声控开关

声光控制延时开关

声控开关是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。声控开关由传声器BM、声音信号放大、半波整流、光控、电子开关、延时和交流开关电路组成。在白天或光线较亮时，声控开关处于关闭状态；夜晚或光线较暗时，声控开关处于预备工作状态。当有人经过该开关附近时，脚步声、说话声、拍手声均可将声控开关启动（灯亮），延时一定时间后，声控开关自动关闭（灯灭）。

简介

声光控延时开关是集声学、光学和延时技术为一体组成的自动照明开关，广泛用于楼道、建筑走廊、洗漱室、厕所、厂房、庭院等场所，是现代极理想的新颖绿色照明开关，并延长灯泡使用寿命，还可以做到节约用电。

白天或光线较强时，开关电路为自锁状态，灯不亮，当光线黑暗时或晚上来临时，开关进入预备工作状态，此时，当来人有脚步声、说话声、拍手声等声源时，开关自动打开，灯亮，延时一段时间后自动熄灭，从而实现了“人来灯亮，人去灯熄”，杜绝了长明灯，免去了在黑暗中寻找开关的麻烦，尤其是上下楼道带来不便。

由于声控光控延时开关有居多好处，所以很早就有人开始对此做研究。随着科学技术的发展，声控光控延时开关的设计得越来越精简与方便，为克服现有技术中节电开关无光控功能及开关均为有触点形式的不足，特别是这种具有声控、光控及延时三功能的节电开关，人们常用的是利用集成芯片来设计。这次课程设计我们是根据我所学的知识和所拥有的元器件来设计的。它由稳压电源电路、声光信号的收集电路、控制电路、被控制电路等模块构成，所用的主要芯片是TC4081BP。整个过程我们通过对电路中各个器件参数的计算，电路的仿真，面包板上电路连接，最终做出实物，并加入电源后得到了我们所预期的结果。

现在声光控延时开关的品种繁多，设计也各有不同，但是我们可以对电路进行改革，加大它的控制因素，做到更加精准的来控制整个电路，比如对延时电路的重新设计，使其对不同年龄段的人所保持的时间不同。声光控延时开关的利用非常广泛，我们应该在此方面做更深的研究，来大大提高声光控延时开关的价值。

功能

发声启控

在开关附近用手其他方式（或吹口哨、喊叫等）而发出一定声响，就能立即开启灯光及用电器，得心应手。

延时自关

开关一旦受控开启便会延时数十秒后将自动关断，减少不必要的电能浪费，实用方便。

延时用电器使用寿命

声控开关可控制回路采用电子元件，无接触触点，可消除浪冲电流及火花。

用途

本产品可用于各类楼道、走廊、卫生间、阳台、地下室车库等场所的自动延时照明。

工作原理

在分析其声控开关的工作原理前，先来介绍一下单向可控硅的工作原理。

可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流Ib2流过，经BG2放大，其集电极电流Ic2=β2Ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以Ib1=Ic2。此时，电流Ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流Ic1=β1Ib1=β1β2Ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使Ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。

由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，

可控硅导通和关断条件如下：

从关断到导通：1）阳极电位高于阴极电位；2）控制极有足够的正向电压和电流；两者缺一不可。

维持导通状态：1）阳极电位高于阴极电位；2）阳极电流大于维持电流；两者缺一不可。

从导通到关断：1）阳极电位低于阴极电位；2）阳极电流小于维持电流；任一条件即可。

声控原理

声控灯就是运用声音来控制灯的开关的。

原理分析：声控开关内有一麦克风、光敏电阻、三极管、电容器等电子元件，白天的时候，由于光敏电阻的阻值较小。就会屏蔽掉麦克风的信号输入。这样即使有很大的声音。但是因为光敏电阻的下拉导致信号无法继续传送，所以白天的时候不亮。

夜晚的时候，光敏电阻阻值变大。此时如果有较大的声音的话。声音会通过麦克风转化为电信号。然后后级的放大电路将此小信号放大。最后推动晶闸管导通，此时灯泡就会点亮。在晶闸管驱动电路中有一个阻容放电电路。这个电路就是延时电路。电容值的大小和电阻值的大小都会影响到延时量的变化。当电容器中的电荷放尽的时候，晶闸管就会在交流过零后自动关闭，此时灯泡就会熄灭了。

光敏部分

从电路原理图中可以看出，当白天或者亮度大于一定程度的时候，光敏电阻的阻值非常的小，这样对于光敏的支路来说，相当于直接接地，则相当于将后面的电路和前面的电路隔离开来，三极管②就始终处于截止的状态，单向可控硅无触发电流就不会导通，电路就不会工作。当黑暗无光的情况下，光敏电阻呈现高阻值状态，不影响三极管①和三极管②之间的信号传送。此时，声控的部分才能够发挥作用。

声控部分

当有足够信号的声音传入的时候，声控部位将声音信号转化为电信号，通过三极管①将其信号放大，使的其信号的大小能够触发三极管②。电路的第一级和第二级之间通过电阻和电容元件连接，故称为阻容耦合放大电路。阻容耦合的优点是，由于前、后级之间通过电容相连，所以各级的直流电路互不相通，每一级的静态工作点都是相互独立的，不致互相影响，这样就给分析、设计和调试带来很大的方便。而且，只要耦合电容选的足够大，就可以做到前一级的输出信号在一定的频率范围内几乎不衰减地加到后一级的输入端上去，使信号得到了充分的利用。

