项目八：声光控节能开关电路

声光控节能灯电路设计
传感器基本工作原理
根据光敏电阻在强光和弱光下的阻值大小不同，从而改变脉冲震荡器的频率，进而改变调光速度
应用电路电路图I
图（1）声光控节能灯电路图
电路工作原理
光控自动调光灯电路原理图如图所示。

脉冲振荡器中光敏电阻器RL的作用是通过光敏电阻器阻值的变化，改变脉冲振荡器的振荡频率。

当光线较弱时，光敏电阻器RL电阻值较大，脉冲振荡器的振荡频率较低，调光速度也慢；当光线变强时，光敏电阻器RL的电阻值变小，脉冲振荡器的振荡频率变高，调光速度变快。

元器件选取参数
ICl选用NE555、μA555或SL555等时基集成电路；IC2选用十进计数／分频器。

其他元器件均无特殊要求，可按图所标型号及参数进行选用.
方案比较
IC2的输出控制端只使用了5个端，即Q0~Q4。

而且将输出端通过电位器RP2直接去触发单向晶闸管。

这样安排的目的是使在较亮的环境光线下开灯，能很快使灯光达到最亮。

另一方面又在RP2的前端增设了一只高容量的电容器C4，这样就增加了在环境较暗条件下开灯时的延时时间。

这样的设计作到了2种不同环境下开灯的兼顾。

介绍的节电开关,在白天或光线较亮时,节电开关呈关闭状态,灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态，当有人经过该开关附近时，脚步声、说话声、拍手声等都能开启节电开关。

灯亮后经过40秒左右的延时节电开关自动关闭，灯灭。

该开关适用于楼道、走廊、洗涮间、厕所等公共场合，能节电并延长灯泡使用寿命。

该节电开关还有以下特点：▲采用单线出入可直接替代原手控开关，不用另接线，便于安装。

▲声控灵敏度高在其附近的脚步声、说话声等均可将开关启动。

▲寿命长该节电开关全部采用无触点元件，不用担心使用寿命。

▲耗电省节电开关自身耗电小于0.5W。

1、电路工作原理声光控节电开关原理图见下图。

VT1、R1、R2、R3和C1组成声音放大电路。

为了获得较高的灵敏度，VT1的放大倍数选用大于100。

话筒MIC也选用灵敏度较高的驻体话筒。

当有声音信号从MIC接收后，经VT1等组成的放大电路进行放大，由C2、D1、D2组成的倍压整流电路将声音变成直流控制电压。

R4、R5以及光敏电阻R11组成光控电路，有光照时，光敏电阻的阻值较小，声音控制电压不足以使VT2导通，后续电路不工作；当光线较暗时，声音控制电压经R5、R6分压后加在VT2基极，使VT2饱和导通，这使得VT3也导通，在电路一上电时，由于单向可控硅截止，直流高压经R9、R10、D4降压后加到C3、CW1上端，对C3进行充电，当VT3导通后，C3上的电荷经VT3、D3转储到C4中，C4通过R8把直流触发电压加到单向可控硅的控制端，使其导通，灯泡就被点亮。

灯的发光时间长短由C4和R8的参数决定。

2、调试与安装以上元件中，VT1和VT2选用β值大于100，穿透电流小的NPN三极管，如9013、9014、3DG6等，VT3选用β值大于100，穿透电流小的PNP三极管，如9012、3CG2等，光敏电阻采用亮阻小于3K，暗阻大于1M的光敏电阻，单向可控硅的触发电流要小，可选用MCR100-6或MCR100-8。

课题名称：声光控制节能开关所在院系：材料学院学号：姓名：指导老师：时间：联系方式：姓名：班级：指导老师：设计课题：声光控制节能开关设计任务与要求1、降压整流部分需要直流电压输出电压Vo的脉宽t=RCln32、集成定时器3、声电转换器4，整流器5，电容6，电阻，光敏电阻设计步骤1、查阅相关资料。

2、总体方案设计与工作原理说明。

3、单元电路设计与说明。

4、元器件参数选择。

5、总体电路的绘制及电路原理图相关说明。

参考文献[1] 康华光主编。

电子技术基础数字部分（第四版）。

[2]电路（第四版）邱关源主编高等教育出版社1999[3]电子线路基础教程王成华主编科学出版社2000[4]模拟电子技术基础童诗白主编高等教育出版社2001[5] 李义府主编。

