一款新型声光控LED节能灯系统的设计方案

时间:2022-03-17作者:佚名

光控电路的产品已成为人们日常生活中必不可少的必需品,根据声光控电路的原理设计出声光控LED节能灯,能自动控制灯光的亮灭。为了实现这个功能,本文介绍了一款既不浪费国家电力又很方便实用的新型声光控LED节能灯系统的设计方案。声光控是通过光敏电阻来实现的,当光敏电阻在背光的的时候灯就会慢慢的熄灭。在有的电路中这种原理也可以通过声音的振动来实现,当人走过是只需用手轻排一下灯就会自动的亮,人离开后又熄灭。这样就给路人提供了相应的方便,同时,也达到了节电和节能的目的,延长了灯的寿命。在实际生活中节电节能,能够实现更多的自动化。

1 引言

随着电子技术的发展,尤其是数字技术的发展,用数字电路技术实现灯的自动灭亮、节能节电、延长灯的寿命变得越来越重要,而且贴近大家的实际生活。声光控电路的产品已成为人们日常生活中必不可少的必需品,它不需要开关,当有人经过时会自动亮起来,广泛应用于走廊、楼道招待所等公共场所,给人们的生活带来极大的方便,因此得到了广泛应用。声光控电路是声音和光控制电路工作的电子开关。它将声音(如击掌声)和光转化为电信号,经放大、整形,输出一个开关信号去控制各种电器的工作,在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途。

2 总体电路设计

整个电路由电源电路、放大电路、声控电路、光控电路及延时电路等部分组成。

(1)当白天或夜晚光线较亮时,整个电路由光控部分控制,声控部分不起作用。光控电路对外界光亮程度进行检测,输出与光亮程度相对应的电压信号,从而实现白天灯泡不亮。此时即便有声音,灯泡也不亮。

(2)当光线较暗时,负载电路的通断受控于声控部分。声控电路主要将声音信号转变为电信号,且电路是否接通,取决于声音信号的强度。当声强达到一定程度时,电路自动接通,点亮灯泡。

(3)灯泡点亮后,延时电路控制延时36秒,当延时时间到时灯灭,再等待下一次声音信号触发。

(4)此外,电路带强切功能,在特殊情况下强制切断。

总体设计流程如图1所示。

图1 总体设计流程图

3 电路原理设计

根据总体设计流程图设计出原理框图,如图2所示。

图2 系统原理框图

根据设计要求及原理,设计出龟路原理图,如图3所示。

图3 电路原理图

由图可知,声光控节能灯电路由声控电路(由声音拾取电路、放大电路、滞回比较器构成),光控电路(电压跟随器),单片机控制电路(由延时电路和逻辑与电路构成),继电器驱动电路及电源电路等部分组成。其中声控电路和光控电路是整个电路的核心部分,作用是将MIc输出的微弱声音信号进行放大,并转换成方波信号。最后通过单片机的比较输出来控制继电器的导通,进而控制灯的亮灭。全波整流;Lc、Rc滤波;三端稳压器稳压等。具体采用什么电路合适,则根据主体电路及执行机构的不同和可靠、价廉、有效益等要求进行选用。根据安全、实用、廉价的要求,其电源的设计结构如图4所示。

图4 系统设计结构图

4 各组成电路韵设计与仿真

4.1 电源电路

电路设计使用的是±12V双电源和 5V单电电源电路的种类繁多,如变压器降压:桥式整流源两级电路。如图5所示。

图5 直流电源电路图

电源电路由变压,整流,滤波,稳压四部分构成。变压电路由普通的电源变压器组成,将220V的交流电转换成低压交流电;整流电路由一个桥式整流组成,将低压交流电转换成脉动直流电;滤波电路由滤波电容c1和C2构成,滤除交流成分,增加直流成分;稳压电路主要由7812,7912及7805三个集成稳压器,输入端电容C5、C6及输出端电容C3,C4, C7,C8构成。集成稳压器利用负反馈进一步稳定经过滤波后的电压,输出端电容用以改善负载的瞬态效应,消除电路的高频噪声,同时具有消振的作用; 发光二极管D2作为电源指示,电阻Rl作为限流电阻保护发光二极管。除此之外,单排J1,J2,J3和J4 作为电源和地的输出端。

4.2 声控电路

声控电路的主要原理:根据声学和电子学的原理,用声音传感器将声音信号转换成电信号,从而推动触发器触发使电路导通工作。

作为~个智能化声控电路应具有以下功能:

(1)能在声音控制下实现电路的导通与截止。

(2)声音的发出应是多方面的,如脚步声,物体打击声等。

(3)响应时间应越短越好。

为此在选择电路元器件时应选择灵敏度较高的声音传感器(本设计选择驻极体话筒MIc)组成声控电路的前端,同时还要为该传感器设簧传感条件如声音响度毖须在20DB以上才能响应等。中间端采用触发器构成,利用触发器不触不发,一触即发的特点去推动照明电路工作,触发器的选择也应选择灵敏度高,响应时间短的触发器如D触发器,Ⅸ触发器等。

声控电路由拾音电路,两级放大电路和迟滞比较器构成,如图6所示。

图6 声控电路图

白天,因为光控电路阻断,所以,无论多大声,灯都不会亮。到夜晚,光控电路导通,当人走动的脚步、声传到传声器Ⅷc时,声波转换为电信号,拾音电路将声音转换成微弱的电压信号。然后,微弱的电压信号经过两级放大成伏特级的电压,电压通过迟滞比较器转变成单片机识别的方波信号,经过双向稳压管变成±5V的方波,然后传给单片机的外部中断P3.4口 .

如图7所示:第一条为50Hz的交流信号来替代人的声音信号,输入电压的峰值为6mV,两级放大后为4V,放大倍数为667倍,经过迟滞比较器后输出的方波,完全符合要求。在失真情况下,电路所消耗的能量最小。

图7 声控电路仿真

4.3 光控电路

光控电路的主要原理:利用光敏元件随光照强度的变化而阻抗发生变化的特点,去控制电信号的强弱,再由传感器将变化的电信号传递给触发器,只要电信号强度达到一定程度将触发触发器使其导通工作。

在这样的电路设计中,对电路元器件的要求也很高,尤其是光敏元件。光敏元件是光控电路功能实现的核心,必须保证其各项参数的精确、稳定。

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