声控电路实习教学

声控电路实习教学

1 声控电路示教板和实物图

为了让学生理解声控电路的原理，学会声控电路所用的电子元件的选用、检测方法，掌握声控电路的安装、调试、制作方法，我设计制作了声控电路示教板和声控电路示教装置。

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2 声控电路的原理

2.1声控电路原理图

2.2声控电路的原理

(1)本电路由电容降压桥式整流直流稳压电源、信号转换放大电路、双稳态触发电路、功放推动电路等组成。 当拍手(击掌)声被驻极体电容传声器MIC转换成电信号，经VTl、VT2放大后，这个放大脉冲信号又通过电容C6、C7耦合到晶体三极管VT3和VT4组成的双稳态触发器的计数输入端(CP端)，使触发器翻转。此时如晶体三极管VT4截止，其集电极电位升高，促使晶体二极管D3正向导通，给晶体三极管VT5加了正向偏置，于是VT5饱和导通，则继电器K得电吸合，常开触点K闭合，接通交流接触器J的线圈电源，再由交流接触器J的常开触头去控制各种电器设备，以实现声控。本示教装置控制220V的灯泡，使之发亮。

3 相关理论知识讲解

3.1电容降压

3.1.1电容降压原理

当一个正弦交流电源U(如220VAC 50HZ)施加在电容电路上时，电容器两极板上的电荷，极板间的电场都是时间的函数。也就是说：电容器上电压电流的有效值和幅值同样遵循欧姆定律。

即加在电容上的电压幅值一定，频率一定时，就会流过一个稳定的正弦交流电流ic。容抗越小(电容值越大)，流过电容器的电流越大，在电容器上串联一个合适的负载，就能得到一个降低的电压源，可经过整流，滤波，稳压输出。

电容在电路中只是吞吐能量，而不消耗能量，所以电容降压型电路的效率很高。

电容降压电路由降压电容，限流，整流滤波和稳压分流等电路组成。

(1)降压电容：相当于普通稳压电路中的降压变压器，直接接入交流电源回路中，几乎承受全部的交流电源电压，因此降压电容应选用无极性的金属膜电容(METALLIZED POLY，ESTER FILM CAPACITOR)。

(2)限流电路：在合上电源的瞬间，有可能是电源电压的正或负半周的峰一峰值，此时瞬间电流会很大，因此在回路中需串联一个限流电阻，以保证电路的安全。

(3)整流滤波：有半波整流和全波整流，与普通的直流稳压电源电路的设计要求相同。

(4)稳压分流：电压降压回路中，电流有效值I是稳定的，不受负载电流大小变化的影响，因此在稳压电路中，要有分流回路，以响应负载电流的大小变化。 市电经过cl降压后到D2，D2完成半波整流，C2对整流后的脉动直流滤波，D3稳压，输出稳定的直流电压给负载。R1是电源关闭后C1的电荷泄放电阻。DI是为了在市电的负半周给C1提供充放电通路，因为要保证Cl在整个交流电周期内都是工作的。

3.1.3电容降压桥式整流电路

3.1.4电容降压注意事项

电容降压是一种低成本，不安全的应用，没有和220V隔离，电路应该放在一般接触不到的地方。

(1)不能应用在大功率场合，不能用在负载变化或者不确定的场合；

(2)降压电容一般要接在火线上(纯交流电路除外)，电路的零，火线不能接反，这一点可以用三脚插头来强制，或者标注清楚：

(3)降压电容必须是无极性电容，耐压值要大于400V(常用金属膜CBB)：

(4)主要根据负载的电流大小和交流电频率来选择电容；

(5)需要直流输出，稳压管一定要有。

3.2驻极体话筒

3.2.1结构与原理

话筒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(背称为背电极)构成。驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙。形成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上的金属层。

