声光双控开关的设计

北京工业大学继续教育学院毕业论文（本科）论文题目：声光双控开关的设计姓名：高艳华班级：09级机械工程及自动化指导教师：杨琳2011年4月28日1毕业设计（论文）任务书办学点（函授站）：新疆轻工职业技术学院专业：机械工程及自动化班级：北京工业大学09级本科学生姓名：高艳华Ⅰ.毕业设计（论文）题目《声光双控开关的设计》Ⅱ.毕业设计（论文）意义、价值和目标、（或技术要求）通过声光双控开关的设计原理、性能的使用分析，了解到我国声光双控开关的设计由传统型的公共场所、长明灯现象十分普遍、过渡的起步阶段中，造成了能源极大的浪费。仍然有许多问题需要努力解决，及不断改进提高。我所设计的是一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光双控节能灯。Ⅲ.毕业设计（论文）工作内容和时间要求1、2010年12月至2011年1月搜集资料，确定论文题目2、2011年1月至2011年2月完成论文的初稿3、2011年2月至2011年3月对论文的初稿进行修改4、2011年3月至2011年4月最终定稿5、2011年4月至2011年5月准备答辩Ⅳ.主要参考资料1、康华光，《电子技术基础》数字部分（第四版）.北京：高等教育出版社出版2、彭介华，《电子技术课程设计指导》北京：高等教育出版社3、童诗白，《模拟电子技术基础》.清华大学电子学教研组编.第三版,北京高等教育出版社,2004.4、杨旭东，刘行景，杨兴瑶，《实用电子电路精选》.化学工业出版社,1999.5、华成英.，《电子技术》北京：中央广播电视大学出版社,1996.6、康华光，电子技术基础[M].第三版北京：高等教育出版社出版，1988.7、江晓安，数字电子技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，1998.8、肖雨婷，数字电子技术[M].北京：机械工业出版社，1996.9、陈继生，电子线路[M].北京：高等教育出版社，1986.10、方德政，电路与电机.银川：宁夏人民出版社，1987.11、纳萨尔SA,电机与电学.北京：科学出版社2002.毕业设计（论文）时间：自2010年12月1日至2011年5月10日答辩时间：2011年5月21日指导教师：杨琳2摘要在学校、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。同时为了加强我们对模拟电子技术合数字电子技术的理解合巩固，从而花了大量的时间进行电子技术课程设计，而我设计的课题是声光双控制灯的设计，我所设计的是一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光双控白炽灯节能路灯。在本设计中介绍了多种声光控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，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。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，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过几分钟后又自动熄灭，节能节点。关键字：自动控制；节能；信号放大整形；光电开关；声控电路；光控电路；延时电路3目录摘要.......................................................................2前言......................................................................4一、综述.....................................................................5二、总体电路设计.............................................................52.1.方案一设计..........................................................52.2.方案二设计..........................................................62.3.方案比较.............................................................6三、单元电路设计与分析.......................................................73.1.电源设计.............................................................73.2.信号放大整形电路设计................................................83.3.延时处理电路单稳态电路的设计.......................................9四、电路仿真...............................................................10五、所需元器件清单.........................................................13补充：555定时器.......................................................135.1.555定时器的结构....................................................145.2.555芯片功能........................................................155.3.555定时器连接的施密特触发器........................................16结论.......................................................................17致谢........................................................................18参考文献...................................................................194前言声光双控开关的研究历经了很长时间的发展，随着各种新材料新技术的发展以及社会需求的不断扩大，一些声控灯的应用越来越广泛，声光双控的灯需求也得到了广泛应用。