声光控制灯实验报告简易版Word文档下载推荐.docx
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一、实训目的
专业设计实训Ⅰ是建立在已学的电工与电路、模拟电子技术和数字电子技术课程以后,综合运用课程所学的理论知识,实际进行课题的设计、安装和调试。
是一门知识应用、综合、智力开发创新、工程技能训练、理论性和实际性极强的课程。
其主要目的有以下几个方面:
(1)通过对电子技术的综合运用,使学到的理论知识相互融泄贯通,在认识上产生一个飞跃。
(2)初步掌握一般模拟电路、数字电路的设计方法,使学生得到一些工程设计的初步训练,并为以后的毕业设计奠定良好基础。
(3)培养同学自学能力,独立分析问题、解决问题的能力。
对设计中遇到的问题,通过独立思考、查找工具书、参考文献、寻求正确答案;
对实践中碰到的一些问题,能通过观察、分析、判断、改正、再实践、再分析等基本方法去解决。
(4)通过专业设计实训这一教学环节,树立严肃认真,文明仔细,实事求是的科学作风,树立生产观点,经济观点和全局观点。
二、内容与要求
设计内容:
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,它具有体积小、制作容易、工作可靠等优点。
设计要求:
①白天,即使有声音,灯也不会亮;
②晚上,当有脚步声或其它声音时,灯会自动点亮;
③亮灯延时时间60秒,60秒后照明灯自动熄灭;
④自制直流供电电路
三、实训过程
1.方案设计
(1)课题分析
根据设计任务,声光控制LED照明灯的基本组成框图如图3—1所示。
图3—1声光控制LED照明灯方框图
(2)方案论证
(1)确立电路形式及元器件型号
①放大电路:
声音传感器的输出信号非常微弱,为方便后级电路处理要先行放大。
用三极管放大或运算放大器都可以,可以根据情况自由选择。
②比较电路:
当晚上,或有声音时输出高电平,这里用比较器来实现这一功能,可以运放构成单门限电路。
③与门电路:
根据要求,LED灯必须是晚上,且有声音时才点亮,所以设置一个与门电路,可以用数字电路的与门电路,也可以用二极管构成与门电路。
④延时电路:
为了保证触发之后,LED灯点亮至少60秒,必须设置延时电路,这里可以用简单的RC电路实现。
⑤驱动电路与开关电路:
用于驱动LED照明灯,这个部分即要保证足够的驱动电流,又不能驱动过头。
2.电路原理
根据以上方案,画出系统的电路如下图3—2所示。
。
图3—2
电路中的主要元器件是使用了数字集成电路CD4011。
其内部含有4个独立的与非门D1~D4,电路结构简单。
可靠性高。
顾名思义,声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启”,若干分钟后延时开关“自动关闭”。
因此,整个电路的功能就是将声音信号处理后.变为电子开关的开关动作。
明确了电路的信号流向后,即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元。
声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒BM接收并转换成电信号,经C1耦合到D3进行电压放大,与非门D3此时是一个放大电路,放大的信号送到R3的一端。
R3、R4构成分压电路,并接到控制门D4的13脚,作为声控信号。
当有声音信号时,IC的10脚为高电平“1”,则R3、R4的中间分压为低电平“0”,即控制门D4的13脚为低电平。
为了使声光控开关在白天开关断开,即由光敏电阻RG等元件组成光控电路。
R6和RG组成串联分压电路,夜晚无环境光时,光敏电阻的阻值很大,RG两端的电压高,则与非门D1的1脚为高电平“1”。
通过与非门D1则为低电平“0”。
再通过二极管D1输入到控制门D4的13脚,也为低电平“0”。
使声光控电路工作具备了光控条件。
白天较强的环境使RG的阻值很小。
RG两端的电压几乎为0,即为低电平“0”,则与非门D1的1脚为低电平“0”,使声光控电路不具备光控条件,电子开关处于断开状态。
当夜晚.同时又有外界声音信号时,控制门(与非门)D4的输入端,有一端为低电平“0”,输出为高电平“1”。
使单向可控硅导通,电子开关闭合;
同时给C3充电,C3和R5构成延时电路.延时时间T=2πR5C3,改变R5或C3的值,可改变延时时间,满足不同的延时要求,C3充满电后只向R5放电,当放电到一定电平时,与非门D2的输入端5、6脚为低电平,输出为高电平.与非门的12脚为高电平“1”,同时没有声音信号时与非门的13脚也为高电平“1”,与非门D4,的两个输入端为高电平,则它的输出为低电平“0”,使单向可控硅截止。
电子开关断开。
完成一次完整的电子开关由开到关的过程。
二极管VD1—VD4将交流220V进行桥式整流.变成脉动直流电。
又经R9降压,C4滤波后即为电路的直流电源,为BM、IC等供电。
3.元器件的选择
IC选用CMOS数字集成电路CD4011,CD4011有四个独立的与非门电路,内部功能见图3,Vss是电源的负极,VDD是电源的正极。
可控硅T选用1A/400V的进口单向可控硅1006型,如负载电流大可选用3A、6A、10A等规格的单向可控硅,它的测量方法是:
用RX1档,将红表笔接可控硅的负极,黑表笔接正极,这时表针无读数,然后用黑表笔触一下控制极K,这时表有读数,黑表笔马上离开这时表仍有读数(注意触控制极时正负表笔是始终连接的)说明该可控硅是完好的。
驻极体选用的是一般收录机用的小话筒,它的测量方法是:
用RX100档将红表笔接外壳的S、黑表笔接D,这时用口对着驻极体吹气,若表针有摆动说明该驻极体完好,摆动越大灵敏度越高;
光敏电阻选用的是625A型,有光照射时电阻为20K以下,无光时电阻值大干100MΩ,说明该元件是完好的。
二极管采用普通的整流二极管1N4001~1N4007。
总之,元件的选择可灵活掌握,参数可在一定范围内选用。
其它元件按图1所示的标注即可。
4.安装制作
对照元件清单买到电子元器件后,首先对照材料清单将各材料认真清点一遍,并用万用表粗略地(因出厂前已测量过)测量一下各元件,做到心中有数。
焊接时注意先焊接无极性的阻容元件,电阻采用卧装,电容采用直立装,紧贴电路板,焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单向可控硅等元件时千万不要装反,注意极性的正确。
否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。
5.调试
调试前,先将焊好的电路板对照电路图认真核对一遍,不要有错焊、漏焊、短路等现象发生。
通电后,人体不允许接触电路板的任一部分,防止触电,注意安全。
如用万用表检测时,将万需表两表笔接触电路板相应处即可。
本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住,将AB分别接在电灯的开关位上,用手轻拍驻极体,这时灯应亮,若用光照射光敏电阻,再用手重拍驻极体,这时灯不亮。
说明光敏电阻完好,这时表示制作成功。
若不成功请仔细检查有无虚假错焊和拖锡短路现象。
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