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声光控延时开关目录第一章 声光控延时开关的实现21.1系统概述21.2各部分工作原理3 1.2.1电源电路3 1.2.2声光控部分4 1.2.3延时关断部分71.3 电路仿真71.3.1电源电路仿真81.3.2 声光控部分电路仿真91.3.3 延迟关断部分仿真11第二章 心得体会及建议13第三章 附录14第四章 参考文献15第一章 声光控延时开关的实现1.1系统概述系统分为电源电路,控制部分和延迟开关部分,示意图如图1所示:220v50Hz交流电整流电路降压电路滤波电路24v稳压电 路 图1.1 电源电路组成框图 控制电路 放大 检音 延时电子开关整 形 感光 图1.2 声光控延时开关组成框图1.2各部分工作原理1.2.1电源电路 由D1D6、R1、C1构成,如图2标注,D1D4为整流电路,R1为限流电阻、电容C1滤去交流分量并储存一定的电能,为延时提供电压,稳压管D6起稳压作用。 图2 电源电路1.2.2声光控部分 电路通过光信号和声音信号控制,分别使电路中的三极管处于截止放大或者饱和状态,从而控制部分特殊点的电位达到声光控的目的。如图3所示为静态工作点示意图,三极管处于放大状态时,Ube处于0.4V0.7V之间。 图 3 三极管静态工作点示意图 模拟声光,光控由光敏电阻模拟,声控由压电陶瓷片模拟,电路中光敏电阻用RG1和RG2串联代替,压电陶瓷片由函数信号发生器代替。如图4所示 图4 声光控模拟 白天在光线的作用下光敏电阻很小,此时即RG2被短路只剩下较小的电阻RG1,如图5所示。此时Q2基极电位变低而处于截止状态,即使函数信号发生器发出信号(模拟有声音信号情况)也不能通过Q2向后放大。同时PNP型管Q3也截止,电容C4两端电压很小,可控硅SCR处于截止状态,灯不亮。 图 5 有光照时模拟 晚上,RG1和RG2串联保持高电阻,其上端电位升高,Q2进入放大区,可以接收并放大声音信号(信号发生器发出信号模拟)。在无声音信号时,Q3处于截止状态,灯不亮。 有声音信号时,信号发生器发出信号,首先通过Q1放大,然后经R5与C3输出,使Q2的基极电位升高,Q2、Q3随之导通,正电源就通过Q3、SCR向电容C4充电,使C4两端电压升高,升至可控硅SCR的触发电平时,SCR就就由关断态进入导通态,灯亮。1.2.3延时关断部分 延时关断部分主要由R10、C4、SCR、如图6所示 图 6 延时部分灯延迟关断过程 灯亮时,由D1D4、SCR组成的开关主回路就有较大的电流通过,SCR导通后,SCR两端电压跌落,由Q1Q3均转为截止态,此时C4储存的电荷将通过R10释放,电容电荷释放示意图如图表13所示。使C4两端电压逐渐下降,当降至SCR门极的触发电平,SCR在交流电过零时即关断,电灯X1随之熄灭。由公式u(t)=u()+u(0+)- u()e-(t/),代入u()=0V,u(0+)=13V,u(t)=5V计算得t=179.6s为延迟关断时间。1.3 电路仿真1.3.1电源电路仿真 220V交流电通过电灯,经过D1D4整流后,电容C2滤去交流分量,D6为稳压值24V的稳压二极管,保证后方电路电压不超过24V。D1D4为整流电路,整流前后波形如图8所示;稳压管D6起稳压作用。 稳压波形如图9所示。稳压电路最终电压24V为后面的声光控电路提供合适的静态工作点,也是延时关断部分进行充放电。3 图8 整流波形 图9 稳压波形1.3.2 声光控部分电路仿真 白天有光照时光敏电阻减小,RG2被短路,如图10所示,Q2、Q3两管be间电压都很小,两管均截止,仿真如图所示,C4两端电压很小,不能使可控硅SCR导通,灯不亮。 