新型声控灯的设计与制作

摘要：声控灯应用较广，但易受环境的噪声干扰而产生误动作。文章介绍一款用CD4013集成电路设计制作完成的新型声控灯，其抗干扰能力比常见声控开关要强。对新型声控灯系统的结构组成，具体电路作用及工作原理做了详细的阐述，并介绍了制作步骤。
关键词：声控灯；抗旱扰；设计；制作；CD4013

0 前言
声控灯应用较广，但易受环境的噪声干扰而产生误动作。本文介绍一款用通用集成电路CD4013设计制作完成的新型声控灯，其抗干扰能力比常见声控开关要强：受二次冲击声亮，再受二次冲击声暗。而且要求二次声音的时间间隔大于0．3s，小于0．8s，满足条件的声音有效，否则无效。这样的控制才是“智能化”的控制，才是生活中需要的控制。
本声控灯由声波采集，脉冲形成、CD4013为核心组成韵单稳态电路、定时延时电路、双稳态电路、可控硅控制电路等电路组成，它们之间巧妙的作用使其只接收具有一定规律的两个冲击声响，例如，适当快慢的两次拍掌声，而对其他无规律的声响(如说话声、雷声)则不响应。本新型声控白炽灯造价便宜，仅8元左右。

1 系统设计思想和结构框图
1．1 新型声控灯的设计要求
抗干扰能力较强的新型声控灯要求如下：1)掌声响两次，灯才亮或灭；2)在2s内的掌声才有效；3)两次掌声的间隔在0．5s以上才有效；4)在5m远处击掌能进行控制。
1．2 声控灯的设计原理
设计思路：1)控制灯的亮暗，用继电器或可控硅。本设计用可控硅，其优点是所需的控制电流小，几mA足矣；体积比继电器要小。2)双稳态电路有分立元件组成的和集成电路的两种。本文采用CMOS集成电路设计：其优点是设计成的控制电路功耗小，电路的一致性好，抗干扰性强。3)声音是模拟信号，需将模拟信号转变成脉冲信号。在CMOS集成电路中，集2)、3)特点应用于一体的可用CD4013集成块来实现。4)驻极体话筒得到的声音信号较弱，要适当放大声音信号，使其有较高的灵敏度。
1．3 声控灯系统结构框图
根据上述内容，可画出本控制电路的结构方框图，如图1所示。可见系统由声音信号传感器电路、信号放大电路、CD4013为核心组成的单稳态电路和双稳态电路、可控硅控制电路、简易电源电路以及一些辅助电路构成。

2 电路设计及原理阐述
2．1 电路设计
电路设计要遵从简洁至上原则，根据系统框图所示添加器件。图2是声控灯的初始电路图，在万能板上焊接实验后，基本能满足系统的要求，但声控灵敏度太低，有效距离仅1m左右。看来需改进电路，以提高声控灵敏度。

在图2的基础上，将Q1放大的声音信号进行检波，由Q2再次放大，设计成如图3所示的声控电路，声控灵敏度大幅度提高，有效距离达到5m，满足了要求。