工作于直流4.5V电压的声控小灯

接线图 2023年11月07日 19:12 172 admin

　这个声控小灯用于控制4.5V直流供电的小灯泡，可用作学生实验也可用作声控夜光小灯。电路主要由5G555时基集成电路和一些分立元件组成，如下图所示：　　工作原理
　　压电陶瓷片B与晶体三极管VT1，电阻R1，和电阻R2等组成了声控脉冲触发电路，时基集成电路IC与电阻R3，电容器C等组成了典型单稳态延时电路，晶体三极管VT2，VT3和电阻R4，R5等组成了小电珠H的功率驱动放大电路。
　　平时，由于晶体三极管VT1的偏流电阻R1取值较大，所以VT1趋于截止状态，其集电极输出电压高于1/3VDD=1.5V（VDD等于电源电压，即 4.5V），与之相连的时基集成电路IC的低电位触发端2脚处于高电平，单稳态电路处于稳态。电容器Ｃ两端通过IC的7，1脚被IC内部导通的三极管短路，IC的3脚输出低电平，VT2，VT3均无偏流而截止，小电珠H不发光。工作于直流4.5V电压的声控小灯第1张　　当在有效距离范围内拍一下手掌时，突发的声波被压电陶瓷片B接收，并转换成微弱的电信号，该信号的正半周经VT1放大后，从其集电极输出负脉冲，时基集成电路IC的2脚获得瞬间低于1/3VDD=1.5V 的低电平触发信号,使IC组成的单稳态电路受触发进入暂稳态(即延时状态),IC的3脚输出高电平,VT2获得适合的偏流而导通,VT3进入完全饱和导通状态,小电珠通电发出亮光，随着IC的3脚变成高电平，IC内部导通的三极管截止，解除对电容器C的短路，电池GB通过电阻R3向电容器C开始充电，当C两端的充电电压（即IC的高电位触发端6脚电位）达到2/3VDD=3V时，单稳态电路翻转恢复稳态，IC内部三极管重新导通，C通过IC的7，1脚放电并被再次短路，IC的3脚重新输出低电平，导通到VT2，VT3失去偏流而截止，H断电自动熄灭。　　电路中，小电珠H每次延时点亮的时间长短，取决于单稳态电路中电阻器R3，电容器C的时间常数，具体可以通过公式：T=1.1R3C来估算。按图选择R3和C的值，H延时点亮的时间约为 1min。在晶体三极管VT1电流放大系数β，R1电阻值确定的情况下，通过改变R2的电阻值，可调整静态时IC的2脚电位高低，也就是说，通过适当调整 R2的电阻值，可以控制声控灵敏度。　　元器件选择：
　　IC选用静态功耗很小的CMOS 工艺的555时基集成电路，这种CMOS时基集成电路的静态电流很小，只有75uA左右（4.5V工作电压下测定），而且工作电压低（实测不低于2V就能工作）。常用的普通TTL工艺生产的“555”时基集成电路，因其功耗大，要求工作电压较高（≥4.5V），所以不适宜在本制作中使用。　　VT1，VT2 均选用9014（集电极允许最大电流ICM=0.1A，集电极最大允许功耗PCM=310mW）或3DG8型硅NPN小功率三极管，要求VT1的电流放大系数β>200，VT2的电流放大系数β>100，VT3选用9012（ICM=-0.5A,PCM=625mW)或3CG23型硅PNP中功率晶体三极管,要求电流放大系数β>50。
R1-R5均选用RTX-1/8W型碳膜电阻器。C用漏电很小的优质CD11-10V 型电解电容器。B用φ27mm压电陶瓷片，如FT-27，HTD27A-1型等，要求配上简易塑料或金属共振腔盒。H用手电筒常用的3.8V,0.3A小电珠(三节干电池供电的手电筒专用)。GB用三节5号干电池串联（须配塑料电池架）而成，电压4.5V。　　如果嫌声控灵敏度不高，可通过适当增大电阻器R2的阻值加以调整；反之，如果嫌声控灵敏度太高，则适当减小R2阻值加以调整。R2阻值一般的选择的范围为10-150K。R2阻值太大，（IC的2脚在静态时就已处于低电平（< 1.5V），单稳态电路便不能正常工作。小电珠H就会常亮不灭。如果嫌1min的延时时间太短，可通过适当增大电阻器R3阻值来加以调整；反之，可通过适当减小R3的阻值来加以调整。例如，当R3阻值分别取560K，1.8M，2.4M，3M和3.6M 时,所对应的延时时间依次为30S，1.5min，2min，2.5min和3.1分钟。　　该延时小夜灯由于采用了谐振频率较高（约 4K左右）的压电陶瓷片B作为声波传感器，所以对猝发的击掌声，硬物相碰撞声反应灵敏，而对于人们的讲话声以及环境其他低频率的嘈杂声，却反应不灵敏。这就是说，电路具有比较好的防误触发性能。当然，将电路声控灵敏度调得比较高时，防误触发能力就会相应降低。这一点在调试声控灵敏度时，要掌握并统筹兼顾好。　　由于整个电路平时静态耗电很小，实测静态总电流小于130μA，故电路末设置电源开关。