声光控延时开关实验报告Word文档格式.docx
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3、进一步提高分析、设计和动手能力。
二、电路的工作原理
声光控延时开关的电路原理图见图一所示。
电路中的主要元器件是使用了数字集成电路CD4011，其内部含有4个独立的与非门VD1～VD4，使电路结构简单，工作可靠性高。
声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启"
，若干分钟后延时开关“自动关闭"
。
因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的开动作。
明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元，由此可画出图二所示的方框图。
结合图二来分析图一。
声音信号（脚步声、掌声等）由驻极体话筒BM接收并转换成电信号，经C1耦合到VT的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门（VD1）的2脚，R4、77是VT偏置电阻，C2是电源滤波电容。
为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻RG等元件组成光控电路，R5和RG组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，RG两端的电压高，即为高电平，改变R8或C3的值，可改变延时时间，满足不同目的。
VD3和VD4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。
当C3充电到一定电平时，信号经与非门VD3、VD4后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；
C3充满电后只向R8放电，当放电到一定电平时，经与非门VD3、VD4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。
二极管VD1～VD4将交流220v进行桥式整流，变成脉动直流电，又经R1降压，C2滤波后即为电路的直流电源，为BM、VT、IC等供电。
三、元器件的选择
IC选用COMS数字集成电路CD4011，其里面含有四个独立的与非门电路。
内部结构见图3，VSS是电源的负极，VDD是电源的正极。
可控硅T选用1A／400V的进口单向可控硅100-6型，如负载电流大可选用3A、6A、10A等规格的单向可控硅，单向可控硅的外形如图4所示，它的测量方法是：
用R×
1档，将红表笔接可控硅的负极，黑表笔接正极，这时表针无读数，然后用黑表笔触一下控制极K，这时表针有读数，黑表笔马上离开控制极k这时表针仍有读数（注意触控制极时正负表笔是始终连接说明该可控硅是完好的。
驻极体选用的是一般收录机用的小话筒，它的测量方法是：
100档将红表笔接外壳的S、黑表笔接D，这时用口对着驻极体吹气，若表针有摆动说明该驻极体完好，摆动越大灵敏度越高；
光敏电阻选用的是625A型（本实验采用5516型），有光照射时电阻为8K以下，无光时电阻值大于1M，说明该元件是完好的。
二极管采用普通的整流二极管IN4007。
总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定范围内选用。
其它元件按图一所示的标注即可。
四、安装制作
准备好全套元件后，用万用表粗略地测量一下各元件的质量，做到心中有数。
焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装，紧贴电路板，焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单向可控硅等元件时千万不要装反，注意极性的正确，否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。
在安装时我们主要是采取先安装小的元件比如电阻、整流管，再安装比较大的元件如电容、IC插座等。
在安装过程中同时考虑元件的所占的空间和位置，以便节省材料，节约成本。
以下是本次实验的元件清单。
元件清单
序号
名称
型号
位号
数量
1
集成电路
CD4011
IC
1块
8
电阻器
47K
R2、R3
2支
2
单向可控硅
100-6
T
1支
9
470K、1M
R5、R7
3
三极管
9014
VT
10
2.2M
R4、R8、R9
3支
4
整流二极管
IN4007
VD1-VD5
5支
11
瓷片电容
104
C1
5
驻极体
54±
2dB
BM
12
电解电容
10uP/10V
C2、C3
6
光敏电阻器
625A
RG
13
可调电阻
1M
R10
7
10K、120K
R6、R1
14
IC插座14P
五、调试
调试前，先将焊好的电路板对照原理图认真核对一遍，查看是否有错焊、漏焊、短路、元件相碰等现象发生，确定没有问题后将进行通电实验。
首先我们将电路改为低压即低于10V的电压进行通电实验（我选择4.48V的电压），然后先将光敏电阻的光挡住，将ab分别接在电灯的开关位上（我用耐压比较高的灯当做负载），用手轻拍驻极体，这时灯亮，若用光照射光敏电阻，再用手重拍驻极体，这时灯不亮，说明光敏电阻完好，说明实验成功。
然后我又将电路改回220V的电路进行220V市电进行实验，市电进行实验要注意人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。
用万用表检测时，只用将万用表两表笔接触电路板相应处即可。
实验也取得了成功。
六、测量
测量得到的技术指标：
1.输入电压：
4.48V
2.触发电压：
2.32V
3.延时范围：
5S~62S
4.静态电流：
102uA
七、问题讨论
实验调试过程中出现的故障及解决方法：
1．灯泡一直不亮这种情况可能是灯泡断路．也可能是电源或控制电路出现故障。
在确认灯泡正常的情况下先检查C2两端是否有10V以下直流电压。
如果没有，说明整流二极管VD1~VD4或电阻或焊点出现开路性故障．或C2损坏．应逐一检查确诊。
若C2两端电压正常，再检查光敏电阻是否正常．光敏电阻在用黑纸包裹起来后测量其阻值应在1MΩ以上。
在有光照射下阻值应只有数百欧姆．否则应予更换。
当确认光敏电阻正常后，用黑纸严密包裹起来．然后在四个与非门输入端依次加入人为触发信号．并用万用表监测其输出端电平是否改变。
若不变．在外围元件正常的情况下，说明CD4011损坏。
若证明CD4011正常。
在CD4011（11）脚有高电平输出的前提下．灯泡仍不亮．那只有是R3或可控硅出现开路性损坏。
若在CD4011各输入端人为加入触发信号，CD4011能正常翻转且灯泡能点亮。
则应检查话筒、C1、VT。
经过以上流程一级一级的排查，最终发现光敏电阻损坏。
可能被电烙铁的高温损坏。
2．灯泡长亮不熄这种情况表明故障主要在控制电路．可先检查可控硅是否已击穿。
若正常，再查VTc—e极是否开路；
R7阻值是否增大：
VD5是否开路。
若未发现异常，则有可能是CD4011内部损坏．可按上述人为加触发信号的方法予以确认。
若CD4011正常。
则应考虑本控制开关的两引线接线柱是否有相碰的地方。
最终发现由于供电是直流导致可控硅达不到断开的条件所致。
八、制作结论
本制作测得输入电压：
4.48V而触发电压：
2.32V符合CD4011集成电路的技术指标;
同时我们将电路改进使得电路实现延时可调的功能，其调整范围为5S~62S，日后也可根据自身需要自行改变C3、R8、R9、R10的值以扩大其延时时间。
我们还测得其静态电流：
102uA，这样大大降低电路的功耗，提高电源效率，所以认为此次试验取得成功。
与此同时我从此实验进一步掌握数字集成电路的应用，同样也提高了我们对电路的分析能力和自身的动手能力。
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