声、光、触摸三控延时电路

XJzy

摘要：目前市场上所遇到的自熄开关主要有声光控延时开关，天黑以后，当有人走过楼摘梯通道发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮提供照明，当人们走过楼道延时几秒钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，即可以达到节能的目的，但在有光无声的状态下开灯检查却不行。我设计的声、光、触摸三控延时电路就解决了这个问题，本人设计的是一款以CD4069数字电路为主要元件制作的声、光控制及人体触摸控制的延时照明灯电路。将该装置安装在楼道、走廊或卫生间等场所，在夜间，有人走动或发声时，灯会自动点亮延时数秒后自动熄灭。在白天，若触摸电极片A，则自动灯会受触发而点亮。

关键词:光控  声控    静电感应   节能   楼道照明灯毕业设计

一．引言

国标GB50096-1999《住宅建筑设计规范》规定，住宅中公共部分应设人工照明，除高层住宅的电梯厅和应急照明灯外，均应采用节能自熄开关。采用自熄开关的主要目的是改善人们的居住环境及节能。

目前市场上所遇到的自熄开关主要有声光控延时开关，天黑以后，当有人走过楼梯通道发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮提供照明，当人们走过楼道延时几秒钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，既可以达到节能的目的，但在有光无声的状态下开灯检查却不行。我设计的声、光、触摸三控延时电路就解决了这个问题，在任何状态下用手摸到触摸开关铜片，人体的静电感应电压经电子线路放大后就能将开关启动。实际使用价值更大。

二.目标分析

l         触摸电极片用1~2平方厘米的铜片做成代替触点开关，使用寿命长。

l         声控灵敏度高，夜间的脚步声、说话声等均可将开关启动。

l         电路光控强度可调。

l         性能可靠，电路稳定。

三 电路结构的设计及工作原理的设想

本人设计的是一款以CD4069数字电路为主要元件制作的声、光控制及人体触摸控制的延时照明灯电路。将该装置安装在楼道、走廊或卫生间等场所，在夜间，有人走动或发声时，灯会自动点亮延时数秒后自动熄灭。在白天，若触摸电极片A，则自动灯会受触发而点亮。

该声、光、触摸三控延时照明灯电路由电源电路、声控电路、触摸控制电路、延时电路、继电器驱动电路等组成，见附图：采用CD4069非门集成电路的声、光、触摸三控延时照明灯电路。

                              

电路中,电源电路由电源变压器T整流桥堆UR三端集成稳压器IC1及滤波电容C4C4组成.照明灯EL与继电器K的常开触头K1串联后,并接在电源变压器的一次绕组两端;声控电路由传声器BM数字集成电路IC2每部的非门电路D1D2及电阻R1~R4电容C1C2等组成；光控电路由传声器BM数字集成电路IC2内部的非门电路D1D2及电阻R1~R4电容C1C2等组成;光控电路由光敏电阻RG、电位器RP电阻R4IC2内部的非门电路D3二极管VD1等组成;触摸控制电路由电极片A电阻R6R7集成电路IC2内部的非门电路D4二极管VD2等组成;延时电路由电阻R5电容C3IC2内部的非门电路R5等组成;继电器驱动电路由继电器K二极管VD3晶体管V及电阻R8等组成.交流220V电压经电源变压器T降压UR整流C4滤波及IC1稳压后,在C5两端产生+5V电压,供给继电器和整个控制电路.

接通电源后,整个控制电路在守侯状态,非门电路D5输出低电平(0V),使晶体管V截止,继电器K的常开触头不吸合,照明灯EL不亮.

当有人走近该自动等或有脚步声响发出时,传声器BM将声音信号变换成电信号,此电信号经非门电路D1构成的交流线性放大器放大后,经非门电路D2反相后输出高电平,使非门电路D3的输出端变为低电平,二极管VD1导通,非门电路D5的输出端变为高电平,使晶体管V饱和导通,继电器K的常开触头吸合,照明灯EL发光.

在白天,即使有人的脚步声或其他声响,也不会由高电平加入非门电路D3的输入端,因为光敏电阻RG受光照而阻值变小,非门电路D3的输入端始终为低电平,输出端也始终保持高电平,二极管VD1和晶体管V均处于截止状态,照明灯EL不亮.

夜晚,光敏电阻RG因无光照射而阻值变大,此时,若传声器BM拾取到声音信号,则会有高电平加至非门电路D3的输入端,使二极管VD3和晶体管V导通,继电器的常开触头吸和,照明灯EL电亮.

不管白天和夜间,只要用手触摸电极片A后,人体感应信号将使非门电路D4的输入端变为高电平,其输出端变为低电平,又使二极管VD2导通,非门电路D5的输入端变为低电平,输出端为高电平,晶体管V饱和导通,继电器K动作,照明灯EL电亮.

在VD1或VD2导通瞬间,电容C3通过VD1或VD2被迅速充电,非门电路D5的输入端立即变为低电平.当非门电路D3或D4的输出端由低电平变为高电平(随后又同时变为低电平)使VD1或VD2截止时,电容C3通过电阻R5缓慢放电,使非门电路D5的输入端仍维持一点时间的低电平,照明灯EL不会马上熄灭,直到C3放电结束,D5输入端变为高电平,输出端变为低电平,晶体管截止,继电器K释放,照明灯EL才熄灭.

