声光控延时开关毕业设计.doc
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声光控延时开关毕业设计.doc
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毕业设计(论文)第III页
声光控路灯延时开关
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。
关键词:
声光控与非门RC延时Proteus仿真
Abstract
Acousto-opticdualcontroldelaydedicationappliesnotonlytoresidentialbuilding,butalsoapplytofactory,officebuildings,andotherpublicplaces,ithassmall,beautifulappearance,easytowork,reliability,andreduceenergyconsumption,energysaving,payattentiontoenvironmentalprotectionisthemaintrendintoday'sworld.Inaddition,itmustusethesitecanalsoupsecurityrole.Itispubliclightingswitchidealchoiceandwaspraisedas"ever-burninglampsofconquerors.
Thisdesignisasensitivityhighlightcontrolswitch,pedestriansonlytakeaslapcantriggercircuit.ThiscircuitusingonlyaCMOSgateTC4081BP,asmallCRZ2-113Ftypeinamicrophone,aposturecapacitorandresistorofphotosensitiveCdSwithresistor,capacitorcantriggercircuit,theelectricconduction,willopen.Itdoesnotneedtosendasignalbyitself,closethecircuitwilldelaycircuitswitchedoff.Whenthelightswereopened,delaycircuitwilldelay25saboutlightautomaticallyshutoff.Thiscircuithasautomaticopticaleffectinthedaytime,controlcircuitofphotosensitiveresistors.Eventhevoicesignalistriggered,switchalsowon'topen.
Keywords:
soundlightdoublecontrolNANDgateRCdelayelectricityProteusemulate
目录
第1章绪论 1
第2章单元电路设计 2
2.1设计方框图 2
2.2声光处理电路设计 2
2.2.1声音放大电路 2
2.2.2声控电路设计 4
2.2.3光控制电路 5
2.3灯光控制电路设计 6
2.3.1器件选择 6
2.3.2延时电路设计 7
2.4电源电路设计 9
2.4.1整流电路 9
2.4.2滤波电路 10
2.4.3电源电路工作原理 12
2.5整机电路 13
第3章电路仿真 15
3.1软件介绍 15
3.2NIMultisim电路仿真 16
第4章PCB板制作 19
4.1软件介绍 19
4.2制作过程 20
第5章实物制作 21
5.1元器件检测 21
5.2装配焊接 22
5.3调试 22
总结 23
参考文献 24
致谢 25
附录1 26
附录2 27
28
新乡职业技术学院毕业设计(论文)第页
第1章绪论
根据国内外市场需求预测,我国照明电器行业的高速增长还将继续。
进一步提高照明产品的质量和档次,这既是当前摆在我们面前的课题,也是全行业共同努力的目标。
就国内市场需求而言,人们生活水平逐步提高,对生存环境质量的要求也越来越高,对照明电器产品提出更高的要求。
新的建筑照明标准已执行,新标准与国际接轨,对不同场合的照明提高了要求,也需要我们生产企业适应新标准的要求,为各类照明场所提供相应的产品。
我国目前已成为世界照明电器产品生产大国,目标是要成为照明电器产品生产强国,我们与发达国家在照明电器产品的质量、档次、生产工艺、设备、材料以及新产品开发能力等方面均存在明显差距。
在节约能源降低能耗方面我国也与发达国家有明显差距。
