淺談傳感器與邏輯電路的應(yīng)用

摘要目前，電子技術(shù)產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于全社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，電子控制技術(shù)的應(yīng)用也是越來(lái)越廣泛。本文以聲光控延時(shí)開關(guān)為例，淺淡了傳感器與邏輯電路在電子電路中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞傳感器;邏輯電路

中圖分類號(hào)TM925文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2009)121-0007-01

電子技術(shù)及產(chǎn)品的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，住宅小區(qū)的樓道內(nèi)常用聲光控延時(shí)開關(guān)，在天黑以后有人走過(guò)發(fā)出聲音時(shí)，樓道燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，延時(shí)幾分鐘后會(huì)自動(dòng)熄滅。在聲光控延時(shí)開關(guān)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要用到許多傳感器和邏輯電路的知識(shí)。

1關(guān)鍵的電學(xué)元件

電路中的主要控制元器件是使用了集成電路CD4011。與非門集成電路CD4011(如圖1)，與課本上介紹的集成電路74LS00相似，其內(nèi)部含有4個(gè)獨(dú)立的與非門vd1～vd4，用VDD和Vss兩腳供電(如圖2)。與非門是與門之后加一個(gè)非門組成，其真值表如圖3。

電路中的主要傳感器元器件是駐極體話筒(如圖4)和光敏電阻器(如圖6)

駐極體電容話筒有兩塊金屬板(如圖5)，其中一塊表面涂有駐極體薄膜，當(dāng)膜片受到振動(dòng)、摩擦?xí)r，膜片上會(huì)出現(xiàn)表面電荷。駐極體膜片上的電荷量由于聲音氣流變化而發(fā)生變化微弱電流。

光敏電阻器又稱光導(dǎo)管，特性是在特定光的照射下，其阻值迅速減小，可用于檢測(cè)可見光。根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器:紫外光敏電阻器，紅外光敏電阻器和可見光光敏電阻器。廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)控制電路(如自動(dòng)照明燈控制電路、自動(dòng)報(bào)警電路等)、家用電器(如電視機(jī)中的亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)，照相機(jī)的自動(dòng)曝光控制等)及各種測(cè)量?jī)x器中。

電路中的主要執(zhí)行元器件是可控硅。與三極管的外觀類似，可控硅也有三極，是一種具有三個(gè)PN 結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率可控整流電子元件。它的功用不僅是整流，還可以用作無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)以快速接通或切斷電路。要使可控硅導(dǎo)通，一是在它的陽(yáng)極A與陰極K之間外加正向電壓，二是在它的控制極G與陰極K之間輸入一個(gè)正向觸發(fā)電壓。導(dǎo)通后，去掉觸發(fā)電壓，仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)。如果陽(yáng)極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不能導(dǎo)通。

三極管的有三個(gè)極，發(fā)射極E、基極B和集電極C。工作時(shí)，在BE極間加上很小的電流IB，就可以控制CE極間很大的電流Ic，放大率β=Ic/Ib?？梢娙龢O管是成比例的放大電流的元件。

2電路的工作原理

1)供電線路，如(圖9)整流二極管vd1～vd4將交流220v進(jìn)行橋式整流，變成脈動(dòng)直流電，又經(jīng)R1降壓，C2濾波后即為電路的直流電源，為BM、VT、通過(guò)7和14號(hào)腿給集成塊的CD4011供電。

2)控制電路，電路原理(圖10)

(1)聲音傳感器信號(hào)通過(guò)放大電路得到一路信號(hào)，光傳感器得到另一路信號(hào)一起進(jìn)入與非門D1進(jìn)行判定。聲音信號(hào)(腳步聲、掌聲等)由駐極體話筒BM接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)C1耦合到VT的基極進(jìn)行電壓放大，放大的高電平信號(hào)送到D1的2腳(圖11)。為了使聲光控開關(guān)在白天開關(guān)斷開，由光敏電阻RG等元件組成光控電路，R5和RG組成串聯(lián)分壓電路，夜晚環(huán)境無(wú)光時(shí)，光敏電阻的阻值很大，RG兩端的電壓高，高電平信號(hào)送到D1的1腳(圖12)。與非門(D1)的兩腳都是高電平(值為1)時(shí)，在3腳輸出低電平(值為0)。

(2)D1的3腳輸出低電平(值為0)信號(hào)同時(shí)輸入與非門(D2)的5.6兩腳，D2的輸出端4腳會(huì)輸出高電平(值為1)經(jīng)二極管進(jìn)入延時(shí)控制電路。給C3充電，充滿電后經(jīng)R8放電。高電平間t=2πR8C3，改變R8或C3的值，可改變延時(shí)時(shí)間。高電平信號(hào)再經(jīng)與非門(D3.D4)兩級(jí)整形電路，將方波信號(hào)進(jìn)行整形，從11腿輸出還是高電平信號(hào)。

(3)D4的11腿輸出高電平信號(hào)使單向可控硅導(dǎo)通，電子開關(guān)閉合;c3充滿電后只向r8放電，當(dāng)放電到一定電平時(shí)，經(jīng)與非門(D3、D4)輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關(guān)斷開，完成一次完整的電子開關(guān)由開到關(guān)的過(guò)程。

3結(jié)論

利用傳感器與邏輯電路的組合，可以實(shí)現(xiàn)聲光電的綜合控制，為其它更復(fù)雜的電子電路的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供有效實(shí)用的基礎(chǔ)模型。