传感器技术课程设计指导书(3)

方案三，采用驻极体话筒检测声音，光敏电阻检测光照强度，利用R、C的充放电时间控制照明灯的延时长短。

请同学分析以上两种方案，选择一种方案，满足设计要求。

五、参考进度

1.

查阅并自学相关传感器资料——1天。至少要查到光敏电阻和驻极体话筒的原理、特点及

典型应用方法。

2.

查阅/自学电阻、电容、二极管、三极管、可控硅的使用方法——2天。至少要查到标称电

阻电容值的读数方式，极性判断方法；三极管9014、9015的极性判别和使用特点；稳压二极管和可控硅PCR406的使用方法。

3. 4. 5. 6.

人体感应开关的电路图设计——3天。

计算机仿真——2天（包括PROTEUS和PROTEL）。 制作调试 ——2天。

撰写设计报告——4天。平时一定要注意搜集/记录资料，设计计算、实测数据不可缺少。

2.2 设计提示

一、准备：

1．按任务书要求查阅传感器资料。

2．重点学习驻极体话筒和单向可控硅的内部结构原理，考虑如何用PROTEUS仿真。 3．光敏电阻、驻极体话筒，可控硅的使用方法。

二、声光控延时开关电路的设计思想

声光控延时开关实现在白天呈关闭状态，只有在晚上且存在声响情况下（如人的脚步声等）才开启，开启后延时一段时间后又能自动关闭。这种开关广泛应用于楼梯、走廊、公厕等公共场合作照明灯自动控制开关。

声光控延时开关电路方框组成如图2.1所示，包括声音检测、亮度检测、判别电路、延时电路和开关电路等几个主要部分。

声音检测通常由驻极体话筒或高灵敏度的压电陶瓷片完成。亮度检测由光敏电阻器完成。判别电路综合检测信号，符合预定条件（晚上且存在声响情况）输出控制信号开启开关。延时电路在开关开启后延时预定时间，输出控制信号关闭开关。开关常用可控硅或继电器。

1，整流电路

图2.1 声光控延时开关电路组成方框图

整流电路把交流电能转换为直流电能的电路。我们日常用的220V加在4个二极管组成的单向桥式整流电路之间，220V的交流电经过整流之后送到100K电阻处，通过100K的电路进行限流，9.1V的稳压管进行稳压和47μf的电容滤波，从而得到7.5V的电压，以保持其后电路的正常工作。

图2.2 整流部分电路图

2，声控电路

该课程设计中采用的声控电路如图2.3所示，其核心器件为驻极体话题。

驻极体话筒简称ECM，通称MIC（Microphone），是一种常用的能将声音信号转换成电信号的声—电转换器件。它的突出特点是体积小、重量轻、结构简单、使用方便、寿命长、频响宽、灵敏度高，且价格也比较低廉。因而被广泛应用于盒式录音机、无线话筒及声控开关等电子电路中。

驻极体话筒的核心器件是驻极体振动膜。它实际上是一种经永久性极化处理的电介质。其制作原理是，将一片极薄的塑料膜片的一面蒸发上一层纯金薄膜，然后将其置于高压电场之下驻极，使两面分别驻有能长期保持的异性电荷。膜片的蒸金一面向外，与金属外壳相连通，膜片的另一面与金属极板之间用很薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间便形成了一个电容。当驻极体膜片受到声波作用而振动时，就引起电容两端的电场发生变化，从而产生随声波变化的交变电压信号。

驻极体的输出阻抗值很高，约几十兆赫以上。因此，使用时不能直接与音频放大器匹配，需加一级阻抗变换器，将高阻抗变为几百欧或几千欧的低

图2.3 声控电路

阻抗。通常在驻极体话筒产品内部加装有由低噪声结型场效应管构成的阻抗变换器，形成三端话筒。

图2.4 驻极体话筒的结构外形和电路符号

图2.4是驻极体话筒的实物结构分解、接线、外形和电路符号。

三端驻极体话筒应用电路有两种接法，分别可接成源极输出或漏极输出方式。

不少驻极体话筒产品内部没有加装场效应管，两个输出接点可以任意接人电路，但最好把接外壳的一点接地，另一点接人由场效应管组成的高阻抗输入前置放大器。

在选用驻极体话筒时，重点应注意其灵敏度的高低。驻极体话筒的灵敏度通常用白、蓝（绿）、黄、红等色点来分挡，白点灵敏度最高，红点最低。有的话筒则以防尘罩的相应颜色来表示灵敏度，也有的用与型号有明显区别的A、B、C等字母表示，A为最低灵敏度，顺序逐次类推。

国产驻极体话筒的典型产品有CRZ2-9、CBZ2-11和ZCH-12等型号。其中CRZ2-9的外形尺寸为Φ1.5×19（mm），引出线使用的是屏蔽线，为两端引线方式，屏蔽层是正极。它的电压灵敏度为0.5mV/mPa，频响范围为50~10 000Hz，输出阻抗为1kΩ。

驻极体话筒的检测包括电阻测量和灵敏度测量。

电阻测量时，将万用表置于R×100或R×1k挡，红表笔接驻极体话筒的芯线或信号输出点，黑表笔接引线的金属外皮或话筒的金属外壳。一般所测阻值应在500Ω~3kΩ范围内。若所测阻值为∞，则说明话筒开路，若测得阻值接近0，则表明话筒有短路性故障。如果阻值比正常值小得多或大得多，都说明被测话筒性能变差或已经损坏。

灵敏度检测方法是：将万用表置于R×100挡，将红表笔接话筒的负极（一般为话筒引出线的芯线），黑表笔接话筒的正极（一般为话筒引出线的屏蔽层），此时，万用表应指示出某一阻值（例如1kΩ），接着正对着话筒吹一口气，并仔细观察指针，应有较大幅度的摆动。万用表指针摆动的幅度越大，话筒的灵敏度越高，若指针摆动幅度很小，说明话筒灵敏度很低，使用效果不佳。若吹气时发现指针不动，可交换表笔位置再次吹气试验，若指针仍然不摆动，则说明话筒已经损坏。另外，如果在未吹气时，指针指示的阻值便出现漂移不定的现象，则说明话筒稳定性很差，这样的话筒是不宜使用的。

对三端驻极体话筒，只要正确区分出三个引出线的极性，将黑表笔接正电源端，红表笔接输出端，接地端悬空，采用上述方法仍可检测鉴定话筒的性能优劣。

3，光控电路

本课程设计的光控电路如图2.5所示。

光敏电阻的检测方法：检测光敏电阻时，将万用表置于R×1k挡，两表笔分别任意各接光敏电阻的一个引脚，然后分别进行暗阻、亮阻和灵敏性测试。

检测暗阻：用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动，阻值接近∞。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏。

检测亮阻：将一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显减小。此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至为∞，表明光敏电阻内部开路损坏。

检测灵敏性：将光敏电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的透光窗上部晃动，使其间断受光，此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已损坏。

4，延时开关电路

开关延时电路如图2.6所示，其核心部件为可控硅PCR406。 可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成。

当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流Ib2流过，经BG2放大，其集电极电流Ic2=β2Ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以Ib1=Ic2。此时，电流Ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电 …… 此处隐藏：1953字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……