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1、电子信息工程专业基础课程设计研究报告声光控节能灯的设计学生姓名： 学生学号： 指导教师： 所在学院： 专业班级： XXXX 信息技术学院课 程 设 计 任 务 书 院 专业 级，学号 姓名 一、课程设计课题：二、课程设计工作日自 年 月 日至 年 月 日三、课程设计进行地点： 四、 程设计任务要求： (详细内容见课程设计文档)1.课题来源:2.目的意义:3.基本要求:课程设计评审表指导教师评语：成绩： 签字： 日期： 目录一、绪论61.1声光空节能灯的设计的意义61.2 课题目前发展状态6二、方案论证72.1 课题分析72.2 设计方案82.21 方案一：82.22 方案二：92.23 方案三
2、：102.3 方案分析与确定102.31 设计要求分析102.32确定方案11三、 电路的工作原理123.1电源电路原理图123.11 电路元件的选择及型号的计算123.12电源电路图143.2 光控电路143.21 电路原理图及各部分电路的功能分析143.22 电路元件参数整定153.3 声控延时电路163.31 电路结构及功能分析163.32 元器件参数的计算及型号选择18四、器件的选择及检测方法204.1元器件的选择与介绍204.11 元器件的选择204.2元器件的介绍及检测204.21可控硅的介绍与检测204.22 二极管的介绍与检测214.23 三极管的介绍与检测214.24 电解电
3、容的极性检测224.25 光敏电阻的分类与检测224.26 驻极体话筒的介绍224.27 压电陶瓷片的介绍23五、设计总结235.1课程设计总结235.2设计体会24六、谢词24七、参考文献与附录25摘 要 “绿色照明”是20世纪90年代初提出的照明领域的新方针。现在，公共场所各种照明灯的应用也逐渐增多，日常生活中各种灯的应用量也加大，用电量也逐步加大。而生活中我们用的最为平常的灯则是楼道里的照明灯，住过居民楼的人都应该知道，楼道很窄，晚上行走很不方便，如果让楼道的照明灯一直亮着，则难免会浪费国家资源，因此设计一种既不浪费国家电力又很方便实用的照明灯系统是很有实用价值意义的一件事。在学校、机关
4、、企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金，因此声光控节能灯使用，极大的节约了资源。该设计是一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光双控白炽灯节能照明灯。声光控是通过光敏电阻来实现的，当光敏电阻在背光的的时候灯就会慢慢的熄灭，即这时也是人走过了的时候。在有的电路中这种原理也可以通过声音的振动来实现，当人走过是只需用手轻排一下灯就会自动的亮，人离开后又熄灭。这样就给路人提供了相应的方便，同时，也达到了节电和节能的目的，延长了灯的使用寿命。在实际生活中节电
5、节能，能够实现更多的自动化。 关键词：绿色照明，节能灯，声光控电路，发光二极管AbstractGreen lighting in the early 20th century 90 lighting proposed new approach. Now, all lights in a variety of applications in public places is gradually increasing, in our daily life application of various light amount of the increase, consumption slowly
6、increased. However, life of the most common we use is in the corridor of lamp lights, the person lived the dweller building would know that corridor is very narrow, the evening walk is not easy, if floodlights have been on, it will be hard to avoid waste state resources, so the design of a does not
