专利名称：步频信号控制的声光控开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种声光控开关，具体地说，涉及一种用步频信号控制的声光控开关，属于电子技术领域。
背景技术：
声光控制开关可以实现在光线较暗和遇到声响时，路灯自动点亮，从而达到人来灯亮、人走灯熄的效果。这种开关不仅节约了电能，而且延长了灯泡的使用寿命，现广泛应用于楼梯、走廊、卫生间及生活小区等公共场所的照明控制。目前，传统的声光控制开关是以检测声音信号强度来实现控制的，其存在两个缺点一是声光控开关以声音信号的强度来开启电路，为了提高抗干扰能力其灵敏度都做的较低，一般的脚步声不能使这种开关开启，使用者往往要发出一个较大的声音信号才能启动它，所以使用时不够方便；二是这种开关不能抑制单一的声音信号，容易受到外界强声音信号的干扰而误启动，经常会出现楼下汽车鸣笛全楼楼道灯全亮的情况发生，开关的误动作率高。
实用新型内容本实用新型要解决的问题是针对以上不足，提供一种步频信号控制的声光控开关。通过检测人走路的步频信号控制的声光开关，这种声光控开关用接收到的人走路时产生的l-3Hz的步频信号启动，与声音的强弱无关，能够有效的避免一些噪声的影响，可靠性高，其他噪声信号无效可做得灵敏度更高，启动更容易，使用时更加方便。为解决以上问题，本实用新型所采用的技术方案是步频信号控制的声光控开关， 其特征在于所述声光控开关包括柱极体话筒、音频信号放大电路、方波产生电路、低通滤波电路、整形电路、光敏电阻R9、光信号处理电路、清零电路、计数器和定时器；柱极体话筒，用来接收声频信号，将声频信号输出；音频信号放大电路，与柱极体话筒连接，接收柱极体话筒输出的声频信号并放大处理；方波产生电路，与音频信号放大电路连接，将音频信号放大电路输出的信号转变成宽度为O. 06S的方波脉冲信号输出；低通滤波电路，与方波产生电路连接，用于滤除音频信号中的高频分量，输出反映步频快慢的低频信号；整形电路和清零电路，分别与低通滤波电路的输出端连接，根据低通滤波电路输出电压的大小分别区分高于3HZ信号和低于IHz的步频信号；光信号处理电路，输入端与光敏电阻R9连接，输出端与计数器的清零端连接；计数器，与整形电路和清零电路的输出端连接，接收整形电路输出的脉冲进行计数，接收清零电路输出的电压进行清零或工作；定时器，与计数器和晶闸管SCR连接，接收计数器输出的控制电压，驱动晶闸管SCR导通。作为上述技术方案的进一步改进所述低通滤波电路由二极管D1、电阻R1、电阻R2、电容Cl和电容C2组成，二极管 Dl的正极接方波产生电路的输出端，二极管Dl的负极经电阻Rl接电阻R2、电容Cl和电容 C2的一端，电阻R2、电容Cl和电容C2的另一端接地。所述整形电路由第二电压比较器U1B、电阻R3、电阻R4和电阻R5组成，第二电压比较器UlB的反相端经电阻R3接低通滤波电路的输出端，第二电压比较器UlB的正相端经电阻R4接地并经电阻R5接电源。所述清零电路由第三电压比较器U1C、电阻R6、电阻R7和电阻R8组成，第三电压比较器UlC的反相端经电阻R7接地并经电阻R8接电源，同相端经电阻R6接低通滤波电路的输出端。所述光信号处理电路由光敏电阻R9、第四电压比较器U1D、电阻R10、电阻Rll和电阻R12组成，第四电压比较器UlD的反相输入端接光敏电阻R9、电阻RlO的一端，电阻RlO 的另一端接地，光敏电阻R9的另一端接电源，第四电压比较器UlD的正相输入端经电阻Rll 接地并经电阻Rl2接电源。所述计数器的CLK端接整形电路的输出端，计数器的CLR清零端接光信号处理电路、清零电路的输出端。本实用新型采取以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点以低通滤波电路输出电压的大小作为检测音频信号频率大小的依据，所以电路中两个控制点电压的选择对电路能否正常工作是非常关键的，选3. 8V电压作为3Hz信号的控制点，I. 4V电压作为IHz 信号的控制点，当低通滤波电路元件参数不同时这两个控制点的取值点不一样，实现了以步频信号为检测信号，控制对象针对走路信号，电路采用了放大能力强的电压比较器，提高了电路的灵敏性和抗干扰能力，更好的实现了路灯的控制效果。
