傳感器課程設(shè)計(jì)(聲光延時(shí))報(bào)告

青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院工程系傳感器課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)電路學(xué)生專(zhuān)業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名（學(xué)號(hào)）指導(dǎo)教師完成時(shí)間2012年5月30日實(shí)習(xí)（設(shè)計(jì)）地點(diǎn)工程系實(shí)驗(yàn)室2012年5月一、課程設(shè)計(jì)目的和任務(wù)1：了解聲光控開(kāi)光元件的工作原理；2：加強(qiáng)焊接技術(shù)；3：完成焊接并使電路的靈敏度高，在低亮度時(shí)遇到聲響即啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，使燈亮，無(wú)聲響時(shí)，一定時(shí)間后燈滅，且在有足夠強(qiáng)度光時(shí)，遇到聲響燈也不亮；4：電路要穩(wěn)定，性能要可靠5：獨(dú)立完成聲光延時(shí)控件的焊接工作，并測(cè)試成功二、分析與設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)分析：為使電路可以在天黑以后，控制當(dāng)有人走過(guò)樓摘梯通道發(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)人們走過(guò)樓道延時(shí)幾秒鐘后會(huì)自動(dòng)熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會(huì)亮。所以需要光敏電阻感受光強(qiáng)弱和可控硅及延遲元件（CD4011）及一系列電容電阻組合而成設(shè)計(jì)方案論證方案一：用光敏管，CD4069控制的應(yīng)用電路它用一塊CD4069，非門(mén)a與R9組成放大器，用于蜂鳴片HTD接收聲音信號(hào)的放大，非門(mén)b對(duì)放大的信號(hào)脈沖加以整形，非門(mén)c，d及R7，R8構(gòu)成典型的施密特觸發(fā)器。工作原理大概如下：白天關(guān)線較強(qiáng)，光敏管VT受光導(dǎo)通，此時(shí)無(wú)論有無(wú)聲音觸發(fā)，1引腳為低電平，經(jīng)c，d，e，f作用后，8引腳亦為低電平，可控硅截止，燈泡不亮；夜晚時(shí)，光敏管VT呈高阻，電平比較器退出強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)，此時(shí)，若有聲音觸發(fā)HTD，則經(jīng)放大整形后，使1引腳電平高于門(mén)限電平，電路翻轉(zhuǎn)，對(duì)C3充電，使在聲音信號(hào)消失后，5引腳能夠保持?jǐn)?shù)十秒的高電平，8引腳處于高電平，觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，燈泡發(fā)亮方案二：用光電傳感器及集成塊NJM2072D制作的應(yīng)用電路工作原理大概如下：市電經(jīng)C5，R5降壓，DW穩(wěn)壓，VD整流，C濾波獲得約6V的直流電供NJM2072D正常工作。駐極體話筒拾取聲觸發(fā)信號(hào)，經(jīng)C1耦合輸入IC，2,3引腳外接RG可改變IC內(nèi)放大器的增益，C3決定了聲控可重觸發(fā)單穩(wěn)延時(shí)時(shí)間。R1為MIC的直流偏置電阻，C2為放大器高頻濾波電容。白天，光敏電阻受光，阻值在200-400歐姆之間，所以IC內(nèi)放大器增益小于1，這時(shí)任何聲信號(hào)都不足使6引腳輸出電平改變，VT截止，VS無(wú)觸發(fā)，燈不亮；夜晚時(shí)，光敏電阻阻值較大，他幾乎不影響IC內(nèi)部放大器的增益，若有信號(hào)被MIC拾取，則經(jīng)IC放大使其6引腳由高電平轉(zhuǎn)為低電平，VT導(dǎo)通，R4上的電壓觸發(fā)VS導(dǎo)通，燈亮方案三：聲光控開(kāi)關(guān)CD4011應(yīng)用電路簡(jiǎn)要分析其優(yōu)點(diǎn)：其采用集成塊CD4011，與前兩個(gè)相比制作起來(lái)成本低、并且節(jié)電又方便。同時(shí)，對(duì)聲音的靈敏度適中，而且原件容易設(shè)計(jì)。通過(guò)各方面分析，我們應(yīng)用第三個(gè)方案，具體情況如下：詳細(xì)設(shè)計(jì)：若將該裝置安裝在樓道、走廊或衛(wèi)生間等場(chǎng)所，在夜間，有人走動(dòng)或發(fā)聲時(shí)，燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮延時(shí)數(shù)秒后自動(dòng)熄滅。在白天，一直不亮首先集成電路CD4011是4對(duì)與非門(mén)，只有當(dāng)門(mén)1的1，2引腳輸出高電平時(shí)，3引腳為低電平；作為門(mén)2的5，6引腳輸入，則門(mén)2的4引腳輸出高電平；再經(jīng)門(mén)3和門(mén)4兩級(jí)反相后，門(mén)4的11引腳輸出高電平；單向可控硅Q2的控制極為高電平，陽(yáng)極和陰極加正電壓后，可控硅導(dǎo)通在白天，RT光敏電阻受光照射，阻值較小，CD4011的門(mén)1的1引腳呈低電平所以3，5，6引腳呈高電平，4引腳呈低電平，兩級(jí)反相后11引腳呈低電平，單向可控硅控制極G呈低電平，可控硅截至，此時(shí)無(wú)論聲音多大，燈都不亮在晚上，因光線較弱則光敏電阻的電阻值增大，故CD4011的門(mén)1的1引腳呈高電平，當(dāng)有人走動(dòng)時(shí)MIC聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)經(jīng