降低能耗、节约能源不仅是我国的潮流也是当今世界的主潮流,高能耗且会加剧温室效应的白炽灯越来越不受欢迎。
继公布“欧盟后年封杀白炽灯”的时间表后,世界各地陆续抛弃白炽灯已成定局,环保型节能荧光灯是白炽灯的替代者。
节能荧光灯VS白炽灯,胜券在握已无悬念,但楼道照明却限制了荧光灯的使用,因为楼道照明是非持续性的,有人经过才需要光亮,而不断的开关通断会影响荧光灯的使用寿命,所以声光控灯在楼道照明领域得到了广泛的应用。
节电是我们每一个人的责任,首先就应当从自己做起因而设计了一个具有节电功能的声光控开关。
声光控开关是只有在满足了无光线和有声音才可以启动开关使灯泡点亮一段时间,无需人去手动的打开和关闭灯泡开关方便了人们,同时避免了灯泡常亮的情况因而达到了节电的目的。
第2章单元电路设计
2.1设计方框图
声光控开关在晚上且有声音时使灯泡亮,其它情况下灯泡不亮。
它由电源电路、声光处理电路和控制电路组成。
电路方框图如图2-1所示。
电源电路
声光处理电路
市电
照明灯
控制电路
图2-1设计方框图
2.2声光处理电路设计
声光处理电路就是对采集到的声音和光进行处理后提供给控制电路。
2.2.1声音放大电路
声音放大电路的核心元器件是三极管,三极管的工作方式有三种分别是共射电路、共集电路、共基电路。
1.共射电路
共射电路如图2-2所示,其中三极管V是电路的核心,起放大的作用。
图2-2共射放大电路
直流电源VCC一方面通过RC、Rb为三极管提供合适的静态偏置电压,另一方面为电路提供能量,一般为几伏至几十伏。
其中C1、C2为耦合电容,起到传递交流,隔断直流的作用。
C1、C2一般为电解电容器,一般为几微法到几十微法。
Rc是集电极直流负载电阻,保证三极管有合适的静态偏置外,还可将三极管的电流信号转换成电压信号。
Rc一般为几百欧到几千欧。
信号有三极管的基极输入、输出。
基极与发射极构成输出回路,而发射极是输出、输入的公共端,共射工作方式具有电压和电流的放大作用,放大关系是U0=βUi,电流同样如此。
2.共集电路
共集电路如图2-3所示,信号从基极输入,从发射极输出,集电极是输入、输出
回路的公共端,共集电路因此而得名。
图2-3共集放大电路
电源VCC给三极管V提供反偏电压,又通过基极偏置电阻Rb给发射结提供正偏电压,使三极管V工作在放大区。
输入信号电压Ui通过输入耦合电容C1加到三极管V的基极,输出信号电压U0从发射极通过输出耦合电容C2送到负载RL上。
共集电路具有电流的放大作用但是没有电压的放大主作用,所以又叫做射击跟随器。
3.共基电路
共基电路如图2-4所示,其中Rc为集电极电阻,Re为发射极偏置电阻,Rb1、Rb2为基极分压偏置电阻,他们共同构成分压式偏置电路。
图2-4共基放大电路
大电容Cb使基极对地交流短路。
其信号从发射极输出,基极是输入、输出回路的公共端。
共基电路的输入电流大于输出电流,没有电流放大作用,但电压放大倍数较大。
由于本次设计中声音信号产生的电压信号很小,因而只能用具有电压放大的电路,然而共集电路没有电压放大的作用不选用,而共基电路虽然有电压放大的作用但是电路相比于共射电路较复杂,所以声音处理电路选择共射放大电路。
2.2.2声控电路设计
声控电路由压电陶瓷片BM、电阻R3、R4、R5,晶体管VT、电容C3、C4组成如图2-5所示。
压电陶瓷片将声音信号转化为微弱的电信号,微弱的电信号经C4滤波后导入由三极管VT组成的共射放大器进行放大,放大后的电信号经C3隔直后输出。
图2-5声光处理电路
声控电路参数计算:
一般情况下,人正常说话的声音的幅度约为50分贝,经压电陶瓷片转化为电信号有效值约为UBM≈40mV,要使产生的信号经过放大后电压基本上在5V左右,放大倍为:
(2-1)
放大倍数有125倍的三极管有9011、9013、9014、9015等。
这些都是较为常见的三极管,任意一种都可以用于这次设计,我选用9014型三极管,9014参数如表2-1所示。
表2-19014参数
参数名称
符号
典型值
单位
集电极耗散功率
Pcm
300
mW
集电极最大电流
Icm
100
mA
电流放大系数
β
60~300
特征频率
fT
150
MHz
根据三极管放大公式:
(2-2)
由于9014允许最大电流Icm为100mA所以:
(2-3)
根据欧姆定律:
(2-4)
所以:
(2-5)
由于声音信号电流的叠加选择电阻R4为150。
电阻R4的功率:
(2-6)
要保证三极管输出电压在5V左右,那么Uce电压就应当为5V左右。
所以UR3电压为7V左右。
又由于Icm为100mA,同样根据欧姆定律得到R3
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