畢業(yè)設(shè)計---聲光雙控節(jié)能燈設(shè)計

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）</p><p>　　論文題目： 聲光雙控節(jié)能燈設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　常言道“眼睛是心靈的窗戶?！蔽艺J為燈則是指引心靈的方向標。在生活中，我們無時不在地使用著燈，諸如臺燈、路燈、日光燈、探照燈、彩燈等等，但不管是什么樣式的燈，它們的作用都是

2、一致的——照明。因此，設(shè)計一個既實用又方便的照明燈則是我們?nèi)祟惞餐脑竿?。而生活中我們用的最為平常的燈則是樓道里的照明燈，住過居民樓的人都應(yīng)該知道，樓道很窄，晚上行走很不方便，如果讓樓道的照明燈一直亮著，則難免會浪費國家資源，因此設(shè)計一種既不浪費國家電力又很方便實用的照明燈系統(tǒng)是很有實用價值意義的一件事。</p><p>　　在學(xué)校、機關(guān)、廠礦企業(yè)等單位的公共場所以及居民區(qū)的公共樓道，長明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了

3、能源的極大浪費。另外，由于頻繁開關(guān)或者人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，增大了維修量、浪費了資金。同時，為了加強我們對模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)，電子工藝的理解和鞏固，我花了一個月的時間進行畢業(yè)設(shè)計，而我設(shè)計的課題是聲光控制節(jié)能燈的設(shè)計，我設(shè)計了一種電路新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、使用壽命長的聲光雙控白熾燈節(jié)能照明燈。 本論文主要闡述了多種聲光控路燈控制器的組成、性能，適用范圍及工作原理，給出各電路原理圖及元件參數(shù)選擇，節(jié)

4、電效果十分明顯，同時也大大減少了維修量、節(jié)約了資金，使用效果良好。白天光照好，不管過路者發(fā)出多大聲音，都不會是燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器只要檢測到有碎發(fā)聲響，就會自動亮為行人照明，過數(shù)十秒后又自動熄滅，節(jié)能節(jié)電。</p><p>　　關(guān)鍵詞：與非門放大；光敏二極管；可控開關(guān)；延遲電路。</p><p><b>　　Abstract</b></p>

5、<p>　　As "the eyes are the Windows of the soul." I think lamp is the direction of mind. Guide In life, we use the ever-present lamp, table lamp, street lamp, fluorescent lamp, such as, lights, searchlights

6、, but no matter what style, the lamp, they are consistent, lighting. Therefore, the design of a practical and convenient floodlight is our human common wishes. But life we use the most ordinary lamp is haunting floodligh

7、t, lived everyone should know 52-storey block, the corridor is very narrow, the e</p><p>　　In schools, offices, factories and enterprises etc public and residential building, the public, it is common ever-bu

8、ring lamps and caused a tremendous waste of energy. In addition, because of frequent switch or man-made factors, the walls of the damage rate is very high, switch to increase the quantity, wasted money maintenance. At th

9、e same time, in order to strengthen our analog electronic technology, digital electronic technology and electronic technology, the understanding and strengthen it t</p><p>　　This paper mainly discusses the v

10、arious acoustic electric lamp, the composition, properties of controller scope and work principle, the parameters of the circuit principle diagram and component selection, energy-economizing effect obviously, but also re

11、duce the maintenance, save money, good effect. During the day, whether passers-by shine out much is not sound, light shine. The dark night light, if detection circuit to have broken pick-up, will automatically send sound

12、 and light for pedestrians </p><p>　　Keywords: cross-coupled nand gates amplifier, Photosensitive diode; Controllable switching; Latency circuits.</p><p><b>　　目錄</b></p><p

13、><b>　　1前言6</b></p><p>　　1.1課題研究的目的和意義6</p><p>　　1.2國內(nèi)外概況6</p><p>　　1.3 設(shè)計思路及優(yōu)缺點6</p><p><b>　　2設(shè)計方案論證6</b></p><p><b>　

