簡(jiǎn)單實(shí)用的CD4011聲光控制開(kāi)關(guān)電路

這款簡(jiǎn)單聲光控制電子開(kāi)關(guān)具有聲音信號(hào)和光信號(hào)控制功能，當(dāng)有光照射時(shí)，開(kāi)關(guān)電路處于關(guān)閉狀態(tài)，而當(dāng)光信號(hào)比較弱時(shí)，開(kāi)關(guān)電路受聲音信號(hào)的控制，使用這種開(kāi)關(guān)，人們不必在黑暗中摸索開(kāi)關(guān)，也不必?fù)?dān)心點(diǎn)長(zhǎng)明燈費(fèi)電和損壞燈泡，夜間只要有腳步聲，燈便自動(dòng)點(diǎn)亮，延時(shí)一分鐘左右后自動(dòng)熄滅。特別適用于自動(dòng)控制路燈照明及走廊和樓道等片的短時(shí)照明。

一、電路組成及工作原理

聲、光控制電子開(kāi)關(guān)電路如下圖所示。

1、電路組成

電路主要由以下幾部分組成。

（1）、聲音信號(hào)輸入電路。由話(huà)筒MIC、電阻R1.、R2、R3、電容C1和三極管T1組成。聲音信號(hào)經(jīng)話(huà)筒MIC轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后經(jīng)C1耦合至T1放大，最后由T1的集電極輸出并送入集成電路IC1的2腳。

（2）、光信號(hào)輸入電路。由電阻R4和光敏電阻Rg組成。光的強(qiáng)弱經(jīng)光敏電阻Rg轉(zhuǎn)換為高、低電平后送入集成電路IC1的1腳。

（3）、橋式整流電路。由二極管D2、D3、D4、D5組成。其功能是將220V的交流市電轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電壓。

（4）、降壓濾波電路。由電阻R5、R6和電容C2組成。其功能是對(duì)橋式整流電路輸出的脈動(dòng)直流電壓進(jìn)行降壓濾波，獲得10V左右的直流電壓，作為控制電路的直流電源。

（5）、延時(shí)電路。由二極管D1、電阻R8和電容C3組成。延時(shí)時(shí)間由R8和C3決定，按圖中所示參數(shù)值可延時(shí)約60～70S。二極管D1起隔離作用。

（6）、控制電路。由集成電路IC1、電阻R7和雙向可控硅T2組成，其作用是控制開(kāi)關(guān)的通斷。這里雙向可控硅T2起開(kāi)關(guān)作用。集成電路IC1是整個(gè)電子開(kāi)關(guān)的核心元件，型號(hào)為.TC4011BP。它是四-二輸入與非門(mén)集成電路。其中1、2腳和3腳分別為與非門(mén)1的輸入和輸出端；5、6和4腳分別為與非門(mén)2的輸入和輸出端；8、9和10腳分別為與非門(mén)3的輸入和輸出端；12、13和11腳分別為與非門(mén)4的輸入和輸出；7和14腳分別是接地和電源腳。在該電路中與非門(mén)1和與非門(mén)2組成聲音信號(hào)和光信號(hào)與邏輯電路；與非門(mén)3、與非門(mén)4和電阻R7組成觸發(fā)電路。

（7）、負(fù)載。由白熾燈EL組成，最大可接100W。

2、電路工作原理

220V交流電通過(guò)白熾燈EL后，經(jīng)D2、D3、D4、D5橋式整流電路把交流電壓變?yōu)槊}動(dòng)直流電壓，由R5和R6分壓、C2濾波，獲得10V左右的直流電壓，作為控制電路的工作電源，這時(shí)通過(guò)白熾燈EL的電流小于2mA，所以白熾燈不會(huì)發(fā)光。電阻R4和光敏電阻Rg串聯(lián)分壓，當(dāng)有光照射光敏電阻Rg時(shí)，它呈低阻狀態(tài)，即IC1的1腳（與非門(mén)1的光信號(hào)輸入端）為低電平，此時(shí)聲音信號(hào)被屏蔽（不起作用），與非門(mén)1的輸出即IC1的3腳為高電平。與非門(mén)1的3腳輸出端接與非門(mén)2的5、6腳輸入端，所以與非門(mén)2的4腳輸出為低電平。此時(shí)二極管D1截止，觸發(fā)電路無(wú)觸發(fā)信號(hào)，雙向可控硅T2截止，白熾燈EL熄滅。當(dāng)無(wú)光照射時(shí)，光敏電阻Rg呈高阻狀態(tài)，即IC1的1腳（與非門(mén)1的光信號(hào)輸入端）為高電平，與非門(mén)1打開(kāi)，聲音信號(hào)可以輸入。話(huà)筒MIC和電阻R1將外界的聲音信號(hào)變成電信號(hào)。在外界無(wú)聲的情況下，三極管T1處于飽和狀態(tài)，使與非門(mén)1的輸入端即IC1的2腳（與非門(mén)1的聲音信號(hào)輸入端）為低電平，與非門(mén)1的輸出即IC1的3腳為高電平。最終使與非門(mén)2的輸出4腳為低電平，白熾燈EL熄滅。若外界有聲音，三極管T1將出現(xiàn)反復(fù)飽和、截止，使與非門(mén)1的2端反復(fù)出現(xiàn)高、低電平的轉(zhuǎn)換過(guò)程。若與非門(mén)1的兩個(gè)輸入端有一個(gè)為低電平時(shí)，與非門(mén)2便輸出低電平，只有當(dāng)與非門(mén)1的兩個(gè)輸入端都為高電平時(shí)，與非門(mén)2才輸出高電平。當(dāng)與非門(mén)2輸出高電平時(shí)，通過(guò)隔離二極管D1給電容C3充電，當(dāng)C3充電電壓達(dá)到與非門(mén)3的閾值電平時(shí)，使與非門(mén)4輸出高電平，通過(guò)電阻R7觸發(fā)雙向可控硅T2使其導(dǎo)通，主回路便有較大的電流通過(guò)白熾燈EL使其發(fā)光。T2導(dǎo)通后，由于沒(méi)有了聲音信號(hào)，與非門(mén)1的輸入端IC1的2腳很快變?yōu)榈碗娖?，從而使與非門(mén)2輸出為低電平。但延時(shí)電路的電容C3通過(guò)電阻R8放電，經(jīng)過(guò)大約1分鐘的時(shí)間下降到與非門(mén)3的閾值電平以下，使與非門(mén)4輸出低電平，當(dāng)交流電過(guò)零點(diǎn)時(shí)，T2自動(dòng)關(guān)斷，白熾燈EL熄滅。因此，白天白熾燈EL不亮，只有到了晚上話(huà)筒MIC接收到聲音信號(hào)時(shí)，才能產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，使雙向可控硅T2導(dǎo)通，白熾燈EL發(fā)光，延時(shí)一段時(shí)間后白熾燈EL自動(dòng)熄滅。

