【文章內容簡介】 ，二者都方便實用，安全可靠，并節(jié)約能源，但方案二的原理及電路明顯簡單，所用器件少，更有利于硬件的制作，故采用方案二。 聲光雙控燈的設計與制作 6 3 單元電路設計與參數(shù)計算 本設計的原理框圖如圖 31 所示。 本設計主要由橋式整流電路、降壓濾波電路、聲音信號輸入電路、光信號輸入電路、延時控制電路以及負載電路 6 部分組成。 圖 31 整流電路背景知識介紹 交流電：電路中的電壓（電流）的大小和方向隨時間進行周期性變化的電壓（電流）稱為交流電，若遵循正弦規(guī)律變化則為正弦 交流電。例如：常用的市電為單相正弦交流電，電壓為 220V，頻率為 50HZ。 直流電：電路中的電壓（電流）的方向不發(fā)生變化的稱為直流電。例如：常用的 AA 干電池電壓為 ；鋰離子充電電池電壓為 。 整流：將交流電轉換為直流電的過程。 濾波：單相整流電路整流后的直流電為脈動直流電，其中仍包含較多的交流成分，為保證電源質量需要濾除其中的交流成分，保留直流成分，將脈動變化的直流電變?yōu)槠交闹绷麟姺Q為濾波。 電源部份 聲控部份 光控部份 延時部份 受控部份 DC 10V AC 220V 聲光雙控燈的設計與制作 7 單相整流濾波電路：將電網 220V的單相交流電路進行整流、濾波，輸出平滑的直流電。 圖 32 常見整流電路： （ 1）單相半波整流電路 圖 33 （ 2）單相全波整流電路 圖 34 （ 3）單相橋式整流電路 圖 35 聲光雙控燈的設計與制作 8 在整流濾波電路中，單相橋式整流電容濾波電路應用最為廣泛。 橋式整流電路 它是由二極管 D D D D4 組成。其功能是將 220V 的交流市電轉換為脈動直流電壓。 整流電路的工作原理 ： 橋式整流 電路是最基本的將交流轉換為直流的電路，如圖 36 所示。整流電路中的二極管是作為開關運用，具有單向導電性。根據圖36 的電路圖和圖 37的波形圖可知： 當正半周時，二極管 D D3 導通，在負載電阻上得到正弦波的正半周。 當負半周時，二極管 D D4 導通，在負載電阻上得到正弦波的負半周。 在負載電阻上正、負半周經過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。 圖 36 橋式二極管整流電路 聲光雙控燈的設計與制作 9 圖 37橋式二極管整流電路波形 參數(shù)計算： 二極管橋式整流電路輸入、輸出之間的數(shù)量關系及二極管選擇的條件： 輸出電壓、電流與輸入電壓的關系： VO=2= IO= (VO/RL） 二極管所承受的電流及耐壓值 IV=IO/2= (VO/RL） VRM=V2m 單向橋式整流電路二極管選擇條件： IVZ≥IO/2= (VO/RL） VRM≥V2m 聲光雙控燈的設計與制作 10 降壓濾波電路 由電阻 R R電容 C2 和穩(wěn)壓管 D6 組成。電路中燈泡也起到了很重要的降壓作用。橋式整流電路輸出的脈動直流電壓經過 R7 限流降壓，電 容 C2 濾波，從而得到比較小的直流電壓加到穩(wěn)壓管 D6 上，獲得 10V左右的直流電壓，作為控制電路的直流電源。 聲音信號輸入電路 由駐極話筒 MIC、電阻 R R R電容 C1 和三極管 Q1 組成。 駐極話筒的基本結構由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個上面有若干小孔的金屬電極（背稱為背電極）構成。駐極體面與背電極相對，中間有一個極小的空氣隙，形成一個以空氣隙和駐極體作絕緣介質，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個電極構成一個平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極。由于駐極體薄膜上分布有自由電荷。當聲波引起駐 極體薄膜振動而產生位移時；改變了電容兩極版之間的距離，從而引起電容的容量發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定，根據公式： Q =CU 所以當 C 變化時必然引起電容器兩端電壓 U的變化，從而輸出電信號，實現(xiàn)聲 — 電的變換。由于實際電容器的電容量很小，輸出的電信號極為微弱，輸出阻抗極高，可達數(shù)百兆歐以上。因此，它不能直接與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器。通常用一個專用的場效應管和一個二極管復合，組成阻抗變換器。本設計采用駐極話筒的二端輸出方式，它是將場效應管接成漏極輸出電路，類似晶體三極管的共發(fā)射極放大電路。 只需兩根引出線，漏極 D 與電源正極之間必須接一漏極電阻 R1，信號才能由漏極輸出有一定的電壓增益，使話筒的靈敏度比較高。 工作原理：當沒有聲音時，三極管 Q1 工作在飽和狀態(tài)， CD4011 的 2 腳為低電平；當有聲音時，聲音信號經話筒 MIC 轉換為電信號后經 C1 耦合至三極管Q1 放大， Q1 由飽和進入放大狀態(tài)，其集電極由低電平轉變成高電平并送入集成電路 CD4011 的 2 腳。 聲光雙控燈的設計與制作 11 光信號輸入電路 它是由電阻 R4 和光敏電阻 RG 組成。 光敏電阻的工作原理是基于內光電效應。在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有 透明窗的管殼里就構成光敏電阻如圖所示。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。構成光敏電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導體。 半導體的導電能力取決于半導體導帶內載流子數(shù)目的多少。當光敏電阻受到光照時，價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導帶，成為自由電子，同時產生空穴，電子 — 空穴對的出現(xiàn)使電阻率變小。光照愈強，光生電子 — 空穴對就越多，阻值就愈低。當光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子 空穴對逐漸復合，電阻也逐漸恢復原值，電流也逐漸減小。 本設計所用的光敏電阻亮電阻為 20K30K,暗電阻約為 3M，在光敏電阻上串接的電阻 R4 的阻值應該大于 30K,小于 3M。具體阻值在調試時依據對光的靈敏性而定。本設計取 R4 的阻值為 180K。 光信號輸入電路的工作原理：光的強弱經光敏電阻 RG 轉換為高、低電平后送入集成電路 CD4011 的 1 腳。由降壓濾波電路知，光敏電阻和 R4 的總電壓U為 10V,白天光線射到光敏電阻 RG 上時，其阻值變得很小，約為 20K,則光敏電阻的電壓 U1 為： U1=U RG/(R4+RG)=10V 20/(180+20)=1V 根據 4011 的 PDF 資料可知， CD4011 的 1 腳為低電平，則 3 腳被鎖定為高電平，與 2 腳的輸入高低電平無關，所以電路封鎖了聲音通道，使聲音信號不能通過，即燈泡亮滅不受聲音控制。這時，門 U1A 的 3 腳輸出的高電平經過門 U1B、U1C、 U1D