以下结合附图和实施对本实用新型作进一步说明。
附图I为本实用新型实施例中声光控开关的结构框图；附图2为本实用新型实施例中音频信号放大电路和方波产生电路的电路图；附图3为本实用新型实施例中低通滤波电路、整形电路和清零电路的电路图；附图4为本实用新型实施例中光信号处理电路、计数器和定时器的电路图；附图5为本实用新型实施例中电源电路的电路图；图中，I-柱极体话筒，2-音频信号放大电路，3-方波产生电路，4-低通滤波电路，5-整形电路，6-光彳目号处理电路，7-清零电路，8-计数器，9-定时器。
具体实施方式
实施例，如图I所示，步频信号控制的声光控开关，包括柱极体话筒I、音频信号放大电路2、方波产生电路3、低通滤波电路4、整形电路5、光敏电阻R9、光信号处理电路6、清零电路7、计数器8和定时器9 ；[0030]柱极体话筒1，用来接收声频信号，将声频信号输出；音频信号放大电路2，与柱极体话筒I连接，接收柱极体话筒I输出的声频信号并放大处理；方波产生电路3，与音频信号放大电路2连接，将音频信号放大电路2输出的信号转变成宽度为O. 06S的方波脉冲信号输出；低通滤波电路4，与方波产生电路3连接，用于滤除音频信号中的高频分量，输出反映步频快慢的低频信号；整形电路5和清零电路7，分别与低通滤波电路4的输出端连接，根据低通滤波电路4输出电压的大小分别区分高于3Hz信号和低于IHz的步频信号；光信号处理电路6，输入端与光敏电阻R9连接，输出端与计数器8的清零端连接；计数器8，与整形电路5和清零电路7连接，接收整形电路5输出的脉冲进行计数， 接收清零电路7输出的电压进行清零或工作；定时器9，与计数器8和晶闸管SCR连接，接收计数器8输出的控制电压，驱动晶闸管SCR导通。声光控开关中用了一块四运算放大器芯片LM324AD，LM324AD由第一电压比较器 U1A、第二电压比较器U1B、第三电压比较器UlC和第四电压比较器UlD组成，第一电压比较器UlA用于音频信号放大，第二电压比较器UlB用于整形电路5，第三电压比较器UlC用于清零电路7，第四电压比较器UlD用于光信号处理电路6。如图2所不,音频信号放大电路2由第一电压比较器U1A、电容C7、电阻R18、电阻 R19、电阻R20、电阻R21组成，柱极体话筒I接收声音信号后转换成电信号，经电容器C7耦合到第一电压比较器UlA,第一电压比较器UlA的同相端阈值电压取200mV,声音信号幅度在200mV以下时第一电压比较器UlA输出保持高电平无信号输出，在200mV以上时的声音信号进行放大，这样音频信号放大电路2就屏蔽掉了 200mV以下的噪音信号。第一电压比较器UlA具有很高的放大倍数，选取的音频信号被放大成方波脉冲输出。由于步频信号持续时间短，音频放大电路输出的步频脉冲宽度远远小于其他信号，如说话声音信号的脉冲宽度，在后面的低通滤波电路4中步频信号容易丢失，于是在音频信号放大电路2的后面加了一级方波信号产生电路3。方波产生电路3由集成块U2、电阻R22、电容C8、电容C9组成，集成块U2的型号为 NE555，电阻R22、电容C8为定时元件，电路动作保持时间取O. 06S，每接收一个步频信号就输出一个宽度为O. 06S的脉冲,这样电路输出的脉冲信号宽度就不受输入音频信号的强弱、宽度的影响，提高了电路的灵敏度和抗干扰能力。如图3所示，低通滤波电路4由二极管Dl、电阻R1、电阻R2、电容Cl和电容C2组成，二极管Dl的正极接方波产生电路3的输出端，二极管Dl的负极经电阻Rl接电阻R2、电容Cl和电容C2的一端，电阻R2、电容Cl和电容C2的另一端接地；它接受方波产生电路3 输出的信号后滤除其中的高频分量选取低频的步频信号，在无输入信号和输入信号频率很高时输出4. 