二、電路安裝、調(diào)試與故障分析

1、電路安裝

下圖（略）所示為該電子開(kāi)關(guān)印制電路板參考接線(xiàn)圖，印制電路板實(shí)際尺寸約為35mm×65mm。按圖中所示進(jìn)行元器件的安裝焊接。注意，負(fù)載白熾燈EL采用外接方式，不安裝在印制電路板上。

2、電路調(diào)試

檢查整個(gè)電路板沒(méi)有虛焊、漏焊和短路后，接上負(fù)載白熾燈EL以及220V交流市電進(jìn)行通電檢查。

調(diào)試時(shí)用萬(wàn)用表直流電壓擋測(cè)試集成電路IC1的14腳應(yīng)有10V左右的直流電壓。然后在有光無(wú)聲情況下測(cè)量三極管T1集電極C應(yīng)為低電平，即此時(shí)三極管T1應(yīng)飽和導(dǎo)通，在有光有聲的情況下，白熾燈EL應(yīng)不亮。

用不透明的膠布遮蓋住光敏電阻Rg，在有聲音時(shí)白熾燈EL應(yīng)能點(diǎn)亮并且延時(shí)60～70S后自動(dòng)熄滅。達(dá)到以上要求，說(shuō)明電路已調(diào)試成功。

3、故障原因及檢修

調(diào)試中可能會(huì)出現(xiàn)以下故障。應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行檢修。

（1）晚上聲音小時(shí)白熾燈EL不亮，當(dāng)聲音很大時(shí)燈才亮。這是聲音信號(hào)輸入電路靈敏度降低所致。其原因可能是話(huà)筒MIC靈敏度降低、電容C1容量減小、三極管T1、電阻R2、R3等元件參數(shù)改變等等。檢修時(shí)，可適當(dāng)減小電阻R1的阻值以提高M(jìn)IC的靈敏度。增大電阻R2和減小電阻R3的阻值，以降低三極管T1的靜態(tài)工作點(diǎn)。也可用一個(gè)等值電容與C1并聯(lián)，觀察效果是否改變等方法，提高聲音輸入電路的靈敏度。

（2）晚上白熾燈EL經(jīng)常誤觸發(fā)而發(fā)光。這一般是聲音信號(hào)輸入電路靈敏度太高所致。檢修時(shí)對(duì)該部分電路的元件與上述（1）進(jìn)行相反調(diào)整。

（3）白天有聲音時(shí)白熾燈EL便亮。這是光信號(hào)輸入電路的故障。檢修時(shí)，檢查光敏電阻Rg是否接收光線(xiàn)不足，可采用清除光敏電阻Rg處灰塵，檢查光敏電阻Rg的位置是否正確，光敏電阻Rg是否開(kāi)路，適當(dāng)增大電阻R4的阻值，降低與非門(mén)1的1端輸入電平等辦法加以解決。

（4）晚上有聲音時(shí)白熾燈EL也不亮。其原因是聲音信號(hào)輸入電路在有聲音時(shí)不能輸出高電平，光信號(hào)輸入電路輸出低電平，集成電路IC1損壞等造成的。檢修時(shí)，在有聲音信號(hào)時(shí)測(cè)量與非門(mén)1的2端是否為高電平，在無(wú)光時(shí)測(cè)量與非門(mén)1的1端是否為高電平。若不是高電平說(shuō)明故障在相應(yīng)的輸入電路，若是高電平應(yīng)檢查集成電路IC1的邏輯關(guān)系是否正確。

（5）白天和晚上白熾燈EL均長(zhǎng)亮。

其原因一般是雙向可控硅T2被擊穿。

檢修時(shí)，斷電后用萬(wàn)用表的電阻擋測(cè)量T2兩個(gè)陽(yáng)極之間的電阻，若在1KΩ以下，則說(shuō)明雙向可控硅T2已經(jīng)被擊穿，應(yīng)更換。

（6）白熾燈EL點(diǎn)亮的延時(shí)時(shí)間不合適。若燈亮的延時(shí)時(shí)間縮短了，有可能是電容C3漏電或者是容量減小所致，可用一只相同的電容嘗試。若嫌延時(shí)時(shí)間不夠，可適當(dāng)增大電阻R8的阻值，或者增大電容C3的容量。反之，減小電阻R8的阻值或者電容C3的容量即可。