声光双控楼道灯控制器的设计与制作

摘 要

民用住宅楼道照明的控制,一要节约用电、控制自动化,二要方便住户对楼道照明用电的管理,三要投资少。根据这三个原则,提出一种新的自动控制声光双控电路,很有推广应用价值。在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道,长明灯现象十分普遍,这造成了能源的极大浪费。另外,由于频繁开关或者人为因素,墙壁开关的损坏率很高,增大了维修量、浪费了资金,随着经济的发展全球的资源日益紧缺,节约资源显的越来越重要,而电能的节约更是其中最重要的一方面,所以可以设计一种节约电能的照明灯,声光双控灯就是其中一种。

我花了三周时间设计了一种声光双控电路,在本设计中介绍了多种声光控路灯控制器的组成、性能,适用范围及工作原理,给出各电路原理图及元件参数选择,节电效果十分明显,同时也大大减少了维修量、节约了资金,使用效果良好。白天光照好,不管过路者发出多大声音,都不会是灯泡发亮。夜晚光暗,电路的拾音器只要检测到有碎发声响,就会自动亮为行人照明,过几分钟后又自动熄灭,节能节电。

关键字:声控电路;光控电路;延时电路;声音传感器;节能。

第二章 基本原理

2.1声光双控节能灯基本原理

声控灯是一种声控电子照明装置,由音频放大器、选频电路、延时开启电路和可控硅电路组成。它提供了一种操作简便、灵活、抗干扰能力强,控制灵敏的声控灯,它采用人发的声音控制信号,即可方便及时地打开和关闭声控照明装置,并有防误触发而具有的自动延时关闭功能,并设有手动开关,使其应用更加方便。声控灯由话筒、音频放大器、选频电路、倍压整流电路、鉴幅电路、恒压源电路、延时开启电路、可控延时开关电路、可控硅电路组成。

MIC是一种声电转换器。电路中LM3900构成电压比较放大器。非门和与非门构成信号逻辑分析电路。光敏感电阻模块为定时开关。继电器为照明电路接通开关。D1,D2,C5,MC78L05CP和降压器构成降压整流电路。当白天时,光敏电阻RL成低阻状态,与非门输出高电平,光敏感电阻模块3脚 保持低电平,继电器开关K保持断开状态,照明电路断开。

当夜晚时,光敏电阻RL成高阻状态。阻值远远大于R6,输出高电平。当压电陶瓷片未接收到声音时,LM3900的4脚输出为高电平,电容C2右端为高电平,信号通过逻辑门电路后变为高电平,输入到光敏感电阻模块2脚,光敏感电阻模块3脚则保持低电平,继电器开关K保持断开状态,照明电路断开。

当压电陶瓷片接收到声音时,LM3900的4脚输出为低电平。由于电容两端电压不能突变,电容C2右端为低电平,信号通过逻辑门电路后变为低电平。输入到光敏感电阻模块2脚,

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当光敏感电阻模块2脚接收到一个低电平时,光敏感电阻模块3脚则输出一定时间的高电平,使三极管T导通,继电器开始工作,继电器开关K闭和,照明电路接通。照明持续一段时间后,光敏感电阻模块3脚变为低电平,继电器开关K关断,照明电路断开。

2.2声控电路基本原理

声音是我们最为熟知的。人与人需要用声音去交流,机器运转发出声音,动物会发出声音等等。然而发此宝贵的资源却被我们忽视了很长时间,如今留给我们的就是怎样合理高效的利用这一资源。以前人们在设计电路时只求一个‘用’字,只要能用就万事大吉了,所以我们常见的电路都有很多开关如照明电路要让它工作我们必须机械地去控制它,这对于当今社会各种各样的智能化建筑如智能办公楼,智能化公寓等是非常不实用的;在这种情况下声音就派上了用场,声控作为智能化电路的一部分是一可缺少的;然而要实现声控也不是一件容易的事,因为声音是一模拟量且非电信号无法在数字电路中使用,所以我们在设计声控电路时就面临怎样把模拟量转化为数字量,把声音信号转化为电信号的问题。要解决这个问题我们可以设计一个类似于‘窃听器’的接收设备专门用来接听声音信号并将声音信号转化为电信号转送到下一级电路。但是作为声控电路对声音信号的要求既不能太强也不能太弱,太强声控难以实现;而太弱电路结构复杂也难以实现,所以最好是能接收到如人的讲话声,脚踏地板声。当这类信号转化为电信号时,电信号一般较弱,必须对其进行放大对此可选择功放电路,运放电路,差分电路等,根据电路对信号的要求一般选择运放电路较好,提高信号输出电压。经过这一步实现了声音信号到电信号的转换。有了电信号实现声控就容易了,我们可以让产生的电信号去触发触发器使电路导通。对于这样的电路设计对外加电源的要求必须稳定,不断电,故最好再为其设计一个稳压电路这样才能使电路稳定工作。而对元器件的要求也较高,特别是半导体器件必须保证灵敏度高,各电参数精确稳定,这样电路才能高效地工作。如今对于这样的电路设计我们以不必为其烦恼,因为有了声音传感器,可以直接将声音信号转换为电信号,大简化了电路结构,使声控电路的设计显得更加容易。下面就运用声音传感器设计的声控照明电路加以分析。

