簡易聲光控照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)報(bào)告模版

北京郵電大學(xué)電子電路綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目:簡易聲光控照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)院系：信息與通信工程學(xué)院通信工程專業(yè)姓名：張書豪班級：2010211117學(xué)號：10210503 摘要：本文主要介紹了簡易聲光控照明系統(tǒng)的電路組成、工作原理及相關(guān)元器件的選擇與檢測方法，通過對這些問題的詳細(xì)分析，探討了電路設(shè)計(jì)所需的注意事項(xiàng)及電路調(diào)試方法。同時(shí)其核心部分（聲光控電子開關(guān)）也可為控制其他復(fù)雜電路提供一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：聲光控延時(shí)開關(guān) 電路原理 元器件實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）了解一種聲光控照明系統(tǒng)的工作原理，在實(shí)踐中加深對元器件選擇及檢測方法的理解。2）掌握一種簡易聲光控照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。提高獨(dú)立設(shè)計(jì)電路和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的能力。實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡易自動(dòng)照明控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)指標(biāo)要求如下：當(dāng)環(huán)境明亮情況下，照明系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)環(huán)境昏暗情況下，可以通過聲音自動(dòng)觸發(fā)照明系統(tǒng)。最小照明時(shí)間要求不低于10s。12V交流電源的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主體思想：該系統(tǒng)主要由聲光控電子開關(guān)和照明電路兩部分組成，通過聲光控電子開關(guān)控制照明系統(tǒng)的導(dǎo)通與截止，實(shí)現(xiàn)對照明的控制。 工作原理：聲光控電子開關(guān)電路包含7個(gè)組成部分:整流穩(wěn)壓電路，可控硅開關(guān)MCR，話筒放大電路，光敏控制電路，音頻放大電路，檢波電路，延遲電路，其PROTEL原理圖如下圖所示：整流穩(wěn)壓電路:由橋式整流電路(由D1～D4組成)，二極管穩(wěn)壓電路D5，加上穩(wěn)壓管DW12V和濾波電容C1構(gòu)成?？煽毓栝_關(guān)MCR:起開關(guān)作用(非常重要)，由這個(gè)開關(guān)去控制整流電路的工作與否，從而控制燈的亮和滅，它直接接在整流電路的輸出端，作為負(fù)載，陽、陰并聯(lián)在電路的輸出端，柵極受控制電路的控制，當(dāng)柵極得到一個(gè)高電壓時(shí)，則可控硅導(dǎo)通，燈亮；高電壓消失，則可控硅斷開，燈滅。話筒放大電路:為實(shí)現(xiàn)聲控功能，要設(shè)制話筒放大電路。由R2，MIC組成話筒拾音電路，話筒上端得到音頻信號，通過C2藕合到BG1組成的放大電路，C3是輸出耦合電容。改變電路中R2阻值大小和C2容值大小，可調(diào)節(jié)聲控的靈敏度；光敏控制電路:由光敏電阻來實(shí)現(xiàn)，音頻輸出電壓通過C3，R5耦合送到音頻放大電路，用光敏電阻接地，GM有光照時(shí)，電阻非常小，音頻信號被GM短路，無法往后傳輸，白天燈不亮；晚上無光照時(shí)GM電阻很大，達(dá)到兆級以上，相當(dāng)于開路，音頻信號不受影響，燈受聲音控制。音頻放大電路:因話筒輸出的音頻信號小，不能滿足檢波的需要，所以采用多級放大，主要利用的是兩個(gè)三極管來組成放大，即由一支NPN三極管BG2和一支PNP三極管BG3互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)放大。檢波電路:音頻信號是交流信號，不能用交流信號控制可控硅，需轉(zhuǎn)換為直流信號，才能控制可控硅，由D6組成，這里采用了1N4148二極管，由于兩級音頻放大電路輸出信號大，足以使D6導(dǎo)通，輸出音頻信號的正半周對延時(shí)電容C4進(jìn)行充電。延遲電路:由R8,C4組成，檢波二極管D6取得音頻信號正半周時(shí)，對C4充電，C4充電后得到的直流電壓，就是控制電壓要放電必須經(jīng)過R8和可控硅，射放完的時(shí)間就是延遲時(shí)間，主要由C4,R8的參數(shù)控制，=R8C4（R8=100，C4=100uF）。如果要延長時(shí)間可增大C4，反之減小。檢波后的音頻信號經(jīng)過延時(shí)電路以后，去控制可控硅，若可控硅斷開，則整流電路負(fù)載斷開，燈不亮；若導(dǎo)通，則整流電路負(fù)載導(dǎo)通,燈亮?？梢?