分立元件,设计声光照明控制电路的分解与讨论

从事电子设计相关领域,尤其是硬件设计开发人员,电路分析是一门基础,而其他相关工作的开发人员如嵌入式软件开发工程,或者维修人员,最好能有一定的硬件电路分析能力,

本人作为一名嵌入式软硬件开发人员,需要学习一些电路,今天拿一个电路出来,和读者朋友们一起分析交流,作者有分析不对的地方,可以与我进行交流,麻烦指正。

我们现在常见楼道或者过道中,晚上或者白天很昏暗的时候,只要周围环境中有一定的声响,则楼道里面的灯就亮了,然后过一会儿,灯又会灭掉。保证人在走过时候能看得清脚下而不会摔跤

笔者借鉴资料,设计了一份原理图,拿出来与大家一起分析与讲解,其中的有些电路应用不一定实用,仅供参考,但有一定的学习价值,目的是帮助初学者有一个基本的电路的思路。

分立元件,设计声光照明控制电路的分解与讨论

整体原理图

上图为整体原理图,其中涉及到了1电源部分,2声音信号采集放大部分,3光感采集部分,4继电器灯光控制部分四大部分。

第一部分,电源电路,如下图所示

分立元件,设计声光照明控制电路的分解与讨论

电源供电电路

因为本电路采用220V市电,为了获得DC直流电压,我们选用LM7809线性稳压电源芯片,此芯片最低输入电压11.5V,最大输入电压在24V,最大输出电流1A。

所以我们前段交流变压器选用220V 转12V,

图中D5选用插件式全波整流桥,将正玄波交流电源,转换为直流电压,经过大容量电解电容C10滤波,滤掉低频,在使用小容量C11滤掉高频, 尽量保证LM7809的输入电压纹波很小。

因为电容是储能器件,再加上交流负向电压经过整流加载在正向,经过电容滤波,此时输入端的电压>12V,根据C10容量不一样,电压可以参考在13V--16.6V之间。

经过LM7809线性稳压芯片,输出电压越9V,再大电解电容C12,小容量C13滤波,减小电源纹波。一般C10选用容量1000UF, C11选用容量104,C12选用220UF,C13选用223, 具体还可以根据电路设计要求,增加滤波不同容量的电容数量.如103,105等容量滤波电容。

在设计此电源电路时,整流桥和LM7805在工作时,会大量发热,需要考虑器件发热发烫问题,为了温度过高而损坏器件,可以利用铝片小风扇等方式合理散热。

第二部分,声音信号采集放大电路分析

分立元件,设计声光照明控制电路的分解与讨论

信号采集放大电路


如上图所示,使用咪头采集声音,咪头是电容式电子器件,在外界没有声音时,A点电压为VCC电压,C1电容隔直通交,A,点和B点是断开的。

B点,VCC经过电阻R3加载 NPN的C端集电极,再经过R2加载NPN的B端基极,所以此时的Q1是导通的,R11起到限流保护作用。

当有声音时,随着声音变化大小,有电压大小波动,经过C1传到到B端,根据Q1的放大效应,C端的电流波动会β倍的放大电流。

C2电容隔直通交,波动的声音信号加载到D端。

第三部分,光感采集部分

分立元件,设计声光照明控制电路的分解与讨论

光感采集电路


如上图所示 RF是光敏电阻, R5与R6串联,再与RF并联,E端的电阻值是命名为Re

则Re=RF*(R5+R6)/(RF+R5+R6)

因为RF光敏电阻随着光照强度增加,阻值减小,则Re阻值也跟随减小。将D点电压作为参考点,R4与Re进行分压。

没有声音信号时候,D点,E点,F点电压为0,NPN三极管Q2,PNP三极管Q3都不导通,C6两端没有电压,C3的H点没有电压。

在光照很好的情况下,当声音电信号经过放大达到E点时,命名的Re值很小,E点电压很小,R5与R6串联的电压也就很小,同样R6与R5分压得到的F点的电压会更小,电容C6没有足够的电,NPN的Q2无法导通,pnp的Q3没有导通。

在昏暗或者晚上情况下,当声音电信号经过放大达到E点时,命名的Re值会很大,则R4与Re分压,R4不变,RE很大时,E点电压会比白天要增大很多。C6电容进行充电

此时F点电压超过NPN的导通电压,G点变为低电平,Q3导通,C3开始充电。

第四部分,继电器灯光控制部分

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继电器灯光控制

如上图中,当Q2,Q3导通时,VCC经过Q3,D3对C3进行充电,C4进行滤波,此时Y点电压很大,MOS管导通,继电器吸合,K1导通,电灯点亮

因为C3有储能作用,当没有声音信号时,Q2 Q3截止,C3可以通过电阻与mos进行放电,可以保证点亮的电灯延长照明时间,调节C3参数,可以调节电灯照明市场。

在实际的开发过程中,肯定会因为选型参数不同,会有一些适当的修改与调节,以真实调试结果为准。

本文旨在帮助大家在硬件电路原理性分析上,做一些参考和交流。希望能帮到大家

如有错误或者疑问,欢迎您私信与我交流,谢谢您

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