声光控延时开关的设计

声光控延时开关的设计1任务书Ⅰ设计题目中文：声光控延时开关的设计英文：Thedesignofacousticlight-activateddelayswitchⅡ设计功能要求1、通过变压器降压，整流、滤波、稳压提供一个稳定的12V和5V的直流电压；2、通过光敏电阻和声控开关的信号收集系统达到光控与声控的功能；3、将收集的信号通过芯片（TC4081BP）控制由三极管和继电器等元器件组成的被控制电路；4、通过RC电路的充放电起到延时功能：延时时间约为25s；5、电路的相关灵敏度可通过调节电位器RP来实现。Ⅲ设计任务内容1、学习与研究相关的《模拟电子技术》与《数字电子技术》理论知识，并查阅资料，拿出可行的设计方案；2、根据设计方案进行电路设计，完成电路参数计算、元器件选型、绘制电路原理图；3、进行电路软件仿真（如：Multisim2001、Protel等），或制作实物进行调试试验，获得实验数据，验证设计有效性；4、撰写课程设计报告。签名：徐**声光控延时开关的设计2声光控延时开关的设计摘要声光双控延时开光不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公室、教学楼等公共场所，它具有体积小，外形美观，制作容易，工作可靠等优点，而且降低能耗，节约能源，注重环保是当今世界的主潮流。此外，它在一定的场所使用还可起防盗作用。它是公共场所照明开关的理想选择，被人们誉为“长明灯的克星”。本次设计的是一个灵敏度较高的声光控制开关，行人只要拍个巴掌就能电路触发。本电路仅使用一只CMOS门电路TC4081BP、一个CRZ2-113F型小型驻极体式电容话筒、一个CdS型光敏电阻器以及若干电阻、电容配合就能将电路触发，使其导通，将电灯打开。它不需要发送关闭信号，由电路自身的延时电路将灯关闭。当灯被打开后，延时电路延时约25s后将灯自动关闭。该电路还具有自动光控作用，在白天由光敏电阻器控制着电路。即使受到声音信号的触发，开关也不会打开。在此电路的设计中，要注意三点，第一是要合理设计三极管的静态工作点，使之处于饱和或截止两状态；第二要调节好电位器，从而使声控开关和光敏电阻具有良好的灵敏度；第三要合理设定延时RC，实际和理论延时时间总会有差距的。关键词：声光双控延时节电开光Abstract：Acousto-opticdualcontroldelaydedicationappliesnotonlytoresidentialbuilding,butalsoapplytofactory,officebuildings,andotherpublicplaces,ithassmall,beautifulappearance,easytowork,reliability,andreduceenergyconsumption,energysaving,payattentiontoenvironmentalprotectionisthemaintrendintoday'sworld.Inaddition,itmustusethesitecanalsoupsecurityrole.Itispubliclightingswitchidealchoiceandwaspraisedasever-burninglampsofconquerors.Thisdesignisasensitivityhighlightcontrolswitch,pedestriansonlytakeaslapcantriggercircuit.ThiscircuitusingonlyaCMOSgateTC4081BP,asmallCRZ2-113Ftypeinamicrophone,aposturecapacitorandresistorofphotosensitiveCdSwithresistor,capacitorcantriggercircuit,theelectricconduction,willopen.Itdoesnotneedtosendasignalbyitself,closethecircuitwilldelaycircuitswitchedoff.Whenthelightswereopened,delaycircuitwilldelay25saboutlightautomaticallyshutoff.Thiscircuithasautomaticopticaleffectinthedaytime,controlcircuitofphotosensitiveresistors.Eventhevoicesignalistriggered,switchalsowon'topen.Inthecircuitdesign,mustpayattentiontothree,firstistodesignthetransistor,thestaticworkinginsaturatedorbytwostate,Thesecondtoadjustpotentiometer,therebygoodtelevoxswitchandphotoconductiveresistancewithgoodsensitivity:Third,toreasonablydelayRCpracticalandtheoreticaldelaytimethereisthegap.Keywords:lightdoublecontroldelayelectricity-savingdedication声光控延时开关的设计3目录引言第1章设计流程第2章电源模块2.1电源电路的设计2.1电源电路的工作原理及相关参数的分析2.3电源电路的其他设计第3章信号收集模块3.1光信号收集电路3.1.1光信号电路的设计3.1.2光信号电路的工作原理相关参数的分析3.2声音信号收集电路3.2.1声音信号收集电路的设计3.2.2声音信号电路的工作原理3.2.3声音信号电路相关参数的分析3.3信号收集电路的扩充第4章信号处理模块4.1芯片TC4081BP的介绍4.2芯片TC4081BP的工作原理第5章延时模块5.1延时电路的设计5.2延时电路的工作原理5.3RC电路的放电过程5.4RC电路的时间常数5.5延时时间的可优化性第6章被控制模块6.1被控制电路的设计6.2被控制电路相关参数的分析6.3被控制电路的其他设计第七章制作要领7.1灯泡一直亮着7.2灯泡始终不亮7.3发光时间短7.4灯泡响应灵敏度低第八章Proteus的仿真实验声光控延时开关的设计48.1Protus的软件简介8.2Protus的仿真8.3实验调节结论与结果总结致谢参考文献附录声光控延时开关的设计5引言近年来，城市居民住宅越来越趋向高层化。