Разработка звукового выключателя

Размещено на http://www.allbest.ru

Контрольная работа

по дисциплине «Цифровая электроника»

на тему «Разработка звукового выключателя»

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Обоснование схемы

Выбор элементной базы

Расчет себестоимости

Заключение

Литература

Приложение

ВВЕДЕНИЕ

В данной курсовой работе необходимо разработать включатель освещения, реагирующий на звуковой сигнал и автоматически отключающийся через 30 секунд. Разработанный выключатель имеет два режима:

первый режим: хлопок - включается тусклый свет (режим неполного освещения);

второй режим: хлопок (второй по счету) включается яркий свет (режим полного освещения);

третий режим: автоматическое отключение через 30 секунд.

Напряжение питания 220В при частоте сети 50Гц.

Разрабатываемый звуковой включатель освещения должен реализовываться на логических элементах.

ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ

По задание разрабатываемый выключатель реагирует на звук, поэтому в схеме необходим микрофон, сигнал с которого после фильтрации поступает на компаратор, где происходит сравнение с опорным напряжением. Если опорное напряжение превышает входящие напряжение после фильтра, то на выходе получается логическая единица, если наоборот, то на выходе логический ноль. Далее сигнал поступает на счетчик, где ведется счет входящим импульсам. Ключ необходим для включения нагрузки. Структурная схема представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурная схема звукового выключателя

ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙБАЗЫ

Рассмотрим элементы схемы и выберем необходимые элементы, которые бы отвечали требованиям схемы.

1 . Блок микрофон (приложение А).

Микрофон выберем ECM-10. Он обладает следующими характеристиками:

ИмпедансЃFнизкий

Напряжение питанияЃF1.5V

Диапазон рабочего напряженияЃF1.5V - 10V

Потребляемый токЃF0.5mA MAX

Отношение сигнал/шумЃFот 40 dB

Предельное звуковое давлениеЃF120 dB

2. Блок ФНЧ(фильтра низкой частоты).

В основе ФНЧ лежит RC цепочка. Рассчитаем ее параметры.

Основная часть энергии хлопка сосредоточена в диапазоне от 200 до 700 Гц (черный цвет на спектрограмме). Спектр мощности звука в этом диапазоне показан на рисунке 3. Реально при хлопке в зале создается звуковая волна в 500 Гц с периодом, равным 2 мс, и длительностью трех-четырех периодов, приблизительно равной 6…8 мс.[http://rus.625-net.ru/audioproducer/2004/05/time.htm]/ Рассчитаем фильтр для этой частоты w=1/RC. Допустим С=0,1 мкФ,

w=2pi*f=2pi*500=1000*pi(рад/с);

Тогда pi*1000=1/(R 10-7), R=3.18кОм, выбираем ближайшее в ряду значение 3,3кОм.

3. Компаратор(Приложение Б)

В качестве компаратора выберем микросхему LM111QML. Она обладает высокой скоростью переключения, и малым потреблением (0.2мкА при напряжении питания 5В).

4. Счетчик

В качестве счетчика выберем микросхему 54LS169. Это популярный счетчик, как в радиолюбительских кругах, так и в кругах профессиональных разработчиков электронных схем. Микросхема обладает высоким быстродействием (20нс), а так же малым током потребления (20мА при напряжении питания 5В).

5. Источник опорного напряжения

В качестве источника опорного напряжения выберем микросхему LM4120. Это высокоточный источник опорного напряжения, схема включения которого позволяет варьировать напряжение опорного уровня в пределах от 0В до напряжения питания. Это позволит выбирать порог включения нагрузки в зависимости от громкости хлопка. В рабочем режиме микросхема потребляет 160мкА при напряжении питания 5В.

6. Ключ

В качестве ключа будем использовать биполярный n-p-n транзистор BC368. Напряжение питания транзистора взято с запасом и составляет 12В при допустимом постоянной действующем напряжении 20В.

7. Запирающие диоды

Для того чтобы напряжение с одного выхода счетчика не попадала на другой выход при их сложении, необходимо использовать запирающие диоды. Воспользуемся наиболее популярными диодами 1N4841. При их незначительной цене они обладают расширенными параметрами напряжения пробоя, максимального обратного напряжения и максимальной величины прямого тока.

Так как по зданию по 220 в то возможно использовать преобразователь напряжения с 220В на сдвоенное напряжение +5В и +12В. Выберем AC/DC преобразователь серии ГЕЛИЙ HL30 - HL30A-230WS512 преимуществом является малые габариты (101 x 51 x 20 мм). Параметры:

Диапазон входного напряжения ~100…240 В

Выходная мощность* 30 Вт

Выходное напряжение / номинальный выходной ток 5 В / 3 A, 12 В / 1 A

Рисунок 2- Внешний вид преобразователя

звуковой выключатель клеммник

Для подачи входного напряжения на преобразователь используем клеммник 300 021 12.

Рисунок 3 - внешний вид клеммника

Технические параметры 300-021-12

РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ

Рассчитаем предварительную стоимость разработки звукового выключателя.

Таблица 1. Стоимость элементов

В итоге получается, что цена компонентов разрабатываемого устройства составляет 1555 российских рублей, что по курсу нацбанка Беларуси на 5.06.11г. составляет 277790 рублей. Стоит отметить, что две трети данной стоимости составляет преобразователь напряжений, который преобразует с переменного напряжения два постоянных 5В и 12В.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе разработан звуковой выключатель. Разработанный выключатель имеет три режима:

первый режим -

Хлопок включается тусклый свет(режим неполного освещения);

Второй режим-

Хлопок (второй по счету) включается яркий свет (режим полного освещения);

Третий режим-

Хлопок (третий по счету) выключается полностью освещение.

Напряжение питания 220В при частоте сети 50Гц.

Разработанный звуковой выключатель предполагается выполнить логических элементах с использование логики, счетчиков .

Для преобразование напряжения из 220в в 5В был выбран HL30A-230WS512. Данный преобразователь занимает достаточно большие размеры, поэтому остальную схему можно реализовать с обратной стороны платы, на которую будет крепиться данный модуль.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

В.С. Мишуров. Электроника. - Томск: ТУСУР., 2010-148 с.

Петрович В.П. Силовые преобразователи энергии. Учебное пособие. - Томск: Изд. ТПУ, 2010.-154с.

Белопольский И.И. Расчет трансформаторов. - М.: Энергия., 2009.

Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Сахаров Ю.В. Справочник: Силовые полупроводниковые приборы. М.: Энергия, 2012.

Полупроводниковые выпрямители/Под редакцией Ковалева Ф.И., Мостковой Г.П., М.: Энергия, 2008.

ПРИЛОЖЕНИЕ

СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ

Размещено на Allbest.ru