声光控延时开关设计

声光控延时开关

目录

第一章声光控延时开关的实现 (2)

1.1系统概述 (2)

1.2各部分工作原理 (3)

1.2.1电源电路 (3)

1.2.2声光控部分 (4)

1.2.3延时关断部分 (7)

1.3 电路仿真 (7)

1.3.1电源电路仿真 (8)

1.3.2 声光控部分电路仿真 (9)

1.3.3 延迟关断部分仿真 (11)

第二章心得体会及建议 (13)

第三章附录 (14)

第四章参考文献 (15)

第一章 声光控延时开关的实现

1.1系统概述

系统分为电源电路，控制部分和延迟开关部分，示意图如图1所示：

图 1.1 电源电路组成框图

图1.2 声光控延时开关组成框图 整流 电路 降压 电路 滤波 电路 稳压 电 路 放大

感光 控制电路

整 形 延时 电子开关 检音 220v

50Hz

交流

电 24v

1.2各部分工作原理

1.2.1电源电路

由D1~D6、R1、C1构成，如图2标注，D1~D4为整流电路，R1为限流电阻、电容C1滤去交流分量并储存一定的电能，为延时提供电压，稳压管D6起稳压作用。

图2 电源电路

1.2.2声光控部分

电路通过光信号和声音信号控制，分别使电路中的三极管处于截止放大或者饱和状态，从而控制部分特殊点的电位达到声光控的目的。如图3所示为静态工作点示意图，三极管处于放大状态时，Ube处于0.4V~0.7V之间。

图 1 三极管静态工作点示意图

模拟声光，光控由光敏电阻模拟，声控由压电陶瓷片模拟，电路中光敏电阻用RG1和RG2串联代替，压电陶瓷片由函数信号发生器代替。如图4所示

图4 声光控模拟

白天在光线的作用下光敏电阻很小，此时即RG2被短路只剩下较小的电阻RG1，如图5所示。此时Q2基极电位变低而处于截止状态，即使函数信号发生器发出信号（模拟有声音信号情况）也不能通过Q2向后放大。同时PNP型管Q3也截止，电容C4错误！未找到引用源。两端电压很小，可控硅SCR处于截止状态，灯不亮。

图 2 有光照时模拟

晚上，RG1和RG2串联保持高电阻，其上端电位升高，Q2进入放大区，可以接收并放大声音信号（信号发生器发出信号模拟）。

在无声音信号时，Q3处于截止状态，灯不亮。

有声音信号时，信号发生器发出信号，首先通过Q1放大，然后经R5错误！未找到引用源。与C3输出，使Q2的基极电位升高，Q2、Q3随之导通，正电源就通过Q3、SCR向电容C4充电，使C4两端电压升高，升至可控硅SCR的触发电平时，SCR就就由

关断态进入导通态，灯亮。

1.2.3延时关断部分

延时关断部分主要由R10、C4、SCR、如图6所示

图 3 延时部分

灯延迟关断过程

灯亮时，由D1~D4、SCR组成的开关主回路就有较大的电流通过，SCR导通后，SCR两端电压跌落，由Q1~Q3均转为截止态，此时C4储存的电荷将通过R10释放，电容电荷释放示意图如图表13所示。使C4两端电压逐渐下降，当降至SCR门极的触发电平，SCR在交流电过零时即关断，电灯X1随之熄灭。

由公式

u(t)=u(∞)+[u(0+)- u(∞)]·e-(t/ζ)，

代入u(∞)=0V，u(0+)=13V，u(t)=5V

计算得t=179.6s为延迟关断时间。

1.3 电路仿真

1.3.1电源电路仿真

220V交流电通过电灯，经过D1~D4整流后，电容C2

滤去交流分量，D6为稳压值24V的稳压二极管，保证后

方电路电压不超过24V。D1~D4为整流电路，整流前后波

形如图8所示；稳压管D6起稳压作用。

稳压波形如图9所示。稳压电路最终电压24V为后面的声光控电路提供合适的静态工作点，也是延时关断

部分进行充放电。

3．

图8 整流波形

图9 稳压波形

1.3.2 声光控部分电路仿真

白天有光照时光敏电阻减小，RG2被短路，如图10所示，Q2、Q3两管be间电压都很小，两管均截止，仿真如图所示，C4两端电压很小，不能使可控硅SCR导通，灯不亮。

图10白天（有声无声）有光仿真

晚上无光照，光敏电阻有较高阻值，其电位升高使Q2进入放大区，此时若没有声音信号，Q3错误！未找到引用源。仍处于截止状态，仿真如图11所示。C4错误！未找到引用源。电压很低，可控硅SCR不导通，灯不亮。

图 4 晚上无声仿真

有声音信号时，信号发生器发出信号，首先通过Q1放大，然后经R5与C3输出，使Q2的基极电位升高，Q2导通，Q3饱和导通，导通后仅起降压作用，管压降约为3V，此时电源通过Q3、SCR向电容C4充电，C4两端电压升高，升至可控硅SCR的触发电平时，SCR进入导通态，灯亮。仿真如图12所示

图 5 晚上有声仿真

1.3.3 延迟关断部分仿真

灯亮时，由D1~D4、SCR组成的开关主回路就有较大的电流通过，SCR导通后，SCR两端电压跌落，此时C1、C4储存的电荷将通过R10释放，电容电荷释放示意图如图13所示。使C4两端

电压逐渐下降，当降至SCR门极的触发电平，SCR在交流电过零时即关断，电灯X1随之熄灭。

图 6 电容放电延时仿真

由公式

u(t)=u(∞)+[u(0+)- u(∞)]·e-(t/τ)

代入u(∞)=0V，u(0+)=13V，u(t)=5V

计算得t=179.6s为延迟关断时间，

可控硅触发电平接近4.3V，由波形图可知，则在灯亮194.12s 后，电容两端电压降至触发电平以下，可控硅截止，灯熄灭，与计算值179.6s接近。