7、waste national power and very convenient and practical floodlight system is very practical value significance of one thing. In schools, offices, enterprises, and other public and residential neighborhood of public corridor, ever-burning lamps phenomena are very common, this creates a tremendous wast
8、e of energy. In addition, due to frequent switch or man-made factors, the walls of the switch damage rate is very high, increased maintenance quantity, waste money, so the sound electric energy saving lamps use, greatly saves resources.This design is a kind of circuit novel, safety section, simple s
9、tructure, easy installation, service life long sound and light double accused of incandescent lamp energy saving lighting. Sound electric is through the photoconductive resistance to implementation, when photoconductive resistance in the time of light will slowly extinguished, namely at this time al
10、so is a person through the. In some circuit this principle could be through the sound vibrations to realize, when people walk is just a row with handle gently light will be light, people leave and go out. This stranger, with a corresponding convenience, at the same time, also achieved power saving a
11、nd the purpose of saving energy and prolong the service life of the lamp. In the practical life saving energy saving, can realize more automation.Keywords: Green Lighting, Energy-saving lamps, sound electric circuit, Light-emitting diodes一、绪论1.1声光空节能灯的设计的意义11 交通灯控制电路设计的意义随着电子技术的发展，用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上
12、的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设备。因为楼道照明是非持续性的，有人经过才需要光亮，而不断的开关通断会影响荧光灯的使用寿命，所以声光控白炽灯在楼道照明领域得到广泛应用。12 课题目前发展状况1.2 课题目前发展状态由于近年来我国的照明器材行业的迅速崛起，中国已经成为电
13、光源产品的主要输出国之一。加入WTO后，国际上一些知名品牌大企业相继进入国内产销领域，使得国内竞争国际化，而努力增加节能光源和不同档次、花样、不同用途的照明器具的开发，加快绿色、节能光源产品的开发推广和应用是我国目前照明器材行业结构调整的重点，而由此带来的巨大挑战与商业利益也成为一些企业瞩目的焦点。随着全球经济一体化，发达国家产业调整的步伐进一步加快，一般照明电器产品生产大量向发展中国家转移，而中国也逐步成为照明电器产品出口大国。展望未来的国内市场，需求仍会呈逐年增长趋势，基础设施建设、城市亮化工程建设都需要照明，这将预示着我国照明市场仍有很大的潜力可挖。根据国内外市场需求预测，我国照明电器行
