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“声光控制路灯电路”课程设计说明书.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.17M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    1概述
    1.1设计要求及任务
    1.2设计组分工
    ２原理设计
    2.１方案选择
    2.1.1含555定时器、光敏三极管、双向可控硅的声光控电路
    2.1.2运用ＹＱ－Ｉ制成声光控电路
    2.1.3声光控开关 IC TC4069应用电路
    2.2总体设计
    2.3设计解析
    2.4模块说明
    2.4.1整流模块
    2.4.2IC TC 4069UBP的介绍
    3声光控开关总述
    4焊板及调试
    4.1电路板焊制
    4.2调试的步骤
    5展望
    6心得体会
    7参考文献
    武汉理工大学“声光控制路灯电路”课程设计说明书 1 概述 1.1 设计要求及任务 此次我们组需要设计的电路是声光控制路灯电路，在此电路中，我们希望达到的目的 是，使电路能根据声音和光线的作用自动发光，并且自动熄灭。在白天强光照射时，电路 中灯泡不发光；而晚上无灯光或被遮光，并且有声响时灯泡发光，且延续３０秒后熄灭。 此电路图的设计主要是基于用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在 天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，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会自动熄灭。在白天，即使有声音， 楼道灯也不会亮，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，用途非常广泛。 1.2 设计组分工 参与本次设计的小组成员有我（沈俊宇）、陈林琳和王洪涛，在思考、设计、焊制、调试 阶段，我们一直并肩合作。我和陈林琳主要负责资料的收集与整理，王洪涛主要负责电路 板的焊制。在收集资料过程中，我们在学校图书馆查阅了大量的文献，并综合网上发布的 一些权威电路资料，对相关知识进行整合。而王洪涛从原件位置的布局到电路板的调试过 程都花了很大功夫。 ２原理设计 2.１方案选择 2.1.1 含 555 定时器、光敏三极管、双向可控硅的声光控电路 简要分析其优点：此声、光同时控制的新式照明灯用光敏三极管的输出端控制555的 1
    武汉理工大学“声光控制路灯电路”课程设计说明书 触发控制端，用音频放大电路控制555的复位端。555定时器接成单稳态触发器，控制双向 可控硅，简单易制、成本低、节电又方便。 原理图设计：设计中考虑到光敏电阻的阻值随电压升高有规律的下降，而蜂鸣器则用驻极 体话筒代替。具体原理如图2-1: 图2-1为电路原理图 555定时器接成单稳态触发器，控制双向可控硅，当555定时器输出高电平，触发可控 硅导通，灯泡亮，当555定时器输出低电平时，可控硅未导通，灯泡灭。电路由l0V稳压直 流电源供电。为使声光同时控制，将光敏三极管的输出端控制555的触发复位端，音频放 大电路控制555的触发端。 缺点：在：该电路在声强>50dB时，对照明灯的有效控制率高于94％，过于敏感。很 小的声音也会促使灯发光，会造成能源的浪费。 2.1.2 运用ＹＱ－Ｉ制成声光控电路 简要分析其优点：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ＹＱ－Ｉ，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。 2
    武汉理工大学“声光控制路灯电路”课程设计说明书 图２－２为设计原理图 陶瓷压电蜂呜片B把声音变成直流控制电压。通过光敏电阻的改变，使电位发生改变， 从而控制晶闸管的通断，从而达到使灯自动熄灭的目的。 缺点：降压功能不强，对晶闸管的冲击电流大，对灯泡的寿命有影响。 2.1.3 声光控开关 IC TC4069 应用电路 简要分析其优点：其采用集成块IC TC4069，制作起来成本低、并且节电又方便。同 时，对声音的灵敏度适中，并且原件容易设计。 小结：在综合了以上三种电路的优缺点后，我们决定采用第三种方案。 2.2 总体设计 由于引入的是交流电，在输入端需要引入电桥，其作用是时输入的交流信号质量变为 脉冲的直流电压。为了使电路处于稳定的工作状态，必须加滤波电路，于是需要在整流电 路后设计电容。 为了控制电路的通断，还是采取控制高低电平的办法，用三极管的通断直接决定灯泡 的点亮和熄灭。 作为声光控电路，发光二极管和话筒都是必不可少的。在IC TC4069的连接时要注意 每个引脚的具体含义，以及接地拐角的设定。 3
