1、南通航运职业技术学院机电系模块化课程项目研究报告课程名称：项目名称：班 级:姓 名： 学号：同组成员：成 绩：教师签名：一、引言目前公共场所和居民居住区的公共楼道灯的控制主要采用，按钮式、触摸式和声光控制式。按钮式开关控制的楼道灯,由于各种原因往往出现许多灯泡点亮长明的现象,故使灯泡寿命短,浪费电量,为国家、单位、个人造成经济损失。另外，由于频繁开关或其他人为因素，墙壁开关的损坏率很高，既增大了维修量、浪费了资金，又容易造成事故隐患。触摸式的楼道灯开关，价格昂贵，而且用在公共楼道触摸的人比较多，易损坏，不卫生。而声光控制式开关采用集成电路，是一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便的声光双控
2、楼道灯节能自动开关。它能自动控制公共楼道灯白天开关、夜间闻声亮灯。具有灵敏、低耗、性能稳定、使用寿命长、节能等特点。这里介绍声、光空自动节能开关，综合了声、光控制、工作稳定、节电并可延长灯泡寿命。在白天火光线较强的场合即使有较大的振动声响也能控制灯泡不亮；晚上或光线较暗遇到声响、振动后灯光自动点亮。二、方案的论证方案 1 主要由 555 集成块组成的声光延时电路，系统框图如下图：主要包含四部份电路，分别为：电源电路、光控电路、声控延时电路、晶闸管开关电路。电源部分主要为控制电路提供工作电压，通过降压、整流、滤波、稳压，使电路输出 12V 直流电压供给控制电路。光控电路是根据光线的强弱爱优先决定
3、电灯的亮灭。该电路可以对声控延时电路进行控制，光线较强时，光控电路输出低电平将声控电路封锁；光线较暗时，光控电路输出高电平，则声控功能打开。采用光敏电阻和其他电阻组成的分压电路来控制555 定时器的触发输入端 2 脚，并且将 555 定时器的 2 脚和 6 脚连接在一起，通过一电容接地，555 定时器的输出控制声控电路的 555 定时器的复位端。声控延时电路在白天，该电路在光控电路的控制作用下，处于关闭状态， ，对任何声音信号都不响应；在晚上，光控电路将该电路的功能打开，使得该电路能根据外界声音信号作出相应的响应。经放大处理后的声音信号控制处于单稳工作模式的 555 定时器来实现声控及延时功能
4、。晶闸管开关电路 该电路受声控电路 555 定时器输出端的控制。当其输出低电平时，晶闸管截止，由于照明灯与晶闸管串联，所以灯熄灭；当其输出高电平时，晶闸管导通，照明灯点亮。放大电路单稳态电路继电器电路方案 2 主要由三极管和继电器构成，主要由三部分电路组成：放大电路、单稳态电路、继电器电路。下面对其电路的工作原理作简单的分析。MIC 将声音信号转变成电信号，所转换的电信号很微弱，只有通过三极管 VT1 放大电路把微弱的信号进行放大后，才能去触发单稳态电路。放大后信号中的负脉冲作用在三极管 VT2 的基极上时，可以使单稳态电路翻转。电路中的电容 C3 是电源退耦滤波电容器。在电路的稳态过程下，单
5、稳态电路中的三极管 VT2 导通，三极管 VT3 截至。三极管 VT3 的集电极为高电平，接在它上面的三极管 VT4 是 PNP 型三极管，所以三极管 VT4 没有导通，继电器不工作。一旦有外界的声音来触发电路，单稳态电路中三极管 VT2 的基极受到负脉冲的作用而截至，单稳态电路处在了暂态的过程中。这时三极管 VT3 导通，他的集电极电压下降，导致与它连接的三极管 VT4 也导通，继电器吸合。由于单稳态电路的暂态时间是由电阻 R3 与电容器 C2 的参数决定的，所以十秒后单稳态电路会自动恢复到稳态过程下，继电器停止工作。方案3 主要由四与非门CD4011集成块构成，电路由直流供电电路、控制电路
6、、延时电路三部分组成。控制电路采用基本数字逻辑单元进行设计。MIC声控灯原理框图直流供电电路直流供电电路由D1-D4组成桥式整流电路。交流220V 电压经桥式整流桥后变成脉动的直流电，供后续电路工作。控制电路控制电路由四与非门CD4011、驻极体话筒BM、光敏电阻R5、三极管 9014、单向可控硅SCR等元器件组成。白天，由于光敏电阻R5阻值低，其两端电压低，CD4011的一脚为低电平， 3脚即变成高电平，导致11脚为低电平，即单向可控硅控制极G为低电平，单向可控硅截止，灯泡不亮。夜晚，由于光敏电阻没有受到阳光照射，其阻值很高，两端电压较高，即1脚变成高电平，此时3脚的状态受1、2脚控制，若2
7、脚为高电平，则3脚为低电平，若2脚为低电平，则3脚位高电平。当驻极体接收到声音信号后，经C4的滤波，送一个信号到5、6脚，而4脚变为低电平，使得13脚变为低电平，11脚输出高电平，单向可控硅控制极变成高电平，单向可控硅导通，灯泡点亮。当驻极体没有接收到声音信号时， 11脚为低电平，灯泡不亮，工作原理类同白天情况。延时电路由 C2、R7 组成，通过 C2 的充放电来维持灯泡的点亮状态，延时的时间由 C2 的容量及 R7 的阻值来决定。方案选择由于方案一电路设计过于复杂，需要两个 555 计时器，并且需要变压器实现低电压来执行各个电路，所需要的元器件多，不易实现，可行性较差。方案二由于采用了继电器
