聲控聲控聲控

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聲控聲控聲控

聲控LED LED LED LED動態燈動態燈動態燈動態燈

崑山崑山

崑山崑山 ^科技大學 ^科技大學 ^科技大學 ^科技大學

Kun Shan University Kun Shan University Kun Shan University Kun Shan University

組員:U980J104林邑叡; U980J107方藏賢; U980J125許政溢組員:U980J104林邑叡; U980J107方藏賢; U980J125許政溢

電機工程系專題報告

指導老師指導老師指導老師

指導老師：：：張慎周：

中華民國 100 年 5 月 20 日

(2)

圖表目錄

前言

1-1前言

1-2研究動機

專題製作步驟

2-1人員職掌分配

2-2聲控介紹&原理

2-3 LED介紹&原理

2-4進度規畫

基本原理與設計方法

3-1基本原理與設計方法

3-2實務預期步驟

3-3系統的架構與設計

實作及模擬過程

4-1使用工具及材料

4-2估料與估價

參考文獻

大綱

(3)

2-2-1 聲控介紹 4-1估料與估價材料估價表格

電容咪 4-2使用工具

2-3-1LED介紹&原理烙鐵

LED介紹發光原理烙鐵架

2-4進度規劃錫線

甘特圖單心線

3-2系統的架構與設計 4-3實作模擬

系統架構設計圖實作模擬照片

電路圖 4-4實作過程

先使用小塊電路板進行實作紀錄

測試成功使用要繳交電路板實作

成果影片攝影記錄

圖圖圖

圖表表表表目目目目錄錄錄錄

(4)

第一章第一章第一章

第一章前言前言前言前言

現今社會科技日新月異，電子產品已經是必然的趨勢，各式各樣的電子產品和新發明無非是要讓人們的生活更加方便舒適。

專題報告主要是在探討「聲控應用」的運作方

式，以及探討LED原理與聲音的接收電路。我們

研究了LED、MIC(麥克風)等硬體，藉MIC(麥克風)

接收聲音大小來驅動LED。我們希望能利用LED

與MIC的特性，發揮聲控LED的功能

，

在此學以致

用是我們最大的目的。

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第二章第二章第二章

第二章專題製作步驟專題製作步驟專題製作步驟專題製作步驟

22-22---1 1 1 人員職掌分配1 人員職掌分配人員職掌分配人員職掌分配相關資料收集與查詢相關資料收集與查詢相關資料收集與查詢

相關資料收集與查詢：林邑叡、方藏賢、許政溢專題設計

專題設計專題設計

專題設計：林邑叡、方藏賢、許政溢書面報告編寫

書面報告編寫書面報告編寫

書面報告編寫：許政溢 PowerPoint

PowerPoint PowerPoint

PowerPoint報告編寫報告編寫報告編寫報告編寫：方藏賢專題實作專題實作

專題實作專題實作：林邑叡整合測試

整合測試

整合測試整合測試：林邑叡、方藏賢、許政溢詢價及採購

詢價及採購詢價及採購

詢價及採購：林邑叡、方藏賢、許政溢

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2 2 2

2- - -2 - 2 2 2 聲控介紹聲控介紹聲控介紹聲控介紹& & & &原理原理原理原理

• 2 2- 2 2 - -2 - 2 2 2

^-^-1^-^-

¹ ¹ ¹

^聲控介紹^聲控介紹^聲控介紹^聲控介紹

聲控部分使用電容咪（Condenser Condenser Condenser MicCondenser MicMicMic）電容咪內藏一枚場效應管，目的是改變輸出阻抗，因它體積細小，很多電子產品採用。

基本原理就是利用聲音就是空氣震動的原理來產生電子訊號，譬如收音麥克風或是其他壓電元件。然後再用這些因震動產生的電子訊號來控制開關

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2 2

2 2- - -2 - 2 2 2- - - -2 2 2 2 聲控的應用聲控的應用聲控的應用聲控的應用

聲控可以很方便的控制電器產品，而不需要走到電器旁或使用遙控器遙控，只需要拍手即可。

如果可以將聲控電路整合至燈泡內，那麼就成為

了「聲控燈泡」，只要利用聲音即可控制燈泡開

啟或關閉，不過得克服的問題是：假設只想關閉

其中一顆燈泡，如何不使兩個燈泡同時動作。經

過我思考的結果，我想到可使用拍手次數，或是

兩次拍手間的時間大小，甚至不一定要利用拍手

的方式，也可發出Do、Me的音調開啟第一顆燈

泡，發出Me、So的音調開啟第二顆燈泡

(8)