14、　2.1題目分析6</b></p><p><b>　　2.2設(shè)計方案6</b></p><p><b>　　2.3方案比較6</b></p><p>　　3聲光雙控節(jié)能燈設(shè)計6</p><p>　　3.1方案二電路原理框圖6</p><p><b

15、>　　3.2聲控電路6</b></p><p><b>　　3.3整流電路6</b></p><p>　　3.4光控電路...............................................................7</p><p>　　3.5延時電子開關(guān)電路6</p>&l

16、t;p>　　3. 6元件清單表6</p><p>　　3.7聲光控制燈的常見故障與檢修6</p><p>　　4主要元器件介紹6</p><p>　　4.1 駐極體話筒6</p><p><b>　　4.2光敏電阻6</b></p><p><b>　　4.3 調(diào)試6&

17、lt;/b></p><p>　　4.4 CD4011芯片的結(jié)構(gòu)與原理6</p><p><b>　　結(jié)束語6</b></p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p><b>　　1前言</b></p><p>　　1.1課

18、題研究的目的和意義</p><p>　　研究的目的：通過這次的課題研究我們希望在理清它的發(fā)展脈絡(luò)上進一步了解它的發(fā)明原理，將平時所學(xué)習(xí)的知識運用到實驗探索上，這對提高我們的動手能力，創(chuàng)新意識，及鍛煉思維活動無疑是一個莫大的幫助。同時我們也希望這次的研究能夠進一步地了解照明燈，而不是僅局限與課本知識以內(nèi)。從小的突破點入手，掌握又一項科技知識，從而實現(xiàn)課堂外的又一次提高,為現(xiàn)代教育科學(xué)盡一份力量！</p>

19、<p>　　研究的意義：用聲光控延時開關(guān)代替住宅小區(qū)的樓道上的開關(guān)，只有在天黑以后，當有人走過樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其它聲音時，樓道燈會自動點亮，提供照明，當人們進入家門或走出公寓，樓道燈延時幾分鐘后會自動熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會亮，可以達到節(jié)能的目的。聲光控延時開關(guān)不僅適用于住宅區(qū)的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學(xué)樓等公共場所，它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點，適合于各種樓房走廊的照明設(shè)

20、備。 降低能耗、節(jié)約能源、注重環(huán)保是當今世界的主潮流，高能耗且會加劇溫室效應(yīng)的白熾燈越來越不受歡迎。繼公布“歐盟后年封殺白熾燈”的時間表后，世界各地陸續(xù)拋棄白熾燈已成定局，環(huán)保型節(jié)能熒光燈是白熾燈的替代者。</p><p>　　節(jié)能熒光燈VS白熾燈，勝券在握已無懸念，但樓道照明卻限制了熒光燈的使用，因為樓道照明是非持續(xù)性的，有人經(jīng)過才需要光亮，而不斷的開關(guān)通斷會影響熒光燈的使用壽命，所以聲光控白熾燈在樓道照明領(lǐng)域

21、得到廣泛應(yīng)用。</p><p><b>　　1.2國內(nèi)外概況</b></p><p>　　由于近年來我國的照明器材行業(yè)的迅速崛起，中國已經(jīng)成為電光源產(chǎn)品的主要輸出國之一。照明器材行業(yè)屬一般性競爭行業(yè)，是我國輕工業(yè)對外開放較早的行業(yè)之一。自從我國加入WTO后，國際上一些知名品牌大企業(yè)相繼進入國內(nèi)產(chǎn)銷領(lǐng)域，使得國內(nèi)競爭國際化。努力增加節(jié)能光源和不同檔次、花樣、不同用途的照

22、明器具的開發(fā)，加快綠色、節(jié)能光源產(chǎn)品的開發(fā)推廣和應(yīng)用是我國目前照明器材行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點。我國照明器材行業(yè)將面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，而由此帶來的巨大商業(yè)利益也成為一些企業(yè)矚目的焦點。</p><p>　　生產(chǎn)企業(yè)適應(yīng)新標準的要求，為各類照明場所提供相應(yīng)的產(chǎn)品。從國際市場分析，雖然我們的出口逐年大幅度增長，但我國大部分產(chǎn)品在國際市場仍屬中低檔水平，去過法蘭克福的人都有體會，我們的產(chǎn)品與國際先進水平相比還存在較大

