新型声控灯的设计与制作

作者：时间：2013-03-05来源：网络收藏

2．2 声控灯电路组成
2. 2. 1 声音信号传感器电路
由电阻R1、驻极体话筒BM组成。经实验，电阻R1取值4.7Ω～24kΩ均能正常工作。当然，当UBM=UR1时，此时的R1值最为恰当，其动态电压范围最大。驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低廉等优点，当其接成极输出时，其增益较高。故驻极体话筒BM的灵敏度很高。
2. 2. 2 声音信号放大路
三极管Q1、电阻R2、R3组成基本放大电路。R2为基极偏置电阻，R3为集电极电阻，当R2>βQ1*R3时，三极管Q1处于放大状态。C1为音频信号耦合电容。
2. 2. 3 脉冲形成电路
由三极管Q2、二极管D5、电容C6、C7，电阻R11等组成开关电路。当三极管Q1集电极输出的音频信号为负半周时，通过三极管Q2的发射极向C7充电，三极管Q2导通，在R11上形成正向脉冲电压；当音频信号为正半周时，电容C7上的正电荷通过D5快速释放。二极管D5为积存在Q2基极上的正电荷提供通路，不能省略。C6能去除R11上的杂波信号，为取得较为有用纯净的脉冲信号立下了汗马功劳。
2．2．4 脉冲整形电路
由CD4013集成电路D触发器U1A单元、二极管D2、电阻R4及电容C2组成单稳电路，其作用是将不规则的脉冲信号整形为宽度一致的脉冲，其脉冲宽度由R4、C2的时间常数决定。
2．2．5 双稳态电路
由CD4013集成电路D触发器U1B单元、电阻R8及电容C4等组成。R8、C4组成延时电路，使触发器翻转延时，避免在0．8S(t=0．7RS*C4)内多个音频脉冲造成触发器多次翻转，而造成输出状态控制不准。其输出的高、低电平通过电阻R9控制可控硅的通、断，即可实现白炽灯的亮暗控制。
2. 2．6 延时开启电路
由三极管Q3，二极管D1、电容C3、电阻R5、R6等组成。当CD4013的第②引脚为高电平时，通过二极管D1向C3迅速充电，使三极管Q3饱和导通，电路处于封锁状态，音频脉冲控制无效；当CD4013的第②引脚为低电平时，电容C3上的电荷通过电阻R5、R6缓慢放电，放电结束后，三极管Q3截止。此时，电路才处于延时开启状态，音频脉冲才能正常控制双稳态电路翻转。选择R6、C3的值，可确定第一、第二次掌声的有效时间间隔。其时间常数大，有效时间间隔就长些，也就是说拍手的节拍要慢些才能控制灯状态的变化；如果时间常数较小，有效时间间隔就短些，也就是说拍手的速度快些也可控制灯状态的变化。按图3中所示，其有效延时时间间隔约为0．29s(根据C3的放电电压曲线uC=E*e-t／τ，其中时间常数τ=R6*C3。取uC3=0．7V、E=11．3V，得t=2．78 τ=0．29s，详见图4中UC3波形)。注意：R6、C3的时间常数要远远小于R4、C2的时间常数才行。
2．2. 7 简易电源电路
市电经整流堆D3桥式整流电路整流，形成100Hz的脉动直流电。经R10限流降压，电容C5滤波，稳压管DW5稳压，就形成简易12V稳压电源了。曲于控制电路的工作电流很小，故电阻R10可取大些，取值范围为100～150kΩ均可正常工作，其功率取值为1W。
2．3 声控灯工作原理
2．3. 1 声控开灯过程
加上市电后，三极管Q1处于放大状态，三极管Q2处于截止状态，CD4013的①脚、O13脚输出低电平，可控硅D4处于关断状态，灯不亮。②脚输出高电平，三极管Q3处于饱和状态，O12脚输出高电平信号，通过延时电阻器R8，延时电容器C4加到数据端D2上，故⑨脚为高电平。当出现第一次掌声时，三极管Q2饱和导通。在R11上形成第一个正向脉冲电压，此信号经D触发器U1A单元组成的单稳电路整形，①脚输出高电平脉冲，其脉冲宽度为0．8s(tW=0．7R4*C2≈0．8s)，详见图4中U1的波形图。C3经R6放电，三极管Q3延时截止(详见图4中UC3的波形图)，为第二个音频脉冲控制双稳态电路做准备。由于第一个正向脉冲电压出现时，三极管Q3还处于饱和状态，故此信号被封锁，不能控制由D触发器U2B单元组成的双稳态电路。在出现第一次掌声后的大于0．29s小于0．8s时间内，当出现第二次掌声时，三极管Q2再次饱和导通，在R11上形成第二令正向脉冲电压，此脉冲对单稳电路无效，却能控制双稳态电路的状态翻转，因为此时三极管Q3已截止。因此，当连续出现两个脉冲时，双稳态电路的状态才翻转一次，O13脚由低电平变为高电平，可控硅D4获得触发电压而导通，灯由暗变为亮，实现了声控开灯的目的(详见图4中U13的波形图)。

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