1、郑州科技学院模拟电子技术课程设计题 目 声光控开关 学生姓名 xxxxxxxx 专业班级 电气工程及其自动化 x 班 学 号 2012470xx 院 （系） 电气工程学院 指导教师 x x 完成时间 2014/5/23 目 录1 课程设计的目的.12 课程设计的任务与要求.12.1 设计任务.12.2 设计要求.13 设计方案与论证.24 设计原理与功能说明.24.1 元器件选用原理.24.2 总体电路图.55 单元电路设计.65.1 电源电路.65.2 光控部分.75.3 声控电路.95.4 时间控制.106 硬件的制作与调试.126.1 电烙铁的使用.126.2 电子产 品的调试与仿真.1
2、37 总结.15参考文献.15附录一：总体电路原理图.16附录二：元器件清单.1711 课程设计的目的通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在模拟电子技术中所学的理论知识和实验技能，掌握常用模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。1、学习声光控节能开关的设计方法；2、研究声光控节能开关的设计方案；3、掌握声控电路的原理和光控电路的原理；4、掌握三极管管脚极性的判断方法；5、熟悉电烙铁的使用方法；2 课程设计的任务与要求2.1 设计任务设计一个应用声光控节能开关2.2 设计要求1.能够通过灯泡开关对光线强弱对声音强弱的
3、感应设置两级开关，控制灯泡的亮灭。2.能在有光线时灭，无光线但有声时亮。3.在灯亮一段时间后自动熄灭；4.在灯亮期间又有新的声源出现，照明系统重新开启5.外接电源为 220v，灯泡为 220V-40W；6.总设计画出电路原理框图；7.利用仿真软件 multisim 进行电路仿真，列出电子元器件明细表。23 设计方案与论证简易声光控电路的电路原理方框框图图 3-1 电路原理方框图该电路为声光两级控制的照明电路。照明开关对光线的强弱感应控制照明灯的第一级开关，对声强的感应控制第二级开关。对于胜强的检测是利用咪头的特性，即当其接受到足够的声强时，在其中会产生一个脉冲波，从而把信号变为电信号，通过对声
4、信号的处理可得到一个电信号为控制电路做准备，光信号的感应通过光敏二极管来实现，使得光强时二极管导通，光弱时二极管不导通，从而实现在光强的情况下，即使有足够强的声信号，照明电路也不工作。而在光弱的情况下，可以通过声信号来控制照明。在日常生活中，节约电能。声音强度控制光照强度控制时间控制 照明灯声音强度控制34 设计原理与功能说明4.1 元器件选用原理1.麦克风的选择话筒在声控电路中器到重要作用，它能把接收到的声音信号转换为电信号。话筒通常按它转换能量的方式分类。这里我们还是按录音室对话筒最通用的分类法，把话筒分为动圈话筒和电容话筒。电容话筒：这类话筒的振膜就是电容器的一个电极，当振膜振动，振膜和
5、固定的后极板间的距离跟着变化，就产生了可变电容量，这个可变电容量和话筒本身所带的前置放大器一起产生了信号电压。频率特性好，在音频范围内幅频特性曲线平坦，这一点优于动圈话筒；无方向性；灵敏度高，噪声小，音色柔和；输出信号电平比较大，失真小，瞬态响应性能好，这是动圈话筒所达不到的优点；工作特性不够稳定，低频段灵敏度随着使用时间的增加而下降，寿命比较短，工作时需要直流电源造成使用不方便。结合该声控电路和整体电路各方面因素，本电路选用型号规格为 10电容话筒。2.光敏二极管的选择（1）光敏二极管简介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
6、，具有单向导电性，因此工作时需化加上反向电压。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。4（2）光敏二极管工作原理光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个 PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN 结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且 P
7、N 结的结深很浅，一般小于 1微米。光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小,称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进入 PN 结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子-空穴对，称为光生载流子。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导” 。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。3. 三极管的选用 晶体管是由两个相距很近、有一定联系的背靠背的 PN 结，外加电极、管壳封装而成。由于两个 PN 结在一定条件下，它们之间的载流子运动是相互影
8、响的，因而它具有电流放大作用。性。：（1）先判断基极的极性：假设晶体管的某一管脚为基极，将万用表转换开关置于电阻档“R1K” 或“R100” ，用万用表黑笔接触该极，用红笔分别触及剩下的两个管脚。若两次测量的电阻值都很小，则说明表内电源对晶体三极管的两个 PN 结是正偏，假设的管脚为基极，且该管为 NPN 型管。要想进一步确定两个 PN 结的质量，可用红笔接触该管脚，用黑笔分别触及另外两管脚，两次测得的电阻均很大（几十千欧至几百千欧） ，则可确认前面的判断是正确的。（2）集电极与发射极的判别：将万用表的红、黑表笔分别接触基极以外的两管脚，并准备一支 100K 的固定电阻。若被检测的是 NPN
9、型管，假设基5极之外的任一管脚为集电极，用万用表的黑表笔接触该极，用红表笔触及剩余管脚，同时用 100K 电阻跨接于黑表笔与基极之间，如图 25 所示。观察表针的读数，可获得一电阻值 R1。然后交换表笔，100K 电阻仍然跨接于黑表笔与基极之间，同样得到又一电阻值 R2。比较两次测得的阻值，若R1R2，则假设的管脚为集电极。若 R1R2,则假设的管脚不是集电极而是发射集。由此可推出第三个管脚的极性。总之，用上述方法辨别（100K 电阻一直跨接于黑表笔与基极之间）管脚，测得的阻值较小的一次，黑表笔对应的是集电极 c，红表笔对应的则是发射极 e。图 4-1 用万用表测三极管的极性连接三极管时，必须
10、满足三极管的放大条件：Je 正偏 UBE0，Jc 反偏UBCUBUE。4.2 总体电路图本电路三极管是开的，把电阻供来的电源对地放掉，使可控硅没有触发6导通工作。VT2 由麦克风控制的，麦克风接道声音能发出频率使管 B 极 0.6V 负载下降，管便停止工作把电源信号送往第二只管。VT4 为光控，光敏二极管接收到光线时把电源送入管 B 使其工作，在黑夜中停止供电，使管停止工作，失去对地放电作用。VT3 起开关作用，由 R5 电阻供电来的信号进入 B 极使其导通对地放电，把电容 22uF，16 的存点放去。VT1 的 B 极电压由 22uF 提供使管工作，在有信号来时把 22uF 电源对地放去时使管 B 极低于 0.6V 的时候停止工作，使触发电源回位升触发可控硅导通负载工作。定时原理由 22uF 冲放电来控制时间长短。图 4-2 电路原理图75 单元电路设计5.1 电源电路由 D1D5、R1、R2、C1 构成，D1D4 为整流电路，R1、R2 为限流电阻、电容 C1 滤去交流分量并储存一定的电能，为电路提供电压。 图 5-1 电源电路示意图