23、差距。另外，如果大量劣質(zhì)低價產(chǎn)品出口，還會遭遇反傾銷訴訟，從而影響全行業(yè)出口，因此我們?nèi)砸舐暭埠簦|(zhì)量是企業(yè)的生命。 我國目前已成為世界照明電器產(chǎn)品生產(chǎn)大國，我們的目標是要成為照明電器產(chǎn)品生產(chǎn)強國，我們與發(fā)達國家在照明電器產(chǎn)品的質(zhì)量、檔次、生產(chǎn)工藝、設(shè)備、材料以及新產(chǎn)品開發(fā)能力等方面均存在明顯差距?？吹轿覀?nèi)〉贸煽兊耐瑫r，也能清醒地認識我們存在的差距，才能不斷地進步。</p><p>　　據(jù)中國照明學(xué)會調(diào)查資料

24、表示：中國目前使用節(jié)能燈的家庭有一億戶，使用節(jié)能燈的酒店及公共場所更是多得難以統(tǒng)計；全國每年單節(jié)能燈市場的總額在120億以上，同時每年城市化的進程在以6%的速度增長。據(jù)國家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心介紹，我國已成為世界最大的節(jié)能燈生產(chǎn)國和出口國，生產(chǎn)的節(jié)能燈質(zhì)量逐年穩(wěn)步提高。2005年以來節(jié)能燈質(zhì)量抽查產(chǎn)量合格率達到80％以上。消費者使用節(jié)能燈既節(jié)能又省錢。</p><p>　　美國、法國、荷蘭、英國、意大利等國家從

25、上世紀90年代起，紛紛制訂出相關(guān)的扶持政策，用于推廣節(jié)能燈等節(jié)能產(chǎn)品。僅美國環(huán)保局從1991年開始實施綠色照明計劃以來，就投資了10多億美元用于推廣高效照明產(chǎn)品。美國能源部研究認為，節(jié)能燈的新科技也能令公司雇員提供生產(chǎn)效率，這是因為雇員能把光效調(diào)校至他們覺得舒服的等級。研究指出，節(jié)能燈能減少雇員眼部疲勞和頭疼的發(fā)生率。這也構(gòu)成商業(yè)機構(gòu)樂于更新?lián)Q代照明系統(tǒng)的另一個原因?？梢姽?jié)能燈在國內(nèi)外都有著重大的發(fā)展和重要的作用。</p>

26、<p>　　1.3 設(shè)計思路及優(yōu)缺點</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計中我所設(shè)計的題目是“聲光雙控節(jié)能燈的設(shè)計”。這是一種聲音和光照雙控照明燈，它可以廣泛用于樓梯、過道、庫房的場合。本設(shè)計是一種基于數(shù)字集成電路的聲光雙控?zé)舻脑O(shè)計，電路主要由電源電路、信號放大整形電路、延時處理電路單穩(wěn)態(tài)電路組成。白天光照好，不管過路者發(fā)出多大聲音，都不會是燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器只要檢測到有猝發(fā)聲響，就會自動亮

27、為行人照明，過幾分鐘后又自動熄滅，節(jié)能節(jié)電。聲光雙控節(jié)能燈具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點。該設(shè)計的缺陷是電路稍顯復(fù)雜，并且該設(shè)計在接入節(jié)能燈后，因為節(jié)能燈不能頻繁啟動，容易造成節(jié)能燈壽命減少。節(jié)能燈適合接入采用繼電器作為輸出器件的聲光控開關(guān)。</p><p><b>　　2設(shè)計方案論證</b></p><p><b>　　2.1題目分析<

28、;/b></p><p>　　本電路系統(tǒng)對220V交流電壓進行整流，輸出DC9V電壓提供給聲控、光控及延時電路，由這三部分電路控制燈泡自動亮滅。如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 本設(shè)計系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　2.2設(shè)計方案</b></p><p>　　方案一：電路圖如圖2-2所示：<

