苏州中港:实验八?声控延时开关

实验： 声控延时开关

教育

实验： 声控延时开关

一、实验目的

1．熟悉NE555内部电路结构及其工作原理。

2．掌握由NE555组成的单稳态电路触发电路工作原理。

3．进一步熟悉驻极体话筒前置放大器的设计及其在实际电路中的运用。

4．学会利用所学知识对电路工作原理进行分析，能够根据实际的使用需要对电路进行功能上的改进和完善。

二、555及555构成的单稳态电路

       1．555内部电路及其工作原理

图9-1

555内部电路如图9-1所示，A1、A2是电压比较器，VT是放电三极管，R1、R2、R3为三个5K电阻构成分压器，555的名称由此而得。

       A1为上比较器，其同相输入端（即555的5脚）电位固定在2/3Vcc，A1的反相输入端（即555的6脚）为阀值输入端；A2为下比较器，其反相输入端电位固定在1/3Vcc，反相输入端（即555的2脚）作为触发信号输入端，A1、A2比较器的输出端分别接到触发器的R（置0）端，和S（置1）端，以控制输出端（555的3脚）的电平状态和放电三极管VT的导通与截止。

       图9-1外围元件RT、CT与555构成单稳态电路。由于A1基准电压设置在同相端（2/3Vcc），当6脚电压≥ 2/3Vcc时，A1输出低电平“0”，触发器复位，Q=0，=1，VT导通，CT两端被短接，CT通过VT进行放电，同时555的3脚输出低电平。而A2的基准电压设置在反相输入端（1/3Vcc），当2脚电位≤1/3Vcc时，A2输出低电平“0”，触发器被置位，Q=1，555的3脚输出高电平，=0，放电管VT截止，555的7脚与1脚之间断开，此时Vcc通过RT对外接电容CT进行充电。

       阀值端只对“高电平”（≥2/3Vcc）有效，对低电平无效。触发端只对“低电平”（≤1/3Vcc）有效，对高电平无效。555的真值表如表9-1所示。

表9-1

4脚

6脚

2脚

7脚

3脚

L

X

X

L

L

H

≥2/3Vcc

＞1/3Vcc

L

L

H

＜2/3Vcc

＞1/3Vcc

保持

保持

H

＜2/3Vcc

≤1/3Vcc

悬空

H

2．555构成的单稳态电路

图9-2

如图9-2所示，当555的触发端（2脚）无触发信号（＞1/3Vcc），时，3脚输出低电平，同时内部放电管导通，CT两端被短接，此时555处于稳态。当触发信号（＜1/3Vcc）加到555的2脚时，555被置位，内部放电管截止， 3脚输出高电平，电路进入暂态，同时5V电源通过RT对CT开始充电，直到CT两端电压UCT≥ 2/3Vcc，555才会被复位，3脚输出低电平，电路重新进入稳态。

由RC零输入响应一阶方程   （9-1）可知，

                       （9-2）

这里电路由暂态过度到稳态时CT两端的电压Uc=2/3Vcc

则暂态保持的时间（就是Uc由0V充电到2/3Vcc所持续的时间）

                              （9-3）

三、实验原理

       1．利用声—电传感器（驻极体话筒），将拾取到的声音信号转换为电信号，并利用这个电信号变换为触发信号对555构成的单稳态电路进行触发，使电路在检测到一定强度的环境声音时，电路点亮LED灯，并能延时一段时间，然后LED自动熄灭。

图9-3

2．如果将图9-4电路接入图9-3中C点，电路就成了一个声控延时电灯。

 
图9-4

四、实验内容及步骤

 
图9-5

1．按照图9-5和图9-2分别在实验箱面包板上接线。

2．先对图9-2电路进行调试，将555的2脚接地，此时LED灯应点亮，再将2脚接到Vcc上，LED灯应该熄灭，否则应关闭电源仔细检查电路是否连接正确。

3．对图9-5电路进行调试，使用指针式万用表DC10V挡，测量A电对地电压，对着Mic（话筒）轻轻吹气，此时，万用表指针应随吹气而发生偏转，否则应关闭电源，仔细检查电路是否连接正确。然后调节Rp对着Mic轻轻吹气时，使万用表指针偏转角度达到最大为止。

4．完成步骤2、3之后将两部分电路按照图9-3连接起来，对着Mic吹气（或拍掌）LED灯应能点亮，并能延时一段时间后自动熄灭，记录LED灯从点亮到熄灭所用的时间。

五、实验报告

1．简述图9-3电路工作原理。

2．根据所给的RT和CT的参数，按照公式（9-3）计算图9-3电路的暂态持续时间，然后将你记录下数据与之比较，分析误差原因。

3．请你将图9-3电路改装成一个楼道声控延时灯，要求白天无论有何声响电路均不会做出响应（灯始终熄灭），只有傍晚或天黑时，电路检测到一定响度的声音后，电灯才会点亮，并延时一段时间之后自动熄灭。画出你设计的电路原理图，并简述其工作原理。

附录：

NE555和LM358的引脚排列顺序

驻极体话筒的电极区别及好坏判断