声光控延时电路课程设计报告(继电器2)
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课程设计任务书
学生姓名:李靖专业班级:电信1104
指导教师:曾刚工作单位:信息工程学院
题目:声光控制路灯电路
初始条件:
具备模拟电子电路的理论知识;具备模拟电路基本电路的设计能力;具备模拟电路的基本调试手段;自选相关电子器件;可以使用实验室仪器调试。
要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
1、光控:白天,光照强,灯灭;晚上,光照弱,灯亮
2、声控在晚上起作用:有声音,灯亮,延时30秒,灯灭;
无声音,灯灭
3、路灯用25W灯泡模拟
4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书
时间安排:
一周,其中3天硬件设计,2天硬件调试
指导教师签名:年月日
系主任(或责任教师)签名:年月日
目录
1声光控制路灯电路设计内容 0
1.1设计要求 0
1.2设计目的 0
1.3设计方案 0
1.4原器件的选择 (1)
2 电路焊接及调试 (4)
2.1电路原理图的设计 (4)
2.3焊接元件 (4)
2.4测试与调试 (5)
3 元件清单 (7)
4 课程设计心得体会 (8)
5 参考文献 (9)
本科生课程成绩测定表 (10)
1声光控制路灯电路设计内容
1.1设计要求
用光控电路和声控电路两个控制电路,以及一个运放器来实现发光二极管的延时功能。
要求:
1、光控:白天,光照强,灯灭;晚上,光照弱,灯亮
2、声控在晚上起作用:有声音,灯亮,延时30秒,灯灭;无声音,灯灭1.2设计目的
通过此次声光控制电灯电路的设计,了解常用电子电路设计的思路与过程,了解怎么通过PROTEL DXP绘制电路原理图,培养应用所学知识指导实践的能力。同时,掌握声光控电路的基本原理,其所涉及的声光信号的采集以及信号的处理,将声光信号转换为电信号,然后通过BJT放大以及电容滤波,我们应该了解其时间控制电路,如何通过BJT控制继电器等。
1.3设计方案
方案设计框图如图一所示:
图1-1 声光控延时电路方框图
由图可以看出,整个电路分为四大部分:声光采集部分、控制部分、延时部分、继电器照明部分。四大部分的工作原理在下面会详细介绍。
1.4 原器件的选择
芯片选用CMOS数字集成电路CD4011,CD4011有四个独立的与非门电路,内部功能见图 3 ,VSS是电源的负极,VDD 是电源的正极。驻极体选用的是一般收录机用的小话筒,它的测量方法是:用RX100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,无光时电阻值大干100M ,说明该元件是完好的。二极管采用普通的整流二极管1N4001。
延时电路采用RC延时电路,延时电路D、C、
R组成。T=R*C,C放电所需的时间就是白炽灯亮
的时间,用0.7估算。则可知灯亮的时间约为
T=0.7R*C改变R和C的值时,可以调整灯亮的时
间。本题要求时间为30秒,则可选择C=10uF,
R=4M。计算大致时间T=0.7*R*C=28S。
继电器采用5V五脚,220V,10A的继电器,
灯泡为题目要求的25W灯泡。
图1-4 CD4001 整体原理图如图2所示:
图1-2 声光控延时电路原理图
电路原理说明:
9v直流电压为集成块CD4011及三极管提供电源。整个电路工作的前提是集成块的1、2脚输入高电平,经过三反相,集成块输出端输出高电平,然后触发继电器导通使灯泡发亮。
在白天时,光敏电阻很小使得1脚输入低电平,电路封锁了声音通道,使得声音脉冲不能通过,经过三反相后集成块输出端输出低电平,无触发信号继电器不导通所以灯泡不亮;在黑夜时,光敏电阻因无光线照射呈高阻,使得输入端1脚变高电平,为声音通道开通创造了条件。当没有声音时,三级管9013工作在饱和状态,集电极属于低电平,无触发信号供给继电器。当有声音出入时,三级管由饱和状态进入放大状态,集电极由低电平转成高电平,使集成块输出一个高电平,触发继电器工作电路导通,灯泡发亮。电路中应用了一个IN4148二级管来阻断,然后加上了一个1.5M的电阻与一个22uF的电容来控制电路的延迟时间,这个延迟时间主要是靠电容的放电使集成块持续高电平,让继电器持续在工作状态,当电容放完电后集成块输出低电平使继电器无触发信号而关断,灯自动熄灭。
调整与麦克风串联的电阻阻值或三级管的放大倍数都可以调节声控灵敏度,其工作原理主要是减小基极的工作电压。
a.取样电路由光敏电阻R7和驻极体话筒R4构成,其中R4所采集的声信号通过BJT构成的共射极放大作为芯片2脚的输入,R7则和R6构成串联分压电路,当白天有光照射时,光敏电阻阻值减小,所分的电压降低,则1脚无信号输入,而当夜晚无光时,光敏电阻阻值增大,所分的电压也增大,则1脚信号为高电平输入。
b.CD4011芯片,内部为四个独立的与非门,当同时1、2脚为高电平时,3
脚输出低电平,然后通过3脚接到5、6脚,则4脚输出为高电平,导致二极管
D5导通。同时8、9脚输入为高电平,则10脚输出为低电平,同理输入到12、13脚,则11脚输出高电平。反之,则输出低电平。
c.电容C3和电位器R8构成延时可调电路。延时时间t的计算公式:t= R4C3。所以由以上关系式可以算出t、R4、C3的取值关系。因为所要求设计的可调延时电路是要求30s,则可计算出R4=3M,C3=10uF。
d.通过BJT来控制继电器内线圈有无电流,其控制部分电路图三所示:
当11脚输入为高电平时,BJT发射级就正偏,所以就能构成回路,有电流,则继电器工作,开关闭合。