1、 1 毕业论文文献综述 电子信息工程 声光双控开关电路的研究综述 摘要 ： 声光双控开关 电路由电源电路，放大电路，处理电路（声控电路、光控电路）及延时电路等部分组成。电源由 220V交流电供电，光敏控电路对外界光亮程度进行检测，输出与光亮程度相对应的电压信号。从而实现白天灯泡不亮晚上遇到声响时，通过声控电路使灯泡自动点亮，声控电路主要将声音信号转变为电信号，从而要实现自动控制，延时电路声音消失后延长一段光照时间。必要时可加一个手动开关，以增强电路的实用性。 关键字： 自动控制 ； 信号放大 ； 光电开关 ； 声控电路 ； 光控电路 1.引言 常言道 “ 眼睛是心灵的窗户 ” 。我认为灯则是指
2、引心灵的方向标。在生活中，我们无时不在使用着灯，诸如台灯、路灯、日光灯、探照灯、彩灯等等，但不管是什么样式的灯，它们的作用都是一致的 照明。因此，设计一个既实用又方便的照明灯则是我们人类共同的愿望。而生活中我们用的最为平常的灯则是楼道里的照明灯，住过居民楼的人都应该知道，楼道很窄，晚上行走很不方便，如果让楼道的照明灯一直亮着，则难免会浪费国家资源，因此设计一种既不浪费国家电力又很方便实用的照明灯系统是很有实用价值意义的一件事。 该设计主要介绍的是关于声光控的 电路设计。声光控是通过光敏电阻来实现的，当光敏电阻在背光的的时候灯就会慢慢的熄灭，即这时也是人走过了的时候。在有的电路中这种原理也可以通
3、过声音的振动来实现，当人走过是只需用手轻排一下灯就会自动的亮，人离开后又熄灭。这样就给路人提供了相应的方便，同时，也达到了节电和节能的目的；延长灯的寿命。在实际生活中节电节能，能够实现更多的自动化。 在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费 了资金。同时，为了加强我们对模拟电子技术，数字电子技术，电子工艺的理解和巩固，我花了一个月的时间进行毕业设计，而我设计的课题是声光控制照明灯的设计，我设计了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光双控白
4、炽灯节能照明灯。 2.传感器种类 2.1光敏传感器 光敏传感器种类很多主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管，光敏三极管、太2 阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器等。工作原理：光敏传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器。它的敏感波长在可见光波长附近，包括 红外线波长和紫外线波长 。 2.2声音传感器 驻极体话筒的内部结构见图 2.1中虚线内部分 ， 由声电转换系统和场效应管两部分组成。漏极输出有 2 根引出线 ， 漏极 D 经一电阻接至电源正极 ， 再经一电容作信号输出 ， 源极 S 直接接地。 图 2.1 驻极体话筒内部结构及接线 3.控制电路原理 声
5、光控延时开关的电路原理图见图 3.1所示。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 IC1AIC1D，使电路结构简单，工作可靠性高。 图 3.1 控制电路原理图 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，变为电子开关的开动作。声音信号 (脚步声、掌声等 )由驻极体话筒 MIC 接收并转换成电信号，经 c3耦合到 ICIB基集进行电压放大，放大的信号送到与3 非门 (IC1A)的 2脚， r8偏置电阻， c6是电源滤波电容。 为了使声光控开关在白天开关
6、断开，即灯不亮，由光敏电二极管等元件组成光控电路， r9和 D5组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏二极管的压降很大， D5两端的电压高，即为高电平间t=2r8c1，改变 r9或 c1的值，可改变延时 时间，满足不同目的。 ICIC 和 ICID4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当 c2充电到一定电平时，信号经与非门 ICIC、 ICID 后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合； c2充满电后只向 r2放电，当放电到一定电平时，经与非门 IC1C、 ICID输出为低电平，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 D1 D4将交流 220v
7、进行桥式整流，变成脉动直流电，又经 r1降压， D6滤波后即为电路的直流电源，为 bm、 vt、 ic 等供电。直流稳压电源的组成框图各种电器设备内部均是由 不同种类的电子电路组成，电子电路正常工作需要直流电源，为电器设备提供直流电的设备称为直流稳压电源。直流稳压电源可以将 220V的交流输入电压转变成稳定不变的直流电压，直流稳压电源的组成框图如图 3.2下所示。 图 3.2 直流稳压电源组成框图 图 3.2 中变压电路的作用是将 220V的交流电变换成电路所需的低压交流电。整流电路的作用是将输入的交流电变换成单向脉动的直流电，利用半波整流或桥式整流电路均可以实现整流的目的 。 4.总体设计方