)三極管Q1放大，使2引腳電位由低轉(zhuǎn)到高，則門(mén)2的4引腳輸出高電平，4引腳通過(guò)二極管D6向電容C2充電到閥值電壓，門(mén)4的11引腳輸出高電平，單向可控硅的控制極G為高電平，可控硅導(dǎo)通，燈亮人過(guò)聲息，門(mén)2的4引腳為低電平，由電容C2的電壓維持門(mén)3的輸入高電平，10，12，13引腳為低電平，所以11引腳為高電平，控制極G為高電平，可控硅導(dǎo)通，燈不熄，狀態(tài)不變，此時(shí)由D6隔離C2經(jīng)R5開(kāi)始慢慢放電，約50s后電壓降到關(guān)門(mén)電壓值，門(mén)3，4翻轉(zhuǎn)，11引腳轉(zhuǎn)為低電平，可控硅截至，燈滅二極管D1-D4將串接燈泡的220V交流電經(jīng)橋式整流電路與單向可控硅接成回路，同時(shí)由R7,D5限流權(quán)壓，只向CD4011電路的引腳14VDD傳輸約7V的直流電壓和0.7MA的工作電流原理圖及元器件清單如下：元器件清單名稱(chēng)規(guī)格用量位號(hào)線路板DET-283一片集成電線TG4011BP一塊IC1三極管9014一個(gè)Q1可控硅100-8一個(gè)Q2咪頭54+_2DB一個(gè)MIC光敏電阻625A一支RT二極管4007四支D1-D4穩(wěn)壓二極管7.5V一支D5二極管4148一支D6電阻器22K一支R1電阻器30K一支R3電阻器33K一支R6電阻器200K一支R7導(dǎo)線一米一根電阻器300K一支R4電阻器3.9M一支R2電阻器390K一支R5瓷片電容223P一片C4瓷片電容104P一片C1電解電容47U25V一個(gè)C2電解電容100U25V一個(gè)C3銅柱5*5*7.7MM二個(gè)螺絲PT3*5MM三個(gè)螺絲BM3*5MM四個(gè)螺絲BM3*25MM二個(gè)塑膠一套原理圖如下：系統(tǒng)實(shí)施系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)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電路不出現(xiàn)錯(cuò)誤，連接電路時(shí)要確保每條線路接觸性良好，明白各個(gè)管腳與哪里相對(duì)應(yīng)，搞清楚元件間的聯(lián)系，它們?cè)谝黄鹩心男┳饔?，接在一起又能?shí)現(xiàn)哪些功能，它們之間有什么相互的影響。在元器件的安裝焊接時(shí)要注意不能使放置位置發(fā)生錯(cuò)誤，特別注意的有咪頭（在咪頭表面有三個(gè)箭頭符號(hào)的為負(fù)極），三極管（根據(jù)電路板上的圖形放置，圓形部分與三極管的圓形部分相對(duì)應(yīng)），可控硅（因其形狀與三極管相同，判斷方法與三極管相同），光敏電阻（高于其他元器件，便于接受光線）在焊接時(shí)溫度不宜過(guò)高，特別是集成電路的焊接更要注意，另外焊接時(shí)間要適當(dāng)，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溫度高會(huì)使元件損壞，時(shí)間過(guò)短，會(huì)發(fā)生虛焊在焊接結(jié)束后，接線時(shí)要注意線路連接良好，且不發(fā)生漏電現(xiàn)象測(cè)試時(shí)要注意用物品蓋住盒蓋，以使光源強(qiáng)度變小，周?chē)M量保持安靜，使在測(cè)量時(shí)靈敏度的檢測(cè)更準(zhǔn)確，測(cè)試接線時(shí)注意安全，先斷電再接線運(yùn)行結(jié)果：靈敏度高，在剛接線時(shí)，燈亮，一段時(shí)間后燈滅，發(fā)出聲音后，燈亮實(shí)物圖：總結(jié)與體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)讓我明白了要想成功的做好一件事并不是一件簡(jiǎn)單的事。在此次聲光控開(kāi)關(guān)電路的設(shè)計(jì)與制作中讓我學(xué)習(xí)到了很多。首先我了解了聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)電路的組成及工作原理，我學(xué)會(huì)了辨別電阻的阻值，判斷二極管，電容，三極管等元件的極性，并且認(rèn)識(shí)到整個(gè)電路中各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)和在電路中起的作用，以及聲光控開(kāi)關(guān)的電路安裝和焊接。使我的動(dòng)手能力有所加強(qiáng)，課本上所學(xué)的知識(shí)得到了運(yùn)用，讓理論和實(shí)踐更加緊密的得以結(jié)合，增強(qiáng)了我的實(shí)踐能力。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中焊接與去年相比很順利，但是焊點(diǎn)仍不是很漂亮，仍需要在以后的實(shí)習(xí)過(guò)程中多加練習(xí)。最后親手制作的電路板還是調(diào)試成功了，看到電路能夠?qū)崿F(xiàn)功能，很有成就感。成功的同時(shí)通過(guò)參考一些圖書(shū)自己又思考了更多，如果我們想要使燈亮?xí)r間更長(zhǎng)就要改變R5和C2的值以此減慢放電時(shí)間，另外在聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)電路的基礎(chǔ)上可以延伸出更多的節(jié)能電器。比如：在此基礎(chǔ)上如果要完成室內(nèi)電燈的自動(dòng)開(kāi)關(guān)又需要哪些改進(jìn)呢？這時(shí)候我們當(dāng)然不能再讓延時(shí)開(kāi)關(guān)只保持幾十秒，甚至我們要改進(jìn)更多的電路系統(tǒng)；又比如：如果我們應(yīng)用的不是光敏電阻而是熱敏電阻或壓敏電阻等其他電阻，我們又該如何應(yīng)用呢？當(dāng)然光敏電阻也是很好用的，它不僅可以有效地節(jié)省資源，同