如今国家对资源保护越来越重视，要求资源可重复利用。同时还要尽量避免资源的浪费。尤其是对一些声控灯的材料选用和回收方面也加大了整治力度。原因是有些灯产品在报废的时候被人随意丢弃，不但造成了大量的垃圾。同时还会对人的身体产生一些危害，而声控灯也受到了相应的重视。因为适用范围很普遍、所涉及的面也很广、从声控灯的发展历程来看。首先，出现了声光控制灯，如:利用声音的大小来感应、还有温度感应灯（是靠所处的环境的温度来控制灯的）、红外感应等，在各行各业及家庭中得到了广泛的应用。随着时代的发展，国家对资源保护越来越重视，要求资源可重复利用，尤其是声光双控灯的回收方面也加大了整治力度。并提出并提出对回收灯如何处理，如何节约资源等，从而优化声光双控灯的制作工艺，开发新型简单实用便宜的声控灯，在未来的发展方向。仍值得去研究，也因此对声光双控灯的发展提出了新的要求，声光双控灯也得到了相关重视。同时得到广大的认可。本文主要通过对声光双控开关的设计进行分析研究，最后得出了一些就声光双控开关的设计思路，具有一定的实用价值。5一、综述整个电路由电源电路，放大电路，处理电路（声控电路、光控电路）及延时电路等部分组成。电源由太阳能电池供电，光敏控电路对外界光亮程度进行检测，输出与光亮程度相对应的电压信号。从而实现白天灯泡不亮晚上遇到声响时，通过声控电路使灯泡自动点亮，声控电路主要将声音信号转变为电信号，从而要实现自动控制，延时电路声音消失后延长一段光照时间。必要时可加一个手动开关，以增强电路的实用性。总体方框图如下所示图。二、总体电路设计2.1.方案一原理框图：图4.1电路图如图2.1图2.16电路简述：本电路为一声光自动控制白炽灯开关。白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。电路主要由555集成电路和声控专用集成电路BH—SK-1组成。白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。当光线较暗时，光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。电路是否接通，取决于声音信号强度。当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽灯，并开始延时，延时时间到，开关自动关断，等待下一次声音信号触发。2.2.方案二原理框图：原理简述：声源产生的声音信号，经声电转换器后转换成微弱的电信号，该信号经放大后送处理器处理，处理器将幅度、频率不尽相同的一群声波信号转换成一次状态改变的控制信号，该信号经延时处理电路达到设计要求时间与设计要求功能，经执行机构直接控制负载动作，处理电路如下图：2.1．声光控路灯控制器电路原理图2.2：7图2.2电路简述：本电路为一声光自动控制白炽灯开关。白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。电路主要由555集成电路和声控专用集成电路BH—SK-1组成。白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。当光线较暗时，光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。电路是否接通，取决于声音信号强度。当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽灯，并开始延时，延时时间到，开关自动关断，等待下一次声音信号触发。2.3.方案比较方案一和方案二的原理基本相同，但考虑到电源的稳压性能，和器材的价格，觉得方案二比较适合。三、单元电路设计与分析3.1电源设计电源电路的种类繁多，如变压器降压；桥式整流全波整流；Lc、Rc滤波；三端稳压器稳压等。具体采用什么电路合适，则根据主体电路及执行机构不同和可靠、价廉、有效益等要求进行选用。电源的设计结构如下：降降压压稳稳流流部部分分由由RR11CC11、、全全桥桥QQDD和和滤滤波波电电容容CC22组组成成，，DDWW稳稳压压后后得得到到++99VV的的电电压压，，为为电电灯灯控控制制电电路路提提供供了了工工作作电电压压。。8电源电路3.13.2信号放大整形电路设计放大电路实现方法很多，除分立器件实现之外，还可采用运放，也可采用门电路等来实现。本系统放大整形电路设计结构：信号放大整形电路图3.2拾音器采用电压蜂鸣器HTD35—14他的压电效应，既当有音响作用到压点陶瓷片上时，声震导致的绕曲变形就会产生相应的电效应。由于声\电效应较小，设计了VT1，VT2，直耦式音频放大器，将信号放大，并由D2，D3，C7倍压整流再经T3倒相放大，触发单稳态电路。93.3延时处理电路单稳态电路的设计555和R9、C8、VT4、VT5等组成光控单稳态电路。所谓光控就是利用光敏三极管对不同光照呈现的阻抗不同，对时基电路555的四脚进行高低电平的控制，或处于等待触发状态，或处于强制复位状态。白天光照VT5呈低阻，VT2正偏置而饱和倒通。其集电极电位，即555的4脚被钳制在0.3V左右，从而是555处于强制复位状态，此时不管2脚有多大的触发电平，555均不会翻转置位。可控硅不会触发倒通，电灯无电不亮。夜晚光暗，此时VT5呈高阻而截止，VT4无偏置电流，呈截止状态。555的4脚呈高位，使555触发器处于单稳态触发状态，此时如果有声响，经拾音，放大，倍压整流后，正极性信号使VT3饱和倒通，下跳变信号加之555的二脚使555翻转置位。3脚由原来的低电平变为高电平（约+8.5V），经R3限流后触发双向可控硅SCR并倒通，电灯H得电点亮。电灯点亮的时间即单稳态电路触发后高电平持续的时间（稳态时间），他取决于单稳态电路的时间常数，