电工电子实习教程。

目录引言 (4)设计方案 (5)2.1声控照明电路 (6)2.2光控照明电路 (7)2.3延时电路 (8)电路设计与分析计算 (9)3.1声音传感器 (9)3.2光控部分 (9)3.3定时部分 (11)3.4．降压整流部分 (12)整机总体电路图及设计说明 (13)4.1电路总体框架图 (13)电工电子课程设计总结 (14)电子元件清单明细表 (15)主要元件参数 (17)参考文献 (18)1.引言近两年，能源紧张的状况日益凸显，可实际情况却令人担忧。

节约能源是我国的一项长期战略方针，是落实科学发展观、实现经济社会可持续发展的要求。

建筑业是能源需求增长较快的领域，我国每年新增建筑面积高达18-20亿平方米，是世界上最大的建筑市场。

目前，建筑能源消耗已经占全国能源消耗总量的27.5%，目前我国在建筑照明中的电能浪费现象十分严重，照明的耗电量占到一个建筑耗电总量的30%以上，不采用集中空调的建筑中，照明的耗电量所占的比例会更高，所以，建筑照明节能是整个建筑节能中非常重要的一个方面，也是落实科学发展观，实现可持续发展的必然要求。

公共场所照明用电，因大多无专人管理，“长明灯”现象十分严重，耗电量非常大。

声光控节能灯电路原理
电路原理如下：
1.电源供电：声光控节能灯需要接入电源进行供电，一般为220V交
流电。

电源主要作用是提供足够的电能给灯泡和控制电路使用。

2.灯泡：声光控节能灯使用的是灯泡作为光源。

灯泡会根据控制电路
的信号，进行亮灭操作。

3.声光控开关：声光控开关是声音和光线的传感器，感应到声音和光
线的强弱，并将其转化为电信号传递给控制电路。

一般情况下，声光控开
关是一个综合感应器，具有同时感应声音和光线的功能。

4.控制电路：控制电路是声光控节能灯的核心部分，主要负责处理声
光控开关传来的信号，并根据信号的不同进行相应的操作。

控制电路通常
包括信号放大电路、比较电路、触发电路等几个部分。

5.信号放大电路：声光控节能灯的信号放大电路主要负责将声光控开
关传来的微弱信号放大，以便于后续的处理。

6.比较电路：比较电路一般使用运算放大器构成，主要作用是将放大
后的信号与设定的阈值进行比较，从而确定灯泡是否需要点亮。

7.触发电路：触发电路主要负责根据比较电路输出的比较结果，产生
一个驱动信号，来控制灯泡的亮灭。

当触发电路输出高电平时，灯泡亮起；当触发电路输出低电平时，灯泡熄灭。

8.亮度控制：为了满足不同需求，声光控节能灯的亮度通常可以进行
调节。

亮度控制模块主要负责对灯泡的亮度进行调节，可以通过模拟或数
字信号控制。

总结：声光控节能灯通过声光控开关感应环境中的声音和光线强弱，然后通过控制电路对灯泡进行亮灭操作，以实现自动控制开关，并提供节能环保的功能。

声光控制开关电路设计一、引言二、电路原理1.声音传感器声音传感器能够将周围的声音转化为模拟电信号输出。

声音传感器一般由驻极体电容微型麦克风和音频放大器组成。

根据输出电压大小可判断周围声音的强度。

2.光线传感器光线传感器可以感知光的强度，根据光的强弱发出不同的信号。

光线传感器通常由光敏二极管和运放电路组成，能够将光线强度转换为电压信号输出。

3.开关电路通过组合声音传感器和光线传感器，可以设计一种声光控制开关电路。

当声音或光线强度超过预设阈值时，开关电路将相应地开启或关闭。

三、电路设计步骤1.材料准备准备一个声音传感器、一个光线传感器、一个运算放大器、一个麦克风、一个光敏二极管、若干电阻和电容。

2.电路布局将声音传感器和光线传感器连接到运算放大器的输入端，通过合适的电阻和电容进行滤波和放大。