8、案 4.1方案一 方案一电路图如图 4.1所示： 4 图 4.1 方案一原理图 当有 声音信号时，驻极体话筒 MIC 将声音信号接收后经 VT1 放大，再经整流电路转变为电压信号。当有光照照在光敏电阻 RGM上时，其阻值变小，对直流控制电压衰减很大，导致 VT2、 VT3和 R7、 VD3 组成的电子开关截止。而 C4 中无电荷，使单向可控硅 MCR 处于截止状态，灯泡不亮。 结论 1：有声音有光时，灯泡不亮。 同理，当有声音信号传入而又无光照射在光敏电阻 RGM 时， RGM阻值很大，对直流控制电压衰减很小。 VT2、 VT3 和 R7、 VD3 组成的电子开关导通，使 C4 充电。由于充满
9、电时间很迅速， C4充满电荷后通过 R8 把直流触发 电压加到 MCR 控制端， MCR 导通，灯泡点亮。当 C4 中电荷放至零时， MCR 回复截止状态，灯熄灭。 结论 2：有声音无光时，灯泡亮。 当灯泡点亮过程中有新的声源出现时， C4 会重新充电后重新放电，即重新计算点亮时间。如果需要改变灯亮时长，只需更改 C4 或者 R8 的参数即可。 4.2方案二 方案二电路图如图 4.2所示： 图 4.2 方案二原理图 声光控延时开关的电路原理图如图 2-2 所示。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，使电路结构简单，工作可靠性高。 当声音
10、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 VT的基极进行电压放大，放大的信号送到 CD4011 中的与非门 D2的 2 脚， R4、 R7是 VT的偏置电阻， C2是电源5 滤波电容。 为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻 RG等元件组成光控电路， R5和 RG组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大， RG两端的电压高，即为高电平期间t=2R8C3，改变 R8或 C3的值，可改变延时时间，满足不同目的。 CD4011 中的 D3和 D4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当 C3充电到一定电平时 ，信号经与非门 D3、 D
11、4后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合； C3充满电后只向 R8放电，当放电到一定电平时，经与非门 D3、D4输出为低电平，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 220V交流进行桥式整流，变成脉动直流电，又经 R1降压， C2滤波后即为电路的直流电源，为 BM、 VT、 IC芯片等供电。 4.3方案比较 通过比较方案一和方案二的电路实现原理，两方案基本相同，但方案二具有较高的灵敏性，且所用的元件少易于制作，我觉得方案二比较适合。 5.结 论 灯是居家照明的重要组成部分（如楼道、卫生间、小巷等），传统的声光控灯是有声光控开关和
12、普通白炽灯组合而成，普通白炽灯寿命短，光效低造成了能源的巨大浪费。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，在灯种的研发上，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、显色指数高、环保的光源对居家照明节能具有十分重要的意义。由此 LED灯的诸多优点在未来有可能取代传统的照明设备，尤其是白光 LED，更被灯饰界寄以厚望，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。白光 LED具有体积小、发热量低、寿命长、耗电量小、反应速度快等众多优点，却无白炽钨丝灯泡高耗电、发热量大，光效能低，易碎
13、及萤光粉灯废弃物含汞污染环境等缺点，因此十分被灯饰业者看好。通过学习了本次设计，我学到了很多以前专业课上没学过的东西，在这次的设计中，我发觉自己还很弱，还得不断的充电，以使自己的能力再有所提高。 参考文献 1邬国扬 .模拟电路 M .西安电子科技大学出版社 ,2003 2王俊锋 ,孟令启等 .现代传感器应用技术 M .北京 :机械工程出版社 ,2009 3康华光 .电子技术基础（数字部分）（第五版） M .北京 ,高等教育出版社 2005 4何希才 .传感器技术及应用 M .北京 :北京航空航天大学出版社 2003 5 肖冰 .数字电路逻辑设计实验技术 M.北京 :北京邮电人学出版社 ,200
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