高层建筑的一个不可忽略的问题是楼道等公用部分的照明问题。楼道照明灯如果能做到随手关灯，将是一个极大的能源消耗，以一栋六单元十二层楼房为例：每层安装一只15瓦的灯泡，就是72只灯泡，每小时耗电1.08度。如果这些灯彻夜通明，一晚耗电10多度，一年就是4000多度。一般住户在开灯后往往忘了或不愿意再费事去专门关灯。感应式楼道照明开关是解决这个问题的一种简单方法。它可以在开灯后一定时间内自动熄灭。在白天，即使有人走过，楼道等也不会亮，可以达到节能的目的。声光双控延时开关体积小，外形美光，制作容易，且节能环保，是当今世界的主潮流。由于今年我国的照明器材行业的迅速崛起，中国已经成为电光源产品的主要输出国之一。随着全球经济一体化，发达国家产业调整的步伐进一步加快，一般照明电器产品生产大量向发展中国家转移，而中国又是一个比较适合的国家，一是中国具备生产这些产品的条件，而是劳动力成本比较低，从而使中国逐步成为照明电器产品出口大国。展望未来的国内市场，需求仍会呈逐年增长趋势。因此我设计一个声光双控延时开关来解决此浪费问题。夜晚，行人经过楼道出入口时，照明灯点亮25s后熄灭；白天，照明灯自动停止工作。声光控延时开关的设计6第一章设计流程此设计是为了实现声控光控延时开关的功能。在白天时无论是否有声音，小灯都不能被点亮，即白天时不需要光照，在夜晚当有声音产生时，小灯被点亮，且在声音消失后，小灯能够维持一段时间亮度，即在夜晚有人经过的时候，灯被点亮，并有足够的时间让人通过。所设计的电路分为五个模块：电源模块，信号收集模块，信号处理模块，延时模块和被控制模块。(模块图如1-1)电源模块为整个电路提供稳定的直流电源，使驱动三极管，芯片TC4081BP和小灯。信号收集模块分为声音信号收集模块和光信号收集模块。声音信号收集模块将声音信号转变为音频电信号从而能够输入电路，起到控制开关的作用。光信号收集模块将光强度的改变转变为电压的改变，与声音信号一起控制芯片的输入。信号处理模块即是芯片TC4081BP对声音，光信号导致的电信号的改变进行处理，从而驱动被控制电路，并作用于延时模块。延时模块是在信号处理模块的作用下工作，起到延时的作用。被控制模块在信号处理模块及延时模块的共同作用下工作，达到设计的目的。图1-1感光电阻RG控制门D1延时R8,C3二级整形D3,D4继电器T灯泡整形D2检音BM放大VT声光控延时开关的设计7第2章电源模块这一章详细介绍电源模块的电路设计，电路中各个器件参数确定的相关分析，其工作原理及其他类似的设计。为整个电路提供5V、12V的直流电源，是电路的动力来源。2.1电源电路的设计电源电路采用降压、整流、滤波和稳压的组合电路，将220V的交流电压变为5V和12V的直流电压。模块图如图2-1图2-1降压过程是将220V单相交流电压直接输入有一定匝数比的变压器，得到降压后的电压。然后将变压器副边的交流电压通过单相桥式整流电路，得到脉动系数较大的直流电压。为了减小电压的脉动，将经过整流桥整流后的直流电压通入由滤波电容构成的滤波电路，使输出较为平滑的电压。要得到稳定的直流电源需将滤波后的电压输入稳压电路。稳压电路有电阻个稳压二极管构成，利用二极管的稳压特性，使得到不受电网电压波动和负载电阻变化影响的稳定性较高的直流电压。2.2电源电路的工作原理及相关参数的分析电源电路原理图：图2-2为了得到5V和12V的直流电源，将220V频率为50ZH的单项正弦波交流电输入变压器，其原边与副边的比为12nn，经过变压器得到2u=12.5V电源变压器整流电路滤波电路稳压电路声光控延时开关的设计82220u12nn（2.2.1）得到12nn=15交流电2u通入单项桥式整流电路经过全波整流得到平均值为()1OAVU=0.92u的直流电压，其脉冲系数很大。单相桥式电路中的整流桥的二极管选用IN4007。然后将()1OAVU的直流电压通入滤波进行滤波，可以得到平均值为()2OAVU=1.22u=18V的直流电压。滤波电路中的电容为1C，与1C并联的负载为LR，1C的取值满足LR1C=（3~5）2T(2.2.2)得到1C=（3~5）2T1LR理想情况下可将交流分量全部滤掉，使输出电压仅为直流电压，然而，由于滤波电路为无源电路，所以接入负载后必会影响其滤波效果，要得到稳定的直流电源需将滤波后的电压输入稳压电路。稳压电路中的稳压管Dz1选用稳压值为12V的稳压二极管，其型号为2CW19;Dz2选用稳压值为5V的稳压器二极管，其型号为2CW12经过查阅电子元器件的手册，Dz2的最小工作电流为2minZI=10mA最打工作电流为2maxZI=45mA内阻为2r≦50Ω。R2和Dz2对Dz1的电压1ZU进行分压，Dz2上电压为2ZU，则2R上的电压为2RU212RZZUUU(2.2.3)221222RRZZUUUIRR(2.2.4)2min2maxZRZZIII(2.2.5)则得到2R的阻值范围为2222max2minRRZZUURII（2.2.6）所以155.6Ω≦2R≦700Ω，所以去2R=500Ω查阅手册得到稳压管1ZD的最小工作电流为1minZI=5mA，最大工作电流为1maxZI=17mA，内阻为1r≦35Ω.所以声光控延时开关的设计91min11maxZZZIII（