14、业的高速增长期还将继续，对未来的预测如何更加科学化是我们面临的问题。进一步提高照明产品的质量和档次，既是当前摆在我们面前的课题，也是全行业共同努力的长期目标。就国内市场需求而言，人们生活水平逐步提高，对生存环境质量的要求也越来越高，对照明电器产品也提出更高的要求。从国际市场分析，虽然我们的出口逐年大幅度增长，但我国大部分产品在国际市场仍属中低档次，与发达国家在照明电器产品的质量、档次、生产工艺、设备、材料以及新产品开发能力等方面均存在明显差距，因此要清醒地认识错误，保证产品的质量才能不断地进步，从而目标成为照明行业中的生产强国，为照明电器行业的健康发展做出更大的贡献。二、方案论证2.1 课题分
15、析本课题研究设计一个声光控节能灯，当无人通过的时，或当在白天或光线很好时有人通过或者是光线暗但是没人通过是，节能灯均不会开启照明，而当在夜晚或光线较暗时，遇到声响（例如脚步声，说话声等），节能灯可自动开启照明，并且延时一段时间后自动熄灭。该开关适用于楼道、走廊、洗涮间、厕所等公共场合，能节电并延长灯泡使用寿命。给人们的生活带来了很多的方便，受到了广泛的应用。该声光控节能电路应由电源电路、声控电路、光控电路和延时电路四部分组成。通过模拟电子技术的学习，利用555稳态及单稳态工作状态的系统设计方法，结合光敏电阻的随着外部环境的阻值改变的特性，给出光控灯的设计方案，在此基础上结合数字电子技术的优点，
16、引入拾音器将声控功能加如其中，同时实现声控和光控。声光控电路是声音和光控制电路工作的电子开关，该电路由电源电路、声控电路、光控电路和延时控制开关电路等组成，其电路框图如下图所示（图2-1）。当光线暗时，声音信号（脚步声、讲话声等）由驻极体话筒BM接收并转换为电信号，经放大器进行电压放大，再经触发器整形为陡峭的脉冲信号，再经过控制门延时控制，使电子开关VT1导通、继电器K吸合，从而接通照明灯的电源使其点亮。当声音消失后，由于延时电路的作用，照明灯点亮数十秒后自动熄灭。当光线强时，由于光照比较强，通过感光器光二极管导通，再通过光控门D2-3使控制门关闭，声控信号不起作用，因而照明灯不亮。图 2-1
17、2.2 设计方案2.21 方案一：采用集成电路作逻辑控制制作的声光双控延迟照明灯，原理图如下所示（图2-2）：图 2-2如电路图2-2所示，控制回路由四2输入端与非门CD4011为核心构成。与非门U1:D组成线性放大器，用来放大话筒MK1输入的音频信号；与非门U1:C组成光控开关，由光敏电阻R11控制；与非门U1:B、U1:A组成单稳态电路，控制灯泡的点燃与熄灭，并决定着灯亮后的延迟时间。图1-2中单稳态触发器与多谢振荡器一样是一种基本脉冲电路，它只有一种单一的稳态状态，在外来触发脉冲的作用下，虽然也能使它的状态发生翻转，却是暂时的，经过一定的时间延迟，又会自动返回原来的稳定状态，利用其特性可
18、以构成了定时或延时电路。该设计中采用两个与非门可以方便地组成单稳态触发器，如图2-3所示。图 2-3声光控延时电路原理图见图2-2所示。电路中的主要元器件是使用了数字集成电路CD4011，其内部含有4个独立的与非门VD1VD4，使电路结构简单，工作可靠性高。与非门逻辑功能是“见0出1，全1为0”。白天光线较强，光敏电阻R11受光照呈现低电阻，使与非门U1:A两个输入端因R9接地为低电平“0”，所以其输出端为“1”。与非门U1:B两个输入端都为“1”，输出端为“0”，电容C5两端都为低电平无法充电。而三极管V3因基极电阻R10接高电平，所以V3导通，Vs的门极被V3接地而关断，电灯不亮。由于接R
19、11的U1:C输入端为低电平“0”，所以V3不管其另一端电平如何变化，电子开关均被封死，电灯不可能被点亮。晚上，光敏电阻器R11五光照射呈现高电阻，其阻值远大于R8，所以与R8连接的U1:A的一个输入端为高电平“1”，这就为开灯提供了条件。当有人走动时，MK1拾取声音信号经C2耦合到与非门U1:D进行放大，然后经R6向C4充电（充电时间常数极小），使后面连接U1:C的输入端也变成高电平“1”，根据与非门“全1为0”的逻辑关系，U1:C输出端变为低电平“0”。由“见0出1”可知U1:B的输出端为“1”，即输出高电平，于是向C5充电。根据电容两端电压不能突变的原理，U1:A输入端为“1”，姑输出端
20、为低电平“0”，V3截止，可控硅Vs的门极通过V1和R1获得正向触发电流而开通，电灯通电发光。约经几十余秒，C5充电完毕，U1:A输入端恢复低电平“0”，输出高电平“1”，使V3导通，Vs失去触发电流，而在交流点过零时及关断，电灯熄灭。在稳态时，U1:B的输出端为低电平“0”，C5可通过R9放电，为下次开灯作延时准备。从而完成了一次完整的电子开关由开到关的过程。该声光双控延迟照明电路利用逻辑控制该集成电路，起可靠性较高，电路相对较简单。2.22 方案二：如图（图1-4）所示是采用LM324运算放大器制作而成的声、光控楼梯走道延迟照明开关，它也采用二线制接法，可以直接取代普通照明开关，而不必更改
