3节干电池供电的声控小灯电路设计与调试

2017-03-16 65 0

该声控小灯用于控制4.5V直流供电的小灯泡,可用作学生实验或声控夜光小灯。电路主要由5G555时基集成电路与若干分立元件组成。

工作原理:压电陶瓷片B与VT1、R1、R2组成声控脉冲触发电路;时基集成电路IC与R3、C组成典型单稳态延时电路;VT2、VT3与R4、R5组成小电珠功率驱动放大电路。

平时VT1偏流电阻R1取值较大使其趋于截止,集电极输出电压高于1/3VDD(即1.5V),故IC的2脚(低电平触发端)处于高电平,单稳态处于稳态,C经IC内部三极管短路,3脚输出低电平,VT2、VT3无偏流而截止、H不亮。

有效距离内拍掌时,声波被压电陶瓷片接收并转为微弱电信号,正半周经VT1放大后从集电极输出负脉冲,IC的2脚获得瞬间低于1.5V的触发信号,单稳态进入暂稳态,3脚输出高电平,VT2导通、VT3饱和,电珠通电发光。同时IC内部三极管截止、解除对C的短路,电池经R3对C充电;当C两端(即6脚高电位触发端)电压升至2/3VDD=3V时,单稳态翻转恢复稳态,3脚复为低电平,VT2、VT3截止、H熄灭。

延时点亮时间由单稳态电阻R3、电容C的时间常数决定,可按T=1.1·R3·C估算,图示值延时约1min。在VT1放大系数β与R1确定下,通过调整R2可改变静态时IC的2脚电位,从而调节声控灵敏度。

元器件选择:IC选用静态功耗很小的CMOS工艺555(静态电流约75μA、工作电压可低至2V),普通TTL工艺555功耗大、要求4.5V以上,不宜使用。VT1、VT2选9014或3DG8(β>200、β>100),VT3选9012或3CG23(β>50)。R1~R5选RTX-1/8W碳膜电阻;C选漏电极小的CD11-10V电解电容;B用φ27mm压电陶瓷片(如FT-27、HTD27A-1),配简易共振腔盒;H用手电筒常用的3.8V、0.3A小电珠;GB用三节5号干电池串联(4.5V)。

调试:灵敏度低则增大R2、过高则减小R2(R2一般为10~150kΩ;过大时IC2脚静态即处于低电平,单稳态无法正常工作、电珠常亮)。延时短则增大R3、长则减小R3(如R3取560kΩ、1.8MΩ、2.4MΩ、3MΩ、3.6MΩ时对应延时约30s、1.5min、2min、2.5min、3.1min)。该电路因采用谐振频率较高(约4kHz)的压电陶瓷片,对击掌声、硬物碰撞声灵敏,而对讲话及低频嘈杂声不敏感,具有较强的防误触发性能;但灵敏度调得过高时防误触发能力相应下降,调试时须统筹兼顾。

由于整机静态耗电很小(实测静态总电流小于130μA),故未设电源开关。

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