(xiàn)之后各式各樣，功能萬千的定時(shí)/計(jì)數(shù)器層出不窮。然而正是電子計(jì)數(shù)器的出現(xiàn)才使得電子技術(shù)的發(fā)展上了一個(gè)新的臺(tái)階。定時(shí)/計(jì)數(shù)這一功能在電子電路中的應(yīng)用，使智能化電路的設(shè)計(jì)更加名副其實(shí)。我們常見的交通紅綠燈，公園里的娃娃車等都是采用了定時(shí)計(jì)數(shù)技術(shù)的典型示例。我們大家都看過智力競賽，都有知道搶答器，然而搶答器更是電子定時(shí)/計(jì)數(shù)器的典型應(yīng)用。雖然我們可以花幾元錢就可以從街上買一個(gè)不錯(cuò)的搶答器，但要讓我們自己動(dòng)手做一個(gè)出來就不是一件容易的事的，它不僅只是我們所看到的結(jié)果能夠搶答更為重要的是其功能的實(shí)現(xiàn)是集成了很多技術(shù)。如定時(shí)，鎖存，顯示等等，由此可見定時(shí)/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用不僅廣泛，而且意義深遠(yuǎn)。延時(shí)電路原理是利用了電子計(jì)數(shù)器的原理實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能。延時(shí)電路其構(gòu)成方案一般有三種，即硬件構(gòu)成，軟件構(gòu)成和軟硬相結(jié)合構(gòu)成。對(duì)于由硬件構(gòu)成的定時(shí)器，一般是用改變R、C元件值控制定時(shí)的，其效率較高，但靈活性，通用性較差如555定時(shí)器；而由軟件構(gòu)成的定時(shí)器是用執(zhí)行一段程序來實(shí)現(xiàn)定時(shí)的，其靈活性通用性較高，但效率較差；故現(xiàn)在設(shè)計(jì)定時(shí)器一般都是采用軟硬相結(jié)合的方法集兩者之長通過編程設(shè)定不同的延時(shí)常數(shù)，而由硬件控制定時(shí)過程，其效率和靈活性都得到了較大的提高。如大規(guī)模集成電路可編程計(jì)數(shù)器8253，51單片機(jī)通過編程構(gòu)成計(jì)數(shù)器等。在一個(gè)實(shí)際的電路中延時(shí)不是主要目的，而主要目的是為了完善電路功能。故作為一個(gè)延時(shí)電路，在整個(gè)電路中其應(yīng)在延時(shí)結(jié)束后能發(fā)出一個(gè)結(jié)束信號(hào)，控制電路是否繼續(xù)工作下去。所以前述聲控，光控電路盡管也能實(shí)現(xiàn)控制電路的功能，但其功能是不完善的，為此應(yīng)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)有三種方案可行：①聲控延時(shí)；②光控延時(shí)；③聲光聯(lián)控延時(shí)；此三種方案可用于不同的場(chǎng)合，現(xiàn)就第三種方案加以事例進(jìn)行分析。第三章電路設(shè)計(jì)分析該電路由電源電路、聲電轉(zhuǎn)換及放大電路、單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路和光控電路組成。為了確保用電安全，220V交流市首先經(jīng)過1：1隔離變壓器，隔離變壓器的初、次繞組級(jí)之間沒有電的聯(lián)系，次級(jí)任一線與大地之間沒有電位差，所以人接觸任一線不會(huì)觸電。但如果同時(shí)接觸兩線也會(huì)觸電。電路總體框架：3.1電源電路電源電路由C1、Rl、VD、VS及C2組成。交流市電經(jīng)C1電容降壓，VD整流，VS穩(wěn)壓，再由C2濾波后供給整個(gè)電路工作。電路采用電容降壓，與使用變壓器相比，不但縮小了體積，杜絕了噪聲，而且也減小了電路能耗。3.2聲控電路在本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)中我重點(diǎn)做了聲控方面的實(shí)驗(yàn)和研究，在選擇器材的時(shí)候我經(jīng)過研究比較最終選用了HTD煙點(diǎn)陶瓷片作為聲電轉(zhuǎn)換器材。壓電陶瓷片是一種結(jié)構(gòu)簡單、輕巧的電聲器件，因具有靈敏度高、無磁場(chǎng)散播外溢、不用銅線和磁鐵、成本低，耗電少、修理方便、便于大量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)而獲得了廣泛應(yīng)用。適合超聲波和次聲波的發(fā)射和接收，比較大面積的壓電陶瓷片還可以運(yùn)用檢測(cè)壓力和振動(dòng)，工作原理是利用壓電效應(yīng)的可逆性，在其上施加音頻電壓，就可產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，從而發(fā)出聲音。如果不斷對(duì)壓電陶瓷片施加壓力它還會(huì)產(chǎn)生電壓和電流。