這個(ge) 聲控小燈用於(yu) 控製4.5V直流供電的小燈泡,可用作學生實驗也可用作聲控夜光小燈。電路主要由5G555時基集成電路和一些分立元件組成,如下圖所示:
NE555 工作於(yu) 直流4.5V電壓的聲控小燈
工作原理
壓電陶瓷片B與(yu) 晶體(ti) 三極管VT1,電阻R1,和電阻R2等組成了聲控脈衝(chong) 觸發電路,時基集成電路IC與(yu) 電阻R3,電容器C等組成了典型單穩態延時電路,晶體(ti) 三極管VT2,VT3和電阻R4,R5等組成了小電珠H的功率驅動放大電路。
平時,由於(yu) 晶體(ti) 三極管VT1的偏流電阻R1取值較大,所以VT1趨於(yu) 截止狀態,其集電極輸出電壓高於(yu) 1/3VDD=1.5V(VDD等於(yu) 電源電壓,即 4.5V),與(yu) 之相連的時基集成電路IC的低電位觸發端2腳處於(yu) 高電平,單穩態電路處於(yu) 穩態。電容器C兩(liang) 端通過IC的7,1腳被IC內(nei) 部導通的三極管短路,IC的3腳輸出低電平,VT2,VT3均無偏流而截止,小電珠H不發光。
當在有效距離範圍內(nei) 拍一下手掌時,突發的聲波被壓電陶瓷片B接收,並轉換成微弱的電信號,該信號的正半周經VT1放大後,從(cong) 其集電極輸出負脈衝(chong) ,時基集成電路IC的2腳獲得瞬間低於(yu) 1/3VDD=1.5V 的低電平觸發信號,使IC組成的單穩態電路受觸發進入暫穩態(即延時狀態),IC的3腳輸出高電平,VT2獲得適合的偏流而導通,VT3進入完全飽和導通狀態,小電珠通電發出亮光,隨著IC的3腳變成高電平,IC內(nei) 部導通的三極管截止,解除對電容器C的短路,電池GB通過電阻R3向電容器C開始充電,當C兩(liang) 端的充電電壓(即IC的高電位觸發端6腳電位)達到2/3VDD=3V時,單穩態電路翻轉恢複穩態,IC內(nei) 部三極管重新導通,C通過IC的7,1腳放電並被再次短路,IC的3腳重新輸出低電平,導通到VT2,VT3失去偏流而截止,H斷電自動熄滅。
電路中,小電珠H每次延時點亮的時間長短,取決(jue) 於(yu) 單穩態電路中電阻器R3,電容器C的時間常數,具體(ti) 可以通過公式:T=1.1R3C來估算。按圖選擇R3和C的值,H延時點亮的時間約為(wei) 1min。在晶體(ti) 三極管VT1電流放大係數β,R1電阻值確定的情況下,通過改變R2的電阻值,可調整靜態時IC的2腳電位高低,也就是說,通過適當調整 R2的電阻值,可以控製聲控靈敏度。
元器件選擇:
IC選用靜態功耗很小的CMOS 工藝的555時基集成電路,這種CMOS時基集成電路的靜態電流很小,隻有75uA左右(4.5V工作電壓下測定),而且工作電壓低(實測不低於(yu) 2V就能工作)。常用的普通TTL工藝生產(chan) 的“555”時基集成電路,因其功耗大,要求工作電壓較高(≥4.5V),所以不適宜在本製作中使用。
VT1,VT2 均選用9014(集電極允許最大電流ICM=0.1A,集電極最大允許功耗PCM=310mW)或3DG8型矽NPN小功率三極管,要求VT1的電流放大係數β>200,VT2的電流放大係數β>100,VT3選用9012(ICM=-0.5A,PCM=625mW)或3CG23型矽PNP中功率晶體(ti) 三極管,要求電流放大係數β>50。
R1-R5均選用RTX-1/8W型碳膜電阻器。C用漏電很小的優(you) 質CD11-10V 型電解電容器。B用φ27mm壓電陶瓷片,如FT-27,HTD27A-1型等,要求配上簡易塑料或金屬共振腔盒。H用手電筒常用的3.8V,0.3A小電珠(三節幹電池供電的手電筒專(zhuan) 用)。GB用三節5號幹電池串聯(須配塑料電池架)而成,電壓4.5V。
如果嫌聲控靈敏度不高,可通過適當增大電阻器R2的阻值加以調整;反之,如果嫌聲控靈敏度太高,則適當減小R2阻值加以調整。R2阻值一般的選擇的範圍為(wei) 10-150K。R2阻值太大,(IC的2腳在靜態時就已處於(yu) 低電平(< 1.5V),單穩態電路便不能正常工作。小電珠H就會(hui) 常亮不滅。如果嫌1min的延時時間太短,可通過適當增大電阻器R3阻值來加以調整;反之,可通過適當減小R3的阻值來加以調整。例如,當R3阻值分別取560K,1.8M,2.4M,3M和3.6M 時,所對應的延時時間依次為(wei) 30S,1.5min,2min,2.5min和3.1分鍾。
該延時小夜燈由於(yu) 采用了諧振頻率較高(約 4K左右)的壓電陶瓷片B作為(wei) 聲波傳(chuan) 感器,所以對猝發的擊掌聲,硬物相碰撞聲反應靈敏,而對於(yu) 人們(men) 的講話聲以及環境其他低頻率的嘈雜聲,卻反應不靈敏。這就是說,電路具有比較好的防誤觸發性能。當然,將電路聲控靈敏度調得比較高時,防誤觸發能力就會(hui) 相應降低。這一點在調試聲控靈敏度時,要掌握並統籌兼顧好。
由於(yu) 整個(ge) 電路平時靜態耗電很小,實測靜態總電流小於(yu) 130μA,故電路末設置電源開關(guan) 。