路灯用声音、光测量电路设计(4)

图 3.2.2声控部分电路

3.3光控部分电路的设计

所谓光控就是利用光敏三极管对不同光照呈现的阻抗不同，对时基电路555的四脚进行高低电平的控制，或处于等待触发状态，或处于强制复位状态。白天光照Q4呈低阻，Q2正偏置而饱和导通。其集电极电位，即555的4脚被钳制在0.3V左右，从而是555处于强制复位状态，此时不管2脚有多大的触发电平，555均不会翻转置位。可控硅不会触发导通，电灯无电不亮。夜晚光暗，此时Q4呈高阻而截止，Q5无偏置电流，呈截止状态。555的4脚呈高位，使555触发器处于单稳态触发状态，此时如果有声响，经拾音，放大，倍压整流后，正极性信号使Q1饱和导通，下跳变信号加之555的二脚使555翻转置位。3脚由原来的低电平变为高电平（约

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+8.5V），经R7限流后触发双向可控硅SCR1并导通，电灯点亮。，电路原理图如图3.3.3所示：

图3.3.3 光控延时部分电路（其中2端接信号输入，3端接信号输出）

3.4延时处理部分电路的设计

以555为中心的延时电路多而常见，它电路结构简单，外围元件少，工作稳定。电容延时就是RC延时，利用电容的充放电调节RC时间常数来完成，一般要配合另外的一个触发电路来达到延时控制，实际上555延时电路就是用的RC充放电。

继电器延时在强电领域有时间继电器等，利用的是电磁原理。在弱电领域一般以固态继电器为主，但是它也只是一种控制器件。另外在数字电路中，利用震荡器和计数器也可以做成相当精确的延时电路。如果考虑成本，可以直接用RC延时，另外加上一个三极管就构成了一个延时控制电路。如果考虑性能但又不是很高，可以用555。如果是在高精度的场合，如数字取样等，那就要用数字式的延时电路。

根据本设计的思想，应使用更为简单，便宜而且性能也比较可靠555延时电路。

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设计思路：

（1）单稳态延时电路有如下特点

①单稳态延时电路只有一个稳定状态，一个暂稳态。

②在外加脉冲的作用下，单稳态触发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂稳态。 ③由于电路中RC延时环节的作用，该暂态维持一段时间又回到原来的稳态，

暂稳态维持的时间取决于RC的参数值。

（2）双稳态电路的特点是：

①它有两个稳定状态，在没有外来触发信号的作用下。电路始终处于原来的稳

定状态。由于它具有两个稳定状态，故称为双稳态电路。

②在外加输入触发信号作用下，双稳态电路从一个稳定状态翻转到另一个稳定

状态。

通过比较，单稳态延时电路比起双稳态延时电路要简单、实用，更符合本次设计的要求，所以应选择单稳态延时电路作为延时电路。

555和R8、C7、等组成单稳态延时电路。电灯点亮的时间即单稳态延时电路触发后高电平持续的时间（稳态时间），他取决于单稳态电路的时间常数，其大小为，

Td=1.1?R8?C7

图示3.4.2所示电路的单稳态时间为36s，即电灯点亮后36秒后熄灭。降压电容选用耐压400V以上的金属化纸介电容器。

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图 3.4.2 延时部分电路（其中2端接信号输入，3端接信号输出）

3.5参数计算

在进行电路设计时，应根据电路的性能指标要求决定电路元器件的参数。例如根据电压放大倍数的大小，可决定反馈电阻的取值；根据延时时间要求，利用公式，可计算出决定时间大小的电阻和电容之值等等。但一般满足电路性能指标要求的理论参数值不是惟一的，设计者应根据元器件性能、价格、体积、通用性和货源等方面灵活选择。计算电路参数时应注意以下几点：

（1）计算元器件工作电流、电压和功率等参数时，应考虑工作条件最不利的情况，并留有适当的余量。

（2）对于元器件的极限参数必须留有足够的裕量，一般取1.5～2倍的额定值。 （3）对于电阻、电容参数的取值，应选计算值附近的标称值；非电解电容器一般在100pF～0.47ｕF选择；电解电容一般在1ｕF～2000ｕF范围内选用。 （4）在保证电路达到功能指标要求的前提下，尽量减少元器件的品种、价格、体积等。

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（5）设计已确定的参数指标为：

①额定电压： 220V ；额定电流： 1A ；

②光线强度 ≤10LX ，触发电压 0 ～ 20dB( 可调 ) ③亮灯持续时间： 36S±5S ；

④静态功耗： ≤0.3W; 动态功耗 :≤0.9W( 不包括 Q3 的功耗 ) 。

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