毕业设计（论文）-声控灯开关__电工电子技术_课程设计-.doc

创新产品设计报告书 题 目： 声控灯开关 系 （院）： 机械工程学院 专业班级： 机械092班 姓 名： 邵彩宽 学 号： 200906233 时 间： 2010年7月8号 1概念设计 根据技术要求，此声控灯开关可由以下几个单元组成： 感光 感光 检音 延时 反相 反相、放大 整形 控制门 电子开关 灯 图1整体框图 2工作原理及结构设计 图2 声光控制电路图 根据图2电路，原理如下： 由四个二极管组成的桥式整流电路将输入电路的220v50hz交流电压变换成脉动直流。该脉动直流电压一路由R3和R1、C3分压并滤波后得到传感及逻辑控制电路所用的电压VCC；另一路接到晶闸管BT169的阳极。 当BT169的控制极（栅极）为高电平且输入的交流信号Vi=COS（wt+Φ）处于正半周期时，电流由D2→地→D4→灯流过而将灯点亮。当Vi处于负半周期时，电流由灯→D3→地→D1而将灯点亮。当BT169的控制极为低电平时，晶闸管截止，此时不会产生驱动灯的电流，此时灯是熄灭的。由此可见，灯的亮灭是由晶闸管的控制极电平决定的。因此，关键的问题是如何控制其栅极电平的高低。 有光时灯灭；无光无声时灯灭；无光有声时灯亮。参见图2，对光敏电阻RW而言，当有光时，RW2kΩ，此时HD14011的1脚亦即第一个与非门的一个输入端为低电平（地），所以3脚为高电平、4脚为低电平，10脚为高电平，11脚为低电平（后文设上述由左至右四个与非门的输出分别为A,B,C,D），则此时晶闸管截止，灯泡是暗的。相反，如果无光时，RW2MΩ，此时HD14011的1脚是高电平，此时第一个与非门的输出取决于2脚的状态，而2脚的状态将由噪声传感器来决定，当没有声音时，2脚为低电平，因此A为高电平，B为低电平，C为高电平，D为低电平，此时晶闸管截止，灯泡为暗。当有声音产生时，在麦克两端产生一个交流信号，经过电容而将2脚置成高电平，此时A为低电平，B为高电平，C为低电平，D为高电平，从而将晶闸管触发导通，灯泡点亮，同时由于B点为高电平，可对电容C2充电，这样，当声音消失之后，由于C2和R7的存在，使C点维持在低电平直到C2 3． 电路图功能设计 3.1 VCC值的确定 可由R3、R1的分压作用将家用电压经整流后所得电压Vo=220ｘ1.414=311V 输入电压的表达式为：Vcc=R1*Vo/(R1+R3) 算得Vcc=5V 3.2 延时的确定 图3 延时电路部分 由R7、C2组成延时电路，要求延时为1min，与非门工作高低电平为3.4V,0.3V 延时T计算公式：t=R7C2ln（Vt+/Vt-） 算得R7=1.1MΩ C2=22u 3.3 与非门的高低电平的输入确定 NPN的参数为：β=50Vce(sat)=0.3V Vbe=0.7V 如果无光时，RW2MΩ，与非门有一脚是高电平，此时第一个与非门的输出取决于另脚的状态，此脚的状态将由噪声传感器来决定。 当没有声音时： 灯不亮，要求第一个与非门的一脚为低电平，即使三极管工作在饱和区满足条件，且输出的电压为0.3V。此时A为高电平，B为低电平，C为高电平，D为低电平，此时晶闸管截止，灯泡为暗。 由三极管的工作参数得： Ibs=（Vcc-Vce）/R8β=0.2uA Ib=（Vcc-Vbe）/R2 =1.4uA 在饱和工作区不满足Ic=βIb 且IbIbs 令Ib=10Ibs 由此可得R8=510KΩ R2=3MΩ 当有声音时： 灯亮，要求第一个与非门的一脚为高电平，三极管工作在放大区且输出高电平3.4V。在麦克两端产生一个交流信号，经过电容而将脚置成高电平，此时A为低电平，B为高电平，C为低电平，D为高电平，从而将晶闸管触发导通，灯泡点亮。 R=R6//R2 算得R=35Ω I=Ib+Vce/R 算得I=20mA 满足声音传感器的额定电流I=20mA，电压1～12V。 图4 等效图 3.4 整流电路设计 整流电路有单相桥式整流电路，单相半波整流电路，单相全波整流电路等 本系统选用单相桥式整流电路。 单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，其电路如图5所示。 在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图5的电路图可知： 当负半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当正半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图见图5。