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第二章 声光控制原理分析及信号放大
2.1声音控制原理分析
声音控制系统就是通过线性元件将采集到的外界声音信号转化为能够检测的电信号，再通过放大电路将微弱的声音电信号放大，对放大信号进行处理从而控制其它装置实现声音控制的功能。本系统中，利用驻极话筒将声音信号转化为电信号，然后通过三极管放大电路将电信号放大，与光控电路转化来的电信号一起，通过开关电路控制开关的开启或关闭的目的。 2.2光强控制原理分析
光强控制系统就是通过线性元件将采集到的外界光强信号转化为能够检测的电信号，再通过放大电路将微弱的光强电信号放大，对放大信号进行处理从而控制其它装置实现光强控制的功能。本系统中，利用光敏电阻将外界光强信号转化为电信号，然后与声控电路转化来的电信号一起送入后续开关电路，通过开关电路达到控制开关的开启或关闭的目的。 2.3声光自动控制系统稳定性
1.单纯的只有声音信号控制的灯价格较低，但其控制电路故障率较高，尤其是在外界噪声较大的环境使用，频繁让开关开启或关闭很容易烧坏元器件，使用寿命一般都不长，故单个的声控系统性能较差。而声光双控系统在白天或光线较亮的情况下，无论外界声音有多大开关都始终处于关闭状态，大大减少了开关通断的次数，延长了灯的使用寿命，性能得到极大改善。
2.传感器使用一段时间以后，其本身性能保持不变的能力称为传感器的稳定性，影响传感器长期稳定性的因素除传感器自身的封装、外形结构外，主要还是传感器的使用环境，尤其外界干扰噪声极大的环境，因此，传感器必须对外界环境有很强的适应能力，这样传感器才会具有良好的稳定性能。另外，传感器的稳定性也有定量指标，超过使用期后，在使用前应该对其性能进行重新标定，以确定传感器的性能是否发生变化，在某些要求传感器必须能长期使用而又不能轻易更换或标定的场所，对所选用传感器的稳定性要求更加严格，它必须能够经受性能稳定性的考验。
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2.4 信号放大
信号放大的实质就是实现能量的转换，即用一个能量较小的输入信号来控制另一个能源，使其输出端的负载上能够得到能量比较大的信号。放大的对象是变化量，放大的前提是传输不失真，如果放大过程中信号发生了失真，信号放大也就变得毫无意义，放大电路是通过增加电信号幅度或功率来实现放大的电子电路，应用放大电路实现放大的装置称为放大器，它的核心是电子有源器件，如电子管、晶体管等4。为了实现放大，必须给放大器提供能量，常用的能源是直流电源，放大作用就是通过把电源的能量转移给输出信号，输入信号的作用是控制这种转移，使放大器输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。 2.4.1三极管放大工作原理
要了解半导体三极管放大原理，就要分析其内部载流子的运动情况，首先必须要使半导体三极管有一个合理的偏置。半导体三极管内部两个PN结的4种偏置方式中，为体现放大作用，首先必须保证有足够多的多子运动，所以发射结要正偏，这样发射区能不断向基区发射载流子；其次，集电极电流必须由非集电极本身的多子运动形成，才能体现其电流控制作用，因此，集电结要反偏。不管半导体三极管组成的放大电路形式如何变化，要使其具有放大作用，都必须满足发射结正偏，集电结反偏。
三极管最基本的作用就是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的电信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。三极管有一个重要参数就是电流放大系数，当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流几十倍的电流，即集电极电流，集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用，不过放大过程中要特别注意信号不能失真，因为只有不失真的信号放大才有意义。本系统就是利用三极管的这种放大作用，将声音信号转化来的电信号进行放大，以达到能够控制后续电路正常工作的目的。
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第三章 声光控制开关电路的设计及其性能分析
3.1声光控制系统
声光控制开关电路就是通过声音信号与光信号共同控制灯的亮或灭，白天或光线较亮时，声光控制开关呈关闭状态，无论外界有没有声音信号，灯都不亮；夜间或光线较暗时，当有人经过该开关附近，驻极体话筒将采集到的说话声、脚步声、拍手声等声源传来的声音信号转化为电信号，然后与光控电路转化来的电信号一起送入开关电路，开关电路得到触发信号把控制开关打开，灯亮，延时约一分钟后控制开关自动关闭，灯灭。
系统设计任务：
（1）白天或光线较亮时，无论外界有没有声音信号，开关都关闭，灯不亮； （2）夜晚或光线较暗时，无声音信号，开关断开，灯不亮；有声音信号触发，开关开启，灯亮；
（3）灯亮一段时间后自动熄灭，且延时时间可以设定； 系统设计要求：
（1）电路可靠性和稳定性要高。这是对控制电路性能最基本的要求，否则对灯的自动控制能力会变弱，严重时可能还会失去自动控制功能。
（2）功耗要小。控制电路一直都接于交流220伏电路上，若功耗比较大，则不利于节约能源，而且还会大大缩短控制电路的使用寿命。
（3）灵敏度要能调节。这是控制电路正常工作时，对声光控制信号的基本要求，对于声音信号感知的灵敏度和对光信号感知的灵敏度应能满足不同的环境要求。
（4）触发延时时间要能按要求调节。延时时间至少在1分钟内可调。 3.2声光控制系统结构
声光控制开关电路系统总体结构框图如图1所示，整个系统的工作原理是：全波整流电路将交流220V市电变成约为200V直流电压，再经降压滤波后输出12V直流电压，为其后的声控电路、光控电路及整个电路提供所需的直流工作电压。声控
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电路通过驻极体话筒采集声音信号，将采集到的声音信号转化为电信号，光控电路通过光敏电阻采集光强信号，将采集到的光强信号转化为电信号，然后与驻极体话筒采集到的声音信号转化而来的电信号一起送到三极管放大电路，经放大电路放大以后触发开关电路工作，从而控制受控开关的闭合，以达到控制灯亮或灯灭以及灯亮时间长短的目的，实现对灯的声光自动控制功能。
整流电路 开关电路 声控电路 光控电路 延时电路 放大电路 图1 系统总体结构框图
3.2.1整流电路
所谓桥式整流电路，就是用二极管组成的一个整流电桥，整流电路如图2所示，它是由图中的极管D1、D2、D3、D4、组成，其功能是将220V的交流市电转换为直流电压以提供后续声控电路、光控电路延时电路及开关电路等电路所需的工作电压。
整流电路的工作原理：桥式整流电路是最基本的将交流电转换为直流电的电路，整流电路中的二极管作为开关使用，具有单向导电性，根据图2中的桥式二极管整流电路以及图3中的整流波形图可知：当正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到的是正弦波的正半周；当负半周时，二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到的是正弦波的负半周；在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压，再经降压滤波后就可为后续电路提供所需的工作电压。
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图2 桥式二极管整流电路
图3 桥式二极管整流电路波形
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