作为两个电极构成一个平板电容器。电容的两极之间有输出电极。由于驻极体薄膜上分布有自由电荷。当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时；改变了电容两极版之间的距离，从而引起电容的容量发生变化，由手驻极体上的电荷数始终保持恒定，根据公式：Q=CU所以当c变化时必然引起电容器两端电压u的变化，从而输出电信号，实现声一电的变换。由于实际电容器的电容量很小，输出的电信号极为微弱，输出阻抗极高，可达数百兆欧以上。因此，它不能直接与放大电路相连接，必须连接阻抗变换器。通常用一个专用的场效应管和一个二极管复合组成阻抗变换器。内部电气原理

这样，驻极体话筒的输出线便有三根。即源极s，一般用蓝色塑线，漏极D，一般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。

3.2.2驻极体话筒的输出接点形式

(1)二接点形式

A、漏极输出一将S与外壳地相接的输出

B、源极输出—将D与外壳地相接的输出

(2)三点输出一三个脚分别输出

3.3双稳态电路

在电子电路中双稳态电路的特点是：它有两个稳定状态，在没有外来触发信号的作用下。电路始终处于原来的稳定状态。由于它具有两个稳定状态，故称为双稳态电路。在外加输入触发信号作用下，双稳态电路从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态。

4 相关工艺知识讲解

4.1声控电路所用材料一览表

4.2元件选择

VTl VT2选用9014高增益三极管，其穿透电流要小，β>150，晶体三极管VT3 VT4选用9011，β≥100，要求VT3和VT4配对使用，其β值误差不超过5％，VT5选用8050，B≥80，其它元件按电路图选择。

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4.2.1三极管

(1)特性及参数

90系列三极管大多是以90字为开头的，但也有以ST90、c或A90、S90、SS90、UTC90开头的，它们的管脚排列如下：

(2)用数字万用表测量测三极管的hFE值

根据被测管的类型(PNP或NPN)的不同，把量程开关转~"PNP”或"NPN”处，再把被测管的三个脚插入相应的e、b、c孔内，此时，显示屏将显示出hFE值的大小。

4.2.2驻极体话筒的测量

(1)判别驻极体话筒的漏极D和源极S

将万用表拨至Rxlkfl档，黑表笔接任一极，红表笔接另一极。再对调两表笔，比较两次测量结果，阻值较小时，黑表笔接的是源极，红表笔接的是漏极

(2)话筒灵敏度简单测试。

将万用表拨至Rxl00档，两表笔分别接话筒两电极(注意不能错接到话筒的接地极)，待万用表显示一定读数后，用嘴对准话筒轻轻吹气(吹气速度慢而均匀)，边吹气边观察表针的摆动幅度。吹气瞬间表针摆动幅度越大，话筒灵敏度就越高，送话、录音效果就越好。若摆动幅度不大(微动)或根本不摆动，说明此话筒性能差，不宜应用。

4.2.3电容器

(1)用万用表测量电容

判断电源电容的好坏一般采用万用表的电阻档进行测量。具体方法为：将电容两管脚短路进行放电，用万用表的黑表笔接电解电容的正极。红表笔接负极(对指针式万用表，用数字式万用表测量时表笔互调)，正常时表针应先向电阻小的方向摆动，然后逐渐返回直至无穷大处。表针的摆动幅度越大或返回的速度越慢，说明电容的容量越大，反之则说明电容的容量越小，如表针指在中间某处不再变化，说明此电容漏电，如电阻指示值很小或为零，则表明此电容已击穿短路，因万用表使用的电池电压一般很低，所以在测量低耐压的电容时比较准确。

(2)电解电容极性的判别

测量时，先假定某极为“+”极，让其与万用表的黑表笔相接，另一电极与万用表的红表笔相接，记下表针停止的刻度(表针靠左阻值大)，然后将电容器放电(既两根引线碰一下)，两只表笔对调，重新进行测量。两次测量中，表针最后停留的位置靠左(阻值大)的那次，黑表笔接的就是电解电容的正极。