在白天,调节电位器RP的电阻值,使非门电路D3的输入端电压低于Vcc/3(1.65V)以下,使其驱动端保持高电平,同时,还可以调节光控的灵敏度.

R5C3为时间常数元件,改变R3的电阻值和C3的电容量,可改变灯亮至灯灭的延时时间.阻阻值电容量越大,延时时间越长.调节R2的电阻值,可以调节声控的灵敏度.

    触摸电极片可用金属片自制，建成1~2平方厘米的圆形或方形

四   其它的设计思想和依据

4.1常用集成电路简介

4．1．1半导体集成电路型号命名法（国家标准GB3430-82）
　　半导体集成电路的型号由5部分组成，各部分的符号及意义如表4-1-1所

表4-1-1 半导体集成电路型号命名方法

4．1．2集成电路芯片管脚识别
　1.双列直插式芯片
　　　双列直插式集成电路一般给出顶式管脚图。芯片上以缺口、小原点或竖线等标记出管脚“1”的位置。如图4-1-1中，左下第一脚即为1管脚，此后管脚号按逆时针方向排序。　　
   

图4-1-1 双列直插式芯片管脚排序图

2.圆型芯片
　　圆型集成电路芯片给出的是底脚图。一般在其外壳上有一个突出物，由它标明最大管脚序号所在位置，起它管脚序号的排列方法有的是按逆时针方向排序，也有的是按顺时针方向排序（参阅厂家产品说明书）。如图6-3-2 所示。

　图4-1-2 圆形芯片管脚排序图

4．1．3集成三端稳压器
1.集成三端稳压器根据稳定电压的正、负极性分为78×××，79×××俩大系列。图6-3-5,图6-3-6给出了正、负稳压的典型电路。

  

2.三端稳压器的型号规格和管脚分布
　　　　　
　表6-3-2 三端稳压器输出电流字母表示法

  

　　例如78M05三端稳压器可输出+5V，0.5A的稳定电压。
　　7912三端稳压器可输出－12V，1A的稳定电压。

3．外型及管脚分布见图6-3-7。

  

图6-3-7 三端稳压器的管脚图

4．1．4集成电路CD4069

CD4069是一种CMOS通用6非门集成电路，广泛应用于各个领域，可以构成振荡器、缓冲器、触发器、反相器等。

1.内电路方框图

　　CD4069集成电路采用14脚双列直插式封装，其内电路方框图如图4-1-4-1所示。

  

图4-1-4-1 CD4069集成电路的内电路方框图

4.2 光敏电阻的工作原理

光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻如图所示。为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。构成光敏电阻的材料有金属的硫化物、硒化物、碲化物等半导体。

半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子—空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强，光生电子—空穴对就越多，阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失，电子-空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小。

光敏电阻器是一种对光敏感的元件，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。

光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示，图1-25是其电路图形符号。

　

（一）光敏电阻器的结构、特性及应用

1．光敏电阻器的结构与特性光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成，如图1-26所示。

光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感。它在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小。

2．光敏电阻器的应用光敏电阻器广泛应用于各种自动控制电路（如自动照明灯控制电路、自动报警电路等）、家用电器（如电视机中的亮度自动调节，照相机中的自动曝光控制等）及各种测量仪器中。

图1-27是光敏电阻器的应用电路。

（二）光敏电阻器的分类

光敏电阻器可以根据光敏电阻器的制作材料和光谱特性来分类。

1．按光敏电阻器的制作材料分类

光敏电阻器按其制作材料的不同可分为多晶光敏电阻器和单晶光敏电阻器，还可分为硫化镉（CdS）光敏电阻器、硒化镉(CdSe)光敏电阻器、硫硫化铅(PbS)光敏电阻器、硒化铅(PbSe)光敏电阻器、锑化铟(InSb)光敏电阻器等多种。

2．按光谱特性分类

光敏电阻器按其光谱特性可分为可见光光敏电阻器、紫外光光敏电阻器和红外光光敏电阻器。

可见光光敏电阻器主要用于各种光电自动控制系统、电子照相机和光报警器等电子产品中。

紫外光光敏电阻器主要用于紫外线探测仪器。

红外光光敏电阻器主要用于天文、军事等领域的有关自动控制系统中。

（三）光敏电阻器的主要参数

光敏电阻器的主要参数有亮电阻（RL）、暗电阻（RD）、最高工作电压（VM）、亮电流（IL）、暗电流（ID）、时间常数、温度系数灵敏度等。

1。亮电阻亮电阻是指光敏电阻器受到光照射时的电阻值。

2．暗电阻暗电阻是指光敏电阻器在无光照射（黑暗环境）时的电阻值。

3．最高工作电压最高工作电压是指光敏电阻器在额定功率下所允许承受的最高电压。

4．亮电流视电流是指在无光照射时，光敏电阻器在规定的外加电压受到光照时所通过的电流。

5．暗电流暗电流是指在无光照射时，光敏电阻器在规定的外加电压下通过的电流。

6．时间常数时间常数是指光敏电阻器从光照跃变开始到稳定亮电流的63%时所需的时间。

7．电阻温度系数温度系数是指光敏电阻器在环境温度改变1℃时，其电阻值的相对变化。

8．灵敏度灵敏度是指光敏电阻器在有光照射和无光照射时电阻值的相对变化。