，電路中燈泡要受可控硅的控制，可控硅受話筒取得的音頻信號和光敏電阻的控制，從而可以實(shí)現(xiàn)聲控和光控，而燈亮的時(shí)間由延時(shí)電路的時(shí)間長度決定。功能說明當(dāng)外部環(huán)境有光時(shí)，照明系統(tǒng)不開啟，如下圖：當(dāng)外部環(huán)境黑暗但無聲音觸發(fā)時(shí)（用紙盒將光敏電阻遮擋住代表黑暗環(huán)境），照明系統(tǒng)不開啟，如下圖：當(dāng)外部環(huán)境黑暗且有聲音觸發(fā)時(shí)（用紙盒將光敏電阻遮擋住代表黑暗環(huán)境），照明系統(tǒng)開啟，經(jīng)過一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉，如下圖：元器件的選擇與檢測重要元器件的選擇：可控硅：這里使用單向可控硅，它有陰極(K)、陽極(A)和控制極(G)三個(gè)極?？煽毓枋褂脮r(shí)應(yīng)注意:①極性的判別：先任測兩個(gè)極，若正、反測指針均不動(dòng)(R×1檔)，可能是A,K或G,A極;若其中有一次測量指示為幾十至幾百歐，則紅筆所接為K極，黑筆接的為G極，剩下即為A極。②性能的判別:將旋鈕撥至R×1擋，紅筆接K極，黑筆同時(shí)接通G、A極,在保持黑筆不脫離A極狀態(tài)下斷開G極，指針應(yīng)指示幾十歐至一百歐，此時(shí)可控硅已被觸發(fā)，且觸發(fā)電壓低；然后瞬時(shí)斷開A極再接通，指針應(yīng)退回∞位置，則表明可控硅良好。三極管：電子制作中常用的三極管有90××系列，這里使用9013或9014(NPN)，9012或9015(PNP)。注意:電流放大倍數(shù)(B)用萬用表可以測量，將量程開關(guān)撥到hFE位置，并使兩表筆分開，把被測三極管插入測試插座，即可讀出管子的放大倍數(shù)。其他元器件的參數(shù)：電阻器：R2:110kΩ；R3:1.8MΩ；R4/R7：62kΩ；R5/R8：100kΩ；R6:4.3kΩ；電解電容：C1:10uF/25V；C3：1Uf/50V；C4：100Uf/16V；瓷片電容：C2:0.022uF；二極管D1～D7:1N4007；D6:1N4148；穩(wěn)壓管:WD-12V；三極管：9013(或9014)NPN三極管2個(gè),9012(或9015)PNP三極管1個(gè)；光敏電阻：5539；單向可控硅：MCR100-8；麥克風(fēng)：1個(gè)；燈泡：12V5W小燈珠；變壓器：220V~12V20W變壓器；元器件的檢測：萬用表是元器件檢測的首選工具。最好指針和數(shù)字式的分別準(zhǔn)備一個(gè)，測量光敏電阻的優(yōu)劣，可控硅的優(yōu)劣和麥克風(fēng)的優(yōu)劣，最好用指針萬用表測量。檢測步驟如下:①按照元器件清單查對元器件；②測量電阻(包括光敏電阻，最好用指針萬用表測量)；③測量電容(電解電容注意正負(fù)極)；④測量二極管(包括穩(wěn)壓管)的正負(fù)極；⑤測量三極管的e,b,c及β值的大小(注意NPN和PNP)；⑥用指針萬用表測量可控硅的優(yōu)劣；⑦用指針表或示波器測量麥克風(fēng)的優(yōu)劣。常見故障現(xiàn)象及其原因燈泡常亮不滅:一般由于橋式整流二極管或可控硅擊穿所致。燈泡一直不亮:一般由于橋式整流二極管連接不當(dāng)或可控硅開路所致。聲音靈敏度降低或無效:一般由于麥克風(fēng)或三極管性能變差所致。聲音靈敏度升高：一般由于R2電阻過小導(dǎo)致經(jīng)整流后的波動(dòng)電壓加在MIC兩端的細(xì)微變化過大，經(jīng)放大觸發(fā)可控硅控制級所致。光線靈敏度降低或無效:一般由于光敏電阻暗阻變小所致。發(fā)光延時(shí)過長:一般由于延時(shí)電阻阻值過大或者聲音信號過大所致。發(fā)光延時(shí)過短:一般由于延時(shí)電容容量小或者觸發(fā)的聲音過小所致。實(shí)驗(yàn)總結(jié)與心得體會本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)主要在控制可控硅的開啟與關(guān)閉問題上，開始由于對可控硅相關(guān)知識的了解不夠透徹，導(dǎo)致了電路只能開啟不能關(guān)斷的問題（可控硅的控制級只能控制打開可控硅，無法關(guān)斷可控硅，只有使用脈動(dòng)直流電源借助電壓過零處來關(guān)斷可控硅）。后來通過使用變壓器將220v交流電降壓為12v交流電來作為電源，雖然解決了關(guān)斷問題，但由于交流電經(jīng)整流濾波后存在著波動(dòng)，再加上聲音采集電路過于敏感，使得電路聲控部分失效（只要無光照明系統(tǒng)便啟動(dòng)）。后通過調(diào)節(jié)相關(guān)電阻，降低靈敏度解決了這個(gè)問題，最終成功完成了實(shí)驗(yàn)。通過這次的實(shí)驗(yàn)，在電路分析和遇到故障時(shí)排除故障的能力都有了很大的提高；認(rèn)識到了實(shí)驗(yàn)前的充分準(zhǔn)備對實(shí)驗(yàn)的重要意義，只有準(zhǔn)備充分，才能避免設(shè)計(jì)上的缺陷問題；如果實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)故障，在進(jìn)行器件上的故障排除之后，要及時(shí)考慮器件參數(shù)和設(shè)計(jì)上的誤差問題；只有充分的準(zhǔn)備外加不斷地反省才能保證實(shí)驗(yàn)的順利完成。儀器儀表清單220V~12V20W變壓器一個(gè)雙蹤