聲光控延時(shí)電路畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　學(xué)科分類號（二級）510.10</p><p>　　本科學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　題　　目　 聲光控?zé)糇脑O(shè)計(jì)與制作 　　</p><p>　　姓　　名　　　 陳泰彬　　　　　　　　 </p><p>　　學(xué)　　號　　　 094090303　　　　　　　 </p><p>

2、;　　院、　系　　 物理與電子信息學(xué)院　　　　 </p><p>　　?！　I(yè)　　 應(yīng)用電子技術(shù)教育　　　　　 </p><p>　　指導(dǎo)教師　 羅艷琳 　　　　　　　　</p><p>　　職稱（學(xué)歷） 副教授 （碩士） </p><p>　　聲光控?zé)糇脑O(shè)計(jì)與制作</p><p>

3、　　摘要：聲光控延時(shí)開關(guān)是延時(shí)自熄開關(guān)中的一種，是一種利用聲、光雙重控制的無觸點(diǎn)開關(guān)。電路由交流開關(guān)，電子開關(guān)，整形電路，檢波器，聲音放大電路組成，其在使用中的節(jié)能作用是非常明顯。本畢業(yè)設(shè)計(jì)親自動(dòng)手設(shè)計(jì)和制作了一個(gè)聲光控?zé)糇?，提高了?dòng)手能力，體現(xiàn)了學(xué)以致用的目的。</p><p>　　關(guān)鍵詞：光敏二極管；駐極體話筒；延時(shí)電路</p><p>　　晚上，光線變暗時(shí)，可用聲音自動(dòng)開燈，定時(shí)40

4、s左右后，自動(dòng)熄滅[1]。白天光線充足時(shí)，無論多大的聲音干擾也不能開燈。它特別適用于住宅樓、辦公樓樓道、走廊、倉庫、地下室、廁所等公共場所的照明[2]。電路由自動(dòng)控制，電路由交流開關(guān)，電子開關(guān)，整形電路，檢波器，聲音放大電路組成。是一種集聲、光、定時(shí)于一體的即節(jié)電又方便的自控開關(guān)[3]。</p><p>　　1 主要電子器件介紹</p><p>　　1.1 光敏二極管</p>

5、<p>　　1.1.1 光敏二極管概述</p><p>　　光敏二極管也叫光電二極管。光敏二極管與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是類似的,其管芯是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時(shí)需加上反向電壓。無光照時(shí),有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時(shí)光敏二極管截止。當(dāng)受到光照時(shí),飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強(qiáng)度的變化而變化[4]。當(dāng)光線照射PN結(jié)時(shí)，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴

6、對，使少數(shù)載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加。因此可以利用光照強(qiáng)弱來改變電路中的電流。常見的有2CU、2DU等系列。</p><p>　　光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時(shí)也受光輻射的控制。 通?；鶚O不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補(bǔ)償和附加控制等作用。當(dāng)具有光敏特性的PN 結(jié)受到光輻射時(shí)，形成光電流，由此產(chǎn)生的

7、光生電流由基極進(jìn)入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個(gè)放大了相當(dāng)于β倍的信號電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度[5]。</p><p>　　1.1.2 光敏二極管工作原理</p><p>　　光敏二極管是將光信號變成電信號的半導(dǎo)體器件。它的核心部分也是一個(gè)PN結(jié)，和普通二極管相比，在結(jié)構(gòu)上不同的是，為了便于接受入射光

8、照，PN結(jié)面積盡量做的大一些，電極面積盡量小些，而且PN結(jié)的結(jié)深很淺，一般小于1微米[5]。</p><p>　　光敏二極管是在反向電壓作用之下工作的。沒有光照時(shí)，反向電流很?。ㄒ话阈∮?.1微安），稱為暗電流。當(dāng)有光照時(shí)，攜帶能量的光子進(jìn)入PN結(jié)后，把能量傳給共價(jià)鍵上的束縛電子，使部分電子掙脫共價(jià)鍵，從而產(chǎn)生電子---空穴對，稱為光生載流子。</p><p>　　它們在反向電壓作用下參加

9、漂移運(yùn)動(dòng)，使反向電流明顯變大，光的強(qiáng)度越大，反向電流也越大。這種特性稱為“光電導(dǎo)”。光敏二極管在一般照度的光線照射下，所產(chǎn)生的電流叫光電流。如果在外電路上接上負(fù)載，負(fù)載上就獲得了電信號，而且這個(gè)電信號隨著光的變化而相應(yīng)變化。</p><p>　　光敏二極管、光敏三極管是電子電路中廣泛采用的光敏器件。光敏二極管和普通二極管一樣具有一個(gè)PN結(jié)，不同之處是在光敏二極管的外殼上有一個(gè)透明的窗口以接收光線照射，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換

