3.2　声控电路

声控电路的特点是由声音触发控制电路的工作，在照明灯控制、电源控制、电风扇等电器控制方面都有很好的应用。

3.2.1　声控照明灯

利用声控技术，可以实现照明灯的自动开关。声控照明灯电路如图3-12所示，驻极体话筒BM、声控专用集成电路SK-6等构成声控电路，晶体管VT等构成触发电路，双向晶闸管VS构成功率电子开关，控制照明灯的电源通断。二极管VD₂、VD₃，电容C₂、C₃，稳压二极管VD₁，泄放电阻R₅等构成电容降压电源电路，为声控电路提供+6V工作电压。

图3-12　声控照明灯

声控照明灯电路的核心是声控专用集成电路SK-6，它内部集成有放大器、比较器、双稳态触发器等功能电路，能够完成声控所需的全部任务。

电路原理和工作过程可以分析如下。当人们发出口哨声或拍掌声时，声音信号被驻极体话筒BM接受并转换为电信号，通过C₁输入集成电路SK-6，经放大处理后触发内部双稳态触发器翻转，SK-6的第8脚输出高电平，使晶体管VT导通，触发双向晶闸管VS导通，照明灯EL点亮。

当人们再次发出口哨声或拍掌声时，SK-6内部双稳态触发器再次翻转，其第8脚输出变为低电平，使晶体管VT截止，双向晶闸管VS失去触发电压而在交流电过零时截止，照明灯EL熄灭。

将该电路组装到各种灯具中，就可以实现利用口哨声或拍掌声控制电灯的开与关，不必再安装传统开关了。

传声器俗称话筒，是一种将声音信号转换为电信号的声电器件，在声控、电话通信、广播电视、会议演出、声音检测与传感等领域具有十分广泛的应用。

1. 传声器的种类

传声器有许多种类，包括动圈式传声器、电容式传声器、驻极体传声器、晶体式传声器、铝带式传声器和碳粒式传声器等，它们性能外形各不相同，如图3-13所示。动圈式传声器和驻极体传声器是应用最普遍的传声器。

图3-13　传声器

根据输出阻抗不同，传声器可分为低阻型和高阻型两类，一般将输出阻抗小于2kΩ的称作低阻传声器，将输出阻抗大于2kΩ的称作高阻传声器。

根据指向性不同，可分为全向式传声器、单向心形传声器、单向超心形传声器、单向超指向传声器、双向式传声器、可变指向式传声器等。

2. 传声器的符号

传声器的文字符号是“BM”，图形符号如图3-14所示。

图3-14　传声器的符号

3. 传声器的参数

传声器的主要参数有灵敏度、输出阻抗、频率响应等。

① 灵敏度是指传声器将声音转换为电压信号的能力，用每帕声压产生多少毫伏电压来表示，其单位为mV/Pa。灵敏度还常用分贝（dB）表示，0dB＝1000mV/Pa。一般来说，选用灵敏度较高的传声器效果较好。

② 输出阻抗是指传声器输出端的交流阻抗。低阻型传声器的输出阻抗大多在200～600Ω，高阻型传声器的输出阻抗大多在（2～20）kΩ。选用时应使传声器的输出阻抗与扩音设备大体匹配。

③ 频率响应是指传声器灵敏度与声音频率之间的关系。一般而言，频率响应范围宽的传声器其音质也好。普通传声器的频响范围多在100Hz～10kHz，质量优良的传声器则可达20Hz～20kHz以上。

4. 动圈式传声器

动圈式传声器是一种最常用的传声器，具有坚固耐用、价格较低、单向指向性的特点，广泛应用在广播、扩音、录音、文艺演出、卡拉OK等领域。

（1）动圈式传声器工作原理

动圈式传声器结构原理如图3-15所示，由永久磁铁、音膜、音圈、输出变压器等部分组成。音圈位于永久磁铁的磁隙中，并与音膜粘接在一起。当声波使音膜振动时，带动音圈作切割磁力线运动而产生音频感应电压，这个音频感应电压代表了声波的信息，从而实现了声电转换。

图3-15　动圈式传声器

（2）输出变压器的作用

由于传声器音圈的圈数很少，其输出电压和输出阻抗都很低。为了提高输出电压和便于阻抗匹配，音圈产生的信号经过输出变压器输出。输出变压器的初、次级圈数比不同，使得动圈式传声器的输出阻抗有高阻和低阻两种。

5. 驻极体传声器

驻极体传声器也是一种最常用的传声器，具有体积小、重量轻、电声性能好、价格低廉的特点，得到了非常广泛的应用。

（1）驻极体传声器工作原理

驻极体传声器属于电容式传声器的一种，其结构原理如图3-16所示。传声器有防尘网的一面是受话面。声电转换元件采用驻极体振动膜，它与金属极板之间形成一个电容，当声波使振动膜振动时，引起电容两端的电场变化，从而产生随声波变化的音频电压。