29、;/p><p>　　圖2-2 方案一原理圖</p><p><b>　　原理分析：</b></p><p>　　當有聲音信號時，駐極體話筒MIC將聲音信號接收后經(jīng)VT1放大，再經(jīng)整流電路轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?。當有光照照在光敏電阻RGM上時，其阻值變小，對直流控制電壓衰減很大，導(dǎo)致VT2、VT3和R7、VD3組成的電子開關(guān)截止。而C4中無電荷，使單向可控

30、硅MCR處于截止狀態(tài)，燈泡不亮。</p><p>　　→[結(jié)論1]有聲音有光時，燈泡不亮。</p><p>　　同理：當有聲音信號傳入而又無光照射在光敏電阻RGM 時，RGM阻值很大，對直流控制電壓衰減很小。VT2、VT3和R7、VD3組成的電子開關(guān)導(dǎo)通，使C4充電。由于充滿電時間很迅速，C4充滿電荷后通過R8 把直流觸發(fā)電壓加到MCR控制端，MCR導(dǎo)通，燈泡點亮。當C4中電荷放至零時，M

31、CR回復(fù)截止狀態(tài)，燈熄滅。</p><p>　　→[結(jié)論2]有聲音無光時，燈泡亮。</p><p>　　當燈泡點亮過程中有新的聲源出現(xiàn)時，C4會重新充電后重新放電，即重新計算點亮?xí)r間。如果需要改變燈亮?xí)r長，只需更改C4或者R8的參數(shù)即可。</p><p>　　方案二：電路圖如圖2-3所示： </p><p>　　圖2-3

32、 方案二原理圖</p><p><b>　　原理分析：</b></p><p>　　聲光控延時開關(guān)的電路原理圖如圖2-3所示。電路中的主要元器件是使用了數(shù)字集成電路CD4011，其內(nèi)部含有4個獨立的與非門D1～D4，使電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高。</p><p>　　當聲音信號(腳步聲、掌聲等)由駐極體話筒BM接收并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)C1耦合到

33、VT的基極進行電壓放大，放大的信號送到CD4011中的與非門D2的2腳，R4、R7是VT的偏置電阻，C2是電源濾波電容。</p><p>　　為了使聲光控開關(guān)在白天開關(guān)斷開，即燈不亮，由光敏電阻RG等元件組成光控電路，R5和RG組成串聯(lián)分壓電路，夜晚環(huán)境無光時，光敏電阻的阻值很大，RG兩端的電壓高，即為高電平期間t=2πR8C3，改變R8或C3的值，可改變延時時間，滿足不同目的。CD4011中的D3和D4構(gòu)成兩級

34、整形電路，將方波信號進行整形。當C3充電到一定電平時，信號經(jīng)與非門D3、D4后輸出為高電平，使單向可控硅導(dǎo)通，電子開關(guān)閉合；C3充滿電后只向R8放電，當放電到一定電平時，經(jīng)與非門D3、D4輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關(guān)斷開，完成一次完整的電子開關(guān)由開到關(guān)的過程。</p><p>　　二極管VD1～VD4將220V交流進行橋式整流，變成脈動直流電，又經(jīng)R1降壓，C2濾波后即為電路的直流電源，為BM、VT、

35、IC芯片等供電。</p><p><b>　　2.3方案比較</b></p><p>　　方案一和方案二的原理基本相同，但方案二具有較高的靈敏性，且所用的元件少易于制作，我覺得方案二比較適合。</p><p>　　3聲光雙控節(jié)能燈設(shè)計</p><p>　　3.1方案二電路原理框圖</p><p>

36、　　圖3-1 方案二原理框圖</p><p>　　該圖是聲光雙控節(jié)能燈開關(guān)電路原理方框，在設(shè)計過程中我們可以分析設(shè)計部分電路。</p><p><b>　　3.2聲控電路</b></p><p>　　當BM獲取到聲音信號后，其會轉(zhuǎn)換成電信號，如圖2-3所示聲控電路由傳聲器BM，電阻器R2、R4，晶體管VT、電容C1和CD4011中的D1組成。此

