声光控延时楼道灯控制电路.docx

声光控延时楼道灯控制电路.docx

《声光控延时楼道灯控制电路.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《声光控延时楼道灯控制电路.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

声光控延时楼道灯控制电路

建筑大学

电气与计算机学院

数字电子技术课程设计报告

设计题目：

声光控延时楼道灯控制电路

专业班级：

自动化151

学生：

鑫国

学号：

201512912

指导教师：

立辉王亚娟

设计时间：

2016.12.12-2017.01.06

教师评语：

成绩评阅教师日期

第1章绪论1

1.1　1

1.2　1

第2章电路工作原理2

2.12

2.22

2.33

2.44

第3章电路设计5

3.15

3.25

3.36

第4章制作与安装7

4.17

4.28

4.39

4.49

4.510

第5章调试分析与性能测试11

5.111

5.211

5.312

总结13

参考文献14

元件清单15

第1章绪论

1.1课程设计目的

声光控延时楼道灯控制电路是一种声光控电子照明装置，利用声波为控制源的新型智能开关，同时具有自动延时熄灭的功能。

它避免了繁琐的人工开灯，同时具有自动延时熄灭功能，更加节能，且无机械触点、无火花、寿命长，广泛应用于各种建筑的楼梯过道、走廊等公共场所，声光控延时楼道控制电路也是一种声光控电子照明装置，它由音频放大电路、电平比较电路、延时开启电路、触发控制电路、恒压源电路和晶闸管主回路等组成。

1.2设计任务

音频放大电路是一种对音频信号进行放大的功率放大电路，与电压放大电路实质上都是能量转换电路，但二者所要完成的任务不同，功率放大电路主要是为负载提供一定不失真、功率大、效率高的输出功率。

在设计电路时考虑到晶体管发射结正向偏置时才导通，所以选用两个性能对称的异型管，组成互补对称电路。

电平比较电路，该电路的工作是类似的二进制小数转换小数。

为此，电路放大信号和一个参考电压进行比较。

该电路可分为若干阶段。

若干阶段，可以根据需要增加或减少。

每个阶段包含两个运算放大器（TL084）。

（OP-AMP的左侧）是用于比较目的。

其他（在右边的运算放大器）被用来作为一个固定的增益（完全2）非反相放大器。

输入电压连接到每个运算放大器的非反相引脚/终端。

数字输出是从比较运算放大器和运算放大器是美联储下一阶段的输入放大器的输出的输出获得。

要获得一个参考电压，使用两个电阻。

延时开启电路、触发控制电路、恒压源电路及晶闸管暂时不做多的解释，其主原理详情见电路图。

第2章电路工作原理

2.1电路原理示意图

2.2电路工作原理

它是由音频放大电路、电平比较电路、延时开启电路、触发控制电路、恒压源电源电路和晶闸管主回路等组成。

如下图所示的声光控延时楼道灯控制电路原理图中，CD4011为四个2输入与非门电路，其功能为有0出1，全1出0。

交流电源24V经VD桥式整流和电容C2滤波获得直流电压1.2×24≈28.8V,再经限流电阻R1，使VS稳压管有VCC=+6.2V稳定电压供给电路（灯亮时VCC有所降低），而灯泡串于整流电路中。

图1

1.白天时，光敏电阻RG阻值较小，与非门U1A的②脚（TP4）输入为低电平0态，G1门被封锁，即不管G1的①脚（TP3）为何种状态，G1总是出1，G2出0，G3输入端（TP7）为0，G3出（TP8）1，G4出0，TP9为低电平，单向晶闸管VT2不导通。

2.在晚上天暗时，RG阻值增大，TP4为高电平1态，G1门打开，TP3信号可送若无脚步声或掌声，驻极体话筒MC无动态信号。

偏置电阻（RP2、R4和R3）VT1的NPN三极管导通，TP3为低电平0态，则G1出1，其余状态与白天时相同，晶闸管VT2控制极G无触发信号，故不导通，灯泡L不亮。

