声控光敏延时开关.docx
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声控光敏延时开关.docx
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声控光敏延时开关
设计题目:
声控光敏延时开关
院系:
电气工程系
专业:
电力机车
年级:
2012级
姓名:
刘涛
指导教师:
西南交通大学峨眉校区
2014年6月5日
课程设计任务书
专业电力机车姓名刘涛学号20127812
开题日期:
2014年5月14日完成日期:
2014年6月5日
题目声控光敏延时开关
1、设计的目的
设计一个简易声光控延时照明灯电路
二、设计的内容及要求
1.要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应和通过照明灯开关对声强的感应设置两级开关,控制照明灯的亮灭。
2.要求电路能够实现有光线时灭,无光线时有声亮,并且照明灯点亮一段后自动关断。
3.要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现,照明灯应重新开启。
4.根据上述要求选定设计方案,画出系统框图,写出详细的设计过程。
5.学习掌握焊接技术以及电路元件的装配。
熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。
6.针对原理电路,通过计算参数,选择合适的元器件,搭建电路,并调试通过。
三、指导教师评语
四、成绩
指导教师(签章)
年月日
摘要
光控灯和声光控灯是居家照明的重要组成部分(如楼道、卫生间、小巷等),它们的出现使我们的生活方便许多,既可避免摸黑找开关造成的摔伤碰伤,又可杜绝楼道灯有人开、没人关浪费能源的现象。
介绍了用三极管和与非门芯片实现光控灯和声控灯的原理,重点介绍了二者的实现方法和具体细节,及制作过程中遇到的问题和相应的解决方案。
关键词:
光控灯、声控灯、光敏电阻、麦克风、导通、截至、
Abstract
Opticallycontrolledlampandacousticcontrollampplayanimportantroleinourdailylife(likeincorridor,toilet,alleywayandsoon).Theymakeourlifemorecovenient.Byuseofthem,wecannotonlyprotectourselvesfromthehurtthatmaybecausedinlookingfortheswitchesoflightsinthedark,butalsoeliminatethephenomenonthatsomeoneturnonthelightbutnobodyturnofftoavoidthewasteofresources.
Itintroducestheprincipleofhowtousedynatronsandanandgatechiptoachievethepurposethatcontrolthelightsbylightandsound,andspeciallystressesthewaysandconcretedetailsabouthowtousethemtoachievethepurposeandthesolutionsoftheproblemsthatwillbemetintheprocessofmakingit.
Keywords:
Opticallycontrolled,acousticcontrol,mircphone,lightdependentresistor
breakover,cutoff
引言
随着现代科学技术的发展,越来越多的高科技节能产品出现在我们生活的方方面面,声控灯、光控灯是居家照明的重要组成部分,光控灯是由光控开关和LED灯组合而成。
声控灯由麦克风,放大电路和LED灯组成。
在地球资源日渐衰竭的今日,环保、节能是当今各产业发展的重心,尤其是需要消耗大量电力的照明产业,基于此目的的研发工作更是趋向环保、节能的特性上著眼。
因此,开发新型高效、节能、寿命长、环保的电路对居家照明节能具有十分重要的意义。
由此声控、光控LED灯的诸多优点在现在正逐渐取代传统的照明设备,是照明产品的新兴光源,有「绿色照明」光源之称,未来将光芒耀眼,发展潜力无限。
声控、光控LED具有节能、体积小、发热量低、寿命长、耗电量小、反应速度快、易控制等众多优点,极大的满足了人们日常生活的需要,因此十分被灯饰业者看好。
光控灯,安装方便,使用寿命长。
