新型聲控燈的設計與制作

摘要：聲控燈應用較廣，但易受環境的噪聲干擾而產生誤動作。文章介紹一款用CD4013集成電路設計制作完成的新型聲控燈，其抗干擾能力比常見聲控開關要強。對新型聲控燈系統的結構組成，具體電路作用及工作原理做了詳細的闡述，并介紹了制作步驟。
關鍵詞：聲控燈；抗旱擾；設計；制作；CD4013

0 前言
聲控燈應用較廣，但易受環境的噪聲干擾而產生誤動作。本文介紹一款用通用集成電路CD4013設計制作完成的新型聲控燈，其抗干擾能力比常見聲控開關要強：受二次沖擊聲亮，再受二次沖擊聲暗。而且要求二次聲音的時間間隔大于0．3s，小于0．8s，滿足條件的聲音有效，否則無效。這樣的控制才是“智能化”的控制，才是生活中需要的控制。
本聲控燈由聲波采集，脈沖形成、CD4013為核心組成韻單穩態電路、定時延時電路、雙穩態電路、可控硅控制電路等電路組成，它們之間巧妙的作用使其只接收具有一定規律的兩個沖擊聲響，例如，適當快慢的兩次拍掌聲，而對其他無規律的聲響(如說話聲、雷聲)則不響應。本新型聲控白熾燈造價便宜，僅8元左右。

1 系統設計思想和結構框圖
1．1 新型聲控燈的設計要求
抗干擾能力較強的新型聲控燈要求如下：1)掌聲響兩次，燈才亮或滅；2)在2s內的掌聲才有效；3)兩次掌聲的間隔在0．5s以上才有效；4)在5m遠處擊掌能進行控制。
1．2 聲控燈的設計原理
設計思路：1)控制燈的亮暗，用繼電器或可控硅。本設計用可控硅，其優點是所需的控制電流小，幾mA足矣；體積比繼電器要小。2)雙穩態電路有分立元件組成的和集成電路的兩種。本文采用CMOS集成電路設計：其優點是設計成的控制電路功耗小，電路的一致性好，抗干擾性強。3)聲音是模擬信號，需將模擬信號轉變成脈沖信號。在CMOS集成電路中，集2)、3)特點應用于一體的可用CD4013集成塊來實現。4)駐極體話筒得到的聲音信號較弱，要適當放大聲音信號，使其有較高的靈敏度。
1．3 聲控燈系統結構框圖
根據上述內容，可畫出本控制電路的結構方框圖，如圖1所示。可見系統由聲音信號傳感器電路、信號放大電路、CD4013為核心組成的單穩態電路和雙穩態電路、可控硅控制電路、簡易電源電路以及一些輔助電路構成。

2 電路設計及原理闡述
2．1 電路設計
電路設計要遵從簡潔至上原則，根據系統框圖所示添加器件。圖2是聲控燈的初始電路圖，在萬能板上焊接實驗后，基本能滿足系統的要求，但聲控靈敏度太低，有效距離僅1m左右。看來需改進電路，以提高聲控靈敏度。

在圖2的基礎上，將Q1放大的聲音信號進行檢波，由Q2再次放大，設計成如圖3所示的聲控電路，聲控靈敏度大幅度提高，有效距離達到5m，滿足了要求。