【工作任务单】
1、掌握声光控制灯的原理。
2、掌握声光控制灯的制作与调试方法。
【相关知识一】 声光控制灯原理
当代社会提倡节能，在这里就介绍一个声光双控延迟节能照明灯。它可以直接取代普通照明开关而不必更改原有照明线路。白天或光线较强的场合下，即使有较大的声响也控制灯泡不亮，晚上或光线较暗时遇到声响（如说话声、脚步声等）后灯自动点亮，然后经30s（时间可以设定）自动熄灭。该装置适用于楼梯、走廊等只需短时照明的地方。
1．电路组成
顾名思义，声光双控延时开关就是用声音与光来控制开关的“开启”，若干时间后延时开关“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，由此可画出如图5-24所示的方框图。它主要由整流电路、低压电源、R1和BM组成的话筒拾音及放大电路、光敏控制电路、音频驱动电路、延迟电路、可控硅开关电路等几部分组成。下面逐一给予介绍。
2．声光控制灯的原理
声光控制灯的整机原理如图5-25所示。
（1)整流电路采用的是一个桥式整流电路，在输入端串接25W灯泡，220V的交流电经过桥式整流就为198V的直流电。VD1、VD2、VD3、VD4构成桥式整流电路，要求耐压达到220V的峰值1.414×220V (311V)，这里采用的是1N4007，其电路如图2-25所示。
（2)低压电源采用电阻侵夺电路加滤波电容，由R1、R2、BM的RDS及C2等元件组成。198V直流电压经过R1、R2、BM的RDS分压及C2滤波后得约12V直流电压。
图5-25声、光控制延时开关电路原理图
图5-25声、光控制延时开关电路原理图
图5-25声光控制灯的整机原理
（3)可控硅开关直接接在整流电路的输出端，作为负载，阳、阴极是并联在电路的输出端。G受控制电路的控制，当G端得到一个高电平时，可控硅导通，灯亮；当高电平消失，可控硅断开，灯熄灭。工作电流、电压由灯泡的功率决定。由于是25W的灯泡， 所以采用BT169或T100－6可控硅，若灯泡为60W，则需查可控硅手册。
（4)话筒放大和R2、BM组成话筒拾音电路，话筒上端得到音频信号，通过C1耦合到VT组成的放大电路，VT、R3、R5组成的放大电路作为话筒放大电路。
（5)音频驱动电路是由、组成，由于只考虑声音的有无，不需考虑声音的失真，所以与采用直接耦合方式连接。
（6)光敏控制电路中，光敏电阻RG与R4构成串联分压电路，用光敏电阻接地(RG有光照时为5kΩ，无光照时为752kΩ)。在白天时光敏电阻的阻值小，因而在与非门的一个输入端为低电平；而音频信号被送到的另一个输入端。由与非门的特性可知，音频信号将被屏蔽而无法往后输送，因此白天时灯就不亮。在晚上，RG达到752k高度规Ω以上，因而在与非门的一个输入端为高电平，音频信号不受影响，灯受声音控制。
（7)延迟电路由R7、C3组成，隔离二极管VD6取得的音频信号正半周时，C3充电后得到的直流电压，就是控制电压，要放电必须经过R7放电。放电完的时间就是延迟时间，主要由C3、R7的参数控制。τ=R7·C3（3～5倍τ时间后C3放电结束）。如果要延长放电时间，可增大C3；反之则减小C3。同时，当声音停止后，输出为低电平时VD6是反向截止的，这时将后级电路与前级电路进行隔离，以保证延迟电路的正常工作。
（8)可控硅开关电路由、、 R6、T组成，是一个开关电路。在夜晚，当没有声音时，三极管9014工作在饱和状态，集电极为低电平，输出也为低电平，C2将无法充为高电平，将输出为低电平，无触发信号供给晶闸管，T将断开，灯不亮。当有声音输入时，三极管由饱和状态进入放大状态，集电极由低电平转成高电平，使输出一个高电平，C2上就会得到高电平，经、反相器推动，在的输出端为高电平，从而触发可控硅T导通，灯亮；C2直流电压放电完后，由高电平变为低电平，可控硅断开，灯熄灭。
综上所述，声光控制灯的原理如下。
4个二极管组成桥式整流电路将市电变成脉冲直流，经电阻R1、R2及BM的RDS分压及R1限流，再经C2电容滤波后即可输出约12V直流电压。为集成块CD4011、BM及三极管VT提供电源。整个电路工作的前提是集成块的l、2脚输入高电平，经过三级反相，集成块输出端输出高电平，然后触发晶闸管导通使灯泡发亮。