21、室内原有布线。该设计声光控节能灯电路由拾音乐电路、放大电路、声控电路、光控电路、逻辑电平反转及触发电路、延时电路及电源电路等部分组成。其中四只电压比较器的运放A1A4采用一块单电源四运放集成电路LM324，运算放大器LM324是整个电路的核心部分，其中的A1和A2组成了两级同相比例放大器，作用是将MIC输出的微弱信号进行放大，A3、A4是两个电压比较器，分别控制光信号和声音信号。最后通过A4的比较输出来控制可控硅的导通，进而控制灯的亮灭。其他元件如图所示，无特殊要求。光控部分：当白天光比较强的时候，光敏电阻的阻值较小，运放A3组成的比较器的9脚（反向端）的电位升高，高于其基准电压（比较器的10
22、脚），此时比较器输出低电平，二极管VD1截止，光控电路输出的信号被封锁，此时无论有无声音信号，晶闸管都不会导通，灯都不会亮。而当夜晚光比较弱的时候，光敏电阻的阻值增大，运放A3组成的比较器的9脚（反向端）的电位降低，低于其基准电压（比较器的10脚），此时比较器输出高电平，二极管VD1导通，光控电路输出的信号被送到运放A4的输入端，此时晶闸管的导通情况完全由声控电路决定。当有声音信号时，声音信号通过前面的两级放大，送到A4的输入端进行比较放大，输出高电低平，控制晶闸管的导通，进而控制灯的亮和灭。声控部分：由拾音电路及放大电路两部分组成声控部分。其中，话筒B和电阻R1组成拾音电路。两级运算放大器及
23、外围电阻组成了两级放大电路。每一级放大电路都是同向比例放大电路，对话筒输出的信号进行放大，确保能够触发晶闸管导通。图 1-42.23 方案三：如图（附录A）所示是它内部装置主要由声控检测电路、光控检测电路、磁控检测电路、触发电路、单稳态电路、开关组成。利用555单稳态触发达到有声光双控的延迟照明的效果。主要组成：由声控检测电路、光控检测电路、磁控检测电路、触发电路、单稳态电路、开关组成。声敏元件麦克风V1与电阻R1、R2，组成声敏取样电路，主要是将声信号转变为电信号，为单稳态电路提供触发信号。光敏三极管、干簧管可以将光信号、磁场信号转变为电信号，为单稳态电路提供触发信号。2.3 方案分析与确定
24、2.31 设计要求分析一、要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应：控制照明灯第一级开关，该要求主要针对光控制电路，要使电路能够实现对光线强弱的感应，应使用对光线强弱敏感的电子器件，如光敏电阻、光敏二极管等光电传感器。在电路中，光电传感器根据光线强弱的变化而变化，从而使电路参数发生相应的变化。由于光控电路的输出状态只有两种：高电平和低电平。因此，光控电路可使用555定时器来实现对电压变化的转换。二、要求电路能够通过照明灯开关对声强的感应：在第一级开关开通的前提下，控制照明灯的亮灭。该要求主要针对声控电路，要使电路能够实现对声强的感应，则应使用对声音信号敏感的电子器件，如小型驻极电容话筒、压电
25、陶瓷片等声电传感器。由于声电传感器收集来的声音信号都比较微弱，所以要对信号进行放大处理。又因为声音信号是连续振荡的不确定信号，为了便于处理，先将信号波形进行整形，这可以由模拟迟滞比较器来实现。模拟比较器的输出为高低两种电平信号，利用该信号可以去控制555定时器的触发输入端。另外，由光控电路的输出控制此555定时器的复位端，来决定声控电路的开启与关闭。在这两种控制信号的作用下，达到声音控制照明灯亮灭的目的。三、要求电路能够实现照明灯点亮时间t后自动关断：该要求可以通过处于单稳模式的555定时器实现（说明：此处的555定时器与第二条要求中的555定时器为同一片）。2.32确定方案在这几个方案中，我
26、选择了第三种方案，该设计主要包含四部分电路，分别为：电源电路、光控电路、声控延时电路、晶闸管开关电路，因为电路简单，制作方便，省去了能耗大、笨重、极易产生热量的电源变压器，具有结构简单、自耗电轻微、性能稳定、灵敏度高、通用性强的特点，也很好的将所学知识运用到其中。一、电源电路：电源电路主要为控制电路提供工作电压，本设计采用传统的电源电路设计方法，即降压、整流、滤波、稳压，使电路输出12V直流电压供给控制电路。二、光控电路：光控电路是根据光线的强弱来优先决定电灯的亮灭。该电路可以对声控延时电路进行控制，在白天光线较强时，光控电路输出低电平将声控电路封锁；在晚上光线较弱时，光控电路输出高电平，则声