集光学、材料和电路技术为一体组成的自动照明开关,白天或光线较强时,开关电路为自锁状态,LED灯不亮,当光线黑暗时或晚上来临时,开关自动打开,LED灯亮,从而实现了白天自动熄灭夜间自动打开的目的,节省了人为的控制。
声光控集声控、光控、延时自动控制技术为一体,内置声音感应元件,光效感应元件,白天光线较强时,受光控自锁,有声响也不通电开灯;当傍晚环境光线变暗后,开关自动进入待机状态,遇有说话声、脚步声等声响时,会立即通电,亮灯,延时半分钟后自动断电;能延长灯泡寿命6倍以上,节电率达90%。
二者都为人们的日常生活提供诸多方便。
本文的主要内容包括:
通过模拟电子技术的学习,提出了一种基于晶体三极管工作状态的系统设计方法,结合光敏电阻的随着外部环境的阻值改变的特性,给出光控灯的设计方案,在此基础上结合数字电子技术的优点,引入拾音器将声控功能加如其中,同时实现声控和光控,以下给出了二者详细的设计过程,包括软件设计、软件仿真,以及测试和实验结果。
(a)设计任务分析:
顾名思义,声光控延时开关就是用声音和光来控制开关的“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,变为电子开关的开动作。
明确了电路的信号流程方向后,即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元,由此可画出图1所示的方框图。
(b)电路原理框图如下:
图1是该声控照明节电开关电路原理方框,由话筒、声音放大、倍压整流、光控、电子开关、延时和交流开关七部分电路组成。
在设计过程中我们可以分析设计部分电路
第一章光控灯
光控灯,即在有光或光照比较强的时候,发光二极管不发光,在无光照或者光照弱的情况下,发光二极管发光。
1.1光控灯的原理
要设计光控灯,首先要掌握光敏电阻的特性,光敏电阻又称光导管,是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器,常用的制作材料为硫化镉,另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。
这些制作材料具有在特定波长的光照射下(光敏电阻器对光的敏感性(即光谱特性)与人眼对可见光(0.4~0.76)μm的响应很接近,只要人眼可感受的光,都会引起它的阻值变化),其阻值迅速减小的特性。
这是由于光照产生的载流子都参与导电,在外加电场的作用下作漂移运动,电子奔向电源的正极,空穴奔向电源的负极,从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。
光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化)。
经测量随着外部环境的改变,本次所用光敏电阻阻值的变化范围为2K-3M,即在有光照射时电阻阻值下降,无光照时阻值上升,根据这一特性可以控制三极管工作状态进而控制灯的亮灭的电路。
三极管工作状态分为放大、截止和饱和。
当工作在放大区时,发射极正偏,集电极反偏;当工作在截止区时,发射极和集电极均反偏;当工作在饱和状态时,发射极和集电极均正偏。
同时三级管有两种材料做成,一种为硅管,其正偏发射结导通电压为0.7V;一种为锗管,其正偏发射结导通电压为0.3V。
三极管种类有NPN和PNP两种,本次课设用到的三极管为NPN型硅管9014和PNP型硅管9012。
1.2实际电路
设计方案图一:
设计方案图二:
两者比较,方案图一使用到微调电阻,调节其可使电路对外界的变化更加灵敏,考虑到本次课设设计光控灯是之后设计声控灯的一个理论基础,没有必要加太多功能,所以选用图二为设计电路原理图。
将光敏电阻用做三极管9014的下偏置电阻,利用光敏电阻随外部光照的变化来控制三级管9014的工作状态,可以是三级管工作在截止和导通两种不同的状态,9012基极接至9014的发射极输出处,发射极接电源,集电极接输出LED灯,9012的工作状态受9014的控制,当有光照时,光敏电阻阻值降低,9014基极电压被拉低而截止,9012基极电压升高9012截止,LED灭;反之光敏电阻没有光照时,其阻值增大,9014基极电压升高并使其导通,9012基极电压降低,9012饱和导通。
1.3光控灯的实现
经实测光敏电阻的阻值在有光照射时大约在2K左右,无光照射时阻值大约在3M左右,所以用R3、R4和一个开关来代替光敏电阻,当开关拨向阻值在R3时(无光照射时),发光二极管发光(图中发光二极管三角形成红色),仿真图如图1.3所示:
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- 关 键 词:
- 声控 光敏 延时 开关