声控开关课程设计

青岛农业大学

理学与信息科学学院

传感器课程设计报告

设计题目

学生专业班级

学生姓名（学号）

指导教师

完成时间

实习（设计）地点

2014 年 12 月 21 日

一、实验目的和任务

1．要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应和通过照明灯开关对声强的感应设置两级开关，控制照明灯的亮灭。

2．要求电路能够实现有光线时灭，无光线时有声亮，并且照明灯点亮一段后自动关断。

3．要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯应重新开启。

4．根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。

5．学习掌握焊接技术以及电路元件的装配。熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。

6.针对原理电路，通过计算参数，选择合适的元器件，搭建电路，并调

试通过。

二、分析与设计

1.设计任务分析：顾名思义，声光控延时开关就是用声音和光来控制开

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。

2.实验原理及原理图：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 1～VD4，使电路结构简单，工作可靠性高。

色标法的颜色意义：

颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰白金银本色有效

数字

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10的

次方

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -1 -2

允许误差±1 ±2

±

0.5

±

0.2

±

0.1

±5 ±10 ±20

b.光敏电阻光线越暗，电阻越大

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(D1)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。D3和

D4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D3、

D4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D3、D4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VD11～VD44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。

元器件清单表格：

器件名IN400

7

IN414

8

901V

稳压

管

16V/4

7uF

50V/1

uF

光敏

电阻

驻极

体话

筒

导线

100C

M

印制

板

205c

m自

攻螺

钉

数量 4 1 1 1 3 1 1 2 1 1

器件名9015 9014 PCR4

06

电阻

13K

电阻

47K

电阻

510k

电阻

100K

电阻

1M

电阻

2M

数量 1 3 1 2 1 1 3 1 1

三、系统实施

1.把所有的元器件按照种类分好类别，特别是电阻按照电阻上的有色圆环读好个电阻的组织，做好标记方便焊接，对所有的元器件要做好心中有数在焊接的时候才能快速精确

2.焊接时先焊接没有极性的电阻和电容器件，焊接电阻时尽量使电阻贴近电路板，为其他原器件的焊接预留足够的空间。焊接好一类元器件及时剪断电路板上的错与的引脚以免妨碍到下一步的焊接。下一步焊接有极性的原件，电解电容的极性是引脚长的为正极，短的为负极。二极管有白色圈的一端为负极，另一端为正极。驻极体话筒有三条细线标记的一端为负极，另一端为负极。整流二极管有白色圆圈的一边按照电路板上相同的位置焊接，三极管的焊接也是同样按照电路板上的提示焊接。单向可控硅的有黑色圈的一边为负极。正负极一定要反复确认，焊接反可能会导致元器件烧毁，使实验失败。

3.调试：调试前把焊接好的电路板认真和说明书上的原理图认真核对一遍，元器件正负极再次检查一次，检查各个焊接点，避免错焊，漏焊，短路等现象。在电路板连接上台灯后才能通电，以免发生触电的安全事故。通电后，将电路板放在一个闭光隔音的纸箱中，这时台灯灯光较暗，拍击纸箱发出声音，台灯变亮，持续一段时间后又恢复到较暗的灯光，此现象表示试验成功。若拍击纸箱后灯光无变化则表示实验失败，需要检查电路板找出问题进行修改后再次测试，直至成功解决问题。

4.电路板焊接实物图

四、总结与体会

声控开关现在普遍使用到了我们的生活当中，在我们社会的各个公共场所都可以看见，节约

了很多的能源，而且声控开关使用寿命长，节省了资金。通过这次的声控开关课程设计，我体会到了课本理论和实际应用有很大的差距，比如我在焊接的时候虽然能够分清楚各个元器件的极性但是焊接时还是经常出现接反的情况，而且在最后的调试过程中，我的第一次测试并没有成功，在自己没法找出问题时及时向老师求助，最后终于是在老师的指导下找出了是我的驻极体话筒是损坏的，在更换了一个后终于成功了。我懂得了理论和时间结合时非常重要的，我距离走向社会创造自己的价值还非常遥远，这也是一种提醒和动力。这侧课程设计教会我们如何把传感器应用于现实并且做出方便节省资源的实用物品，对传感器有了新的认知，这一次设计的每一个细节都锻炼着我，我会在接下来的时间分析反思我的所学。

五、参考书目

1. 吴建平，《传感器原理及应用》机械工业出版社

2. 强锡富，《传感器》，机械工业出版社

3. 徐同举，《新型传感器基础》，机械工业出版社

4. 刘亮等，《先进传感器及其应用》，化学工业出版社