将麦克风连接到声音传感器的驻极体电容上，使其能够接收周围的声音。

将光敏二极管连接到光线传感器的阳极和阴极上，使其能够感知周围的光线。

3.阈值设置通过调节电阻的值，可以设置声音传感器和光线传感器的阈值。

阈值的设置应根据具体的应用场景来调整，以达到预期的触发效果。

4.开关控制当声音传感器检测到声音强度超过预设阈值时，运算放大器的输出电压将升高。

当光线传感器检测到光线强度超过预设阈值时，运算放大器的输出电压将降低。

根据运算放大器输出电压的变化，我们可以通过一个比较器来控制开关的开闭。

5.反馈电路为了稳定电路的工作，可以增加一个反馈电路来提供负反馈。

通过连接一个电阻和电容到比较器的输入端，可以实现电路的自激振荡。

四、测试与调试完成电路设计后，需要进行测试与调试。

可以使用一个示波器来测量声音传感器和光线传感器的输出电压。

通过改变声音和光线的强弱，观察比较器输出的电平变化，以验证电路的正确性和可靠性。

五、应用案例声光控制开关电路可以广泛应用于自动化控制、声光警报器等领域。

例如，将该电路应用于灯光控制系统中，可以实现有人时自动开灯、无人时自动关灯的功能。

摘要声控开关，全称是声控延时开关，是一种内无接触点，在特定环境光线下采用声响效果激发拾音器进行声电转换来控制用电器的开启，并经过延时后能自动断开电源的节能电子开关。

生活中，好多地方都使用声控灯照明，声光双控延时照明灯白天自动关闭，夜间有人走动时，其脚步声或谈话声可使电灯自动点亮，声音过后30s电灯又会自动熄灭。

这种延时照明控制开关能有效地消除长明灯、节约电能；声控开关，即采用模电数电混合集成电路，进行逻辑运算，控制电路中电流。

其中重要部件光控电子开关，它的“开”和“关”是通过可控硅的通断来实现，而可控硅的通断又受自然光的亮度（或人为亮度）控制，故声控灯又名为声光控灯。

该装置适合广泛用于楼梯、走廊、路灯和厕所等场所的照明，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。

目录一、设计目的： (4)二、设计要求： (4)三、设计过程 (4)四、电路图 (8)五、设计总结 (9)六、参考文献 (9)一、设计目的：掌握光敏传感器及其电路应用原理二、设计要求：（1）了解声光控延时开关电路的组成及工作原理。

（2）熟悉驻极体话筒和光敏电阻器的特性。

（3）学习声光控延时开关电路设计。

（4）光线暗时，声音触发开关接通灯亮，延时一定时间（30秒左右）后自动熄灭三、设计过程1.设计任务分析声光控开关电路应由电源电路、声控电路、光控电路、延时电子开关电路四大部分组成。

如图所示：电源电路 电源电路它是给电路提供能源的设备，其作用是给电路提供电源，使电路能正常的工作。

常用的电路有：半波整流、全波整流、桥式整流、而常用的电源电路使用的是桥式整流电路为主要电源电路部分。

声控电路声控电路它是用声音控制电路的设备，其作用是把送入的声波转换为电信号，从而用这种信号去控制所需要的电器设备。

常用的电路有：小信号放大电路、声波控制电路等。

而常用的声控电路使用的是声波控制电路为主要的声控电路部分。

光控电路光控电路它是用外来的光源来控制电路的设备。

其作用是把外来送入的光源转换电信号，从而用这种信号去控制所需要的电器设备。

合肥学院自动化专业电力电子设计报告课题名称：声光控制开关电路设计姓名：李源 0805070304 李昌明 0805070300马乐云 0805070290 专业：08自动化（3）班指导老师：张为堂声光控制开关电路设计摘要;用声与光控制路灯，白天光线强，路灯不亮，只有光线暗时，通过声音触发路灯亮，并且灯点亮一定时间后，自动熄灭。