(3)用数字万用表检测电容器，可按以下方法进行。

A、用电容档直接检测 B、用蜂鸣器档检测 4.2.4二极管和稳压管的区分

根据二者反向击穿电压在数值上的差异及稳定性，可以区分标记不清楚的稳压管和普通二极管。利用兆欧表提供合适的反向击穿电压，将被测管反向击穿。选择万用表的10VDC档或50VDV档测出反向击穿电压值，数值在40V以上的是二极管，低于40V的稳压管。 利用万用表的电阻档也可以区分稳压管与半导体二极管。具体方法是，首先用R×1k档测量正、反向电阻，确定被测管的正、负极。然后将万用表拨于Rxlok档，如图所示，黑表笔接负极，红表笔接正极，由表内9 15V叠层电池提供反向电压。其中，电阻读数较小的是稳压管，电阻为无穷大的二极管。此方法只能测量反向击电压比Rxlok档电池电压低的稳压管。

4.3点阵板的焊接方法

(1)先在纸上做好初步的布局，然后用铅笔画到洞洞板正面(元件面)，继而也可以将走线也规划出来，方便自己焊接。

(2)善于利用元器件的引脚，洞洞板的焊接需要大量的跨接、跳线等，不要急于剪断元器件多余的引脚，有时候直接跨接到周围待连接的元器件引脚上会事半功倍。另外，本着节约材料的目的，可以把剪断的元器件引脚收集起来作为跳线用材料。

(3)掌握好电烙铁的温度和焊接时间，选择恰当的烙铁头和焊点的接触位置，采用五步焊接的方法才可能得到良好的焊点。

4.4用数字万用表检查线路的通、断

量程开关拨至蜂鸣器档，红、黑表笔分别接“V.W”和“COM”。若被测线路电阻低于规定值(20士10W)，蜂鸣器可发出声音，说明电路是通的。反之，则不通。由于操作者不需读出电阻值，仅凭听觉即可作出判断，所以利用蜂鸣器来检查线路，既迅速又方便。

4.5评分标准

5 声控电路的调试

按要求选出元件后在电子万能板上焊接好，经仔细检查即可进行调试。

第一步：测量电容降压桥式整流直流稳压电源，用万用表直流电压档测量稳压管D5二端电压为12V，电源电路正常。

由于本电路使用220V交流，因此在测量调试时必须注意安全，为了安全起见，以下步骤可以断开电容降压电源，在调试时用12V直流电源代替。

第二步：调试双稳态触发电路。用万用表直流电压档，分别测量VT3和VT4管的集电极对地电压，饱的时应为0.3伏左右，截止时应为7 9伏左右。然后用小起子快速碰触CP端，这时电路应翻转。 第四步：末级调试时在VT5集电极串入100mA直流电流表，调节R14，使吸合电流达到继电器的额定值。

6 声控电路示教装置在实习教学中的作用

(1)通过演示声控电路，让学生用掌声来控制电灯，激发了学生的学习积极性，极大地提高了学生实习兴趣。一旦学生对学习发生了浓厚兴趣，就会充分发挥自己的积极性和主动性，就能收到事半功倍的效果。

(2)通过讲解声控电路，学生掌握了声控电路的组成和各部分的作用。本示教装置由电容降压桥式整流直流稳压电源电路、信号放大电路、双稳态触发电路等组成，而对这些单个电路学生都已安装过了，将这样简单电路巧妙地结合在一起组成声控电路，学生的思路更清晰，学习兴趣更能厚。

(3)通过安装声控电路，首先学生学会了电子元器件的符号、作用和识别方法，并能与实物一一对应：其次学生掌握了电子元器件的检测方法判断方法，能选择电子元件：第三学生学会了焊接电子元器件的方法和步骤，会使用电烙铁焊接电子元器件；第四学生学会了电子线路的布局和安装。

(4)通过调试声控电路，学生学会了常见电子线路的测试方法及故障检修方法和检修步骤。在实习教学中可以提出以下问题供学生选择和实际安装操作：电容降压桥式整流电路如何改为电容降压半波整流电路?电阻R3用电位器来代替如何调节声音放大电路的工作点?改变R2或C3电路会有什么现象?双稳态电路二种稳态如何测量?如何将电路改为有掌声来继电器得电延时一段时间又矢电?