10、，在電路圖中文字符號一般為VD。光敏三極管除具有光電轉(zhuǎn)換的功能外，還具有放大功能，在電路圖中文字符號一般為VT。光敏三極管因輸入信號為光信號，所以通常只有集電極和發(fā)射極兩個(gè)引腳線。同光敏二極管一樣，光敏三極管外殼也有一個(gè)透明窗口，以接收光線照射。</p><p><b>　　1.2 駐極體話筒</b></p><p>　　1.2.1 駐極體話筒簡介</p>

11、<p>　　駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒[7]。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(gè)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(shí)需要直流工作電壓[8]。</p><p>　　1.2.2 駐極體話筒工作原理</p><p>　　話筒的基本結(jié)構(gòu)由一片單面涂有金屬

12、的駐極體薄膜與一個(gè)上面有若干小孔的金屬電極（背稱為背電極）構(gòu)成[9]。駐極體面與背電極相對，中間有一個(gè)極小的空氣隙，形成 一個(gè)以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì)，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極。由于駐極體薄膜上分布有自由電荷[10]。</p><p>　　當(dāng)聲波引起駐極體薄膜振動(dòng)而產(chǎn)生位移時(shí)；改變了電容兩極版之間的距離，從而引起電容的容量發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷數(shù)始

13、終保持恒定，根據(jù)公式：Q =CU 所以當(dāng)C變化時(shí)必然引起電容器兩端電壓U的變化，從而輸出電信號，實(shí)現(xiàn)聲—電的變換。</p><p>　　1.3 延時(shí)電路開關(guān)</p><p>　　1.3.1 延時(shí)電路開關(guān)概述</p><p>　　延時(shí)開關(guān)是為了節(jié)約電力資源而開發(fā)的一種新型的自動(dòng)延時(shí)電子開關(guān)，省電、方便。主要用于樓梯間，衛(wèi)生間等場所[11]。</p>&l

14、t;p>　　延時(shí)開關(guān)中有觸摸延時(shí)開關(guān) 、聲光控延時(shí)開關(guān)等。只要用手摸一下開關(guān)的觸摸片或給聲音信號就自動(dòng)照明。當(dāng)人離開30秒至75秒內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉，為國家能源部極力推薦產(chǎn)品。</p><p>　　①聲光延時(shí)開關(guān)基本原理;聲光延時(shí)開關(guān)是由幾個(gè)聲控開關(guān)和光控開關(guān)還有燈泡串聯(lián)而成。當(dāng)有光線時(shí)，光敏開關(guān)斷開，當(dāng)無光線時(shí)，光敏開關(guān)閉合。然后當(dāng)有聲音產(chǎn)生時(shí)。聲敏開關(guān)閉合。從而形成通路。使燈泡點(diǎn)亮[12]。</p>

15、<p>　?、谟|摸式延時(shí)開關(guān)利用的是與試電筆同樣的原理，即在人體和電源間串聯(lián)一個(gè)很大的電阻，這樣，通過人體會形成一個(gè)低電壓的電流（電壓低，但電流并不一定小），最終流入大地，形成觸發(fā)回路，這樣，就可以觸發(fā)延時(shí)開關(guān)開始計(jì)時(shí)，并接通電燈主回路，燈就亮了[13]。</p><p>　　1.3.2 延時(shí)電路開關(guān)電路圖</p><p>　　本電子器件由CD4011雙排直插集成電路和單項(xiàng)可

16、控硅組成，CD4011是由四個(gè)獨(dú)立的與非門構(gòu)成，可控硅T選用的是1A的單項(xiàng)可控硅，若所需負(fù)載大，電流可以根據(jù)自己的需要適當(dāng)加大可控硅（3A,6A等）。檢測方法：用R×1檔，紅表筆接可控硅負(fù)極，黑表筆接正極，此時(shí)表針無讀數(shù)，然后用黑表筆觸一下控制極K馬上斷開，這是表針有讀數(shù)（注意觸控制極時(shí)正負(fù)表筆一直是連接的）說明可控硅是完好的；注意駐極體有極性的，與外殼聯(lián)通的是負(fù)極，測量方法：用R×100檔紅表筆接外殼的S、黑表筆接

