一、電路工作原理
下圖是聲控電路的電原理圖。當你對著聲控電路的小話筒拍手或喊叫時,電路中的繼電器會開始工作,工作幾秒鐘繼電器會自動停止。
電路中的小話筒可以把聲音信號轉變為電信號,通過三極管VT1的放大去觸發后面的控制電路。
三極管VT2、VT3及其電阻器、電容器組成單穩態電路。電阻器R4為三極管VT2提供了基極電流;而三極管VT3的基極電流則是從三極管VT2的集電極電阻R5上得到的。三極管VT2集電極與三極管VT3基極之間是直接耦合的;而三極管VT3集電極與三極管VT2基極之間的耦合則是由電容器C3來完成的。
單穩態電路的特點是它只有一個穩定狀態。電路在沒有信號輸入時,選擇合理的R4阻值,使三極管VT2穩定在飽和狀態;此時它的集電極電壓約為0.3V以下。這樣使三極管VT3穩定在截止狀態。這就是單穩態電路的穩定狀態。
當信號中的一個負脈沖通過C2到達三極管VT2的基極時,三極管VT2開始趨向截止,它的集電極電流減小,集電極電壓升高;經過直接耦合,使三極管VT3的基極電壓升高,三極管VT3開始導通,它的集電極電壓下降;經電容C3的耦合又使三極管VT2的基極電壓進一步下降(雖然這時負脈沖已經不再存在),形成一個正反饋,很快達到一個新的狀態。此時三極管VT2截止,三極管VT3飽和導通。這就是單穩態電路的暫穩態現象。
單穩態電路的暫穩態是不能持久的。在暫穩態期間,電容器C3通過電阻器R4進行放電,隨著放電的進行三極管VT2的基極電壓逐漸升高,當它達到0.5V以上時,三極管VT2開始導通,正反饋現象再次發生,整個電路很快又回到VT2飽和導通,VT3截止的穩定狀態。電容器C3通過電阻器R4的放電過程決定了電路暫穩態的維持時間。根據計算,這個時間t—0.7×R4×C3。在本電路中電阻R4為270kΩ,電容C3為47μF,所以t=0.7×270×103×47×10-6~9秒。根據這個公式可以改變電阻器R4或電容器C3的參數,來延長或縮短電路的延遲時間。
電路復原后,電容器C3通過繼電器和三極管VT2的發射結進行充電。充電完成后電路才可以接收下一次的觸發。
如果聲控電路直接控制兩只白色發光二極管,也可以不用繼電器。此時電源電壓應為4.5V,它的電路如下圖所示。如果使用6V電壓,要改變電阻器R6的阻值。
二、電路的制作與調試
下圖是聲控電路的電路板安裝圖,它的尺寸為45mm×25mm。它是按照下圖所示電路畫的。但是在電路板上預留了繼電器的位置。對照電原理圖中元器件的數值認清元器件。三極管全部為9014NPN型三極管,電阻器為l/8W碳膜或金屬膜電阻器,電解電容器的耐壓為10V,BM是小型駐極體話筒,VD1、VD2為兩只白色發光二極管。安裝時首先將電阻器R5、R6、三極管VT3和兩只白色發光二極管焊到電路板上。接通4.5V電后兩只白色發光二極管亮。
第二步將電容器C3、三極管VT2和電阻器R4焊到電路板上,這樣可以試驗單穩態電路的工作狀態。通電后兩只白色發光二極管亮一下就會自動熄滅。如果用導線短路一下三極管VT2的基極與發射極,單穩態電路就會被觸發進入暫穩態期間,兩只白色發光二極管亮幾秒鐘。
第三步將其它的元器件和小話筒裝好。檢查無誤后接通直流電源進行試驗。首次通電時兩只白色發光二極管會亮幾秒鐘然后自動熄滅。兩只白色發光二極管熄滅后可以拍手來觸發聲控電路,每拍一下手,兩只白色發光二極管還會亮幾秒鐘。由于小話筒的差異,有時需要調整電阻器Rl的阻值,使小話筒的靈敏度達到較佳狀態。
如果使用繼電器,它的一組常開觸點可以作為受控電器的開關,這一部分在電原理圖中沒有畫出。繼電器可選用6V的小型繼電器。電路板安裝圖的右邊兩接點即為繼電器的常開觸點。聲控電路調試成功后就可用這兩點作為電器開關。
由于這個電路比較簡單,它對聲音沒用選擇,只要音量達到一定程度,電路就會有反應,所以有些場合不便使用。此外下圖所示的電路不能直接驅動小電動機!
因為電動機產生的干擾會使電路不能正常工作。如果要用小電動機只能采用圖1所示的電路,用繼電器來控制小電動機,或者對電路進行一定的改進。
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