8、电路中存在机械触点，易产生电弧，存在安全隐患。而方案三设计简单，易实现，所用元器件少，可行性好。故选择三号方案。三、器件说明元件介绍及其在该电路中组成的单元电路电阻英文名 resistance，通常缩写为 r，它是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关。电阻的基本单位是欧姆，用希腊字母“”表示，表示电阻阻值的常用单位还有千欧（k） ，兆欧（m） 。电阻器的种类有很多，通常分为三大类：固定电阻，可变电阻，特种电阻。电容电容器是“储存电荷的容器”,简称电容，用字母 C 表示。尽管电容器品种繁多，但它们的基本结构和原理是相同的。两片相距很近的金属中间被某物质（固体、气体或液体）所隔开，就构
9、成了电容器。两片金属称为的极板，中间的物质叫做介质。电容器也分为容量固定的与容量可变的。但常见的是固定容量的电容，最多见的是电解电容和瓷片电容。 在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信号。电容器的选用涉及到很多问题。首先是耐压的问题。加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压，电容器就会被击穿损坏。电阻和电容组成的延时电路C2、R8 组成的延时电路二极管半导体是一种具有特殊性质的物质，它不像导体一样能够完全导电，又不像绝缘体那样不能导电，它介于两者之间，所以称为半导体。半导体最重要的两种元素是硅和锗。二极管最明显的性质就是它的单向导电特性，
10、就是说电流只能从一边过去，却不能从另一边过来（从正极流向负极） 。二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge 管）和硅二极管（Si 管）。根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。光 敏 二 极 管 也 叫 光 电 二 极 管 。 光 敏 二 极 管 与 半 导 体 二 极 管在 结 构 上 是 类 似 的 ,其 管 芯 是 一 个 具 有 光 敏 特 征 的 PN 结 ， 具有 单 向 导 电 性 ， 因 此 工 作 时 需 加 上 反 向 电 压 。 无 光 照 时 ,有 很小 的 饱 和 反 向 漏 电 流 ,即 暗 电 流 ， 此 时 光
11、 敏 二 极 管 截 止 。 当 受到 光 照 时 ,饱 和 反 向 漏 电 流 大 大 增 加 ， 形 成 光 电 流 ,它 随 入 射 光强 度 的 变 化 而 变 化 。 当 光 线 照 射 PN 结 时 ， 可 以 使 PN 结 中 产生 电 子 一 空 穴 对 ，使 少 数 载 流 子 的密 度 增 加 。 这 些载 流 子 在 反 向 电压 下 漂 移 ， 使 反向 电 流 增 加 。 因光 敏 二 极 管 组 成 的 光 控 电 路此 可 以 利 用 光 照 强 弱 来 改 变 电 路 中 的 电 流 。 常 见 的 有2CU、 2DU 等 系 列 。四个二极管组成的硅整流桥整流
12、电路晶闸管可控硅也称作晶闸管，它是由 PNPN 四层半导体构成的元件，有三个电极，阳极 a，阴极 k 和控制极 g 。可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性好。在调速、调光、调压、调温以及其他各种控制电路中都有它的身影。可控硅分为单向的和双向的，符号也不同。单向可控硅有三个PN 结，由最外层的 P 极和 N 极引出两个电极，分别称为阳极和阴极，由中间的 P 极引出一个控制极。单向可控硅有其独特的特性：当阳极接反向电压，或者阳极接正向电压但控制极不加电压时，它都不导通，而阳极和控制极同时接正向电压时，它就会变成
13、导通状态。一旦导通，控制电压便失去了对它的控制作用，不论有没有控制电压，也不论控制电压的极性如何，将一直处于导通状态。要想关断，只有把阳极电压降低到某一临界值或者反向。普通晶闸管的阳极与阴极之间具有单向导电的性能，其内部可以等效为由一只 PNP 晶闸管和一只 NPN 晶闸管组成的组合管。晶闸管控制电路声控元件本电路中采用驻极体话筒，驻极体话筒也称驻极体传声器，它是利用驻极体材料制成的一种特殊电容式“声 电” 转换器件。其主要特点是体积小、结构简单、频响宽、灵敏度高、耐震动、价格便宜。驻极体话筒是目前最常用的传声器之一，在各种传声、声控和通信设备（如无线话筒、盒式录音机、声控电灯开关、电话机、手机、多媒体电脑等）中应用非常普遍。常见的机装型驻极体话筒形状多为圆柱形，其直径有
