光控声控开关电路.PDF

光控声控开关电路 院系：信息科学与工程学院 专业：电子信息科学与技术 学生姓名：张浩然 1202002101 张冬 12020021012 魏岩 12020021008 指导教师：郑海永 联系邮箱：haikulou@ 摘 要 光控灯和声光控灯是居家照明的重要组成部分 （如楼道、卫生间、小巷等）， 它们的出现使我们的生活方便许多，既可避免摸黑找开关造成的摔伤碰伤，又可 杜绝楼道灯有人开、没人关浪费能源的现象。 介绍了用三极管和与非门芯片实现光控灯和声控灯的原理，重点介绍了二者 的实现方法和具体细节，及制作过程中遇到的问题和相应的解决方案。 关键词：光控灯、声控灯、光敏电阻、麦克风、导通、截止 0.引言 随着现代科学技术的发展，越来越多的高科技节能产品出现在我们生活的方 方面面，声控灯、光控灯是居家照明的重要组成部分，光控灯是由光控开关和 LED灯组合而成。声控灯由麦克风，放大电路和LED灯组成。在地球资源日渐衰 竭的今日，环保、节能是当今各产业发展的重心，尤其是需要消耗大量电力的照 明产业，基于此目的的研发工作更是趋向环保、节能的特性上著眼。因此，开发 新型高效、节能、寿命长、环保的电路对居家照明节能具有十分重要的意义。由 此声控、光控LED灯的诸多优点在现在正逐渐取代传统的照明设备，是照明产品 的新兴光源，有 「绿色照明」光源之称，未来将光芒耀眼，发展潜力无限。声控、 光控LED具有节能、体积小、发热量低、寿命长、耗电量小、反应速度快、易控 制等众多优点，极大的满足了人们日常生活的需要，因此十分被灯饰业者看好。 光控灯，安装方便，使用寿命长。集光学、材料和电路技术为一体组成的自 动照明开关，白天或光线较强时，开关电路为自锁状态，LED灯不亮，当光线黑 暗时或晚上来临时，开关自动打开，LED灯亮，从而实现了白天自动熄灭夜间自 动打开的目的，节省了人为的控制。 声光控集声控、光控、延时自动控制技术为一体,内置声音感应元件,光效感 应元件,白天光线较强时，受光控自锁，有声响也不通电开灯；当傍晚环境光线 变暗后，开关自动进入待机状态，遇有说话声、脚步声等声响时，会立即通电, 亮灯，延时半分钟后自动断电；能延长灯泡寿命6倍以上，节电率达90％。 二者都为人们的日常生活提供诸多方便。 本文的主要内容包括： 通过模拟电子技术的学习，提出了一种基于晶体三极管工作状态的系统设计 方法，结合光敏电阻的随着外部环境的阻值改变的特性，给出光控灯的设计方案， 在此基础上结合数字电子技术的优点，引入拾音器将声控功能加如其中，同时实 现声控和光控，以下给出了二者详细的设计过程，包括软件设计、软件仿真，以 及测试和实验结果。 1.设计方案 本设计方案利用Multisim软件来实现对各个电路模块的制作与仿真，使之 得到正确的结果。进行完电路的仿真后，再用AltiumDesigner 13.0进行对PCB 板的设计与制作，从而制作出实物。 2.设计过程 2.1光控电路 原理： 要设计光控灯，首先要掌握光敏电阻的特性，光敏电阻又称光导管，是利用 半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器,常用的制 作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料 具有在特定波长的光照射下 （光敏电阻器对光的敏感性 （即光谱特性）与人眼对 可见光 （0.4~0.76）μm 的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻 值变化），其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在 外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从 而使光敏电阻器的阻值迅速下降。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光 电转换（将光的变化转换为电的变化）。经测量随着外部环境的改变，本次所用 光敏电阻阻值的变化范围为2K-3M,即在有光照射时电阻阻值下降，无光照时阻 值上升，根据这一特性可以控制三极管工作状态进而控制灯的亮灭的电路。 三极管工作状态分为放大、截止和饱和。当工作在放大区时，发射极正偏， 集电极反偏；当工作在截止区时，发射极和集电极均反偏；当工作在饱和状态时， 发射极和集电极均正偏。同时三级管有两种材料做成，