6V左右的直流电压，在步频信号时频率越低输出电压越小，当步频信号频率为 3Hz时输出电压为3. 8V，步频信号频率为4Hz时电压值为4. 2V，在输入的两脉冲时间间隔超过IS时其输出电压为I. 4V，利用这个电压值作为清零电路7的检测电压。整形电路5由第二电压比较器U1B、电阻R3、电阻R4和电阻R5组成，第二电压比较器UlB的反相端经电阻R3接低通滤波电路4的输出端，第二电压比较器UlB的正相端经电阻R4接地并经电阻R5接电源，是一个定值电压比较器，反相端阈值设定为3. 8V，整形电路5只有在输入信号频率在3Hz以下时才翻转并输出正脉冲信号，信号频率在3Hz以上时电路不翻转没有脉冲信号输出，整形电路5输出的脉冲信号输入到计数器8的CLK端进行计数。清零电路7由第三电压比较器U1C、电阻R6、电阻R7和电阻R8组成，第三电压比较器UlC的反相端经电阻R7接地并经电阻R8接电源，反相端的电压值取I. 4V，同相端经电阻R6接低通滤波电路4的输出信号，第三电压比较器UlC的输出端经反相二极管D2接计数器8的CLR端，第三电压比较器UlC在输入电压低于I. 4V时输出低电平对计数器8清零；输入电压高于1.4V时输出高电平，计数器8工作计数。如图4所示，光信号处理电路6由光敏电阻R9、第四电压比较器U1D、电阻R10、电阻Rll和电阻R12组成，第四电压比较器UlD的反相输入端接光敏电阻R9、电阻RlO的一端，电阻RlO的另一端接地，光 敏电阻R9的另一端接电源，第四电压比较器UlD的正相输入端经电阻Rll接地并经电阻R12接电源，其输出端经反相二极管D3接计数器8的CLR清零端。当光线强时光敏电阻R9呈低阻状态，第四电压比较器UlD反相端为高电平，第四电压比较器UlD输出低电平，对计数器8清零；当光线较暗时光敏电阻R9呈高阻状态，第四电压比较器UlD反相端为低电平，第四电压比较器UlD输出高电平，计数器8工作计数。计数器8包括型号为74LS17 的触发器U3，触发器U3内部集成了四个D型触发器，通过连接组成了一个3位计数器8。计数器8的DI端接电源输入高电平，CLK端接整形电路5输出的脉冲信号，CLK端每接收一个脉冲，计数器8加一次数，当连续接受三个脉冲时@端输出低电平，当接受第4个时脉冲计数器8被清零，^端又恢复为高电平。计数器8的^端输出的信号输入到定时器9的TRI控制端，控制定时器9工作。定时器9由集成块U4、电阻R13、电阻R14、电容C3和电容C4组成，集成块U4的型号为NE555，设定动作保持时间为20S。当TRI端为低电平时，集成块U4的OUT端输出高电平，保持20S后电路翻转，OUT端又变为低电平，定时器9输出的电压输入到晶闸管SCR的控制极，控制晶闸管SCR的工作。如图5所示，电源电路提供+5V为VCC供电，电源电路工作分两种状态第一状态， 当晶闸管SCR不导通时，220V交流电压经四只二极管D5-D8整流后得到300V直流电，300V 直流电压经电阻R15、R16、分压电容C6滤波后得到5V供电电压；第二种状态，当晶闸管SCR 触发导通时，晶闸管SCR两端电压低于2V，此时电路利用电容C6供电，为了延长电容C6供电时间，电容C6容量选择尽量取得大一些，晶闸管SCR导通时灯泡经四只整流二极管D5-D8 和晶闸管SCR形成供电回路，灯LD亮；当晶闸管SCR截止时回路断开灯LD熄灭。步频信号控制的声光控开关以低通滤波电路4输出电压的大小作为检测音频信号频率大小的依据，所以电路中两个控制点电压的选择对电路能否正常工作是非常关键的，选3. 8V电压作为3Hz信号的控制点，I. 4V电压作为IHz信号的控制点，当低通滤波电路 4元件参数不同时这两个控制点的取值点不一样。此声光控制开关实现了以步频信号为检测信号，控制对象针对走路信号，电路采用了放大能力强的电压比较器，提高了电路的灵敏性和抗干扰能力，更好的实现了路灯的控制效果。以上仅仅是本实用新型的一个具体电路，本实用新型不局限于以上电路，本领域的技术人员在以上技术方案的启示下，可以对以上电路进行改进或采用其它电路来实现， 即音频信号放大电路2、方波产生电路3、低通滤波电路4、整形电路5、光敏电阻R9、光信号处理电路6、清零电路7、计数器8和定时器9也可以应用其他电路实现，只要能够产生相同的功能即可。
