作者/殷希中，阜陽技師學(xué)院

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聲光控制延時開關(guān)電路的設(shè)計及制作

作者/殷希中，阜陽技師學(xué)院

文章摘要：在日常生活中，聲光控制延時開關(guān)是比較常用的，直接關(guān)乎到人們的生活質(zhì)量。特別是在能源趨于匱乏而新能源還沒有得到廣泛利用的今天，通過調(diào)整電路設(shè)計達到節(jié)約能源的目的是切實可行的。目前，中國已經(jīng)將能源節(jié)約納入到長期發(fā)展戰(zhàn)略中，進行聲光控制延時開關(guān)的設(shè)計過程中，通過電路設(shè)計實現(xiàn)電路的自動控制。本論文提出聲光控制延時開關(guān)電路的設(shè)計方案，所設(shè)計的電路具有聲音控制和光控制的功能，且延時時間可以根據(jù)使用環(huán)境自行設(shè)定，不僅成本低，而且安全可靠，可以達到節(jié)約能源而使用便利的效果。

關(guān)鍵詞：聲音控制；光控制；自動控制；延時開關(guān)；制作

在我們的日常生活中，聲音和光是生活環(huán)境中的重要組成部分，幾乎是隨處可見。將聲音和光作為可利用資源，則可以為我們的生活帶來諸多的便利。在能源日趨緊缺的今天，節(jié)約能源成為國家發(fā)展的戰(zhàn)略主題，并滲入到生活的各個領(lǐng)域中。電是生產(chǎn)、生活中不可或缺的。要實現(xiàn)電力能源節(jié)約，就要提高電能的可利用效率，避免浪費。要將節(jié)約落實到細微之處，就要從生活的角度出發(fā)，將聲音和光充分作為可利用資源，與電能使用情況建立密切關(guān)聯(lián)，以提高電能的使用價值。

1.聲音控制照明電路的設(shè)計原理

聲音控制照明電路的設(shè)計以聲學(xué)原理和電子學(xué)原理為主，利用聲音傳感器將所接收的聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號。觸發(fā)器接收到電信號之后就會觸發(fā)，電路開始運行。聲音控制照明電路是智能化電路，可以受到聲音的控制而使得電路導(dǎo)通或者斷開。對聲音的來源沒有明確的選擇性，可以是口哨聲，也可以是汽車聲音等等。聲控電路對聲音的敏感度決定了電路響應(yīng)的時間，兩者成正比。

聲音控制照明電路的設(shè)計中，所使用的電路元器件為聲音傳感器，要求要對聲音具有較高的敏感度。在電路設(shè)計上，安裝在控制電路的前端，而且還要將信號傳感條件設(shè)置好，以使聲音高于所設(shè)置的分貝才可以啟動自動控制開關(guān)。通常情況下，根據(jù)環(huán)境不同，自動控制開關(guān)會對20分貝至40分貝的聲音響度具有較高的敏感度。當(dāng)聲音傳遞出來并轉(zhuǎn)換為電信號后，就會使得觸發(fā)器啟動，推動照明電路導(dǎo)通。因此，需要所選擇的觸發(fā)器要對聲音的敏感度較高，且觸發(fā)時間短。

2.光控制照明電路的設(shè)計原理

光控制照明電路的設(shè)計中，要使電路能夠有效地發(fā)揮功能，就要選擇高質(zhì)量的電路元器件，特別是光敏元件，是促使電力發(fā)揮功能的主要元件，要對其各項參數(shù)有所嚴格要求。所以，在電路元器件的選擇上，要求元器件具有較高的敏感度，而且能夠穩(wěn)定運行，以保證電路運行中各項參數(shù)精確可靠。電路處于運行狀態(tài)的時候，不僅電路元件起到了一定的作用，還需要關(guān)注外接電源。有必要在光控制照明電路的時候，在電路中還可以設(shè)計一個穩(wěn)壓電路，以確保電路運行穩(wěn)定，各個元器件能夠正常發(fā)揮功能[1]。

