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1D1～D4二极管1N400742D6二极管1N414813T1晶闸管MCR100-614C1电解电容100μ/25V15C2电容器100000pF(104)16C3电容器100000pF(104)17C4电解电容10μ/25V18R1电阻器270kΩ19R2电阻器22kΩ110R3电阻器5.6MΩ111R4电阻器30KΩ112R5电阻器330KΩ113R6电阻器3.9MΩ114R7电阻器56KΩ115RG光敏电阻器3K—5MΩ116D5稳压二极管12V（1N4742A）117T2三极管9014118MIC驻极体传声器119IC集成电路CD4011120其它印制板、220V/25W灯泡等相关知识链接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T1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，它检音MIC感光RG二极整形IC（c）IC（d）电子开关T1放大T2控制门IC（a）延时R6、C4整形IC（b）照明灯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T1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T1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T1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T1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T1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RG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。白天时，光敏电阻RG受光照呈低阻态，CD4011（13）脚始终为低电平。这时不管CD4011（12）脚为高电平（有响声使T2截止）还是低电平（无声响T2饱和导通），与非门输出（11）脚始终为高电平。经三次反相后，（10）脚输出为低电平，可控硅T1截止，灯泡不亮。可见由于光敏电阻RG受光照作用，白天灯泡一直不会亮。操作指导1、声光控延时开关电路元器件识别、检测、筛选1）光敏电阻（1）光敏电阻的符号、特性光敏电阻是利用具有光电导效应材料（如Si、Ge等本征半导体与杂质半导体，如CdS、CdSe、PbO）制成的电导率随入射光辐射量变化而变化的器件。电路符号如图5-3所示。光敏电阻在光照下会改变自身的电阻率，且没有极性，可以把它当作阻值随光照强度而变化的可变电阻来对待，当光敏电阻在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时阻值迅速减小。它有很高的灵敏度，很好的光谱特性，光谱响应可从紫外区到红外区范围内。而且体积小、重量轻、性能稳定、价格便宜，因此应用比较广泛。（2）光敏电阻的检测检测光敏电阻时，将万用表置于R×1k挡，两表笔分别任意各接光敏电阻的一个引脚，然后分别进行暗阻、亮阻和灵敏性测试。检测项目检测方法及检测现象检测结果（1）检测暗阻万用表的红、黑表笔分别接触光敏电阻的两个脚，用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，观察万用表表头指针基本保持不动，阻值接近无穷大。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏，不能再继续使用。（2）检测亮阻万用表的红、黑表笔接触两个脚，用一光源对准光敏电阻的透光窗口，万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显减些。此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至无穷大，表明光敏电阻内部开路损坏，也不能再继续使用。（3）检测灵敏性将光敏电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动，使其间断受光，万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。图5-3光敏电阻符号2）单向可控硅（1）可控硅的符号、特性可控硅也称作晶闸管，它是由PNPN四层半导体构成的元件，有三个电极，阳极A，阴极K和控制极G。可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不像继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性好。在调速、调光、调压、调温以及其他各种控制电路中都有应用。（2）单向可控硅管脚的检测检测项目万用表量程及调零检测方法检测现象检测结果（1）判别可控硅三个电极将功能开关拨到R×100或R×1K挡并欧姆调零用红、黑表笔分别测任意两引脚间正、反向电阻若找到其中两个电阻读数为数十欧姆的一对引脚此时万用表黑笔接的引脚为控制极G，红笔接的管脚为阴极K，剩下的另一管脚为阳极A（2）测试可控硅的触发性能将功能开关拨到R×1挡并欧姆调零黑表笔（＋）接阳极A，红表笔（－）接阴极K，同时将控制极G与黑表笔碰触（相当于加一正触发电压）一下，若能保持导通，则可控硅是好的。触发后万用表电阻挡指针应发生偏转，然后去除触发电压，万用表阻值读数固定不变正常（注：特大电流的可控硅，有可能不被触发，得用低阻表测量。因它可提供较大的触发电流。）（3）检测质量好坏将功能开关拨到R×10K挡并欧姆调零测量阳极A与阴极K之间的正、反向电阻，正常时均应为无穷大（∞）若测得A、K之间的正、反向电阻值为零或阻值较小。说明晶闸管内部击穿短路或漏电。3）驻极体话筒（1）驻极体话筒的符号、工作原理驻极体话筒基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极（背称为背电极）构成。驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上的金属层作为两个电极构成一个平板电容器。电容的两极之间有输出电极。由于驻极体薄膜上分布有自由电荷。当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时；改变了电容两极版之间的距离，从而引起电容的容量发生变化，由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，根据公式：Q=CU所以当C变化时必然引起电容器两端电压U的变化，从而输出电信号，实现声—→电的变换。由于实际电容器的电容量很小，输出的电信号极为微弱，输出阻抗极高，可达数百兆欧以上。因此，它不能直接与放大电路相连接，必须连接阻抗变换器。通常用一个专用的场效应管和一个二极管复合组成阻抗变换器。驻极体话筒与电路的接法有两种：源极输出与漏极输出。源极输出：需用三根引出线。漏极D接电源正极。源极S与地之间接一电阻Rs来提供源极电压，信号由源极经电容C输出。编织线接地起屏蔽作用。源极输出的输出阻抗小于2k，电路比较稳定，动态范围大。但输出信