权利要求1.步频信号控制的声光控开关，其特征在于所述声光控开关包括柱极体话筒(I)、音频信号放大电路(2)、方波产生电路(3)、低通滤波电路(4)、整形电路(5)、光敏电阻1 9、光信号处理电路(6)、清零电路(7)、计数器⑶和定时器(9)；柱极体话筒(I)，用来接收声频信号，将声频信号输出；音频信号放大电路(2)，与柱极体话筒(I)连接，接收柱极体话筒(I)输出的声频信号并放大处理；方波产生电路(3)，与音频信号放大电路(2)连接，将音频信号放大电路(2)输出的信号转变成宽度为O. 06S的方波脉冲信号输出；低通滤波电路(4)，与方波产生电路(3)连接，用于滤除音频信号中的高频分量，输出反映步频快慢的低频信号；整形电路(5)和清零电路(7)，分别与低通滤波电路(4)的输出端连接，根据低通滤波电路(4)输出电压的大小分别区分高于3Hz信号和低于IHz的步频信号；光信号处理电路￠)，输入端与光敏电阻R9连接，输出端与计数器(8)的清零端连接；计数器(8)，与整形电路(5)和清零电路(7)的输出端连接，接收整形电路(5)输出的脉冲进行计数，接收清零电路(7)输出的电压进行清零或工作；定时器(9)，与计数器(8)和晶闸管SCR连接，接收计数器(8)输出的控制电压，驱动晶闸管SCR导通。
2.如权利要求I所述的步频信号控制的声光控开关，其特征在于所述低通滤波电路(4)由二极管D1、电阻R1、电阻R2、电容Cl和电容C2组成，二极管Dl的正极接方波产生电路⑶的输出端，二极管Dl的负极经电阻Rl接电阻R2、电容Cl和电容C2的一端，电阻R2、 电容Cl和电容C2的另一端接地。
3.如权利要求2所述的步频信号控制的声光控开关，其特征在于所述整形电路(5) 由第二电压比较器U1B、电阻R3、电阻R4和电阻R5组成，第二电压比较器UlB的反相端经电阻R3接低通滤波电路(4)的输出端，第二电压比较器UlB的正相端经电阻R4接地并经电阻R5接电源。
4.如权利要求2或3所述的步频信号控制的声光控开关，其特征在于所述清零电路(7)由第三电压比较器U1C、电阻R6、电阻R7和电阻R8组成，第三电压比较器UlC的反相端经电阻R7接地并经电阻R8接电源，同相端经电阻R6接低通滤波电路(4)的输出端。
5.如权利要求4所述的步频信号控制的声光控开关，其特征在于所述光信号处理电路(6)由光敏电阻R9、第四电压比较器U1D、电阻R10、电阻Rll和电阻R12组成，第四电压比较器UlD的反相输入端接光敏电阻R9、电阻RlO的一端，电阻RlO的另一端接地,光敏电阻R9的另一端接电源，第四电压比较器UlD的正相输入端经电阻Rll接地并经电阻R12接电源。
6.如权利要求5所述的步频信号控制的声光控开关，其特征在于所述计数器(8)的 CLK端接整形电路(5)的输出端，计数器(8)的CLR清零端接光信号处理电路(6)、清零电路⑵的输出端。
专利摘要本实用新型公开了一种步频信号控制的声光控开关，包括柱极体话筒、音频信号放大器、方波产生电路、低通滤波电路、整形电路、光敏电阻R9、光信号处理电路、清零电路、计数器和定时器；以低通滤波电路输出电压的大小作为检测音频信号频率大小的依据，所以电路中两个控制点电压的选择对电路能否正常工作是非常关键的，选3.8V电压作为3Hz信号的控制点，1.4V电压作为1Hz信号的控制点，当低通滤波电路元件参数不同时这两个控制点的取值点不一样，实现了以步频信号为检测信号，控制对象针对走路信号，电路采用了放大能力强的电压比较器，提高了电路的灵敏性和抗干扰能力，更好的实现了路灯的控制效果。
文档编号H03K17/945GK202455330SQ201220033770
公开日2012年9月26日 申请日期2012年1月1日 优先权日2012年1月1日
发明者张淑美 申请人:张淑美