27、控功能打开。本设计采用光敏电阻和其他电阻组成的分压电路来控制555定时器的触发输入端2脚，并且将555定时器的2脚和6脚连接在一起，通过一电容接地，555定时器的输出去控制声控电路中的555定时器的复位端。三、声控延时电路：该电路主要在光线较弱时起作用。这主要是通过光控电路的输出来控制的。在白天，该电路在光控电路的控制作用下，处于关闭状态，对任何声音信号都不响应；在晚上，光控电路将该电路的功能打开，使得该电路能根据外界声音信号作出相应的响应。本设计采用压电陶瓷片作为声电转换元件，并加入了两级音频信号放大电路和迟滞电压比较器来对声音信号进行处理，经处理后的声音信号控制处于单稳工作模式的555定时
28、器来实现声控及延时功能。四、晶闸管开关电路：该电路受声控电路555定时器输出端的控制。当其输出低电平时，晶闸管截止，由于照明灯与晶闸管串联，所以灯熄灭；当其输出高电平时，晶闸管导通，照明灯点亮。三、 电路的工作原理本设计的电源电路部分为控制电路部分提供12V直流电压。由于本设计所涉及的电路最终实现对市电照明灯的控制，控制电路对直流电源的稳定性要求不需要很高，故采用传统的电源电路设计方法就可以产生符合控制电路工作要求的直流电压。3.1电源电路原理图3.11 电路元件的选择及型号的计算本设计的电源电路原理图如图3-1-1所示，电路包含降压、整流、滤波、稳压四部分。图中T为降压变压器，其作用是将市电
29、v1=2202sin(100t)V进行降压处理变成整流桥所要求的交流电压v2=2V2sin(100t)V；整流二极管D1D4组成整流桥，它将变压器的输出电压进行全波整流；C11为滤波电容，用来滤除整流桥输出电压中的纹波，由于控制电路对电源所要求的功率不是很大，所以本电路采用电容输入式滤波电路；再者，为了防止在三端稳压器U1距离整流滤波电路较远时，线路产生电感效应而使电路自激，所以加入电容C21，该电容一般取0.33uF；U1为三端集成稳压器7812，用来稳定电路的输出电压；稳压器输出端的电容C12是为了滤除低频纹波，它的取值一般较大，主要用来平波；电容C22用以滤除输出端的高频信号，改善电路的
30、暂态响应，该电容大小为0.1F。式v2=2V2sin(100t)V中，V2=12V，则电容两端电压Vc17.0V，符合三端稳压器7812的输入电压要求。滤波电容C11的选择：要求电容对电压的耐受能力大于17V。图3-1-1 电源电路原理图一、元件参数的计算及型号选择集成三端稳压器7812的有关参数如表3-1-1所示。正常输出直流电压（V）输出电压变化范围（V）输入电压允许范围（V）输出电流（A）电压调整率最小最大12.011.512.515.017.00.10.510mV/V表3-1-1由表可知，要使三端稳压器输出12V的直流电压，则经整流滤波后，滤波电容两端的电压应在15.017.0V之间（
31、因为一般输入电压要比输出电压大35V ，才能保证集成稳压器工作在线性区）。基于此，变压器选用220V12V低频电源变压器。桥式整流电路中的二极管选用最大反向工作电压为400V，额定工作电流为1A的硅整流二极管1N4004。若设V2为变压器次级线圈的输出电压有效值，Vc为经整流滤波后滤波电容两端的电压。由于三端集成稳压器的输入阻抗很高，相当于开路，则Vc2V2（3-1）由于铝电解电容的耐压范围为6.3V630V，容值范围为0.4510 000F，因此，滤波电容C11可以采用铝电解电容CD11-25V。在三端集成稳压电路中，滤波电容的容值一般为几百到几千微法，由于后面还有电容C21，所以该电容可以
32、取得小一点，可将电容C11取为100F。电容C21一般取为0.33F，可用独石电容，如0.33F/50V。电容C12是为了滤除输出直流电压中的低频微波，所以该电容一般也取得比较大，可取用100F的铝电解电容，其耐压值要大于12V，可采用CD11-16V。电容C22的选择：由于电解电容电解电容C11、C12取得比较大，只能滤除低频波动。对于直流电源中的高频干扰，可通过一小电容C22来滤除，电容C22可选择容值为0.1F的独石电容器104M/50V（耐压值100V）。3.12电源电路图根据以上内容，下面给出完整的电源电路图，如图3-1-2所示。图3-1-2 电源电路图3.2 光控电路该电路将外界的
33、光强变化转化为电路输出电平的变化，其输出的电平信号控制声控延时电路，从而实现对照明灯亮灭的控制。3.21 电路原理图及各部分电路的功能分析通过对技术要求的解读可知，该电路可由光敏电阻和普通电阻组成的分压电路及一片555定时器来实现，其原理电路图如图3-2-1所示。图中RL为光敏电阻，在光线较弱或者是无光照射时，光敏电阻RL呈高阻状态，有RLR2+RP1，使得555（1）的触发输入端2脚和阈值输入端6脚均为低电平即均小于1/3VCC，则555（2）输出高电平，将声控延时电路打开，使得晶闸管开关电路的开闭由声控延时电路控制；在有光照射时，RL呈低阻状态，有RL+R1 R2+RP1，则555定时器的
