摘 要:声控闪烁灯是利用微型话筒把声信号转化为电信号,使小灯随着音频信号的强弱进行闪烁。笔者就中职电子实训课上用面包板做的声控闪烁灯电路做了详细介绍,包括声控闪烁灯原理图及分析、元器件检测、电路组装与调试等,为电子实训课做了有益的尝试。
关键词:声控 闪烁灯 面包板 组装 调试
中图分类号:TM13文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)12(b)-0083-02
声控技术是利用微型话筒把声信号转化为电信号,从而实现声音对灯的控制。伤残病人用声音就可以打开门窗、窗帘、电灯等。在现实生活中,我们所接触的声控实例很多:声控闪烁灯、声控楼道灯、声控玩具、声控手机、音乐喷泉等。
声控闪烁灯是声控技术在实际生活中的具体应用,其现象是小灯会随着音频信号的强弱进行闪烁。当有声音较大时,小灯闪烁发光;声音较小或无声时,小灯不发光。同时,电路还具有延时的功能。如何用微型话筒实现声控的功能呢？同时如何利用元器件实现延迟的功能呢？在电子课的项目实训教学中,我带领学生用面包板做了尝试,效果不错。具体分析如下:
1 声控闪烁灯原理图及分析
声控闪烁灯是利用了声学和电学的主要原理,即用声音传感器将声音信号转换为电信号从而推动晶体三极管使电路导通工作。声控闪烁灯电路主要由拾音器(驻极体电容话筒)、晶体管放大器和发光二极管等构成。当有声音时,其声音将被拾音器拾取,并被转换为电信号,此时灯亮(如图1)。
静态时,VT1处于临界饱和状态,使VT2截止,LED1和LED2皆不发光,R1给电容话筒MIC提供偏置电流,话筒拾取室内环境中的声波信号后即转为相应的电信号,经电容C1送到VT1的基极进行放大,VT1、VT2组成两级直接耦合放大电路,只要选取合适的R2、R3便无声波信号继续通过。VT1处于临界饱和状态,而使VT2处于截止状态,两只LED中无电流流过而不发光。当MIC拾取声波信号后,就有音频信号注入VT1的基极,其信号的负半周使VT1退出饱和状态,VT1的集电极电压上升。VT2导通,LED1和LED2点亮发光,当输入音频信号较弱时,不足以使VT1退出饱和状态,LED1和LED2仍保持熄灭状态,只有较强信号输入时,以光二极管才点亮发光,所以,LED1和LED2能随着环境声音(如音乐、说话)信号的强弱起伏而闪烁发光。
2 元器件检测
在安装之前,应用万用表认真检测各元器件是否正常,重点检测发光二极管的单向导电性、话筒能否正常工作以及三极管的管脚顺序排列等。
2.1 驻极体话筒
驻极体话筒MIC的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极构成。驻极体话筒灵敏度越高,其效果越好。它的外形和测试方法见图2,对话筒吹气时,万用表指针摆动越大,驻极体话筒越灵敏。接入电路时要区分极性,和外壳相连的为负极、接地,另一个则为正极。
2.2 三极管
图3为三极管的示意图,型号规格为9014NPN型。
三极管如图所示的摆放,标1的引脚为发射极,中间引脚为基极,另一个引脚为集电极。
2.3 电解电容
图4为电解电容,其管脚有正负之分,长脚为正,短脚为负。
另外,三只金属膜电阻可以通过色环电阻读取的方式读出电阻值,并用万用表加以检验。
3 电路组装与调试
此项目我们采用面包板来进行组装和调试。面包板具有插接方便、省时、便于修改、安全、节省成本、加深电路的理解等众多优点,是电子专业老师的好帮手。在面包板上进行电路的连接时,要注意:面包板的五个孔一排的均是导通的;元器件管脚不宜太长,否则可能短路;电源和地所连接的一列不全相连;三极管、电解电容不要接反。图5为插接参考图:
通电后先测试VT1的集电极电位使其在0.2-0.4V之间,如果该电压太低则施加声音信号后VT1不能退出饱和,VT2则不能到导通;如果该电压超过VT2的死区电压,则静态时VT2就导通,使LED1和LED2点亮发光。
本实验中,一定要注意用电安全。在测量、组装、调试时,务必不能给线路板通电,只有在组装调试结束经老师检查无误后才能通电试验。
4 思考与总结
大部分的同学都能在老师的指导下进行电路的插接与调试,并且看到了闪烁效果,觉得学有所用,大大激发了同学们学习电子课程的热情和积极性,成功后喜悦的表情溢于言表此时,教师提出问题:如需大声说话发光管才闪烁,应该怎么调节电路？将知识进一步拓展提高,让学有余力的同学能根据老师的原理分析找到答案:可以适当减小R3,也可更换值更大的三极管。至此,此项目的理论和实践目标均已基本达到。面包板的电路调试成功后,教师可以指导学生在万能板上安装接线图并进行焊接,这样声控闪烁灯的成品就做好了。
声控闪烁灯电路尽管也能实现对灯的控制功能,但其功能还是不完善的,为此应对其电路进行完善提高:如将声控和光控有效组合成声光控延时电路,这样才具有更为现实的意义。
参考文献
[1]刘立财.用光敏二极管和微型话筒制作楼道灯的声光控开关.物理教学探讨,2009,4.
[2]公维余.基于项目的教学模式——以“声控楼道灯模型设计制作”为例.北京教育学院学报(自然科学版),2010,6.
[3]哈勃视野.声控闪光LED灯电路.
[4]北京电子科技职业学院实训项目:声控灯的制作.