在白天时，光敏电阻很小，使得集成块1脚输入低电平，电路封锁了声音通道，使得声音脉冲不能通过，经过三反相后集成块输出端输出低电平，无触发信号，晶闸管不导通所以灯
泡不亮。在黑夜时，光敏电阻因无光线照射呈高阻态，使得输入端1脚变为高电平，为声音通道开通创造了条件。当没有声音时，三极管9014工作在饱和状态，集电撅属于低电平，无触发信号供给晶闸管；当有声音输入时，三极管由饱和状态进入放大状态，集电极由低电平转成高电平，使集成块输出一个高电平，触发晶闸管工作电路导通，灯泡发亮。
电路中应用了一个1N4007二极管来阻断和，使得C2充满电后只能通过R7放电，C2、R7组成亮灯延迟电路，时间常数τ=R7·C2。这个延迟时间主要是靠电容的放电使输出端维持高电平，让可控硅持续在工作状态，当电容放电至低门限电平时，反转输出高电平，继而输出低电平，使可控硅无触发信号而关断，灯自动熄灭。调整与话筒串联的电阻阻值或三极管的放大倍数，均可以调节声控灵敏度，其工作原理在于减小了基极的工作电压。
在整个电路中，还可用R4串联一个电位器来改变RG的分压值，以控制光敏电阻对光的敏感度。
3．元器件的选择
IC选用CMOS数字集成电路CD4011，其里面含有工业盐水4个独立的与非门电路。内部结构如图5-25所示，Vss是电源的负极，VDD是电源的正极。可控硅选用1A/400V的单向可控硅(SCR) BT169型或T100－6，如负载电流大，可选用3A、6A、10A等规格的单向可控硅。单向可控硅的测量方法是：选用R×1挡，将红表笔接可控硅的阴极，黑表笔接阳极，这时为大电阻，然后用黑表笔触一下控制极G，这时变为小电阻，黑表笔马上离开控制极G，这时表针仍为小电阻（注意接触控制极时正、负表笔始终连接），说明该可控硅是完好的。驻极体选用的是一般收录机用的小话筒，它的测量方法是：用R×100挡，将红表笔接外壳的S、黑表笔接D，这时用口对着驻极体吹气，若表针有摆动则说明该驻极体完好，摆动越大灵敏度越高。光敏电阻选用的是625A型，有光照射时电阻为5kΩ，无光时电阻值大于725kΩ，说明该元件是完好的。二极管采用普通的整流二极管1N4001～1N4007。总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定范围内选用。其他元件按图5-25所示的标注即可。
1)电灯要点亮，UIA的输入端的电压应该为什么电平？
2)图5-25电路中的四与非门可以用四与门代替吗？你认为电路还有可以改动的地方吗？
【实践训练】制作声光控制延时开关
一、实训目标
1)通过制作了解声光控制灯的原理。
2)通过制作掌握基本门电路的基本功能。
3)通过制作重温工艺文件的编制和工艺的制作流程。
二、实训仪器及器材
元件清单如表5-20所列。
表5-20元器件清单
序号 | 名称 | 型号规格 | 位号 | 数量 |
1 | 集成电路 | CD4011 | IC | 1 |
2 | 单向可控硅 | T100－6或BT169 | 蜗轮副 T | 1 |
3 | 三极管 | 9014 | VT | 1 |
4 | 驻极体话筒 | 54+2dB二端式 | BM | 1 | 实时视频
5 | 光敏电阻 | RG625A | RG | 1 |
6 | 整流二极管 | 1N4007 | VD1～VD4垂直母排 | 4 |
7 | 整流及隔离二极管 | 1N4007 | VD5、VD6 | 2 |
8 | 电阻器 | 180kΩ | R1、R8 | 1 |
9 | 电阻器 | 18kΩ | R2 | l |
10 | 电阻器 | 3.9MΩ | R3、R7 | 1 |
11 | 电阻器 | 1.5MΩ | R4 | 1 |
12 | 电阻器 | 47KΩ | R5 | l |
13 | 电阻器 | 27kΩ | R6 | 1 |
14 | 瓷片电容 | 104 | Cl | 1 |
15 | 电解电容 | 22uF/16V | C2 | 1 |
16 | 电解电容 | 10uF/16V | C3 | 1 |
17 | 稳压二极管 | 7. 5V | DW | 1 |
18 | 万能电路板或PCB板 | | | 1 |
| cd架 | | | | |
三、操作步骤
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