图10白天(有声无声)有光仿真 晚上无光照,光敏电阻有较高阻值,其电位升高使Q2进入放大区,此时若没有声音信号,Q3仍处于截止状态,仿真如图11所示。C4电压很低,可控硅SCR不导通,灯不亮。 图 11 晚上无声仿真 有声音信号时,信号发生器发出信号,首先通过Q1放大,然后经R5与C3输出,使Q2的基极电位升高,Q2导通,Q3饱和导通,导通后仅起降压作用,管压降约为3V,此时电源通过Q3、SCR向电容C4充电,C4两端电压升高,升至可控硅SCR的触发电平时,SCR进入导通态,灯亮。仿真如图12所示 图 12 晚上有声仿真 1.3.3 延迟关断部分仿真灯亮时,由D1D4、SCR组成的开关主回路就有较大的电流通过,SCR导通后,SCR两端电压跌落,此时C1、C4储存的电荷将通过R10释放,电容电荷释放示意图如图13所示。使C4两端电压逐渐下降,当降至SCR门极的触发电平,SCR在交流电过零时即关断,电灯X1随之熄灭。 图 13 电容放电延时仿真由公式u(t)=u()+u(0+)- u()e-(t/)代入u()=0V,u(0+)=13V,u(t)=5V计算得t=179.6s为延迟关断时间, 可控硅触发电平接近4.3V,由波形图可知,则在灯亮194.12s后,电容两端电压降至触发电平以下,可控硅截止,灯熄灭,与计算值179.6s接近。第二章 心得体会及建议 在这两周的模拟电子技术课程设计中,我做的课题是“声光控延时开关的设计” 这是一种声音和光照双控的照明设备,可用于多种场合。例如楼道,过道,库房等。在白天,由于光照较强,无论有没有人通过,都不点亮灯泡。在夜晚的时候光线较弱,电路的接受声音的电路只要检测到有碎发的声音,就会自动为行人照明,过一段时间就会自动熄灭,达到节能省电的效果。 电源设计根据其主体电路及执行机构不同,要求可靠、价廉、有效益。由于此开关在光线较暗时是否接通取决于声音的强弱,因此为加强其工作效应,设计了信号放大整形电路,微弱的信号经过此电路加工也能使开关导通。 本次的声光控制开关的设计实践将我们学到的知识应用到了实践,深化了对数字电路设计和模拟电子设计的认识,使我们在设计的实践中获得新知。学习了一年的理论知识之后,这次的实践操作,我得到了课本之外的东西,通过自己的独立动手,老师耐心指导下以及同学的探讨,让我学会了分析电路、设计电路的步骤以及计算机辅助作图等。 刚开始拿到课题的时候不知道如何下手,在图书馆翻阅祥光的资料书籍和网上查阅相关的资料后,在对此课程设计有很大的的帮助。通过这次课程设计我也学会了很多的东西,比如学会对元件的性能及参数计算方法有了更系统的认识。巩固了所学的知识有了更加深刻的理解和认识,并且产生了浓厚的兴趣。第三章 附录表 1 元器件明细表名称代号型号或参数电阻R1100kR29.1kR32MR456kR562kR691kR74.7kR836kR910kR1062kRG13kRG220M三极管 三极管Q12N914(NPN)Q22N914(NPN) Q32N6727(PNP)电容C1220FC2100nFC31FC4100F可控硅SCRMCR22-8二极管D1D41N4007D5、D71N4007D61N5252B(24V)灯泡X1220V,30W电源V1220V,50Hz第四章 参考文献【1】童诗白主编模拟电子技术基础高等教育出版社2006年6月【2】郭海文主编电气实验技术中国矿业大学出版社2008年12月【3】刘慰平主编电子技能实训北京理工大学出版社2008年8月【4】陈有卿编著电子制作138例人民邮电出版社2001年4月【5】高清主编Multisim8电子工作平台及应用高等教育出版社2010年6月
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