关键词声光控制一、实物性能1）电路稳定性和可靠性要高。

这是控制电路性能的最基本要求，否则自控能力弱，严重时会失去自动控制功能。

2）功耗要小。

控制电路一直接于交流220伏电路上，若功耗特别是静态功耗大，则不利于节能，甚至还会大大缩短控制电路的寿命。

3）灵敏度要能调节。

这是控制电路正常工作时，对声光控制信息信号的最低要求，控制信号的灵敏度应满足不同的环境要求。

4）带负载能力要强。

被控灯的功率不尽相同，因此要求控制电路的一定范围的驱动能力。

5）触发延时时间要能按要求调节。

延时时间至少在1分钟内可以调节。

二、电路设计原理1.原理框图图1电路原理框图如图1所示，全波整流电路将交流220V电压变为约200V的直流电压，为后面的控制电路供电，例如桥式整流电路；受控开关受触发延时电路输出信号的控制，从而控制加于灯上的交流电压，达到控制开关灯的目的。

例如可控硅，继电器触头等；降压滤波电路将输出的直流200V电压进行降压后滤波，从而为其后的电路提供平滑直流工作电压，如电阻降压，电容滤波；声光控制元件将声光控制信息变成电信号，为放大触发延时电路提供输入控制信号，例如，驻极体话筒和蜂鸣器等声控元件，光敏二极管和光敏电阻等光控元件；放大电路将较微弱的声光控制信号进行放大，以推动触发延时电路工作，例如各种放大电路；触发延时电路将放大电路输出的电压去推动触发延时电路工作，控制受控开关的闭合，达到控制灯亮时间长短的目的，实现声光控制功能。

电路原理如图2所示，D1-D4组成桥式整流电路，将220V交流电压变成200V 左右的直流电压后，经R1降压，C1滤波得到约5V的直流电压，供U1（CMOS）门和MU1等工作使用。

声光控节电开关电路图1、制作说明本节电开关，在白天或光线较亮时，节电开关呈关闭状态，灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态，当有人经过该开关附近时，脚步声、说话声、掌声等都能打开节电开关。

延时一段时间后（1秒--65秒可调）开关自动关闭。

下一次有触发时再次打开开关。

该开关适用于楼道、厕所、洗涮间、走廊等公共场合。

本节电开关也可接100W以下的其他电器设备。

本节电开关自身耗电小于0.5W。

本开关采用可控硅作为开关元件，属无触点开关元件，因此使用寿命长。

如果需要也可以调节一下定时电容或电阻以增加开关的时间。

2、原理图3、电路简单分析本电路使用家用交流220V作为电源。

经过D5--D8整流成直流，此直流电一方面提供给电灯使用。

另一方面经过R9、R10分压D3 C3稳压得到6.2V直流工作电源。

R1、MIC构成声音输入电路，经过C1耦合送到Q1进行放大。

R2、R3、Q1构成普通的音频放大电路。

放大后经过C2输出。

D1、D2、C4构成倍压整流将声音信号转变成直流电。

光敏电阻在光亮的环境下电阻值很小相当于短路，在黑暗的环境下电阻值很大，相当于开路。

因此在光亮时阻止声音信号继续往后送。

R3、R6、R7、Q2、Q3构成直流放大电路。

D4、D5、C5、R8、KG1构成延时控制电路。

4、调试A、如果您购买的是散件，那么您可以一边组装一边测量，也可以全部组装后再一次性测量。

不过一边组装一边可得到更多乐趣。

B、由于本电路使用220V交流，因此在组装时必须注意安全。

当然为安全起见在调试时您可以用6V直流电源代替。

电灯改用6V的电珠。

待全部调试完毕，再用220V供电。

具体做法是将直流电的+6V接到E处，短接R9、R10，接地线与本电路的地相连，如果没有6V的电源，接5V也是可以的，只是数据与下面所说的有所不同。

C、接好6V电源，焊接好MIC、R1，给点掌声则在A处用示波器可以观察到2mV 左右的电压波动。

D、焊接好C1、R2、Q1、R3，此时在B用万用表可测量得到3V左右的电压。

延时声光控节电开关电路图此开关白天控制灯不亮，晚上有声音自动点亮，延时一段时间自动关断。

将它安装在过道、厕所走廊等需要自动照明的地方，不仅方便实用，又有显著的节能效果。

工作原理：电路如下图，220V市电通过灯丝、D3-D7、降压整流后，经过 R7 限流、D2、C3 稳压滤波为电路提供稳定的工作电压。

R4、RG 组成分压电路，白天由于光照 RG 阻值变小，YFA 1 脚电位被拉低，由与非门的逻辑关系可知此时YFA 3 脚输出为高电平，经过 YF2 反相变为低电平，D1 截止后级电路不动作。

