模电课设报告—声控灯的设计

模电课设报告—声控灯的设计辽宁师范大学《低频电子线路》课程设计(2009级本科)题目: 声控灯的设计学院: 物理与电子技术学院专业:班级:班级学号:姓名:指导教师:完成日期: 2011 年 6 月 23 日《低频电子线路》课程设计论文—声控灯的设计声控灯的设计目录摘要----------------------------------------------2第一章声控灯元件的介绍及检测---------------------31.1声控灯电路所需电器元件-----------------------31.2各部分器件介绍-------------------------------3控灯的工作原理---------------------------8 第二章声2.1声控灯原理及说明-----------------------------92.2 原理小结-------------------------------------------9 第三章焊接及调试--------------------------------103.1主要仪器和仪表------------------------------103.2焊接及调试----------------------------------11参考文献-----------------------------------------13收获体会-----------------------------------------141《低频电子线路》课程设计论文—声控灯的设计摘要光控电路有着广泛的应用。

比如城市中的路灯或楼道照明等一般都是由人工操作的,如果采用光控电路,根据光线的强弱来自动开启和关闭照明灯,做到无人自动控制,可以减轻工人的劳动强度,有效的节约能源。

但光控电路有其缺陷,就是夜晚无光线的时候,照明灯将一直工作着,这样会造成资源的浪费,也会缩短照明灯的寿命。

这时若在光控电路的基础上添加一个声控电路,使得照明电路在无光线的时候,只受声音的控制,当有脚步声或其它较强声响的时候,照明电路自动工作。

当声音消失的时候,照明灯自动熄灭,这就需要在光控电路和声控电路联合工作的条件下添加一个延时电路,使照明灯点亮后,延时一定时间后自动熄灭。

声控灯的制作目的是通过声控灯的制作，提高学习电路知识的兴趣，掌握元器件的测试方法，掌握自己制作印制电路板的方法，锻炼实际动手操作能力。

声控灯顾名思义，声控灯即是用声旨束控制电灯亮灭或亮度强弱的一种灯具，控制某一用电负载的方法多种多样，用光的强弱控制的称光控，用温度高低控制的你温控，用磁场强弱控制的称磁控，还有依靠压力、湿度的等等。

使用这种照明电路,人们就不必在黑暗中摸索开关,也不必再担心点长明灯费电和损坏灯泡了。

夜间只要有脚步声或其它较强的声响时,灯便自动点亮,延时一定时间后自动熄灭。

特别适用自动控制路灯照明以及走廊和楼道等处的短时照明。

关键词光控电路声控电路自动响应2《低频电子线路》课程设计论文—声控灯的设计第一章声控灯元件的介绍及检测1.1、声控灯电路所需电器元件驻极体话筒、电阻、光敏电阻、电位器、电容、电解电容、三极管(NPN、PNP)、二极管、发光二极管1.2、各部分器件介绍1.2.1驻极体话筒1、驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。

属于最常用的电容话筒。

由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。

构造与原理驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。

声电转换的关键元件是驻极体振动膜。

它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。

然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。

膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。

膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。

这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。

当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。

驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小，一般为几十pF。

因而它的输出阻抗值很高(Xc,1,2~tfc)，约几十兆欧以上。

这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。

所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。

场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。

普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏极(D)三个极。

这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管的专用场效应管。

接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。

场效应管的栅极接金属极板。

这样，驻极体话筒的输出线便有三根。

即源极S，一般用蓝色塑线，漏极D，一般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。

2、驻极体话筒体积小，结构简单，电声性能好，价格低廉，应用非常广泛。

高分子极化膜上生产时就注入了一定的永久电荷(Q)，由于没有放电回路，这个电荷量是不变的，在声波的作用下，极化膜随着声音震动，因此和背极的距离也跟着变化，也就是锁极化膜和背极间的电容是随声波变化。

