聲光控延時開關原理與制作
用聲光控延時開關代替住宅小區的樓道上的開關,只有在天黑以后,當有人走過樓梯通道,發出腳步聲或其它聲音時,樓道燈會自動點亮,提供照明,當人們進入家門或走出公寓,樓道燈延時一段時間后(延時長短可以調整)會自動熄滅。在白天,即使有聲音,樓道燈也不會亮,可以達到節能的目的。聲光控延時開關不僅適用于住宅區的樓道,同時也適用于生活小區、工廠、辦公樓、教學樓的樓道等公共場所,它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優點,適合廣大電子愛好者自制。下面我簡要的介紹一下目前最為簡單實用的LED聲控球泡燈。
一、電路的工作原理
聲光控延時開關的電路原理圖見圖1所示,電路中的主要元器件是使用了數字集成電路CD4011,其內部含有4個獨立的與非門,使電路結構簡單,工作可靠性高。
聲光控延時開關,顧名思義,就是用聲光來控制開關的"開啟",若干時間后延時開關"自動關閉"。因此,整個電路的功能就是將聲音信號處理后,變為電子開關的開關動作。明確了電路的功能后,即可依據工作性質將總電路劃分為2個主要單元,分別如下圖所以:
1、聲光控制部分
2、電源驅動部分
下面根據上面的兩個電路原理圖作簡要的分析:
1、根據聲光控制電路原理圖簡單分析一下其電路工作原理。
可控硅Q1未導通之前,其上的G端(也即控制端)為低電位,經R1使得IC第11腳置低電位,又經電容C1使得IC第5、6腳置低電位,從而導致IC第四腳為高電位,也使得IC12腳為高電位,這說明,在沒有聲音信號發生時,IC第12腳保持高電位。
(1)當夜晚或黑暗環境時,聲音信號(腳步聲、掌聲等)由駐極體話筒MK1接收并轉換成電信號,經C3將信號(高電平)送到與非門第8、9腳,R8是偏置電阻。此時,經過與非門的作用,第10腳上輸出一個低電平信號,這個信號經R5,使得IC第13腳置低電位。這時IC第12、13腳電位分別為高、低電位,從而導致IC第11腳電位置高電平,通過R1,使可控硅Q1導通,也即“開關”啟動,LED燈點亮。與此同時,電解電容C1進行充電、放電(經R3),經過一段時間,又使得IC第5、6腳電位變為低電平時,4腳將輸出高電平,從而導致12腳為高電平,當此時的聲音信號不存在時,IC第13腳置高電平,致使IC第11腳置低電平,從而使得可控硅Q1“斷開”LED燈熄滅。
(2)當白天或明亮環境時,光敏電阻低阻值導通,使得IC第1、2腳置低電平,3腳輸出高電平,通過D71,使得第13腳也為高電平,當聲音信號來時,第13腳依然為高電平。此時IC第12、13腳均為高電平,故第11腳為低電平,可控硅Q1“斷開”,LED燈不亮。
2、根據電源驅動電路原理圖簡單分析一下其電路工作原理。
M、N接交流電壓,通過電容C11來控制負載上的電流大小,C12為濾波電容,R12為C11放電,a、b接LED負載(有關電容降壓原理這里暫不分析,讀者可自己解答)。
二、元器件的選擇
IC選用CMOS數字集成電路CD4011,其里面含有四個獨立的與非門電路。內部結構見圖3,vss是電源的負極,vdd是電源的正極。可控硅t選用1a/400v的進口單向可控硅100-6型,如負載電流大可選用3a、6a、10a等規格的單向可控硅,單向可控硅的外形如圖4所示,它的測量方法是:用r×1檔,將紅表筆接可控硅的負極,黑表筆接正極(如印制板圖所示),這時表針無讀數,然后用黑表筆觸一下控制極k,這時表針有讀數,黑表筆馬上離開控制極k這時表針仍有讀數(注意觸控制極時正負表筆是始終連接說明該可控硅是完好的。駐極體選用的是一般收錄機用的小話筒,它的測量方法是:用r×100檔將紅表筆接外殼的s、黑表筆接d,這時用口對著駐極體吹氣,若表針有擺動說明該駐極體完好,擺動越大靈敏度越高;光敏電阻選用的是625a型,有光照射時電阻為20k以下,無光時電阻值大于100mq,說明該元件是完好的。二極管采用普通的整流二極管1n4001~1n4007。總之,元件的選擇可靈活掌握,參數可在一定范圍內選用。其它元件按圖1所示的標注即可。
三、樣品制作
準備好全套元件后,用萬用表粗略地(因出廠前已測量過)測量一下各元件的質量,做到心中有數。
焊接時注意先焊接無極性的阻容元件,電阻采用臥裝,電容采用直立裝,緊貼電路板,焊接有極性的元件如電解電容、話筒、整流二極管、三極管、單向可控硅等元件時千萬不要裝反,注意極性的正確,否則電路不能正常工作甚至燒毀元器件。部分PCB如下圖所示:
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