3.晚上当有脚步声或掌声时，驻极体话筒MC有动态波动信号输入到放大电路VT1的基极，由于电容C1的隔直通交作用，加在基极信号相对零电平有正、负波动信号，使集电极输出端TP3有高电平动态信号为1态，因此使G1全1出0为负脉冲，而G2出1为正脉冲，二极管VD1导通对C3充电达5V,TP5也为1,G3出0，G4出1为高电平，经R7限流,在单向晶管VT2控制极G有触发信号使VT2导通，桥式全波整流电路中串联的灯泡L经晶闸管VT2导通，灯泡L点亮。

由于晶闸管导通后的UAK正向压降会降至约1.8V

由此VD2用来防止UZ电压下降，避免影响控制电路电源。

在脚步声消失后，电容C3上的电压经过R6放电过程，TP5电压仍为1态，故灯泡L仍亮，直到TP5电压小于与非门阀值电压U（TH）=1/2Vcc时刻，G3出1，G4出0，当U（AK）过零电压是，晶闸管VT2截止，整个过程持续约为60秒后，灯泡L熄灭。

2.3音频放大电路

图2

音频放大电路是一种对音频信号进行放大的功率放大电路，与电压放大电路实质上都是能量转换电路，但二者所要完成的任务不同，功率放大电路主要是为负载提供一定不失真、功率大、效率高的输出功率。

在设计电路时考虑到晶体管发射结正向偏置时才导通，所以选用两个性能对称的异型管，组成互补对称电路。

调节的均衡电路（即音调电路）。

音频放大电路的功能是将其它电子设备（如MP3，计算机声卡，VCD机等）的音源信号进行放大，然后再经过功率放大，最后去推动扬声器输出，简单来说，就是一个扩音器，但为了提高声响的品质，部要求有能够对高音和低音进行

2.4恒压源电路

图3

在电路当中常常会用到输出恒定电压的电源;在电子线路中保证电压恒定的部分叫做恒压源，属于电源的一种。

一种恒压源电路，具有输入端、输出端、用于产生具有波电压的恒压的恒压源单元、和用于消除波电压以便在输出端输出没有波电压的恒压的波消除电路单元，所述波消除电路单元包括连接在所述恒压源单元和所述输出端之间的电阻器;波电压检测电路单元，用于检测所述波电压并根据所检测的波电压输出信号;电流电路单元，用于从所述波电压检测电路单元接收信号并响应所接收的信号向所述输出端提供电流或从所述电阻器吸收电流，从而消除在该输出端处的波电压。

理想电压源阻为0，实际上不可能阻为0。

并且有电流限制围的，而且电压也有波动误差围。

最简单的是串联稳压、并联稳压、三端稳压、开关稳压。

第3章电路设计

3.1电路板模型

如下图所示电路板为我们实验所必需的原件，其它的电容、电阻及二极管应该按照该电路板排列顺序安装，从而获得一个完整的电路板。

图4

3.2电路安装原理图

如下图为实验所需的实验安装原理图

图5

图6

3.3电路设计之桥式整流

1.桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路，常用来将交流电转变为直流电。

桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。

这种电路,只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构,便具有全波整流电路的优点,而同时在一定程度上克服了它的缺点。

2.原理介绍

桥式整流电路的工作原理如下：

E2为正半周时，对D1、D3加正向电压，Dl、D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。

电路中构成E2、D1、Rfz、D3通电回路，在Rfz上形成上正下负的半波整流电压，E2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。