    武汉理工大学“声光控制路灯电路”课程设计说明书 为了能更直观、更立体地展现出设计效果，我们在protel 99 SE 软件中对原理图进 行了绘制，如图2-3。 图2-4为声光控开关设计电路图 2.3 设计解析 黑夜到来，光敏电阻失去光照，呈高组态，但因其一端接地，所以IC（13）脚仍为底 电平。但脚步声被MIC检测到，就有脉冲从IC（1）脚输入，继而使IC（4）脚输出正脉冲 信号，从而在IC内部各反相器及外围阻容元件的作用下，使可控硅导通，是照明灯点亮。 灯亮了以后，电容C2缓慢放电，当IC（5）脚电平下降到临界点时，IC（8）脚输出低电平， 使灯熄灭。 灯亮的时间与R4和C2的容量有关，其时间T=R4*C2， 4
    武汉理工大学“声光控制路灯电路”课程设计说明书 2.4 模块说明 2.4.1 整流模块 四只整流二极管D1~D4J接成电桥的形式，固有桥式镇流之称，如图2-5。镇流桥的D1~D2 连接处称共阴极，用“+”标记，即电流从此处流出,D3~D4连接处称为共阳极，用“-”标 记，其他两点表示接交流电源标记“~”。 图2-5为镇流桥电路 2.4.2IC TC 4069UBP 的介绍 IC TC 4069UBP 包含 6 个电路变频器，因为内部电路有一个单级逆变器，这使它适合 于应用的 CR 振荡器电路，晶体振荡器电路和线性放大器。因为其应用变频器 ，使传播时 间大为减少，图 2-6、2-7、2-8 分别是 IC TC 4069UBP 在 PROTEL 板、内部原理及实物图。 5
    武汉理工大学“声光控制路灯电路”课程设计说明书 图2-6为其在PROTEL上的电路图 图2-7为其原理图 图2-8为其实物图 6
    武汉理工大学“声光控制路灯电路”课程设计说明书 3 声光控开关总述 声光控是通过光敏电阻来实现的，当光敏电阻在背光的的时候灯就会慢慢的熄灭，即 这时也是人走过 了的时候。在有的电路中这种原理也可以通过声音的振动来实现，当人 走过是只需用手轻排一下灯就会自动的亮，人离开后又熄灭。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。 课题分析它主要由9部分组成：整流、稳压二极管；话筒；光敏电阻，可控 硅开关等。能够通过调节电阻和电容的大小来改变灯亮的时间长短，如果，时间 过长就应该减小电阻或电容的值，反之，则增大。光敏电阻和话筒的高度也会使 灯的时间受到影响。声光控节电开关，在白天或光线较亮时,节电开关呈关闭状 态,灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态，当有人经过该开关 附近时，脚步声、说话声、拍手声等都能开启节电开关。灯亮后经过40秒左右 的延时节电开关自动关闭，灯灭。该开关适用于楼道、走廊、洗涮间、厕所等公 共场合，能节电并延长灯泡使用寿命。给人们的生活带来了很多的方便，受到了 广泛的应用。本电路是采用分分离元件的声控延时电路，其电路原理图如下图所 示 方框原理图说明：220V的灯充电直接整流。在输入端串联25W灯泡，输出 端接可控硅（负载）供电电路稳压电路，稳压电路是给话筒放大，音频放大等提 供8.2V直流电，话筒放大，可以把声音信号转换为电信号并放大，然后，经过 音频放大器使信号达到足够大；检波音频信号的正半周，即：把音频信号转换为 直流信号。经过延时电路以后送到控制电路，由控制电路去控制可控硅，若可控 硅断开，则整流电路负载断开，若导通，则整流电路负载导通。光敏控制电路把 光照变成电信号，从而去控制音频信号往后边输送情况。可见：本电路灯泡要受 可控硅的控制，可控硅受话筒取得的音频信号和光敏电阻的控制，从而可以实现 声控和光控；灯亮的时间由延时电路的时间长度决定。 检波二极管取得的音频信号正半周时C2充电后得到的直流电压，就是控制电压，要射 放必须经过R4、可控硅，射放完的时间就是延迟时间，主要由C2、R4的参数控制。τ=R4C2 （3-5倍τ时间电压射放完）。R4=15MΩ，C2=2.2μF。如果要延长时间可增大C4，反之减 小。 7
    武汉理工大学“声光控制路灯电路”课程设计说明书 4 焊板及调试 4.1 电路板焊制 开始从烙铁架上拿出电烙铁时，以 45 度靠紧焊接面进行预热；然后将焊锡丝同时伸 向被焊的组件脚及焊盘，一起接触被焊处；当焊锡丝熔化，向焊接处推入焊锡丝，使焊锡 润湿焊盘与组件脚，当焊点上的焊锡成圆锥形时即抽离焊锡丝。 在焊锡完全熔化后，移去烙铁头。如果焊点有连焊，我会将焊锡线与烙铁头一起接触 在连焊的焊点之间，待焊锡丝与助焊剂一起熔化后，移去焊锡丝，再将烙铁头侧放着向下 移走，吸去多余的焊锡； 焊点的标准是：焊点呈锥形，焊锡要适量，表面有光泽，光滑，清洁等。 焊制电路板的关键步骤就是焊接问题，经历了这次真正的焊板子的课程设计，我深刻 体会到了仔细认真的重要性，在焊接中常常会出现因马虎而导致的错误，因为元器件的管 角与元器件本身分布于电路板的两侧，我们很难分辨出哪个管脚是属于哪个元器件的，因 此有时会出现焊接错误。另外，焊接时摆放元器件也是十分重要的，将原件摆放到合适的 位置有利于整体版面的美观大方，各个元件之间既不能紧凑在一起，又不能离得太远了， 因为在一起会给焊接带来很多麻烦，离得太远又耗费导线，导线应该沿着电路板的边缘铺 设，避免交叉。 4.2 调试的步骤 初步检查电路板，用表笔查看是否有虚焊等情况； 在上一步的基础上，用表笔查看原件正负极有无接反； 还要注意观察话筒和光敏电阻的位置是不是达到要求的位置，是否有被挡住。 8
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