聲光控開關的設計(編輯修改稿)
2025-07-26 23:16 本頁面
【文章內容簡介】 131 課題名稱：聲光控開關設計——樓道延時開關設計按課程要求設計一個聲光控延時節(jié)能開關，在白天或光線較亮時，節(jié)電開關呈關閉狀態(tài)，燈不亮；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，并有足夠的時間讓人通過，以達到實用節(jié)能的目的。要求如下：（1）設計聲光控開關電路，完成相關理論計算；（2）繪制原理圖、制版、實驗室調試（利用實驗室條件對各模塊進行調試）。2 設計思路 整體模塊方框圖感光電阻RG檢音BM放大VT控制門D1燈泡繼電器T整形D2延時R8,C3二級整形D3,D4圖1 聲光控延時節(jié)能開關整體方框圖 電源模塊電源電路采用降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓的組合電路，將220V的交流電壓變?yōu)?V和12V的直流電壓，模塊如下方框圖：穩(wěn)壓電路濾波電路整流電路電源變壓器降壓過程是將220V單相交流電壓直接輸入有一定匝數(shù)比的變壓器，得到降壓后的電壓。然后將變壓器副邊的交流電壓通過單相橋式整流電路，得到脈動系數(shù)較大的直流電壓。為了減小電壓的脈動，將經過整流橋整流后的直流電壓通入由濾波電容構成的濾波電路，使輸出較為平滑的電壓。要得到穩(wěn)定的直流電源需將濾波后的電壓輸入穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路由電阻和穩(wěn)壓二極管組成。利用二極管的穩(wěn)壓特性，使得到不受電網電壓波動和負載電阻變化影響的穩(wěn)定性較高的直流電壓。 信號收集模塊對于光信號的設計，要求在白天與晚上R5與RG間的電壓輸出有很大的反差，在白天要求輸出低電平，而在晚上要求輸出高電平，所以必須要用光敏電阻RG。將光敏電阻RG與R5串聯(lián)起來，構成電路圖如下所示：VCC 光控部分 VCC1 142 133 124 115 106 97 8 R5,1M 聲控部分 電源電路部分 延時部分 RG 圖2 TC4081BP 在白天光較強時，光敏電阻RG的阻值較低（），在R5與光敏電阻的兩端加有12V的電壓，在白天我們要求此端輸出低電平，則不管聲控部分輸出是高電平或低電平，芯片TC4081BP最終都輸出低電平，則使得控制電路的三極管不導通，繼電器上無電流，由繼電器的工作原理可知燈泡不亮。所以，近似使得R5短路。在晚上光線較暗時，光敏電阻RG的阻值變大（最大約為50MΩ），RRG串聯(lián)對12V電壓分壓，在晚上我們要求此端輸出高電平，若此時有聲即聲控部分輸出高電平，則芯片TC4081BP最終輸出高電平，使得控制電路三極管導通，繼電器上有電流，由繼電器的工作原理可知燈泡亮。若無聲音，則聲控部分輸出低電平，芯片TC4081BP最終端輸出高電平，燈泡不亮。所以R5的阻值要遠小于50MΩ，這樣晚上可以認為電壓全分與R5，RG短路。即控制燈泡在晚上無聲時不亮。光信號電路相關參數(shù)的分析：，同時又要遠小于50MΩ。再由串聯(lián)分壓公式可知（R5+RG）*I=Vcc所以R5=Vcc/IRG，晚上RG約為50MΩ，Vcc=12V綜合各種因素最終選擇R5為1MΩ。 聲音信號收集電路： 聲控延時開關就是用聲音來控制開關的“開啟”，若干分鐘后延時開關“自動關閉”。因此，整個電路的功能就是將聲音信號處理后，變?yōu)殡娮娱_關的開動作。明確了電路的信號流程方向后，即可根據(jù)主要元器件將電路劃分為若干個單元。仿真聲控部分原理圖如下所示。聲音輸入部分暫用開關代替，同樣電容C2具有通交流阻直流的作用，聲音輸入相當于一個正弦信號輸入。圖3 仿真聲控部原理圖分在仿真中，我們把麥克風用導線代替，電容也用開關代替。當外界有聲音發(fā)出時，開關閉合，可使三極管VT瞬間截止，集成電路A的2腳便通過電阻器R4連接12V電壓正極，又因A的一腳在晚上也是高電壓，便繼續(xù)使A的3腳輸出低電壓，5腳和6腳也為低電壓，4腳則輸出高電壓。該電壓經二極管VD1正偏導通，向電容器C2充電，又使A的8腳和9腳為高電壓，繼續(xù)控制A的10腳輸出低電壓，12腳和13腳為低電壓，11腳輸出高電壓。使三極管導通，便使繼電器工作，開關閉合，從而驅動燈泡H發(fā)光。當外界沒有聲音發(fā)出時，開關斷開，三極管輸入到集成電路A的2腳一個低電平。又因A的1腳在晚上也是高電壓，便使A的3腳輸出高電壓，5腳和6腳也為高電壓，4腳則輸出低電壓。該電壓經二極管VD1正偏導通，又使8腳和9腳為低電
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