声光延时电路的设计.doc

声光延时电路的设计一:设计要求一个声光控制延时开关电路包含光传感器和声传感器,当楼道内外界光线亮度低于一定值时,光传感器工作。当楼道内声音大于某一定值时,声传感器工作。只有当光和声传感器同时工作时楼道电灯才会持续点亮。二:相关知识制作声光延时开关,电路主要由以下几个部分组成:电源、感应器、控制电路、灯泡。该声光控制延时开关电路框架如下: 感光器主要部分为光敏电阻,光强度的改变,而引起阻值的改变。体现在电路的输出上。另一方面要注意到,光强足够大时,感光电路应对检音电路有抑制作用。检音器采用的是话筒,通过接受环境中的声信号,经放大器放大。当声音强度大于某一值时,输出高电平。延迟电路有两个思路,一个是先将感应电路的输出信号经过门电路,然后采用 RC 电路,通过调整 R 的值,是电容两端电压在一定时间内保持高电平,输出给照明控制,使灯持续通电;二是采用比较经典的 555 集成电路,正确连接各管脚,即可完成,且电路比较简单清晰。控制电路主要是与灯泡串联,保证电路不工作时处于低电平,下接零线。核心部件是一个可控硅,在经由延迟电路传来的高点平时,导通,使灯泡点亮,其余时刻维持二极管截止的状态。三:设计思路首先,对于 PSpice 仿真,需要用到灯泡的等效模型。当负载为灯泡时,接通电源的瞬间, 冲击电流是稳态电流的 10~ 15倍,稳定后, 灯泡等效为线性电阻,以 100W/220 V 灯泡为例,其工作电阻约为 484 Ω。( 1 )主电路: 220V 市电接进来后,应分成两个部分。一路作灯泡电源,串联灯泡与晶闸管;另一路经过整流,稳压,滤波,后变成低电压直流电,供给控制电路使用。为了避免人员伤害,以及减少电路损耗,这里选取 10V 作为稳定电压。稳压部件为稳压二极管: 1N4740 。起到控制作用的可控硅部件选用的是 MAC97A6 ,其最大电压 400V ,大于交流电压,能够有效截止; Vgt (导通电压)为 2V ,接受来自延迟电路的高电平信号。 220~ 电源 10V 直流电源 1 ( 2)再是感应电路,分为感光电路和检音电路。由于设计需要,检音电路为最末端,其信号输出给感光电路, 满足光线足够暗的情况下,再输出给逻辑电路及延时电路。检音电路核心采用驻极体话筒,其等效电路简化为: 由于驻极体电路具有高阻输出的特点,所以需要经由一个放大电路在输出到下一级。查阅相关设计手册之后, 选取了一种最简单的放大电路。原理是话筒采集的信号经由三极管与偏置电阻组成的共射放大器放大后,再由另一电阻组成的负反馈电路稳定电压放大倍数。当声强大于某一值,输出高电平给下一电路。感光电路, PSpice 中并未提供光敏二极管或光敏三极管, 故选用光耦合器件替代表示为光敏三极管(原发光二极管由环境光替代)。如左图, 7管脚为输出端,当光强大于某一值时,输出高电平; 5 接地。白天时,光强足够大, 7 脚输出高电平,左侧三极管导通,所以 OUT 为低电平。晚上则相反, OUT 为高电平。感应电路总图: 2 ( 3)逻辑电路, 采用 555 定时器单稳态触发器,由 555 集成芯片和外接定时元件 R、 C构成的单稳态触发器。原理是:稳态时 555 电路输入端处于电源电平,内部放电开关管 T导通,输出端 Vo 输出低电平, 当有一个外部负脉冲触发信号加到 Vi 端。并使 2 端电位瞬时低于 1