分立元件,設計聲光照明控制電路的分解與討論

從事電子設計相關領域,尤其是硬件設計開發人員,電路分析是一門基礎,而其他相關工作的開發人員如嵌入式軟件開發工程,或者維修人員,最好能有一定的硬件電路分析能力,

本人作為一名嵌入式軟硬件開發人員,需要學習一些電路,今天拿一個電路出來,和讀者朋友們一起分析交流,作者有分析不對的地方,可以與我進行交流,麻煩指正。

我們現在常見樓道或者過道中,晚上或者白天很昏暗的時候,只要周圍環境中有一定的聲響,則樓道里面的燈就亮了,然後過一會兒,燈又會滅掉。保證人在走過時候能看得清腳下而不會摔跤

筆者借鑑資料,設計了一份原理圖,拿出來與大家一起分析與講解,其中的有些電路應用不一定實用,僅供參考,但有一定的學習價值,目的是幫助初學者有一個基本的電路的思路。

分立元件,設計聲光照明控制電路的分解與討論

整體原理圖

上圖為整體原理圖,其中涉及到了1電源部分,2聲音信號採集放大部分,3光感採集部分,4繼電器燈光控制部分四大部分。

第一部分,電源電路,如下圖所示

分立元件,設計聲光照明控制電路的分解與討論

電源供電電路

因為本電路採用220V市電,為了獲得DC直流電壓,我們選用LM7809線性穩壓電源芯片,此芯片最低輸入電壓11.5V,最大輸入電壓在24V,最大輸出電流1A。

所以我們前段交流變壓器選用220V 轉12V,

圖中D5選用插件式全波整流橋,將正玄波交流電源,轉換為直流電壓,經過大容量電解電容C10濾波,濾掉低頻,在使用小容量C11濾掉高頻, 儘量保證LM7809的輸入電壓紋波很小。

因為電容是儲能器件,再加上交流負向電壓經過整流加載在正向,經過電容濾波,此時輸入端的電壓>12V,根據C10容量不一樣,電壓可以參考在13V--16.6V之間。

經過LM7809線性穩壓芯片,輸出電壓越9V,再大電解電容C12,小容量C13濾波,減小電源紋波。一般C10選用容量1000UF, C11選用容量104,C12選用220UF,C13選用223, 具體還可以根據電路設計要求,增加濾波不同容量的電容數量.如103,105等容量濾波電容。

在設計此電源電路時,整流橋和LM7805在工作時,會大量發熱,需要考慮器件發熱發燙問題,為了溫度過高而損壞器件,可以利用鋁片小風扇等方式合理散熱。

第二部分,聲音信號採集放大電路分析

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信號採集放大電路


如上圖所示,使用咪頭採集聲音,咪頭是電容式電子器件,在外界沒有聲音時,A點電壓為VCC電壓,C1電容隔直通交,A,點和B點是斷開的。

B點,VCC經過電阻R3加載 NPN的C端集電極,再經過R2加載NPN的B端基極,所以此時的Q1是導通的,R11起到限流保護作用。

當有聲音時,隨著聲音變化大小,有電壓大小波動,經過C1傳到到B端,根據Q1的放大效應,C端的電流波動會β倍的放大電流。

C2電容隔直通交,波動的聲音信號加載到D端。

第三部分,光感採集部分

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光感採集電路


如上圖所示 RF是光敏電阻, R5與R6串聯,再與RF並聯,E端的電阻值是命名為Re

則Re=RF*(R5+R6)/(RF+R5+R6)

因為RF光敏電阻隨著光照強度增加,阻值減小,則Re阻值也跟隨減小。將D點電壓作為參考點,R4與Re進行分壓。

沒有聲音信號時候,D點,E點,F點電壓為0,NPN三極管Q2,PNP三極管Q3都不導通,C6兩端沒有電壓,C3的H點沒有電壓。

在光照很好的情況下,當聲音電信號經過放大達到E點時,命名的Re值很小,E點電壓很小,R5與R6串聯的電壓也就很小,同樣R6與R5分壓得到的F點的電壓會更小,電容C6沒有足夠的電,NPN的Q2無法導通,pnp的Q3沒有導通。

在昏暗或者晚上情況下,當聲音電信號經過放大達到E點時,命名的Re值會很大,則R4與Re分壓,R4不變,RE很大時,E點電壓會比白天要增大很多。C6電容進行充電

此時F點電壓超過NPN的導通電壓,G點變為低電平,Q3導通,C3開始充電。

第四部分,繼電器燈光控制部分

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繼電器燈光控制

如上圖中,當Q2,Q3導通時,VCC經過Q3,D3對C3進行充電,C4進行濾波,此時Y點電壓很大,MOS管導通,繼電器吸合,K1導通,電燈點亮

因為C3有儲能作用,當沒有聲音信號時,Q2 Q3截止,C3可以通過電阻與mos進行放電,可以保證點亮的電燈延長照明時間,調節C3參數,可以調節電燈照明市場。

在實際的開發過程中,肯定會因為選型參數不同,會有一些適當的修改與調節,以真實調試結果為準。

本文旨在幫助大家在硬件電路原理性分析上,做一些參考和交流。希望能幫到大家

如有錯誤或者疑問,歡迎您私信與我交流,謝謝您

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