37、部分電路圖如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 聲控部分電路圖</p><p>　　工作原理：話筒將聲音信號轉(zhuǎn)化為負極性的電信號，但接收到的微弱信號經(jīng)C2濾波，通過由三極管VT組成的放大器把微弱的信號進行放大，其集電極輸出正極性的電信號送到CD4011的2腳。并通過R4給基極提供導(dǎo)通電壓。</p><p><b>　　3.3整流電路</b&

38、gt;</p><p>　　整流電路把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。本次所用為單向橋式整流電路，是由電源變壓器T，4只整流二極管VD1～VD4等組成。此部分電路圖如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 整流部分電路圖</p><p>　　工作原理：利用4個二極管接成電橋使在Ul的正負半周的電壓經(jīng)過兩只二極管交

39、替導(dǎo)通，即在負載上形成了單方向的全波脈沖電壓。其中單向橋式整流電路對電壓的利用率高。</p><p>　　在橋式整流電路中，交流電在一個周期內(nèi)有兩個半波電流以相同方向通過負載所以該整流電路輸出的直流電壓比半波整流電路增加一倍，即</p><p><b>　　3.4光控電路</b></p><p>　　光控電路的核心元件為光敏電阻，光敏電阻器又叫

40、光感電阻，是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。</p><p>　　在光線較暗時，光敏電阻呈高阻態(tài)；在光線較亮?xí)r，光敏電阻呈低阻態(tài)，光敏電阻通常都工作于直流或低頻狀態(tài)下。</p><p>　　光控電路由光敏電阻器RG，電阻器R5和CD4011中

41、的D1組成。此部分電路圖如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 光控部分電路圖</p><p>　　工作原理：在黑暗狀態(tài)下光敏電阻RG呈高阻態(tài)，電路通過R5在光敏電阻RG形成高電平。當同時有聲音信號時，經(jīng)過CD4011的一個與非門D1使后級電路工作。當有足夠的光通量照射在光敏電阻上時，其電阻值突然降得很低，既光敏電阻兩邊就的電壓就很小，即不能形成高電平，使其后級電路不能工作。

42、 </p><p>　　3.5延時電子開關(guān)電路</p><p>　　延時電子開關(guān)電路它是用電路中送入的信號進行控制電路的設(shè)備。其作用是用送進來的信號去控制電路，使電路達到延時的效果。聲光雙控電路是聲、光控開關(guān)的組合。它是利用駐極體話筒是否采集到聲音信號，光敏電阻感應(yīng)光線的明暗來改變信號的高低電平，以達到控制電路輸出高低電平的目的，再利用穩(wěn)壓管高電平導(dǎo)通的原理來控制燈泡的亮滅。如圖2-3所

43、示延時電子開關(guān)電路由二極管VD5、電容C3、電阻R8、晶閘管VT和集成芯片CD4011組成。此部分電路圖如圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 延時部分電路圖</p><p>　　工作原理：延時電路的設(shè)計主要由C3和R8組成。當夜晚有響聲（如腳步聲、說話聲等），駐極話筒會接收到信號并通過三極管VT對其進行放大之后送到CD4011的1腳，同時光敏電阻這時也呈高阻態(tài)并送入CD4011的

44、2腳，經(jīng)與非關(guān)系后3腳輸出低電平，（集成芯片引腳的連接方式如圖4-3所示）芯片4腳輸出高電平使二極管VD5導(dǎo)通對C3充電。最終芯片11腳輸出高電平去控制晶閘管導(dǎo)通點亮燈泡L。在此期間同時通過VD5對C3快速充電，充電電流大，充電時間很短，快速將C3上電壓充滿，C3上所得的電壓經(jīng)R8對晶閘管VT的T、K級慢慢放電，此時就算沒有響聲燈泡仍然點亮，直到C3上的電放完，可控硅截止燈泡熄滅等待下一次觸發(fā)。</p><p>