34、2脚和6脚均为高电平，即都高于2/3 VCC，此时555定时器输出低电平，将声控延时电路封锁，使得开关电路中的晶闸管截止，照明灯熄灭。原理图3-2-1中的的电阻R1R3均为保护电阻。R1、R2分别与RL和RP1串联是为了防止在光敏电阻RL和RP1阻值过小时电路发生短路。R3为限流电阻，防止在光线较强时，RL阻值大大下降，造成电路电流过大而烧毁555定时器。电容C4为保持电容，其具体工作情况如下：给电路通电之前，电容C4未储存电荷，因此其两端电压VC为零，555（1）的2脚和6脚则为低电平。在光线较强时，光敏电阻呈低阻状态，使得R3R2+RP1，电容C4通过R3、R2、RP1回路放电，其两端电压
35、VC下降，当下降到低于1/3VCC时，555（1）输出高电平，声控延时电路开启。基于以上分析可知，开始时，电路输出为高电平，电容C4充电到电压为2/3 VCC时，电路输出发生反转，此后，只要光线的强弱变化不大，则电路的输出维持低电平；若光线较弱，则电容C4放电，当电压VC下降到1/3VCC时，电路发生反转，输出高电平，同样，只要光线强弱变化不大，则电路的输出维持高电平。因此，555（1）工作在施密特触发器模式。3.22 电路元件参数整定一、电路中元件参数的计算及型号选择光敏电阻RL的选择要求是亮阻与暗阻相差倍数愈大愈好。经查资料，MG45-14型光敏电阻满足要求，其最大亮阻（10K）与最小暗阻
36、（10M）相差1000倍，反应时间小于20ms。下面利用这两个阻值来确定R1、R2、R3的值。在光线较强时，RL1=10 K，此时应有，555（1）的2脚和6脚的电压大于2/3VCC,假设就等于2/3VCC，并将电位器的取值定为100 K，则有 VCC(R2+RP1)/（RL1+R1）+(R2+RP1)= 2/3VCC （4-1）当RP1=100 K时，有2R1-R2=80（K） （4-2） 若取R2=51K，则R1=15K。确定R3的值，使得在RL最小时，电路中的电流不超过555定时器的最大允许电流就行了。取R3=10K。R1 R3均采用1/8W金属膜电阻，如RJ45-1/8W；RP1采用W
37、H系列碳膜电位器，如WH148型。电阻与电源电路中一样，电容C4用铝电解电容，耐压值为16V就能满足要求，即可采用CD11-16V型；为使电路的充放电时间常数尽量小，则电容的C4容值要取得小一些，可取为100F。电容C5一般用0.01F的普通独石电容，如103M/50V型。二、光控电路图根据以上所确定的电路元件参数及型号，下面给出该电路的完整线路图，如图3-2-2所示。图3-2-2 光控电路图3.3 声控延时电路该电路受光控电路的控制，在外界光线较强时，该电路不起作用；在光线较弱时，该电路受外界声音信号的控制，其输出直接控制晶闸管开关电路。3.31 电路结构及功能分析由对技术要求的解读可知，该
38、电路由四部分构成，分别为：音频信号采集放大电路、模拟比较器电路、工作于单稳模式的555定时电路及晶闸管开关电路。电路原理图如图3-3-1所示。图3-3-1 声控延时电路原理图一、电路结构图中声电传感器件为压电陶瓷片JT；晶体管VT1、VT2及其偏置电路组成两级音频放大电路；电阻R7R10及集成运放U1组成模拟比较电路，经放大后的声音信号，从模拟比较器的反相输入端输入；为了提高电路对声音信号的敏感性，在555（2）的触发输入端（2脚）加上由C8、R12组成的微分电路；定时器555（2）工作于单稳态模式，电源对电容C9的充电过程实现照明灯点亮时间的延迟；555（2）的输出控制晶闸管SCR，晶闸管S
39、CR与电灯EL串联，从而能够通过控制晶闸管的导通和截止来控制电灯EL的亮灭。二、电路的工作原理该电路中的定时器555（2）的复位端4脚，受光控电路中的定时器555（1）的控制。当外界光线较强时，555（1）始终输出低电平，致使555（2）的总是处于复位状态，即输出始终为低电平，晶闸管SCR处于截止状态，灯EL不亮。当外界光线较弱时，由压电陶瓷片JT收集来的声音信号，经晶体管VT1、VT2组成共射极放大电路放大后，加在模拟比较器的反相输入端。比较器的基准电压由R8 、R9组成的分压电路提供基准电压为VREF=VCCR9/（R9+R8） （5-1）当外界有声音信号时，有VI VREF，比较器输出低