晚上光线暗 RG 阻值变大，YFA 1 脚电位升高，如果此时有声音被 MIC 接收，经 C1耦合 T1 放大，在 R3 上形成音频电压，此电压如高于 1/2 电源电压，则 YF1 3 脚输出低电平，经YFB反相，4 脚输出的高电平经 D1 向 C2 瞬间充电，使 YFC 输入端接近电源电压，10 脚输出低电平，由YFD 反相缓冲后经 R6 触发可控硅导通，电灯正常点亮。

（此时则由 C3 向电路供电）如此后无声被MIC接收，则 YFA 输出恢复为高电平，C2 通过 R5 缓慢放电，当 C2 电压下降到低于 1/2 电源电压时（按图中参数约一分钟）YFC 反转、 YFD 反转，可控硅（SCR）截止电灯关闭，等待下次触发。

元件选择：MIC 用驻极体话筒， RG 用一般光敏电阻即可，YFA-YFD 用一片低工耗COMS四与非门电路 TC4011，T1用9014低频管，放大倍数越大灵敏度越高，D1用IN4148，D2是7.5v的稳压管，C2、C3用电解电容、SCR可选用 MCR100-6 1A的单向可控硅，电阻均为 1/8w 炭膜电阻，阻值按图。

D4-D7用IN4007，反向漏电必须小。

电灯的功率不能超过60W。

/简易触摸延时开关河北刘峰周炳竣本文介绍一款廉价易制的触摸延时开关，以数字集成电路四2输入与非门CD4011为核心，再加上十来个外围元器件组成，电路结构简洁，工作稳定可靠，使用适用于楼道、厕所等地方的照明控制，既避免了常用机械开关噪声大易磨损的弊端，又能延时一定时间后自动关闭电灯，节省电能。

一、实训背景随着我国经济的快速发展，能源消耗日益增加，节能减排已成为国家的重要战略。

在众多节能措施中，智能节电设备的应用越来越受到重视。

声光控节能开关作为一种新型的节能设备，具有控制简单、节能效果显著等特点，广泛应用于公共场所和居民住宅区。

为了提高学生的实践能力，培养创新意识，本实训项目旨在通过声光控节能开关的设计与制作，使学生了解其工作原理、电路组成及实际应用。

二、实训目的1. 理解声光控节能开关的工作原理和电路组成。

2. 掌握声光控节能开关的设计与制作方法。

3. 提高学生的实践能力和创新意识。

4. 熟悉智能节电设备在实际工程中的应用。

三、实训内容1. 声光控节能开关工作原理声光控节能开关是一种集声控、光控和延时于一体的节能设备。

其工作原理如下：（1）声控：当环境噪声超过一定阈值时，声敏元件将声音信号转换为电信号，经放大、整流、滤波等处理后，输出直流电压，驱动继电器吸合，从而控制负载的通断。

（2）光控：当环境光线低于设定阈值时，光敏元件输出低电平信号，使继电器吸合，负载工作；当环境光线高于设定阈值时，光敏元件输出高电平信号，使继电器释放，负载停止工作。

（3）延时：延时电路使负载在接通电源后延时一段时间（如40秒）后自动关闭，实现节能效果。

2. 声光控节能开关电路组成声光控节能开关电路主要由以下部分组成：（1）声敏元件：将声音信号转换为电信号，如驻极体话筒、电容式话筒等。

（2）光敏元件：将光线信号转换为电信号，如光敏电阻、光敏二极管等。

（3）放大电路：对声、光信号进行放大，如晶体管放大电路、运算放大器放大电路等。

（4）整流、滤波电路：将交流信号转换为直流信号，并对直流信号进行滤波，如二极管整流电路、电容滤波电路等。

（5）延时电路：实现负载延时关闭，如555定时器延时电路、RC延时电路等。

（6）驱动电路：驱动继电器吸合，如晶体管驱动电路、光耦合器驱动电路等。

3. 声光控节能开关设计与制作（1）选择合适的元器件：根据实际需求，选择合适的声敏元件、光敏元件、放大电路、整流滤波电路、延时电路和驱动电路等。