45、<b>　　3. 6元件清單表</b></p><p>　　3.7聲光控制燈的常見故障與檢修</p><p>　?、?晚上聲音小時聲光控制燈不亮，當聲音很大時燈才亮。這是聲音輸入電路靈敏度降低所致，其原因有話筒BM靈敏度降低、電容C1容量減小、三極管VT、電阻R2、R4等元件的參數(shù)改變造成的。檢修時，可適當減小R2的阻值以提高BM的靈敏度。增大R4和減小R5的阻值，降

46、低三極管VT的靜態(tài)工作點，用一個等值電容與C1并聯(lián)，觀察效果是否改善等方法，提高聲輸入電路的靈敏度。</p><p>　?、?晚上聲光控制燈不時的發(fā)光，這一般是聲信號輸入電路靈敏度太高所致。檢修時，對該部分電路的元件作與上相反地調(diào)整。</p><p>　?、?白天有聲音時聲光控制燈便亮。這是光信號輸入電路的故障。檢修時，檢查光敏電阻RG是否接收光線不足，可采用清除光敏電阻出的灰塵，檢查光敏

47、電阻的位置是否正確，光敏電阻是否開路，適當增大R5的電阻，降低與非門D2的1端輸入電平的辦法加以解決。</p><p>　?、?晚上有聲音也不亮。其原因是聲信號輸入電路在有聲音時不能輸出高電平，光信號輸入電路輸出低電平，集成電路CD4011損壞造成的。檢修時，在有聲音時測量與非門D2的2端是否為高電平，在無光時測量與非門D2的1端是否為高電平，若不是高電平說明故障在相應(yīng)的輸入電路，若是高電平應(yīng)檢查集成電路CD40

48、11的邏輯關(guān)系是否正確。</p><p>　?、?白天晚上聲光控制燈長亮。其原因一般是晶閘管100-6被擊穿，檢修時，斷電后用萬用表的電阻擋測量T的兩個陽極之間的電阻，若在1KΩ以下，則說明晶閘管已經(jīng)被擊穿，應(yīng)更換。</p><p>　?、?燈亮的延時時間不合適。若燈亮的延時時間縮短了，有可能是電容C3漏電或者是容量減小所致，可用一只相同的電容嘗試。若嫌延時時間不夠，可適當增大電阻R8的阻

49、值，或者增大電容C3的容量。反之，減小電阻R8或者電容C3的數(shù)值。</p><p><b>　　4主要元器件介紹</b></p><p><b>　　4.1 駐極體話筒</b></p><p>　　話筒又稱傳聲器，一種電聲器材，屬傳聲器，是聲電轉(zhuǎn)換的換能器，通過聲波作用到電聲元件上產(chǎn)生電壓，再轉(zhuǎn)為電能駐極體話筒具有體積小、

50、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價格低的特點，廣泛用于盒式錄音機、無線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個場效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話筒在工作時需要直流工作電壓</p><p>　　電荷的公式是Q＝C×V，反之V＝Q/C也是成立的。駐極體總的電荷量是不變，當極板在聲波壓力下后退時，電容量減小，電容兩極間的電壓就會成反比的升高，反之電容量增加

51、時電容兩極間的電壓就會成反比的降低。最后再通過阻抗非常高的場效應(yīng)將電容兩端的電壓取出來，同時進行放大，我們就可以得到和聲音對應(yīng)的電壓了。由于場效應(yīng)管時有源器件，需要一定的偏置和電流才可以工作在放大狀態(tài)，因此，駐極體話筒都要加一個直流偏置才能工作。</p><p>　　圖4-1駐極體話筒結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　高分子極化膜在生產(chǎn)時就注入了一定的永久電荷(Q)，由于沒有放電回路，這個電荷量

52、是不變的，在聲波的作用下，極化膜隨著聲音震動，因此和背極的距離也跟著變化，也就是鎖極化膜和背極間的電容是隨聲波變化。</p><p>　　駐極體話筒由聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換兩部分組成?！÷曤娹D(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動膜。它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸發(fā)上一層純金薄膜。然后再經(jīng)過高壓電場駐極后，兩面分別駐有異性電荷。膜片的蒸金面向外，與金屬外殼相連通。膜片的另一面與金屬極板之間用薄的絕緣襯圈隔離開。這樣，蒸金膜與