图3-16　驻极体传声器

（2）驻极体传声器的特点

驻极体传声器内部包含有一个结型场效应管作阻抗变换和放大用，拾音灵敏度较高，输出音频信号较大。由于内部有场效应管，因此驻极体传声器必须加上直流电压才能工作。

3.2.2　声控电源插座

只要您拍一下手，就可以遥控接在这个电源插座上的台灯、电视机、音响等家用电器的开或者关，这就是声控电源插座带来的方便。

图3-17所示为声控电源插座的电路图，由声电转换、放大电路、整形电路、执行电路以及电源电路等部分组成。图3-18所示为电路原理方框图。

图3-17　声控电源插座电路图

图3-18　声控电源插座方框图

（1）电路结构

声控电源插座电路包括5个功能单元。①驻极体话筒BM构成声电转换器，将声音转换为电信号。②晶体管VT₁构成共发射极放大电路，将BM输出的声控信号放大到足够幅度。③晶体管VT₂、VT₃等构成单稳态触发器，对声控信号进行整形，保证电路工作的可靠性。④晶体管VT₄、VT₅等构成双稳态触发器，与双向晶闸管VS一起组成执行电路，实现对受控电源插座的控制。⑤整流二极管VD₅～VD₈，以及电容C₆～C₈等构成电源电路，为整机提供工作电源。

（2）电路工作原理

当发出声音信号时，驻极体话筒BM接收到声波并将其转换成相应的电信号，经C₁耦合至晶体管VT₁基极进行放大。放大后的信号由VT₁集电极输出，经C₂、R₄微分后，负脉冲通过VD₁到达晶体管VT₂基极，触发单稳态电路翻转，晶体管VT₃集电极电压U_C3从+12V下跳为0V。

U_C3的电压变化经C₄、R₁₁微分后，负脉冲通过VD₂加到晶体管VT₄基极，触发双稳态电路翻转，晶体管VT₅由导通转为截止，其集电极电压加至双向晶闸管VS的控制极，触发VS导通，使接在B-B端的家用电器电源接通而工作。

在单稳态触发器处于暂稳态的1.4s时间里，声音信号不再起作用，从而保证了双稳态触发器可靠翻转。

当再次（1.4s以后）发出声音信号时，单稳态触发器输出经C₅、R₁₂微分后，负脉冲通过VD₃加到晶体管VT₅基极，触发双稳态电路再次翻转，VT₅导通，双向晶闸管失去触发电压而截止，切断了家用电器的电源使其停止工作。

（3）电源电路

为缩小体积、降低成本，电源电路采用电容降压整流电路。C₈为降压电容，对于50Hz的交流电而言，其容抗X_C＝≈16kΩ，远高于电路阻抗，因此220V交流电源中的绝大部分电压都降在C₈上。

经C₈降压后的交流电压，由整流二极管VD₅～VD₈桥式整流后，再由C₆、C₇、R₁₃滤除交流成分，最后输出+12V直流电压供电路工作。R₁₄为泄放电阻，当切断电源后，R₁₄为C₈提供放电回路。

3.2.3　声控精灵鼠

声控精灵鼠是一种声控玩具。在安静的环境下，精灵鼠会东瞧西望，试探着向前走。一旦听到声响，它就害怕地瞪大双眼，立即退缩回去。过一会看到没有危险了，它又试探着前进。

（1）电路工作原理

图3-19所示为声控精灵鼠的电路图。电路中，驻极体话筒BM等组成声控电路，集成电路IC₁等构成单稳态触发器，集成电路IC₂、IC₃分别构成驱动器A和驱动器B，与非门D₁、D₂等组成多谐振荡器，与非门D₃、D₄等组成闪光控制电路。VD₁、VD₂是代表两只鼠眼的发光二极管。

图3-19　声控精灵鼠电路图

控制原理如图3-20所示，单稳态触发器IC₁由声控电路触发。无声时，单稳态触发器输出为“0”，驱动器使电动机正转，精灵鼠前进，左右两眼轮流闪亮。有声时，单稳态触发器输出为“1”，驱动器使电动机反转，精灵鼠后退，两眼均为常亮。

图3-20　控制原理方框图

（2）驱动电路

驱动器A和B均是由555时基电路构成的施密特触发器，如图3-21所示。其中，驱动器A（IC₂）的输入信号为单稳态触发器的输出信号，而驱动器B（IC₃）的输入信号则是驱动器A的输出信号。由于该施密特触发器的输入与输出为反相，因此驱动器A和B的输出状态总是相反的。直流电动机接在两个驱动器的输出端之间，构成桥式驱动电路。

图3-21　驱动电路

当单稳输出为“0”时，驱动器A输出端为“1”、驱动器B输出端为“0”，电动机正转。当单稳输出为“1”时，驱动器A输出端为“0”、驱动器B输出端为“1”，电动机反转。

（3）闪光控制电路

与非门D₃、D₄组成闪光控制电路，由单稳态触发器输出信号的反码控制。无声时，精灵鼠前进，单稳输出的反码为“1”，与非门D₃、D₄打开，多谐振荡器（D₁、D₂）控制两个发光二极管VD₁、VD₂轮流闪亮，模拟精灵鼠两眼左顾右盼。

当有声响时，精灵鼠后退，单稳输出的反码为“0”，关闭与非门使D₃、D₄输出恒定为“1”，发光二极管VD₁、VD₂一齐常亮，模拟精灵鼠害怕地睁大双眼。