声控照明电路的主要原理是利用了声学和电子学的原理即用声音传感器将声音信号转换成电信号从而推动触发器触发使电路导通工作。作为一个智能化声控照明电路应具有能在声音的控制下实现电路的导通与截止,声音的发出应是多方面的如脚步声物体打击声等,响应时间越短越好等功能。为此在选择电路元器件时应选择灵敏度较高的声音传感器组成声控照明电路控制电路的前端,同时我们还要为该传感器设置传感条件如声音响度必须在20DB以上才能响应等。中间端采用触发器构成,利用触发器不触不发,一触即发的特点去推动照明电路工作,触发器的选择也应选择灵敏度高,响应时间短的触发器如D触发器,JK触发器等。

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2.3 光控电路基本原理

在第三次科技革命的推动下,光能这一伟大的,自然的以及人类生存所必须的宝贵资源在被人类遗忘了若干年后,今天终于得到了广泛的应用。太阳能热水器,太阳能电池,太阳能浴场等都成为人们热议的话题,大到天上的人造卫星,小到街道的路灯太阳能的应用无所不在。而作为智能化电路的设计考虑光能的应用也是理所当然的。在半导体技术的飞速发展下大大促进了光能应用的快速进步,在发电,取暖等方面尤为突出,智能化电路设计引进光学技术已不是新奇事了,在光控电路的设计中不同于声控电路复杂的结构,随着半导体光敏元器件的快速发展,我们在设计光控电路时面临的问题已由怎样使光信号转化为电信号变为怎样在电路中加大电信号的强度?这一问题如今也以得到了较好的解决,光敏元器件的应用在光照的情况下使其电参数发生变化从而使其对电流的阻碍作用减小或增大,进而使电路导通或截止,电信号强弱的改变光控转化为电控电路功能的实现便容易了。在这样的电路设计中,对电路元器件的要求也极为高尤其是光敏元件是光控电路功能实现的核心,必须保证其各项参数的精确,稳定。故在选择这类元器件时一定要选择高灵敏度工作稳定可靠的元件,当然电路工作的稳定是否?功能能否实现?并不仅仅只和电路元器件有关,外加电源也是不可忽视的,与声控电路一样最好也是给光控电路加上一个稳压电路确保电路能正常工作。

利用光敏元件随光照强度的变化而阻抗发生变化的特点,去控制电信号的强弱,再由传感器将变化的电信号传递给触发器,只要电信号强度达到一定程度将触发触发器使其导通工作。光控照明电路其主要功能是实现当外界光照强度降低到一定程度时,使照明电路导通工作。就其方案而言多种多样,但我们在设计时必须要考虑方案的可行性,稳定性以及元器件的灵敏度,尤其是光敏元件必须选择灵敏度高的这样电路功能才能较容易实现,为此我们在设计光控电路时,不但要尽量使电路结构简化,而且要使电路功能强,功能的实现要可靠稳定。

电路设计分析

该电路由电源电路、声电转换及放大电路、单稳态延时电路和光控电路组成。为了确保用电安全,220V交流市首先经过1:1 隔离变压器,隔离变压器的初、次绕组级之间没有电的联系,次级任一线与大地之间没有电位差,所以人接触任一线不会触电。但如果同时接触两线也会触电。电路总体框架:

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