53、金屬極板之間就形成一個電容。當駐極體膜片遇到聲波振動時，引起電容兩端的電場發(fā)生變化，從而產(chǎn)生了隨聲波變化而變化的交變電壓。駐極體膜片與金屬極板之間的電容量比較小，一般為幾十PF。因而它的輸出阻抗值很高，約幾十兆歐以上。這樣高的阻抗是不能直接與音頻放大器相匹配的。所以在話筒內(nèi)接入一只結(jié)型場效應(yīng)晶體三極管來進行阻抗變換。場效應(yīng)管的特點是輸入阻抗極高、噪聲系數(shù)低。普通場效應(yīng)管有源極(S)、柵極(G)和漏極(D)三個極。這里使用的是在內(nèi)部源極和

54、柵極間再復(fù)合一只二極管的專用場效應(yīng)管。接二極管的目的是在場效應(yīng)管受強信號沖擊時起保護作用。場效應(yīng)管的柵極接金屬極板。這樣，駐極體話筒的輸出線便有三根。即源極S，一般用藍色塑線，漏極D，一般用紅色塑料線和連接金屬外殼的編織屏蔽線。</p><p>　　駐極體話筒與電路的接法有兩種：源極輸出與漏極輸出。源極輸出類似晶體三極管的射極輸出。需用三根引出線。漏極D接電源正極。源極S與地之間接一電阻Rs來提供源極電壓，信號由

55、源極經(jīng)電容C輸出。編織線接地起屏蔽作用。源極輸出的輸出阻抗小于2k，電路比較穩(wěn)定，動態(tài)范圍大。但輸出信號比漏極輸出小。漏極輸出類似晶體三極管的共發(fā)射極放入。只需兩根引出線。漏極D與電源正極間接一漏極電阻RD，信號由漏極D經(jīng)電容C輸出。源極S與編織線一起接地。漏極輸出有電壓增益，因而話筒靈敏度比源極輸出時要高，但電路動態(tài)范圍略小。</p><p>　　Rs和RD的大小要根據(jù)電源電壓大小來決定。一般可在2．2～5．1

56、k間選用。例如電源電壓為6V時，Rs為4．7k，RD為2。2k。圖3輸出電路中，若電源為正極接地時，只須將D、S對換一下，仍可成為源、漏極輸出。一聲控電路前置放大級中駐極體話筒的源極輸出和漏極輸出的兩種不同的接法，最后要說明一點，不管是源極輸出或漏極輸出，駐極體話筒必須提供直流電壓才能工作，因為它內(nèi)部裝有場效應(yīng)管。關(guān)于駐極體電容式話筒的檢測方法是：首先檢查引腳有無斷線情況，然后檢測駐極體電容式話筒。駐極體話筒體積小，結(jié)構(gòu)簡單，電聲性能好

57、，價格低廉，應(yīng)用非常廣泛。駐極體話筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。由聲電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和場效應(yīng)管兩部分組成。它的電路的接法有兩種：源極輸出和漏極輸出。源極輸出有三根引出線，漏極D接電源正極，源極S經(jīng)電阻接地，再經(jīng)一電容作信號輸出；漏極輸出有兩根引出線，漏極D經(jīng)一電阻接至電源正極，再經(jīng)一電容作信號輸出，源極S直接接地。所以，在使用駐極體話筒之前首先要對其進行極性的判別。</p><p>　　在場效應(yīng)管的柵極與源極之間接有一只二極管

58、，因而可利用二極管的正反向電阻特性來判別駐極體話筒的漏極D和源極S。將萬用表撥至R×1kΩ檔，黑表筆接任一極，紅表筆接另一極。再對調(diào)兩表筆，比較兩次測量結(jié)果，阻值較小時，黑表筆接的是源極，紅表筆接的是漏極。</p><p><b>　　4.2光敏電阻</b></p><p>　　光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等

59、材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。</p><p>　　光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化

