声光控延时开关

项目五声光控延时开关

项目分析

在学校、机关、厂矿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。

声光控延时开关电路是90年代逐渐出现在人们日常生活中。当傍晚光线变暗时，开关自动进入待机状态，当有说话声、脚步声或其他声响时，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自动熄灭；白天光线较强时，受光控自锁，即使有声响灯也不会亮，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.

外形图

教学目标

1.理论教学目标

❖认识声光控延时开关电路的组成元器件，并能将元器件的符号、作用与实物一一对应，特别是集成电路的引脚排列及连接方法。

❖能分析声光控延时开关电路的工作原理。

2.实践训练目标

❖熟练运用万用表检测声光控延时开关的各种元器件的质量或引脚。

❖能根据装配图在印制电路板上正确装配声光控延时开关套件。

❖牢记在印制电路板上插装和焊接元器件装配过程中应该注意的事项。

❖初步学会排除声光控延时开关中常见的故障

项目任务

本项目需要完成的主要任务：

①认识声光控延时开关电路的组成元器件，并能将元器件的

符号、作用与实物一一对应，特别是集成电路的引脚排列

及连接方法。

②能根据原理图在印制电路板上正确装配，制作出声光控延

时开关电路。实现以下功能：

1.白天正常光照下，无论有无声音，该开关不动作，灯不亮；

2.夜晚无声音的时候，灯不亮；有声音触发时，开关动作，灯亮；

3.灯亮一定时间以后，自动熄灭且可自动延时；

③学会声光控延时开关调试操作步骤。

图5-1：声光控延时开关电路原理图

材料准备

1.器材: 声光控延时开关电路套件（详见表5-1）、220V/25W灯泡、连接导线、绝缘胶带等。

2.工具：电烙铁、尖嘴钳、斜口钳、镊子、一字螺丝刀、十字螺丝刀、吸焊器等。耗材工具：焊锡、助焊剂等。电路和元件检查工具：万用表

表5-1：声光控延时开关电路套件清单

序号符号名称型号和规格件数

1 D1～D4 二极管1N4007 4

2 D6 二极管1N4148 1

3 T1 晶闸管MCR 100-6 1

4 C1 电解电容100μ/25V 1

5 C2 电容器100000pF (104) 1

6 C3 电容器100000pF(104) 1

7 C4 电解电容10μ/25V 1

8 R1 电阻器270 kΩ 1

9 R2 电阻器22kΩ 1

10 R3 电阻器 5.6MΩ 1

相关知识链接

1、声光控延时开关电路组成

声光控延时开关电路由电源电路、声控电路、光控电路、延时和电子开关电路组成。电路方框如图5-2所示：

图5-2 声光控延时开关电路方框图

2、声光控延时开关电路电路分析

可以将此电路分为主电路、电源电路、光控电路、声控电路、逻辑电平反转及触发电路、延时电路等几个单元电路:

1)主电路和电源电路

主电路由整流桥D1～D4 、晶闸管T1 组成。T1为开关执行器件。晶闸管T1 被触发导通后,电路接通,白炽灯发光。当晶闸管的控制极上无触发信号时,晶闸管T 1正向阻断,电路呈关断状态。电源电路其作用是给电路提供电源，使电路能正常的工作。由R1、D5、C1、C2等元件组成，它

是一个简单的直流稳压电源，给整机供电。先将交流220v进行桥式整流，变成脉动直流电，又经R1降压，C1滤波使波形变得平滑，最后经稳压二极管稳压得到较为稳定的直流电源，为驻极体话筒（MIC）、放大电路（VT）、逻辑电平反转及触发电路（CD4011芯片）等供电。

2)光控电路

主要由R5、RG 组成。电路中晶闸管的通断,取决于控制极信号的有无。光敏电阻RG的阻值随着光照强度的变化而变化,当光照达到一定强度时,其阻值变小到与R5 分压后使IC(a) 的(13) 脚处于逻辑低电平, (13) 脚所在的与非门被封死,这时不管有无声音信号输入,IC(d) 的(10) 脚都是低电平,晶闸管正向阻断。随着光照强度的减弱,RG阻值逐渐增大, (13) 脚电位逐渐上升,当(13) 脚电位上升到逻辑高电平后,即满足了开门条件,此时声控开始起作用。(11) 脚是否反转只取决于IC(a) 的(12) 脚电位(声控电路的输入端) 是否达到了逻辑高电平。

3）声控电路

由麦克风MIC、三极管T2、电容C3 及电阻R2～R4等组成,其中MIC 为声检测元件。当环境声音信号很弱时,三极管T2 处于饱和状态, IC(12) 脚为低电平, (10) 脚亦为低电平,晶闸管T 1阻断。当环境声音信号达到一定强度时,通过MIC拾音输出经C3 耦合到T 1的基极,使集电极亦即IC(12) 脚电位随着声强而高低变化,当(12) 脚处于高电平时,由于(13) 脚早已处于高电平而满足了与非门反转条件, (11) 脚跳变为低电平。

4）逻辑电平反转及触发电路

由四二输入与非门IC(CD4011) 及R7等组成。图中看出,当白天或光线很亮时,与非门IC(a) 的(13) 脚为低电平, (11) 脚输出为高电平,经过IC(b) 、IC(c) 、IC(d) 的电平转换,IC(d) 的(10) 脚输出为低电平,晶闸管T 1不被触发,灯不亮;当环境光线较暗使IC(a) 的(13) 脚为逻辑高电平时,为IC(a) 的翻转提供了条件, IC(a) 翻转与否受控于IC(a) (12) 脚的电平高低(声控电路的输入端) 。当有声音信号输入使IC(a) 的(12) 脚为高电平时,输出端(11) 脚跳变为低电平, (3) 脚跳变为高电平并经D6 向C4 充电,C4上的电压不断升高,当C4上的电压上升到IC 逻辑高电平时, (4) 脚变为低电平, (10) 脚输出高电平,经R7加到晶闸管T1 的控制极,晶闸管T 1被触发导通。

5）延时电路

由R6 、C4、D6 等元件组成。结合声控电路及主电路分析,当晶闸管T1 被触发导通时,C1上的电压降低,MIC 拾音灵敏度降低,T2 重新饱和, (11) 脚为高电平, (3) 脚变为低电平,由于D6 的隔离作用,C4 上的电压仍维持(5) 、(6) 脚高电平, (10) 脚也为高电平。C4上的电压通过R6 放电,直至C4 上的电压降至IC 逻辑低电平时, (10) 脚变为低电平,晶闸管T 1在正、负极间的电压过零时被正向阻断,C1 上的电压重新升高MIC恢复拾音灵敏度,等待下一次声控信号输入, IC(5) 、(6) 脚电位从高电平降低为低电平的时间,即为开关接通的维持时间,由C4 和R6 的数值确定。

3、声光控延时开关电路工作原理

声光控延时节电开关电路原理如图5-1所示。

开关电路中声音检测采用驻极体话筒MIC，三极管T2组成放大器。无声响静态时T2是处于饱和导通状态，当有声响时，话筒MIC接收声响信号，可使T2截止。亮度检测由光敏电阻R G完成。电路使用的CMOS数字集成电路CD4011，内含有四个2输入端与非门。CD4011中除其中一个直接用为2输入端与非门作为判别电路外，其余三个均接成反相器作放大器用。D6、R6、C4组成延时电路。开关采用可控硅T1。二极管D1~D4与可控硅T1组成可控整流电路，当T1导通时，灯泡LAMP发亮；T1截止时，灯泡熄灭。