经过测试，三极管②在有声音信号的情况下基极和射极之间产生偏置电压，使的三极管②导通。三极管②的导通使的其集电级电压降低，从而使的三极管9015导通，电流经过二极管1N4148传向三极管③，同时也对电容充电。当三极管③导通的时候，单向可控硅PCR406得到一个能够使其导通的电流。当单向可控硅导通的时候灯即能正常变亮。

当声音信号消失的时候，二极管截止，三极管②和三极管9015都不再工作，但是通过电容放电，使三极管③仍然能够再导通一段时间，还能对单向可控硅提供电流。这样的延迟不至于在信号消失的时候灯就不亮了，可实用性高。当电容的电量放完之后，电路恢复最开始没有信号的时候。当声音信号再进来的时候，重复循环以上的情况。

LED光源

随着led技术的日益成熟，led灯具已经逐渐走进了人们的生活，并且得到了大量的应用。作为最新一代的照明替代产品，led灯具的技术也已经完善。海格公司率先研发的led一体化声光控开关已经取得了大量应用。以其独特的优势，进入历史舞台。

LED光源一体化声控开关优点:

1、自身具有灯具功能，无需单独配备光源。利用led作为光源，采用先进的集成技术，把智能声控、智能光空及驱动集成到灯具内，将光源和底座结合，实现声控底座和光源的完美融合。

2、安装方式符合国标设计标准。底座安装孔采用传统声控底座尺寸，更换替代没有任何障碍。

3、替代传统声控开关，顺应政策主题。更加节能，寿命更长，降低维修成本。led光源的理论寿命长达5万小时，且其发光效率非常高，3w的led灯可完全替代15w的白炽灯，节能效果非常明显。

电路详解

一、电源控制：

首先在上图可以看到,我们日常用的220V加在4个二极管组成的单向桥式整流电路之间，220V的交流电经过整流之后送到100K电阻处，通过100K的电路进行限流，9.1V的稳压管进行稳压和47μf的电容滤波，从而得到7.5V的电压，以保持其后电路的正常工作。

二、整流：

对于4个二极管而言，从左至右，从上至下，我们将其分为VD1，VD2，VD3，VD4。当交流信号的正半周的时候，二极管VD1，VD4导电，VD2，VD3截止；当信号变化为负半周的时候，VD2，VD3导电，VD1，VD4截止。正、负半周均有电流流过后面的负载电阻，而且无论在正半周还是负半周，流过后面的负载电阻的电流方向是一致的，因而使输出电压的直流成分得到提高，脉冲成分被降低。

由图可见，桥式整流电路无需采用具有中心抽头的变压器，仍能达到全波整流的目的。而且，整流二极管承受的反向电压也不高，但是电路中需要四个整流二极管。

在桥式整流电路中，负载上得到的直流电压实际上为输入电压有效值的90%这个结果是在理想情况下得到的，如果考虑到整流电路内部二极管正向内阻和变压器等效内阻上的压降，输出直流电压的实际数值还要低一些。

三、滤波：

无论哪种整流电路，它们的输出电压都含有较大的脉动成分。除了在一些特殊的场合可以直接用作放大器的电源外，通常都要采取一定的措施，一方面尽量降低输出电压中的脉动部分，另一部分又要尽量保留其中的直流成分，使输出电压接近于理想的直流电压。这样的措施就是滤波。

并联电容以后，在信号的正半周，当二极管VD1，VD4导电时，二极管导电时，除了有一个电流流向负载外，同时还有一个电流向电容充电，电容电压的极性为上正下负，如果忽略二极管的内阻，则在二极管导通时，输出电压等于输入电压。当信号达到最大值以后开始下降，此时电容上的电压也将由于放电而逐渐下降。当信号小于电容电压时，二极管VD1，VD4被反向偏置，因而不导电，于是电容电压以一定的时间常数按指数规律下降，直到下一个半周，当信号的绝对值大于电容电压的时候，二极管VD2，VD3导通。

对于电容滤波可以得到下面几个结论：

1．加了电容滤波以后，输出电压的直流成分提高了。

2．加了电容滤波以后，输出电压中的脉动成分降低了。这是由于电容的储能作用造成的。当二极管导电时，电容被充电，将能量储存起来，然后在逐渐放电，把能量传送给负载，因而输出波形比较平滑。

3．电容放电的时间常数τ=RC愈大，放电过程愈慢，则输出电压愈高，同时脉动成分也愈少，即滤波效果愈好。

4．接入电容之后，整流二极管的导电时间缩短了。二极管的导电角〈180°，而且电容放电时间常数愈大，则导电角愈小。由于加了电容滤波以后，平均输出电流比原来提高了，而导电角却减小了，因此，整流管在短暂的导电时间内流过一个很大的冲击电流，对管子的寿命不利，所以必须选择较大容量的整流二极管。

四、稳压：

稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。

故障特点：稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高；后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。

全国各地天气预报查询

上海市

市辖区

云南省