聲光控制延時開關電路的設計及制作

作者/殷希中，阜陽技師學院

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聲光控制延時開關電路的設計及制作

作者/殷希中，阜陽技師學院

文章摘要：在日常生活中，聲光控制延時開關是比較常用的，直接關乎到人們的生活質量。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，通過調整電路設計達到節(jié)約能源的目的是切實可行的。目前，中國已經將能源節(jié)約納入到長期發(fā)展戰(zhàn)略中，進行聲光控制延時開關的設計過程中，通過電路設計實現(xiàn)電路的自動控制。本論文提出聲光控制延時開關電路的設計方案，所設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使用環(huán)境自行設定，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。

關鍵詞：聲音控制；光控制；自動控制；延時開關；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域中。電是生產、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聯(lián)，以提高電能的使用價值。

1.聲音控制照明電路的設計原理

聲音控制照明電路的設計以聲學原理和電子學原理為主，利用聲音傳感器將所接收的聲音信號轉換為電信號。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的時間，兩者成正比。

聲音控制照明電路的設計中，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。在電路設計上，安裝在控制電路的前端，而且還要將信號傳感條件設置好，以使聲音高于所設置的分貝才可以啟動自動控制開關。通常情況下，根據環(huán)境不同，自動控制開關會對20分貝至40分貝的聲音響度具有較高的敏感度。當聲音傳遞出來并轉換為電信號后，就會使得觸發(fā)器啟動，推動照明電路導通。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計原理

光控制照明電路的設計中，要使電路能夠有效地發(fā)揮功能，就要選擇高質量的電路元器件，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，可以對得到設定輕度的光信號所轉換的電信號以控制，電信號經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)電導通。在進行光控制照明電路設計的時候，要對使用環(huán)境有所考慮，以確保設計方案可行。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.延時電路的設計原理

延時電路的設計是采用電子計數器定時、計數，使電路運行智能化。

延時電路的設計中定時器的選用需要考慮的電路構成包括硬件、軟件，也可以采用軟件和硬件相結合的構成方案。定時器為硬件構成，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，對應用領域具有選擇性。定時器為軟件構成，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]。將軟件和硬件相結合而設計的定時器，兼顧了軟件構成和硬件構成的優(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，還需要在設計電路的時候，考慮延時結束需要發(fā)出提示信號，以確認控制電路的工作狀態(tài)。

4.聲光控制延時開關電路的設計

■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換為電信號。在信號轉換的過程中，如果電信號比較弱，還可以設計功放電路對電信號放大。當信號轉換成功之后，通過聲控就可以導通電路，使照明開關啟動。

■4.2光敏電阻器的選擇

開關實現(xiàn)光控制，所能夠發(fā)揮功能的是光敏電阻器。其是利用半導體所具有的光電效應而制作成的電阻器，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，并轉換為電信號。為了使用光敏電阻器能夠對光有效吸收，對于照明開關控制的光敏電阻器設計為薄片結構。當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計結構。這種集成電路既可以延長時間，所產生的脈沖信號更為多樣。

5.聲光控制延時開關電路的設計

聲光控制延時開關電路運行要經過幾個流程：

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

其工作原理是：聲光控制延時開關電路可以將光資源充分地利用起來，夜晚則轉換為聲音控制，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電路的設計圖。

圖1　聲光控制延時開關電路的設計圖

在聲光控制延時開關電路的設計上，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)晶閘管被導通，等就會亮起來了。

6.聲光控制延時開關電路的制作

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

光控制的調試過程中，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。針對不符合設計指標之處，要進行調節(jié)，以確保聲控效果符合設計要求[6]。

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

7.結語

綜上所述，聲光控制延時開關電路的設計上，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計。電路設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)能開關電路設計的研究與探索[J].新課程:教育學術，2011(04)：151—152.

＊[2]羅庚興.聲光控延時開關電路的分析與仿真[J].佛山科學技術學院學報（自然科學版），2015(02)：80—83.

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

＊[4]林雪娃.聲光控延時開關電路的制作[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設計[J].現(xiàn)代電子技術，2013(16)：140—142.

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