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cd4011声光控电路图详解(延时开关电路)

2017年12月22日 10:08 次阅读

  集成电路CD4011是一个包含4个与非门的CMOS电路,每个与非门有2个输入端一个输出端。当两输入端有一个输入为0,输出就为0。只有当输入均为1时,输出才为1。当两个输入端都为0时,输出是1。

  本文主要介绍CD4011制作的声光控延时开关电路,分别从发工作原理、元器件的选择、安装与制作、调试以及故障检测与检修方面来详细介绍,一起来了解一下。

  一、电路的工作原理

  声光控延时开关的电路原理图见图1所示。电路中的主要元器件是使用了数字集成电路cd4011,其内部含有4个独立的与非门vd 1~vd4,使电路结构简单,工作可靠性高。

  顾名思义,声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启“,若干分钟后延时开关“自动关闭”。因此,整个电路的功能就是将声音信号处理后,变为电子开关的开动作。明确了电路的信号流程方向后,即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元,由此可画出图2所示的方框图。

  结合图2来分析图1。声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒bm接收并转换成电信号,经c1耦合到vt的基极进行电压放大,放大的信号送到与非门(vd1)的2脚,r4、r7是vt偏置电阻,c2是电源滤波电容。

  为了使声光控开关在白天开关断开,即灯不亮,由光敏电阻rg等元件组成光控电路,r5和rg组成串联分压电路,夜晚环境无光时,光敏电阻的阻值很大,rg两端的电压高,即为高电平间t=2πr8c3,改变r8或c3的值,可改变延时时间,满足不同目的。vd3和vd4构成两级整形电路,将方波信号进行整形。当c3充电到一定电平时,信号经与非门vd3、vd4后输出为高电平,使单向可控硅导通,电子开关闭合;c3充满电后只向r8放电,当放电到一定电平时,经与非门vd3、vd4输出为低电平,使单向可控硅截止,电子开关断开,完成一次完整的电子开关由开到关的过程。

  二极管vd1~vd4将交流220v进行桥式整流,变成脉动直流电,又经r1降压,c2滤波后即为电路的直流电源,为bm、vt、ic等供电。

  原理图:

  cd4011声光控电路图详解(延时开关电路)

  线路板图:

  cd4011声光控电路图详解(延时开关电路)

  cd4011声光控电路图详解(延时开关电路)  

  cd4011声光控电路图详解(延时开关电路)

  用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关,只有在天黑以后,当有人走过楼梯通道,发出脚步声或其它声音时,楼道灯会自动点亮,提供照明,当人们进入家门或走出公寓,楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天,即使有声音,楼道灯也不会亮,可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道,而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所,它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点,适合广大电子爱好者自制。

  二、元器件的选择

  ic选用cmos数字集成电路cd4011,其里面含有四个独立的与非门电路。内部结构见图3,vss是电源的负极,vdd是电源的正极。可控硅t选用1 a/400v的进口单向可控硅1 00-6型,如负载电流大可选用3a、6a、10a等规格的单向可控硅,单向可控硅的外形如图4所示,它的测量方法是:用r&TImes;1档,将红表笔接可控硅的负极,黑表笔接正极(如印制板图所示),这时表针无读数,然后用黑表笔触一下控制极k,这时表针有读数,黑表笔马上离开控制极k这时表针仍有读数(注意触控制极时正负表笔是始终连接说明该可控硅是完好的。驻极体选用的是一般收录机用的小话筒,它的测量方法是:用r&TImes;100档将红表笔接外壳的s、黑表笔接d,这时用口对着驻极体吹气,若表针有摆动说明该驻极体完好,摆动越大灵敏度越高;光敏电阻选用的是625a型,有光照射时电阻为20k以下,无光时电阻值大于100mq,说明该元件是完好的。二极管采用普通的整流二极管1n4001~1n4007。总之,元件的选择可灵活掌握,参数可在一定范围内选用。其它元件按图1所示的标注即可。

  三、安装制作

  准备好全套元件后,用万用表粗略地(因出厂前已测量过)测量一下各元件的质量,做到心中有数。焊接时注意先焊接无极性的阻容元件,电阻采用卧装,电容采用直立装,紧贴电路板,焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单向可控硅等元件时千万不要装反,注意极性的正确,否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。印刷电路图如图5所示。

  四、调试

  调试前,先将焊好的电路板对照印刷电路图认真核对一遍,不要有错焊、漏焊、短路、元件相碰等现象发生。通电后,人体不允许接触电路板的任一部分,防止触电,注意安全。如用万用表检测时,只用将万用表两表笔接触电路板相应处即可。

  本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住,将ab分别接在电灯的开关位上,用手轻拍驻极体,这时灯应亮,若用光照射光敏电阻,再用手重拍驻极体,这时灯不亮,说明光敏电阻完好,这时即告本套件制作成功。若不成功请仔细检查有无虚假错焊和拖锡短路现象。

  五、故障检测及检修

  调试中可能会出现以下故障。应根据具体情况进行检修。

  (1)晚上声音小时白炽灯EL不亮,当声音很大时灯才亮。这是声音信号输入电路灵敏度降低所致。其原因可能是话筒MIC灵敏度降低、电容C1容量减小、三极管T1、电阻R2、R3等元件参数改变等等。检修时,可适当减小电阻R1的阻值以提高MIC的灵敏度。增大电阻R2和减小电阻R3的阻值,以降低三极管T1的静态工作点。也可用一个等值电容与C1并联,观察效果是否改变等方法,提高声音输入电路的灵敏度。

  (2)晚上白炽灯EL经常误触发而发光。这一般是声音信号输入电路灵敏度太高所致。检修时对该部分电路的元件与上述(1)进行相反调整。

  (3)白天有声音时白炽灯EL便亮。这是光信号输入电路的故障。检修时,检查光敏电阻Rg是否接收光线不足,可采用清除光敏电阻Rg处灰尘,检查光敏电阻Rg的位置是否正确,光敏电阻Rg是否开路,适当增大电阻R4的阻值,降低与非门1的1端输入电平等办法加以解决。

  (4)晚上有声音时白炽灯EL也不亮。其原因是声音信号输入电路在有声音时不能输出高电平,光信号输入电路输出低电平,集成电路IC1损坏等造成的。检修时,在有声音信号时测量与非门1的2端是否为高电平,在无光时测量与非门1的1端是否为高电平。若不是高电平说明故障在相应的输入电路,若是高电平应检查集成电路IC1的逻辑关系是否正确。

  (5)白天和晚上白炽灯EL均长亮。其原因一般是双向可控硅T2被击穿。检修时,断电后用万用表的电阻挡测量T2两个阳极之间的电阻,若在1KΩ以下,则说明双向可控硅T2已经被击穿,应更换。

  (6)白炽灯EL点亮的延时时间不合适。若灯亮的延时时间缩短了,有可能是电容C3漏电或者是容量减小所致,可用一只相同的电容尝试。若嫌延时时间不够,可适当增大电阻R8的阻值,或者增大电容C3的容量。反之,减小电阻R8的阻值或者电容C3的容量即可。

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