声光控制开关说明书

电工电子实训课外综合训练=项目名称：通用楼道灯声光控制开关班级：电气12-3班组长：高萌小组成员：柴宏大陈泓倩崔俊峰杜佳维高萌指导教师：***完成日期：2016/1/17摘要每当我们晚上走在楼梯道里你会发现灯会突然亮，走过后灯会自动灭如果让楼道的照明灯一直亮着，则难免会浪费电力资源，特别是在当今这个资源紧张的时代，提倡节约型社会是我们国家的宗旨，也是可持续发展的一个良好表现。

因此设计一种既不浪费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。

这里通过设计此系统电路来说明光敏电阻，双向可控硅，驻极体传声器，CD4011等器件的用法和原理。

在本设计中介绍了声光控路灯控制器白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。

夜晚光暗，电路的拾音器的组成、性能，适用范围及工作原理，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。

只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过数十秒后又自动熄灭，节能节电。

关键词: 电源，整流，稳压器，可控硅，CD4011，光敏电阻目录前言 (1)1.方案论证 (2)1.1 方案1 (2)1.2 方案2 (2)1.3方案选择 (3)2.电路的原理分析 (3)2.1工作原理 (3)3．芯片及元件选择部分 (4)3.1 CD4011数字集成芯片 (4)3.2 驻极体传声 (5)3.3晶闸管 (6)3.4 光敏电阻 (8)4．单元电路 (9)4.1稳压电源 (9)4.2主电路 (10)4.3声控电路 (10)4.4光控电路 (11)4.5延时电路 (11)4.6逻辑电平反转电路 (12)5．电路制作与调试 (12)5.1元器件清单 (12)5.2 安装制作 (13)5.3调试准备—检查电路 (13)5.4通电观察 (13)5.5调试 (14)6技术经济分析 (14)7 实物展示 (14)心得体会 (15)参考文献 (16)前言随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路技术实现灯的自动发亮、节能节电、延长灯的寿命变得越来越重要，而且贴近我们的实际生活。

声光控灯已成为人们日常生活中必不可少的必需品，它不需要开关，在晚上当有人经过时会自动的亮；它广泛应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活、带来极大的方便。

因此，得到了广泛的应用。

声光控电路是声音和光控制电路工作的电子开关。

它将声音（如击掌声）和光转化为电信号，经放大、整形，输出一个开关信号去控制各种电器的工作，在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途。

由于，本电路广泛应用于人们的日常生活中，所以，有很大的重用作用。

该设计主要是通过对声光控灯的电路设计来介绍有关器件的用法和一般电路的设计。

声光控制是通过光敏电阻来实现的，当光敏电阻在背光的的时候即使这时也是人走过了（有声音时）的时候灯也不会亮，。

在有的电路中这种原理也可以通过声音的振动来实现，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，延长灯的寿命。

在实际生活中节电节能，能够实现更多的自动化。

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。

1.方案论证1.1 方案1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，下面对其功能进行逐一分析并确定电路结构。

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。

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定时器的脚2 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。

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。

经放大处理后的声音信号控制处于单稳工作的555定时器来实现声控及延时功能。

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；当其输出高平时，晶闸管导通，照明灯点亮。

1.2 方案2电路由直流供电电路、控制电路、延时电路三部分组成。

控制电路采用基本数字逻辑单元进行设计。

直流供电电路由D1-D4组成桥式整流电路。

交流220V 电压经桥式整流桥后变成脉动的直流电，供后续电路工作。

控制电路由四与非门CD4011、驻极体话筒BM、光敏电阻R5、三极管9014、单向可控硅SCR等元器件组成。

由CD4011的选定的输出端控制晶闸管的关闭，从而控制整个灯的关灭。

光敏电阻在白天时，电阻值小， CD40011输出永远为低电平，晶闸管为低电压，不导通，灯不亮。

光敏电阻在夜晚时阻值大，光敏电阻与声音信号的有无一起控制CD4011的输出。

夜晚当有声音时声音信号经过放大，与光敏电阻控制的CD40011输出为高电平，晶闸管导通，灯亮。

无声音信号时，不亮。

延时电路有电容C和电阻R的冲放电里控制。

1.3方案选择由于方案一电路设计过于复杂，需要两个555计时器，并且需要变压器实现低电压来执行各个电路，所需要的元器件多，不易实现，可行性较差。

而案二设计简单，易实现，所用元器件少，可行性好。

故选择二号方案。

2.电路的原理分析2.1工作原理图2．1 声光控制开关的原理电路图声光控延时开关的电路原理图见图2.1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VD 1～VD4，使电路结构简单，工作可靠性高。