光控制照明電路設(shè)計的主旨是電路隨著光照強度不斷地變化而阻抗也會有所變化，實現(xiàn)這一功能的元器件是光敏元件，可以對得到設(shè)定輕度的光信號所轉(zhuǎn)換的電信號以控制，電信號經(jīng)由傳感器傳遞給觸發(fā)器，照明電路接受到電信號之后就會實現(xiàn)電導(dǎo)通。在進行光控制照明電路設(shè)計的時候，要對使用環(huán)境有所考慮，以確保設(shè)計方案可行。特別是元器件對光的敏感度以及電路運行的穩(wěn)定性，都是在設(shè)計中需要重點考慮的，以使光控制照明電路能夠發(fā)揮自控功能。

3.延時電路的設(shè)計原理

延時電路的設(shè)計是采用電子計數(shù)器定時、計數(shù)，使電路運行智能化。

延時電路的設(shè)計中定時器的選用需要考慮的電路構(gòu)成包括硬件、軟件，也可以采用軟件和硬件相結(jié)合的構(gòu)成方案。定時器為硬件構(gòu)成，其運行中具有較高的靈敏度，工作效率也很高，但是缺乏通用性，所以，對應(yīng)用領(lǐng)域具有選擇性。定時器為軟件構(gòu)成，是通過執(zhí)行程序進行定時控制的，其運行中具有較高的靈敏度和通用性，但是工作效率比較低[2]。將軟件和硬件相結(jié)合而設(shè)計的定時器，兼顧了軟件構(gòu)成和硬件構(gòu)成的優(yōu)點，通過硬件控制提高定時器的靈敏度和使用效率，而軟件設(shè)計在通過編程的方法將延時常熟以確定。為了使電路的功能更為完善，還需要在確保延時電路能夠正常工作的同時，還需要在設(shè)計電路的時候，考慮延時結(jié)束需要發(fā)出提示信號，以確認控制電路的工作狀態(tài)。

4.聲光控制延時開關(guān)電路的設(shè)計

■4.1聲音傳感器的選擇

聲音傳感器的主要功能是將所接收到的聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號。在信號轉(zhuǎn)換的過程中，如果電信號比較弱，還可以設(shè)計功放電路對電信號放大。當(dāng)信號轉(zhuǎn)換成功之后，通過聲控就可以導(dǎo)通電路，使照明開關(guān)啟動。

■4.2光敏電阻器的選擇

開關(guān)實現(xiàn)光控制，所能夠發(fā)揮功能的是光敏電阻器。其是利用半導(dǎo)體所具有的光電效應(yīng)而制作成的電阻器，隨著光的強弱變化，電阻值也會有所改變。入射光的強弱與電阻值成反比[3]。光敏電阻器可以對光的強弱程度進行測量和控制，并轉(zhuǎn)換為電信號。為了使用光敏電阻器能夠?qū)庥行眨瑢τ谡彰鏖_關(guān)控制的光敏電阻器設(shè)計為薄片結(jié)構(gòu)。當(dāng)光敏電阻器接收到充足的光之后，在薄片上面的光敏層受到光的激發(fā)后就會產(chǎn)生電子，起到增強電路的電流的作用。

■4.3定時器的選擇

定時器的選擇上，考慮到定時電路為集成電路，定時器選擇軟硬件混合設(shè)計結(jié)構(gòu)。這種集成電路既可以延長時間，所產(chǎn)生的脈沖信號更為多樣。

5.聲光控制延時開關(guān)電路的設(shè)計

聲光控制延時開關(guān)電路運行要經(jīng)過幾個流程：

聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號→比較電壓→光敏電路運行→電子開關(guān)啟動→延時電路啟動→交流開關(guān)啟動