电路中构成E2、D2、Rfz、D4通电回路，同样在Rfz上形成上正下负的另外半波的整流电压。

重复下去，结果在Rfz上便得到全波整流电压。

其波形图和全波整流波形图是一样的。

从图5-5中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。

桥式整流是对二极管半波整流的一种改进。

半波整流利用二极管单向导通特性，在输入为标准正弦波的情况下，输出获得正弦波的正半部分，负半部分则损失掉。

桥式整流器利用四个二极管，两两对接。

输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。

桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。

桥式整流是交流电转换成直流电的第一个步骤。

第4章制作与安装

4.1原件实物

声光控延时楼道灯控制电路实物图如下图：

图7

4.2声光控延时楼道灯控制电路安装工艺

（1）元器件的插装与焊接

各元器件按图纸的指定位置孔距进行插装与焊接

如上图元器件安装工艺表

（2）电阻插装与焊接

卧式电阻影紧贴电路板插装焊接，立式电阻应在离电路板1--2mm处插装焊接。

（3）电容器插装焊接

瓷电路应在离电路板4--6mm处插装焊接，电解电容应在离电路板1--2mm处插装焊接。

（4）二极管插装焊接

卧式二极管应在离电路板3--5mm处插装焊接，立式二极管应在离电路板1--2mm（塑封）和2--3mm（玻璃封装）处插装焊接。

（5）集成电路插座插装焊接

集成电路插座应紧贴电路板插装焊接。

（6）电位器插装焊接

电位器应按照电路丝印要求方向紧贴电路板插装焊接

不同元器件的引线是不同的，将其插接到电路板进行焊接前，必须预先对元器件引线进行成型处理

4.3元器件引线成形形状

元器件的引线要根据焊盘插孔和安装的要求弯折成需要的形状，如下图所示，元器件引线成形有以下要求：

（1）引线成形后引线弯曲部分不允许出现模印、压痕和裂纹。

（2）在引线成形过程中，元器件本体不应产生破裂，表面封装不应损坏或开裂。

（3）引线成形尺寸应符合引线安装尺寸要求

（4）凡是有标记的元器件，在引线成形后，其规格、型号标志符号应向上、向外，方向一致，以便目视识别。

（5）元器件引线弯曲处应有圆弧形，其R不能小于引线直径的两倍。

（6）元器件引线弯曲处离元器件根部至少2mm.