电容上电荷的公式是Q,C×V，反之V,Q/C也是成立的。

驻极体总的电荷量是不变，当极板在声波压力下后退时，电容量减小，电容两极间的电压就会成反比的升高，反之电容量增加时电容两极间的电压就会成反比的降低。

最后再通过阻抗非常高的场效应将电容两端的电压取出来，同时进行放大，我们就可以得到和声音对应的电压了。

由于场效应管时有源器件，需要一定的偏置和电流才可以工作在放大状态，因此，驻极体话筒都要加一个直流偏置才能工作。

3、驻极体话筒价格很低，损坏后做更换处理，关于驻极体话筒选配要注意以下几点: (1)两根和三根引脚的驻极体话筒之间不能直接替代，一般情况下也不做改动电路的代替。

(2)这种话筒没有型号之分，相同引脚数的话筒可以代替，只是存在性能上的差别。

3《低频电子线路》课程设计论文—声控灯的设计 1.2.2 电阻器电阻器的种类有很多，通常分为三大类:固定电阻、可变电阻、特种电阻。

电阻，物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。

电阻小体，简称导体。

电阻大的物质称为电绝缘的物质称为电导体，简称绝缘体。

1.2.3光敏电阻光敏电阻是一种电阻值随外界光照强弱(明暗)变化而变化的原件，光越强阻值越小，光越弱阻值越大。

光敏电阻器又叫光敏电阻，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，一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转化为电的变化)。

通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。

当它受到光的照射时，半导体片(光敏层)内就激发出电子一空穴对，参与导电，使电路中电流增强。

1.2.4电位器电位器是可变电阻器的一种。

通常是由电阻体与转动或滑动系统组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，获得部分电压输出。

电位器的作用——调节电压(含直流电压与信号电压)和电流的大小。

电位器的结构特点——电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴或滑柄，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。

电位器是一种可调的电子元件。

它是由一个电阻体和一个转动或滑动系统组成。

当电阻体的两个固定触电之间外加一个电压时，通过转动或滑动系统改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个与动触点位置成一定关系的电压。

它大多是用作分压器，这时电位器是一个四端元件。

电位器基本上就是滑动变阻器，有几种样式，一般用在音箱音量开关和激光头功率大小调节电位器是一种可调的电子元件。

用于分压的可变电阻器。

在裸露的电阻体上，紧压着一至两个可移金属触点。

触点位置确定电阻体任一端与触点间的阻值。

按材料分线绕、炭膜、实芯式电位器;按输出与输入电压比与旋转角度的关系分直线式电位器(呈线性关系)、函数电位器(呈曲线关系)。

主要参数为阻值、容差、额定功率。

广泛用于电子设备，在音响和接收机中作音量控制用。

4《低频电子线路》课程设计论文—声控灯的设计 1.2.5 电容器电容(或电容量， Capacitance)指的是在给定电位差下的电荷储藏量;记为C，国际单位是法拉(F)。

一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上;造成电荷的累积储存，最常见的例子就是两片平行金属板。

也是电容器的俗称。

电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量。

我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。

电容器从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质(就像一只水桶一样，你可以把电荷充存进去，在没有放电回路的情况下，刨除介质漏电自放电效应/电解电容比较明显，可能电荷会永久存在，这是它的特征)，它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。

主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。

1.2.6 电解电容电解电容是电容的一种，金属箔为正极(铝或钽)，与正极紧贴金属的氧化膜(氧化铝或五氧化二钽)是电介质，阴极由导电材料、电解质(电解质可以是液体或固体)和其他材料共同组成，因电解质是阴极的主要部分，电解电容因此而得名。

同时电解电容正负不可接错。

电解电容器特点一:单位体积的电容量非常大，比其它种类的电容大几十到数百倍。

电解电容器特点二:额定的容量可以做到非常大，可以轻易做到几万μf甚至几f(但不能和双电层电容比)。

电解电容器特点三:价格比其它种类具有压倒性优势，因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料，比如铝等等。

制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产，成本相对比较低。

1.2.7 三极管(NPN、PNP)半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。

在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP(或NPN)结构。

中间的N区(或N区)叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。

三极管工作状态有三种，放大、饱和、截止，其中又以放大状态最为复杂，主要用于小信号的放大领域，常用的三极管放大电路形式有:共发射极放大电路，共集电极放大5《低频电子线路》课程设计论文—声控灯的设计电路，共基极放大电路三种，其中共集电路用于电流放大(功率放大)，共基电路用于高频放大，共射电路用于低频放大。

晶体三极管，是最常用的基本元器件之一，晶体三极管的作用主要是电流放大，他是电子电路的核心元件，现在的大规模集成电路的基本组成部分也就是晶体三极管。

三极管基本机构是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。