声控开关的设计和制作Word文件下载.docx

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【设计题目】

声控开关的设计与制作

1、声控开关介绍：

用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。

在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。

声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合广大电子爱好者自制。

人们对声控技术越来越熟悉。

用声音代替肢体动作给人们带来了很多的好处和便利。

因此，越来越多的声控设备广泛地应用到人们的生活当中。

2、电路的工作原理

声控开关和按钮开关的原理及操作过程

就是一个延时电路，只是触发的形式不同而已，简单的这种电路就是由一个大电容，一个大电阻,烟囱防腐，和一个绝缘栅极的场效应管组成，当受到触发时为电容充电，触发周期完毕充电结束，这时绝缘栅极的场效应管的栅极电容在栅极作用一个高电压，按钮开关场效应管导通，栅极的漏极接一个负载，负载便工作了。

由于栅极对地的电阻很高，通常有几百兆欧，所以放电缓慢,核桃苗，所以还要加一个放电电阻，通常是可调电阻，用来调节延时的时间，电阻大了，延时长，电阻小了延时短。

当电容没电了，栅极没有电压了，场效应管进入截止状态，漏极的负载也就停止工作了。

比如你有很多command按钮，在画窗体时，当你添加第一个按钮时，名字你起一个你认为比较好理解的，然后选中这个按钮，菜单编辑复制，粘贴，或者快捷键ctrl+c，ctrl+v，按钮开关经过这样的操作后会弹出一个对话框提示已经存在这个名字的控件，提示是否建立控件数组，点确定。

然后接着粘贴就行了。

这样就建立了一个名字为第一个按钮名字的控件数组。

引用他们时可以像引用标准数组一样（名字+index）。

原理见附图所示：

220V交流电压经整流后经220k电阻降压，电容滤波，5V稳压管稳压给4069提供工作电压。

在白天2CU受光照呈低阻。

第○13脚为低电平，不受白天楼梯内声音的控制，第⑧脚也为低电平，可控硅没有触发电压，灯泡不亮，晚上2CU无光照呈高阻状态。

第○13脚仍为低电平，但只要楼梯走道内有脚步声，说话声或其它声响，压电陶瓷片拾取的微弱声音经第①、②脚向反相器作线性放大，其第④脚输出反相的矩形波由电容耦合至第○13脚，致使第⑩脚输出高电平，经1N4148二极管给1μF电容充电，第⑥脚为0，第⑧脚为1，可控硅有触发电压导通，灯泡点亮。

4069靠100μF上的电荷维持供电，声音消失后，第⑩脚恢复为0，1N4148反偏，1μF通过22MΩ电阻放电，约15秒左右后第⑤脚为0，⑧脚为0，可控硅无导通电压而截止关断，照明灯自动熄灭。

声光控延时开关的电路原理图见图1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。

顾名思义，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2所示的方框图。

结合图2来分析图1。

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、r7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，即为高电平间t=2πr8c3，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。

电子开关电路

从音频放大器输出的信号是交流信号，不能够驱动继电器动

作，为此必须加入继电器驱动电路。

电子开关电路。

设计的电路见图3。

要实现声音对开关的控制，就必须使声控开关有一个控

制信号的入口，该入口就是小话筒。

声波传入话筒，转化成音频

电流。

但这种电流很小，不能够驱动可控硅通导，因此必须对此

电流加以放大。

图1

按图1电路装配在印刷电路上，接上6V直流电源，把

万用表拨至电流挡，断开电阻贴的一端，把电流表串联其中，

调节可变电阻R2，直至电流表读数约为1mA，把R3重新接好。

断开音频变压器与晶体管BG2集电极相联的一端，把电流表串

联其中，调节可变电阻R4，直至电流表读数约为2mA。

把一副

耳机联接在音频变压器B1次极的1，2端。

此时，可以从耳机中

听到被放大的声音，犹如一个助听器。

延时释放继电器电路

延时释放继电器电路的作用是使声控开关当声音消失后仍维

持开关处于闭合状态一段时间，使楼道灯仍亮一段时间。

设计的电路见图4。

3、元器件的选择

ic选用cmos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（如印制板图所示），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，有光照射时电阻为20k以下，无光时电阻值大于100mq，说明该元件是完好的。

二极管采用普通的整流二极管1n4001～1n4007。

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1所示的标注即可。

4、安装制作

准备好全套元件后，用万用表粗略地（因出厂前已测量过）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。

印刷电路图如图5所示。

调试过程简述

5、过程简述

1.声控开关完成电路后，接通9V直流电源，绿灯亮，红灯不亮，击掌后发现没反应，推断是放大电路信号传输问题。

用万用表测量三极管T1的基极与发射极电压，显示为0V，检查背后电路发现是发射极接地接触不良，重新焊接。

焊接后接通电源，击掌后红绿灯可以相互切换，可实现声控。

2.声响器2.声响器完成电路后，接上喇叭，接通正负12V电源，喇叭可以发声，调节电位器W1，可以听到音调高低变化，调节电位器W2，声音大小可以变化，直至调制无声，声响器可以正常工作。

总结

经过这一周的课程设计,做关于声控开关的设计系统设计,我认真查阅资料,学习关于这方面的知识通过这次课程设计，加强了我的动手、思考和解决问题的能力。

在整个设计过程中，我总共想过两个方案，另一个弄了两天，结果总是实现不了题目的要求。

所以又花了两天的时间做出这个方案，这个方案相对比较复杂，包括电路原理和连接，和芯片上的选择。

在设计过程中，经常会遇到这样的情况，就是心里老想着这样的解法可以行的通，但实际接上电路，总实现不了。

所以这几天不管做什么，脑子里总是想着如何解决这些问题，如何想出更好的连接方法。

功夫不负有心人，经过几天的思考，总算得到了想要的结果。

我懂得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，哪些问题就迎刃而解了。

而且还可以记住很多东西，比如一些芯片的功能，平时看课本这次看了，下次就忘了，主要是因为没有动手实践过吧！

知识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，时间是检验真理的唯一标准，故一个小小的课程设计，对我们的作用是如此之大。

如此,我体会到学习理论知识固然重要,但在你学完了之后,你不在实践中运用你所学的知识,我想学是白学了,过一段时间后,你可能什么都记不起来了,或许在学的时候心里有一个概念,认为这个知识我曾经学得不错,我现在怎么想不起来了,一心想依赖课本;

如果我们用实践来学习知识,你会努力地去搜索你想要需要的东西,即使是过了一段时间后,你也会记得你曾经对这点不明白认真地查阅过,所以你不容易忘记!