在一切结束后要进行元器件的成型加工。

4.4声光控楼道灯控制电路焊接安装的检查

手工锡焊的检查可分为目视检查和手触检查两种。

（1）目视检查

目视检查就是从外观上检查焊点有无焊接缺陷，可以从以下几个方面进行检查：

1.焊点是否均匀，表面是否光滑、圆润。

2.焊锡是否充满焊盘，焊锡有无过多、过少现象。

3.焊点周围是否有残留的助焊剂和焊锡。

4.是否有错焊、漏焊、虚假焊。

5.是否有桥焊、焊点不对称、拉尖等现象。

6.焊点是否有针孔、松动、过热等现象。

7.焊盘有无脱落、焊点有无裂痕。

（2）手触检查

 在外观检查的基础上，采用手触检查，主要是检查元器件在印制电路板上有无松动、焊接是否牢靠、有无机械损伤。

可用镊子轻轻拨动焊点看有无虚假焊，或夹住元器件的引线轻轻拉动看有无松动现象。

常见的不良焊点缺陷分析、常见焊点错误及其产生的原因见下表

（3）实际操作过程中的问题

在去实验室进行实体操作过程中焊锡的纯度不够高，有太多的杂质导致我们在进行焊接的过程中有些点没有办法成为圆锥形状的焊点。

其次就是实验原材料的问题，有些电路板没有铜片，焊锡没有办法粘连在电路板上。

再有就是我们实际操作的问题，第一次焊接有点紧，所以手抖没有办法做到完美。

最后就只在焊接电路板的过程中一定要先进行复杂的焊接然后在进行简单的焊接。

4.5电路安装成型

后的电路板欣赏

图8

经过大家的不懈努力终于完成了电路板的制作。

第5章调试分析与性能测试

5.1电路测试与调试表

序号

测试情况

工作条件

各参考点电压测试值（V）

TP3

TP4

TP5

TP6

TP7

TP8

TP9

灯泡L的状态

1

光敏电阻受光

2

光敏电阻遮住、有拍手声

亮态持续时间S

以上表格因设计电路问题无法测量。

为了确保声光控楼道灯电路能够正常工作，也就是说要稳定、准确地反映白天、

黑夜灯的变化，在完成声光控延时楼道灯控制电路的焊接与安装后，必须要对电路进行测量和调试。

利用通用仪器（示波器或万用表）对电路进行测量和调整，确保电路能够实现所有功能。

5.2电路检测与调试步骤

（1）将光敏电阻放在自然光照下，用万用表测量电路中各参考点电压，并记录在上表序号1中。

（2）用烙铁把热塑管的一端烫密封，然后套住光敏电阻遮光，并在拍手声过程中用示波器观察参考点电压波形状态，并观察灯亮态记录上表序号2中，并估算灯泡发光持续时间。

5.3注意事项

① 对光敏电阻暗阻环境要求达到夜晚光度遮挡严实下测试。

② 对C2和C3电解电容极性不能接反，在外壳有“-”号一边为负极接地。

③ 当灯亮时，电容C3上的电压（TP5）波形直线为缓慢下降，说明C3在放电，当达到低电压时，延时结束，灯泡熄灭。

4当电路输入电压为交流24V，若输入电压过高，灯泡在晶闸管没有导通时可能存在微亮现象

总结

本次课程设计是我们第一次进行电路板焊接实践，尽管我们学习的是有关电子信息及其实践焊接的专业，但是从来没有亲身经历过真正的电路板焊接。

而这次电子课程设计给我们提供了一个实践的平台，当然我们也是非常珍惜这次机会，去进行操作的时候更是对各类有关电学方面的实验仪器充满好奇。

但是对于这次课程设计对我们最重要的无非就是亲身经历了一堆电子元件成为一个实用物品的过程，而且让我们对模拟电子技术这门课程更是充满兴趣。

经过两周的共同努力我们不仅设计了自己的电路板而且还自己对它进行了焊接与其性能的测试，虽然结果可能有失败，但是我们在其中收获的不仅仅是一个成品的电路板更是一个团队的合作与友情。

其次我们来谈谈电路设计中的一些问题，第一在进行电路原理分析的时候对一些电路的书面表达不是特别清楚，第二，对电路元器件的辨别不是特别熟练，第三，进行电路板焊接时对特殊电路板的焊接没有方法导致电路板焊接出现太多问题最后直接影响了对其进行的性能测试导致整个课程设计失败。

为期一周的电子课程设计即将结束，回顾这一周真的是受益匪浅，以前对知识的了解仅限于理论知识，而且有的能够体会，有的仅限于似懂非懂的转态。

对于器材就不知道有什么用途，也就更加难以理解。

但这一周之后，我对电子技术有了更深刻的了解，知道了自己的不走，更是了解到所学知识的重要性，培养了自己对课程设计的兴趣。

以前，我们经常在学校很难有锻炼自己的动手能力，刚设计时不免有一些不知所措。

但在老师的指导下，以及我查了的参考书中的知识，才渐渐有了思路。

对于我们这些大二学生，由于动手能力不足，很难在一周的时间完成对课程的设计及制作，这就需要组员之间的不断配合，充分的合作才能完美自己的电路。

以上是我对这次课程设计的总结，希望老师和学校可以给我们更多地机会让我们真正的接触电子学，真正的对它进行深入透彻的了解。

参考文献

[1]童诗白等．模拟电子技术基础．：

高等教育，2010.

[2]康华光．电子技术基础．高等教育出版，2006 

[3]介华．电子技术课程设计指导．高等教育，2006 

[4] 旭东行景兴瑶．实用电子电路精选．化学工业，2007 

[5] 华成英．电子技术．中央广播电视大学，2006

[6] 树林．低频电子线路．电子工业，2003 

[7] 建设．模拟电子技术．化学工业，2002 

[8] 高卫斌主编．电子线路．电子工业，2003 

[9] 黄俊王兆安．电力电子变流技术．机械工业，2006

元件清单

序号

名称

规格

位号

数量

序号

名称

规格

位号

数量

1

插件电阻

1.5KΩ

R1

1

7

二极管

1N4148

VD1

1

2

贴片电阻

100KΩ

R2

1

8

二极管

1N4007

VD2

1

33KΩ

R3

1

9

稳压二极管

IN4735

VS

1

270KΩ

R4

1

10

桥式整流堆

2W10

VD

1

10KΩ

R5

1

11

三极管

9014

VT1

1

10MΩ

R6

1

12

晶闸管

BT151

VT2

1

470Ω

R7

1

13

灯泡

24V

L

1

3

电位器

20KΩ

RP1

1

14

灯泡座

E10

配L

1

1MΩ

RP2

1

15

驻极体话筒

9*7

MC

1

100KΩ

RP3

1

16

贴片集成块

CD4011

U1

1

4

光敏电阻

GL5626

RG

1

17

电压插座

2P

AC

1

5

贴片电阻

0.1μF

C1

1

18

热塑管

6mm

1

6

电解电容

100μF/25V

C2

1

19

电路板

70*45

1

10μF/25V

C3

1