40、电平脉冲，经C8、R12组成的微分电路后，变为低电平窄脉冲，使555（2）触发翻转为高电平，即进入暂态。该高电平作用在晶闸管VTH的控制极上，使晶闸管导通，灯EL点亮。由于555（2）工作在单稳态模式，经时间t后，555（2）回到稳态，该时间可用下式来计算 t1.1（R11+RP2）C9（5-2）即灯EL点亮时间t后自动熄灭。要使灯再次点亮，则需要产生新的声音信号来触发。3.32 元器件参数的计算及型号选择一、计算元器件参数 晶体管VT1、VT2选用2SC9014型硅NPN小功率管。2SC9014的有关电参数如表3-3-2所示。在集电极电流IC=100mA,基极电流IB=5mA时，测试晶体管表
41、3-3-2参数名称符号典型值单位集电极耗散功率Pcm300mW集电极最大电流Icm100mA电流放大系数601000特征频率fT150MHz2SC9014的集射极间饱和电压典型值为VCES=0.14V。则电阻R4、R5的值可用以下两式来推算：R4=（VCC-VBE）/IB (5-3)R5=(VCC-VCES)/IC(5-4)由于所给晶体管的参数均为极限值，因此实际应用时所取的值通常要比由式(5-3)、(5-4)计算出来的值大得多。例如，在晶体管工作在线性放大状态时，IB为几十到几百微安，Ic为几毫安到几十毫安。因此电阻R4应在几百千欧到几兆欧之间，电阻R5应在几千欧到几十千欧之间。可取R4=1
42、M，R5=22K。同理，R6可确定为47 K。电容C6、C7为级间耦合电容，为防止声音信号损失过大而导致电路控制的灵敏度下降，一般选用容量较大的电解电容作为耦合电容，容量在几十微法。可取C6=22F，C7 = 30F。音频放大电路的电压增益为Av=2（R5|rbe）R6/rbe2(5-5)式(5-5)中，取=60,rbe =200+（1+60）26/21000则由式(5-5)可得Av161。 一般情况下，人正常说话的声音的幅度约为50分贝，转化为电信号有效值约为VI40mV，则经音频放大电路后，信号的强度为V1= 161Vi6.4V(5-6)由原理图可知，VP=VREF= VCCR9/（R9+
43、R8） (5-7)VN=V1R10/(R7+R10)+V2R7/(R7+R10) (5-8)由于经放大后的音频信号电压有效值V1=6.4V，再根据定时器555（2）翻转进入暂稳态的条件：2脚电压低于1/3 VCC，6脚电压低于2/3VCC。由于电容C9两端电压为零，显然6脚电压为低电平，小于2/3VCC。当外界没有声音发出时，模拟比较器的输入电压小于基准电压VREF，则其输出电平为高电平，显然555（2）的2脚的电平大于1/3VCC。假设此种情况下就有V2=1/3VCC，由式(5-7)、(5-8)可得V2= VREF+ R10（VREF - V1）/R7(5-9)若取VREF =1/2 VCC
44、 =6V，则由（5-9）式可得R10=5 R7。取R7=10 K，则R10=51 K。此时有R8=R9，为便于采购取这两个电阻的阻值与R7相等。为了提高电路对声音信号的敏感性，在555（2）的触发输入端（2脚）加上由C8、R12组成的微分电路。电容C8和电阻R12值的确定，一方面要使微分电路的充电时间常数尽量小，一般应在几ms,另一方面要尽量与前面所用到的电容容值一样，以便采购。所以，若取C8=30F，则电阻R12可取为10 K 若要求照明灯点亮时间t在3060s之间连续可调，同光控制电路一致，取电容C9=100F。当电路定时为最短30s时，根据下式确定电阻R11的阻值，即t=1.1R11C9
45、(5-10)则由上式计算得到R11=270 K，此时，电位器RP2在电路中的阻值为零。当电定时为最长60s时，根据下式确定电位器RP2的阻值范围。即t=1.1（R11+ RP2）C9（5-11）则由上式可确定RP2=549 K。电容C10同光控电路中的电容C5一样，取值为0.01F。二、声控延时电路图根据以上分析的结果及选择的电路元器件，下面给出本电路的线路图，如图3-3-2所示。图3-3-2 声控延时电路图四、器件的选择及检测方法4.1元器件的选择与介绍4.11 元器件的选择JT采用27mm的压电陶瓷片，如FT-27型；电阻均采用金属膜电阻RJ45-1/8W型；电容C6C9均采用容值较大，耐压值高，价格便宜的铝电解电容，如CD11-16V型；电容C10采用普通独石电容，如104M/50V型；晶体管VT1、VT2采用2SC9014型硅NPN管；集成块U3采用A741型集成运算放大器；集成块U4采用TTL型定时器NE555；电位器RP2选用WH系列碳膜电位器，如WH148型。SCR选用触发电流较小的1A、800V小型塑封单向晶