60、）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達1～10M歐,在強光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.4～0.76）μm的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設(shè)計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計大為簡化。通常

61、，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當它受到光的照射時，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子—空穴對，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強。光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。光敏電阻器在電路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。</p><p>　　根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：</p><p>　?、抛贤夤饷綦娮杵鳎簩ψ贤饩€較靈敏，包括硫化鎘、

62、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線。 ⑵紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。 ⑶可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵

63、、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關(guān)門戶，航標燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械上的自動保護裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。</p><p>　　光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩

64、電極常做成梳狀。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子—空穴對了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光

65、線照射時，電流就會隨光強的而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。</p><p><b>　　4.3 調(diào)試</b></p><p>　　實際調(diào)試；將焊好的電路板對照電路圖認真核對一遍，不要有錯焊、漏焊、短路等現(xiàn)象發(fā)生。通電后，人體不允許接觸電路板的任一部分

66、，防止觸電，注意安全。如用萬用表檢測時。將萬需表兩表筆接觸電路板相應(yīng)處即可。本電路調(diào)試時請先將光敏電阻的光擋住。將AB分別接在電燈的開關(guān)位上，用手輕拍駐極體。這時燈應(yīng)亮，若用光照射光敏電阻，再用手重拍駐極體，這時燈不亮。說明光敏電阻完好，這時表示制作成功。若不成功請仔細檢查有無虛假錯焊和拖錫短路現(xiàn)象。</p><p>　　4.4 CD4011芯片的結(jié)構(gòu)與原理</p><p>　　CD401

67、1BC是一個集四個2輸入與非門電路為一體的芯片，其外部結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 CD4011芯片封裝圖</p><p>　　CD4001BC和CD4011BC四門是整體的補充MOS(CMOS)集成電路以N-和P-channel增強模式晶體管。他們有同樣的源與匯電流能力和符合標準系列輸出驅(qū)動。這個裝置也有緩沖輸出大大提高傳遞特性提供非常高的增益。所有的輸入是防靜電放

68、電和二極管對VDD和說明。這個系列的邏輯門用磷和氮頻道增強模式在一個單一的整體結(jié)構(gòu)的裝置。使用他們主要是為了節(jié)省功率耗散和有較高的抗噪能力。</p><p>　　CD4011芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 CD4011的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　CD4011的功能：四個2為輸入與非門CMOS芯片。</p><p&

69、gt;　　電源電壓范圍：3V～15V功耗：700mW（普通封裝）；500mW（小外形封裝）工作溫度范圍：CD4011BM -55℃～ +125℃、</p><p>　　CD4011BC -40℃～ +85℃</p><p><b>　　邏輯表達式為： </b></p><p><b>　　結(jié)束語</b></p&

70、gt;<p>　　本次設(shè)計的原理清晰，設(shè)計性能指標的靈敏度基本達到設(shè)計的要求。在整個設(shè)計過程中，本著節(jié)約的精神，我用的都是簡單廉價的元器件，降低了系統(tǒng)成本。本次的聲光雙控節(jié)能燈的設(shè)計，我學(xué)到了很多以前專業(yè)課上沒學(xué)過的東西，或者說是彌補了以前專業(yè)課所學(xué)過而遺忘了的知識！鍛煉了我主動學(xué)習(xí)的能力、與他人合作的能力。還可以從各種渠道獲得一定的資料共同加以研究學(xué)習(xí)，通過自己的獨立動手，老師和同學(xué)的耐心指導(dǎo)下，讓我學(xué)會了分析電路、設(shè)計

71、電路的步驟以及計算機輔助作圖等，提高了我的綜合學(xué)習(xí)能力。而在中國這個高速發(fā)展的國家，只有不斷更新自己，不斷的吸取知識的精華，才能在這現(xiàn)實而又充滿排擠的社會上生存下來！在這次的設(shè)計中，我發(fā)覺自己還很弱，還得不斷的充電，以使自己的能力再有所提高……</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】康華光；《電子技術(shù)基礎(chǔ)》數(shù)字部分（第四版）北京，高等

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