傳感器課程設(shè)計(jì)-基于壓電陶瓷制作聲控延時(shí)小夜燈

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1、題目基于壓電陶瓷制作聲控延時(shí)小夜燈2摘要隨著電力電子的蓬勃發(fā)展和迅速換代促進(jìn)了壓電陶瓷壓電式傳感器的發(fā)展,壓電效應(yīng)可分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。正壓電效應(yīng)是指：當(dāng)晶體受到某固定方向外力的作用時(shí),內(nèi)部就產(chǎn)生電極化現(xiàn)象,同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)外力撤去后，晶體又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；當(dāng)外力作用方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變；晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。壓電式傳感器大多是利用正壓電效應(yīng)制成的。逆壓電效應(yīng)是指對(duì)晶體施加交變電場(chǎng)引起晶體機(jī)械變形的現(xiàn)象，又稱電致伸縮效應(yīng)。用逆壓電

2、效應(yīng)制造的變送器可用于電聲和超聲工程。壓電陶瓷聲控延時(shí)照明夜燈是采用壓電陶瓷片作為聲控元件，由數(shù)字集成電路和晶閘管等組成的控制電路，電路功能說(shuō)明圖(壓電陶瓷聲控延時(shí)小夜燈電路原理圖)所示是光控、聲控延時(shí)照明樓道燈電路。該燈白天由于光線的照射，始終處于關(guān)閉狀態(tài)，一到晚上，該燈只要收到猝發(fā)聲響（如腳步、擊掌聲等），燈就會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，延時(shí)一段時(shí)間后又會(huì)自行熄滅。這是一種十分實(shí)用的節(jié)能照明燈電路，不僅適用于住宅樓的樓道，也同樣適用于其他公共照明場(chǎng)所。關(guān)鍵詞：壓電式傳感器晶閘管2目錄一、設(shè)計(jì)目的1二、設(shè)計(jì)任務(wù)

3、與要求12.1設(shè)計(jì)任務(wù)32.2設(shè)計(jì)要求4三、設(shè)計(jì)步驟及原理分析53.1設(shè)計(jì)方法103.2設(shè)計(jì)步驟113.3設(shè)計(jì)原理分析11四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)與體會(huì)12五、參考文獻(xiàn)132前言當(dāng)你夜晚走在大街小巷、上廁所等，是否在為找不到開(kāi)關(guān)而絞盡腦汁？是的，在日常生活中我們可以發(fā)現(xiàn)很多時(shí)候我們需要燈的時(shí)候卻沒(méi)有或者不能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制，而聲控?zé)舻脑O(shè)計(jì)就能夠滿足人們的需求?？萍及l(fā)展為我們帶來(lái)了許多方便，同樣在燈光控制方面它也給我們帶來(lái)便利。公共場(chǎng)所照明越來(lái)越朝著智能化、人性化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在市場(chǎng)上不僅有聲光控開(kāi)關(guān)，還有微

4、波感應(yīng)開(kāi)關(guān)和熱釋遠(yuǎn)紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)。目前，微波感應(yīng)開(kāi)關(guān)的抗干擾性能尚不理想，紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)在性能上較為理想，但安裝復(fù)雜，價(jià)格也偏高。而聲光控不僅價(jià)格低廉，安裝方便，而且也能有很好的控制效果，因此聲光控可以有一個(gè)很好的應(yīng)用前景。本次課題設(shè)計(jì)是聲光控?zé)艨刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)的前身設(shè)計(jì)——聲控?zé)粝到y(tǒng)，此控制燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要有聲控電路，延時(shí)電路等。在設(shè)計(jì)此控制系統(tǒng)時(shí)，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，使設(shè)計(jì)起來(lái)更加簡(jiǎn)單、容易、條理清晰。這種設(shè)計(jì)思路可以應(yīng)用于以后的大型產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，團(tuán)隊(duì)分配工作中發(fā)揮重要作用，能夠大大的