其工作原理是：聲光控制延時開關(guān)電路可以將光資源充分地利用起來，夜晚則轉(zhuǎn)換為聲音控制，延時元件對運行時間以有效控制[4]。圖1為聲光控制延時開關(guān)電路的設(shè)計圖。

圖1　聲光控制延時開關(guān)電路的設(shè)計圖

在聲光控制延時開關(guān)電路的設(shè)計上，主要包括四個組成部分，即電源電路、聲控電路、光控電路和延時電路。受到控制的是低于100瓦的的燈泡。當(dāng)脈沖直流電壓達到220伏左右的時候，就會通過降壓的方式對電路以控制，同時還利用起正向的特性穩(wěn)壓，工作的時候，以其所發(fā)出的光作為電源指示燈。

從控制電路的組成上來看，主要包括R2、R3、R4、C2、駐極體話筒和三極管。控制電路運行的過程中，當(dāng)光線較強的時候，光敏電阻的電阻值就可以達到1000歐姆。其與VT1的兩級c和e是并聯(lián)的，因此，可以始終處于低電壓狀態(tài)。夜晚，光敏電阻就會發(fā)生作用，其電阻值達到1M歐姆的時候，VT1就會有所放大，沒有聲音的時候，VT1處于低電壓狀態(tài)，當(dāng)有聲音信號出現(xiàn)，MC就會接收，駐極體的話筒兩端就會處于低壓裝填，此時，集電極的點位就會上升，使得出發(fā)晶閘管被導(dǎo)通，等就會亮起來了。

6.聲光控制延時開關(guān)電路的制作

本次控制電路的設(shè)計采用的是PROTEUS軟件，電流設(shè)計為模擬電路和數(shù)字電路混合設(shè)計，聲音控制和光控制運用仿真平臺、模擬電路。電路設(shè)計完成后，通過仿真實驗。設(shè)計工作完成后，開始選購電子元器件，進行電路的實際安裝工作，并進行調(diào)試。

光控制的調(diào)試過程中，要將光敏電阻器使用沒有透光性的物體擋住，對電路聲音信號的敏感度進行測試，諸如拍手、吹口哨或者大聲講話等等，制造各種聲音對聲控效果進行測試。針對不符合設(shè)計指標之處，要進行調(diào)節(jié)，以確保聲控效果符合設(shè)計要求[6]。

聲音控制的調(diào)試過程中，對光的強弱要在光敏電阻上調(diào)節(jié)，對電路的光敏感度進行調(diào)試。將光線調(diào)暗之后，當(dāng)暗到低于設(shè)定光敏值，就會轉(zhuǎn)換到聲控電路運行狀態(tài)。

7.結(jié)語

綜上所述，聲光控制延時開關(guān)電路的設(shè)計上，是以節(jié)約能源為目的而對照明電路進行聲音控制和光控制設(shè)計。電路設(shè)計中所采用的主要元器件為聲音傳感器和光敏電阻器，對照明電路進行智能化控制，不僅控制電路設(shè)計簡單，使用便利，而且能夠起到節(jié)約能源的作用。

【參考文獻】

＊1]蔣雪梅.聲光控制節(jié)能開關(guān)電路設(shè)計的研究與探索[J].新課程:教育學(xué)術(shù)，2011(04)：151—152.

＊[2]羅庚興.聲光控延時開關(guān)電路的分析與仿真[J].佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2015(02)：80—83.

＊[3]王君莉.基于CD4011的聲光控延時節(jié)能開關(guān)電路系統(tǒng)設(shè)計[J].價值工程，2014(31)：59—60.

＊[4]林雪娃.聲光控延時開關(guān)電路的制作[J].職業(yè)（下旬），2013(06)：95—96.

＊[5]湯莉莉，黃偉，王春波.基于AT89S52單片機的聲光控制開關(guān)設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2013(16)：140—142.

＊[6]黃曉靈，孔龍.淺談用數(shù)字集成電路制作聲光控延時開關(guān)[J].數(shù)位時尚月刊，2013(16)：68—68.