顾名思义，声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启"，若干分钟后延时开关“自动关闭"。

因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的开动作。

明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元，由此可画出图2．2所示的方框图。

图2．2 SGK-10声光控延时开关框图 结合图2．2来分析图2．1。

声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒BM 接收并转换成电信号，经C1耦合到VT 的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门(VD1)的2脚，R4、R7是VT 偏置电阻，C2是电源滤波电容。

为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻RG 等元件组成光控电路，R5和RG 组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，RG 两端的电压高，即为高电平间T=2πR8C3，改变R8或C3的值，可改变延时时间，满足不同目的。

VD3和VD4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。

当C3充电到一定电平时，信号经与非门VD3、VD4后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；C3充满电后只向R8放电，当放电到一定电平时，经与非门VD3、VD4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。

二极管VD1～VD4将交流220v 进行桥式整流，变成脉动直流电，又经R1降压，C2滤波后即为电路的直流电源，为BM 、VT 、IC 等供电。

3．芯片及元件选择部分3.1 CD4011数字集成芯片IC 选用 CMOS 数字集成电路 CD4011 ， CD4011 有四个独立的与非门电路，它可做成振荡、单稳、双稳，又可作为整形、反相等等。

在本电路中CD4011仅用作反相和整形以及控制门的作用。

内部功能见图3.11 2 3 4 5图3.1CD4011引脚图3.2 驻极体传声随着通讯业的蓬勃发展，和相关技术的提高，整机产品对传声器的要求也越来越高。

本文所提到的传声器，是指驻极体电容传声器，即俗称的咪头。

传声器的通用指标：1、灵敏度（感度）一般定义为：传声器声电转换的效率。

用dB表示。

在相关传声器的测试标准中设定为0dB=1V，所以传声器的灵敏度值均为负值。

例如：-58dB 传声器的灵敏度一般在―28----―66 dB之间选择，不同的用途就有着不同的灵敏度要求。

例如：笔记本电脑的灵敏度值要求就比较高，要在―27db左右，而蓝牙耳机则比较低，只要-62db左右就可以。

必须提及的是：传声器灵敏度的高低不仅是传声器自身的灵敏度决定的，还与电路中的电阻R有关。

这个电阻的大小直接影响到传声器的灵敏度。

同样一个传声器，如采用不同的R值，灵敏度就完全不同。

例如：R值为1k和2k时，灵敏度可相差近7db！所以灵敏度是有条件的，传声器生产厂家一般要给定测试条件，通常为：2.2k 、3v 。

2、频率响应一般定义为：传声器在音频传输中频率各点所对应的灵敏度的一致性状态。

传声器的频响范围大夺标称为20----20khz，一般认为，这种一致性越趋一致，整个频响曲线越平越好。

但在实际使用中并非如此。

如：在电话机中，就希望传声器的频响曲线是斩头去尾的草垛型。

这样可以最大限度的克服低频噪声和高端啸叫。

航空耳唛中的传声器则要求削掉700hz以下的成分，以避开飞机发动机的低频噪声频率。

在一般的会议传声中则希望降低4000hz以上的频响也应该视用而异。

3、电流与阻抗的频率，以克服啸叫。

而在超声传输中，则要求传声器的频响15khz以上高端灵敏度越高越好。

所以传声器咪头内部有一个场效应三极管，其作用是阻抗转换和信号放大，所以咪头工作必须要加一个直流电压，可在1.5--6v之间选择。

咪头的电流值正常情况下取决于FET（场效管）的电流值。

一般在0.15--0.5mA之间。

在这里，FET 是一个恒流源，当咪头的外加电压、电阻变化时电流值基本不变。

因此，我们可以认为咪头的电流值就是FET的电流值。

FET电流值与自身的放大增益指标即跨导（相当于晶体管的放大倍数）、自身的阻抗值有关。

一般认为：在一定的范围内，咪头的正常电流值越大、阻抗也就越低、放大能力就越高、咪头的灵敏度也就越高。

咪头的阻抗生产厂家一般标定为：2.2k，事实上，咪头的阻抗是个范围值，而不是点值。

实践中咪头的阻抗在700欧姆---3000欧姆之间，不少用户用万用表测阻抗其实是不对的，万用表测得的只是咪头FET的直流电阻。

咪头的阻抗值不仅影响到咪头本身的灵敏度，更重要的是影响到使用咪头的电器的指标，就是说，咪头的输出阻抗一定要与使用咪头的电器的放大器的输入阻抗匹配，才能获得最大传声增益。

4、噪声的产生与克服咪头的噪声分自身的本地噪声，和外界的干扰噪声。