5、降低難度也不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)小模塊沒(méi)出來(lái)而影響總體的進(jìn)度。聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)有對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行識(shí)別并通過(guò)延時(shí)電路使燈泡亮的功能。利用3V直流穩(wěn)壓電源供電，用壓電陶瓷片檢測(cè)聲音信號(hào)并通過(guò)555時(shí)基集成芯片對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行邏輯分析，RC充放電電路控制驅(qū)動(dòng)燈泡。當(dāng)有聲音會(huì)亮，無(wú)聲音則不亮，該聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)能很好的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，相比市場(chǎng)上的一些產(chǎn)品而言，具有成本低廉性能良好的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，為了讓我們更清楚地理解怎樣通過(guò)所學(xué)的知識(shí)和自己的動(dòng)手實(shí)踐能力來(lái)掌握對(duì)模擬電路知識(shí)的應(yīng)用，為我們今后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)和對(duì)自

6、己專業(yè)的深入認(rèn)識(shí)，為自己步入社會(huì)做一定的基礎(chǔ)。而且本實(shí)驗(yàn)著重在于對(duì)如何做到用聲音來(lái)控制電路，從而將其更好的應(yīng)用至我們的日常生活中來(lái)，對(duì)于我們專業(yè)而言并不是在紙上如何談兵而需要的是實(shí)踐操作能力的提升。通過(guò)一定的知識(shí)和動(dòng)手能力，達(dá)到初步了解即拍延時(shí)小夜燈的原理，繼而才可以再次擴(kuò)寬自己的視野.241.設(shè)計(jì)目的了解和學(xué)習(xí)壓電陶瓷聲控延時(shí)照明夜燈內(nèi)部元器件的組成，方案是如何設(shè)計(jì)的，了解壓電陶瓷聲控延時(shí)照明夜燈的工作原理.2.設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.1設(shè)計(jì)任務(wù)1.夜晚聽(tīng)到聲響時(shí)自動(dòng)點(diǎn)亮2、具有節(jié)能優(yōu)點(diǎn)。3、走廊聲控

7、燈白天呈關(guān)閉狀態(tài)。1.2設(shè)計(jì)要求壓電陶瓷聲控延時(shí)照明夜燈是采用壓電陶瓷片作為聲控元件，由數(shù)字集成電路和晶閘管等組成的控制電路，壓電陶瓷聲控延時(shí)照明夜燈的設(shè)計(jì)要求是它以拍手聲作為遙控指令，拍一下手掌，照明燈就點(diǎn)亮；再拍一下手掌，照明燈就熄滅.3.設(shè)計(jì)步驟及原理分析3.1設(shè)計(jì)方法3.1.1本方案是在開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)中老師要求的一電路，就是將壓電陶瓷片改成咪頭（話筒），其原理大致是相同的。如圖：74將兩方案進(jìn)行比較，其實(shí)原理都一樣，只是因?yàn)橄Ｍ鸵郧暗膶?shí)驗(yàn)有所改變，進(jìn)而再了解一下不同的振蕩源（發(fā)生裝置）產(chǎn)生的

8、效果。所以采用方案一，看看其是否能夠有同樣的效果。3.1.2總體設(shè)計(jì)思路聲控?zé)糁饕且罁?jù)聲控原理來(lái)設(shè)計(jì)的。利用聲控電路是為了節(jié)約能源。整個(gè)電路由電聲控電路、延時(shí)電路等部分組成。電源由實(shí)驗(yàn)提供穩(wěn)壓電壓。通過(guò)聲控電路使燈泡自動(dòng)點(diǎn)亮，聲控電路主要將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，延時(shí)電路聲音消失后延長(zhǎng)一段光照時(shí)間?？傮w方框圖如圖3.1.1所示。3.1.3電路各模塊設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介3.2.1聲控電路如圖3.2.1聲控電路為聲音信號(hào)采集電路，利用壓電陶瓷片在聲音變化下電壓發(fā)生改變的特性。當(dāng)