壓點(diǎn)陶瓷片有兩種檢測(cè)方法，第一種方法是將萬用表的量程開關(guān)撥到直流電壓2.5V擋，左手拇指與食指輕輕捏住壓電陶瓷片的兩面，右手持萬用表的表筆，紅表筆接金屬片，黑表筆橫放陶瓷表面上，然后左手稍用力壓一下，隨后又松一下，這樣在壓電陶瓷片上產(chǎn)生兩個(gè)極性相反的電壓信號(hào)，使萬用表的指針先向右擺，接著回零，隨后向左擺一下，擺幅約為0.1一0.15V，擺幅越大，說明靈敏度越高。若萬用表指針靜止不動(dòng)，說明內(nèi)部漏電或破損。切記不可用濕手捏壓電片，測(cè)試時(shí)萬用表不可用交流電壓擋，否則觀察不到指針擺動(dòng)，且測(cè)試之前最好用R×l0k擋，測(cè)其絕緣電阻應(yīng)為無窮大。第二種方法是用R×10k擋測(cè)兩極電阻，正常時(shí)應(yīng)為∞,然后輕輕敲擊陶瓷片，指針應(yīng)略微擺動(dòng)。根據(jù)換能器的功能壓電陶瓷片大體上按照發(fā)射型,接收型,收發(fā)型來選用陶瓷,分別對(duì)應(yīng)pzt8,pzt5,pzt4，參數(shù)主要包括：d33,Fr,Fp,D,Cp0。陶瓷片的用量根據(jù)功率極限來算，一般為0.3W/kHz/cm^3，厚度要根據(jù)響應(yīng)或者靈明度來選取。我們?cè)O(shè)計(jì)的聲電轉(zhuǎn)換及放大電路由HTD、V1、V2等組成。聲控元件采用壓電陶瓷片HTD，它對(duì)猝發(fā)聲響極為敏感，作為聲--電換能元件。它將聲響信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)后，通過C3耦合至V1、V2組成的直耦式雙管放大器進(jìn)行放大。該放大器由R2、RPl提供偏流，調(diào)節(jié)RP1，可改變放大器的增益，用以控制聲控靈敏度。R4為直流負(fù)反饋電阻，用來穩(wěn)定工作點(diǎn)。C4為交流旁路電容，用以補(bǔ)償放大器的交流增益，R3為放大器的輸出直流負(fù)載電阻，放大后的負(fù)脈沖信號(hào)經(jīng)C5去觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路，達(dá)到控制負(fù)載的目的。3.3單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路由555時(shí)基集成電路、R6與C6組成延時(shí)回路。穩(wěn)態(tài)時(shí)，555集成塊3輸出端為低電平，當(dāng)其2腳觸發(fā)端得到一負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路即進(jìn)入暫態(tài)，輸出端3腳立刻翻轉(zhuǎn)為高電平、觸發(fā)雙向晶閘管VT導(dǎo)通，燈泡EL發(fā)光。此后，電源經(jīng)R6向C6充電，當(dāng)C6端電位升至約2/3VCC電路又自動(dòng)回復(fù)到初始穩(wěn)定狀態(tài)，3腳恢復(fù)低電平。此時(shí)，可控硅因失去觸發(fā)電路而關(guān)斷，燈泡熄滅，控制電路暫態(tài)結(jié)束，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，等待下一次觸發(fā)脈沖。圖中R5和RP2組成分壓電路，為集成塊的觸發(fā)端提供一個(gè)開門閾值電平，調(diào)節(jié)RP2，使觸發(fā)端2腳的電壓略大于1/3Vcc，迫使3腳輸出低電平。當(dāng)2腳一旦出現(xiàn)負(fù)脈沖信號(hào)時(shí)，單穩(wěn)態(tài)電路即動(dòng)作，適當(dāng)調(diào)節(jié)RP2，也可改變控制靈敏度。3.4光控電路光控電路由555時(shí)基集成電路、V4、晶閘管等組成。在白天，由于光照度較強(qiáng)，V4的e-c間呈低阻態(tài)，為V3提供了一個(gè)較大的偏置電流，使其飽和導(dǎo)通。此時(shí)，V3的集電極即555集成塊的強(qiáng)制復(fù)位端4腳被強(qiáng)制為低電平，555集成塊處于復(fù)位狀態(tài)，使其輸出端3腳恒為低電平，雙向晶閘管因無觸發(fā)電流而關(guān)斷，燈泡EL不亮。因此，白天不管聲控信號(hào)如何增強(qiáng)，555集成塊的3腳始終為低電平，VTH關(guān)斷，達(dá)到白天停止照明的目的。晚間，由于光線明顯減弱，V4因無光照而使e-c間呈高阻狀態(tài)，使V3截止，555集成塊強(qiáng)制復(fù)位端4腳為高電平，555集成塊退出復(fù)位狀態(tài)，電路可受控制。改變R9的值，可以控制光控靈敏度。電路設(shè)計(jì)圖及所需元器件清單元器件名稱數(shù)量備注555定時(shí)器1NE555555定時(shí)器1NE555C1滌綸電容器10.47KufC2.C6電解電容器1100ufC3.C4圓片電容器10.47ufC5圓片電容器10