17、D，這是用口對著駐極體吹氣，若指針有擺動(dòng)說明該駐極體完好，擺動(dòng)弧度越大靈敏度越高；光敏電阻選用的是625A型，有光照時(shí)電阻值應(yīng)為20K以下，無光照是電阻值大于100MΩ，說明該元件是完好的。</p><p>　　圖1　延時(shí)電路開關(guān)原理圖</p><p>　　Fig.1 Delay circuit switch schematic</p><p>　　1.3.3 延

18、時(shí)電路開關(guān)的印刷版電路圖</p><p><b>　　圖2　印刷版電路圖</b></p><p>　　Fig.2 Printed version of the circuit diagram</p><p>　　3 制作過程與注意事項(xiàng)</p><p><b>　　3.1 安裝過程</b></

19、p><p>　　按照電路原理圖正確焊接各零件之后，將印刷版組裝成下圖所示器件。</p><p><b>　　圖3　印刷版成品</b></p><p>　　Fig.3 Printed version of the finished product</p><p><b>　　圖4　延時(shí)開關(guān)成品</b>&

20、lt;/p><p>　　Fig.4 Delay switch finished</p><p><b>　　3.2 調(diào)試過程</b></p><p>　　本器件電源采用的是220V交流電，因此在制作過程中務(wù)必做到安全第一，安裝完后先檢查元件是否對位，仔細(xì)檢查有無虛假焊接，再擰上螺絲，接上電源，用黑色筆套將光敏電阻遮嚴(yán)實(shí)，用手輕拍駐極體，這時(shí)白熾燈

21、亮，若光線照射光敏電阻，再重拍駐極體，這時(shí)燈不亮，說明光敏電阻完好，該套件制作成功。</p><p>　　圖5　延時(shí)電路開關(guān)演示圖</p><p>　　Fig.5 Delay circuit switch Demonstration Figure</p><p>　　3.3 問題與解決方法</p><p>　　自己動(dòng)手焊接套件的時(shí)候遇到不少問

22、題，為以后制作電子小成品打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。利用羅老師上課時(shí)教給我們的知識和我們之前焊接過有源音響和無線門鈴的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)電路原理圖的標(biāo)注，進(jìn)行焊接，在焊接過程中有幾個(gè)難題，第一個(gè)是電阻阻值的確定，由于是第二次接觸這種細(xì)小的焊接型電阻，所以在讀取電阻阻值時(shí)，還讀錯(cuò)了幾次，導(dǎo)致焊接上去的電阻必須拆下來重新焊接。第二個(gè)難題是粗心的賣家發(fā)過來的元件少了兩個(gè)電阻，在羅老師的指導(dǎo)下，在實(shí)驗(yàn)室里選用了兩個(gè)阻值一樣的電阻，保證了焊接過程的正常進(jìn)行。第三個(gè)

23、是焊接技術(shù)方面的問題，由于平時(shí)并沒有接觸過這方面的實(shí)驗(yàn)，第一次焊接總是出問題，不是錯(cuò)焊，就是虛焊，導(dǎo)致成品一遍一遍的被拆開進(jìn)行檢查。</p><p><b>　　4 總結(jié)和展望</b></p><p>　　本套件制作過程難度適中，我在制作過程中提高了自我學(xué)習(xí)及動(dòng)手能力，學(xué)習(xí)到了如何在突發(fā)狀況下選取不同的方案來實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。通過本次畢設(shè)了解到了制作過程的艱險(xiǎn)，也了解到了

24、節(jié)能對于我們這個(gè)能耗大國來說的重要性。在制作過程中的不斷改進(jìn)效果，精益求精的態(tài)度也符合了我們專業(yè)的實(shí)際應(yīng)用，達(dá)到了學(xué)以致用的目的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 張長進(jìn),戴珂. 基于UC3875的DC/DC變換器輸出過壓延時(shí)保護(hù)電路的研究[J].通信電源技術(shù)，2007(03):18-21.</p><p

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29、　　[14] D.Roy Choudhury and Shail Jain.Linear Integrated Circuits,New Yoyk:John wiley and Sons Inc.2001，123-130</p><p>　　The design and production of sound and light control lamp holder</p><p>　　

30、Summary: sound and light control delay switch is one kind of self-extinguishing switch, which also is non-contact switch double-controlled by sound and light. The circuit was designed by AC switch, electronic switch, sha

31、ping circuit, detector, and sound amplification. The energy-saving effect is very obvious. In this graduation design, I made a sound and light control lamp holder. I improved practical ability by practice.</p>&l