2 2 2

2- - -3 LED - 3 LED 3 LED 3 LED介紹介紹介紹& 介紹 & &原理 & 原理原理原理

LED 是"發光二極體"Light Emiting Doide 的縮寫，是半導體材料製成的固態發光元件，材料使用III-V 族化學元素（如：磷化鎵(GaP)、砷化鎵 (GaAs)…等）。

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2 2 2

2- - - -3 3 3 3 ^- ^- ^- ^- 1 1 1 1 ^LED ^LED ^LED ^LED介紹 ^介紹 ^介紹 ^介紹

那麼發明LED燈的人是誰呢？很多人也許還不知道，

『

『『

『在1962年發明LED的Nick Holonyak Jr.，他當時只是美國大廠通用電氣公司的一名普通研究人員，

打造出了第一顆紅光LED，他還認為未來能夠發出其他波長的光，意味著LED將有很多種不同的顏色光，

未來白炙燈一定會被LED取代掉。』』』』

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2 2

2 2- - -3 - 3 3 3 _- _- _- _- 2 2 2 2 ^LED ^LED ^LED ^{LED燈的優點及缺點} ^{燈的優點及缺點} ^{燈的優點及缺點} ^{燈的優點及缺點}

優點

A.超級節能：比傳統白熾燈泡省電90%，比省電燈泡省電50%

B.超長壽命：LED燈具的使用壽命長逹5萬小時,是傳統白熾燈泡的50倍，

省電燈泡省電8倍

C.安全性高：一般家用的LED燈所使用的功率為10W以內，由於自發熱低電阻小，不會因為過熱或電線走火而引發火災。

D.節省空調費用：燈杯表面溫度50度左右，普通射燈摸一下就會燙傷！換上LED，可以增加夏天空調的效果並降低了空調用電量。

E.環保性能優異：無輻射，無頻閃，低壓恒流驅動電源，燈光亮度始終不變，不會有閃爍，沒有紫外線，也沒有電磁波,對人體不會產生任何不良做用。

(11)

缺點缺點缺點缺點

A.首期投入成本高:比普通燈具成本高出十倍，比節能燈泡高出３至４倍，但以長期而言卻較為省錢。

B.LED照射廣度小:與普通燈具照射的廣度約為270度，而一般的LED燈的照射廣度約為180度，在選用時必需加以注意。

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2-3 ^- ⁴ ^{LED發光原理}

• 2-3

^-

³

^{LED發光原理}

發光的原理有很多，有用微波來發光或是用氣体.金屬...

等，以下只單純介紹LED發光原理，LED（Light Emitting Diode），發光二極體，是一種固態的半導體器件可以直接把電轉化為光。LED為固態發光體(SSL)，在通電後正極通過P型半導體產生正電子，N型半導體通過負電而帶負電子，電流從 p極（正極）流向n極（負極），兩軍(正負電子)相見，就產生了光(能量)，LED發光的顏色是取決於芯片(Chip)，而白光則是利用藍光配上螢光粉方式產生，芯片尺吋一般使用mil表示，1mil=25um，因此40mil=1mm，Chip都是正方型，因此只表示單邊數值，而不標示面積

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(14)

2 2 2

2- - - -3 3 3 3- - - -4 4 4 LED 4 LED LED LED應用應用應用應用

LED(Light Emitting Diode)是半導體材料製成的發光元件，具有體積小，壽命長、用電省、反應速率快、耐震性佳及污染少等優點，符合世界輕、薄、

短、小、可攜帶的潮流需求，已成為日常生活中十分普及產品，目前常看到應用在手機、PDA、中小型面板背光源上，以及汽車用儀表指示燈與煞車燈、交通號誌、日光燈上、工業儀表設備、大型廣告看板、交通號誌，信號燈、例如燈源指示、電源開關、監視系統、監視鏡頭視訊鏡頭、補光作用、裝飾燈、專業舞台燈、投射燈....

且應用領域及市場規模不斷擴大，另外，不可見光 LED方面，因光纖通訊及紅外線無線數據傳輸應用蓬勃發展，未來市場成長可觀

(15)

2 2 2

2- - -4 - 4 4 4進度規畫進度規畫進度規畫進度規畫

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第三章第三章第三章

第三章基本原理與設計方法基本原理與設計方法基本原理與設計方法基本原理與設計方法

3 3 3

3----1 1 1 1 基本原理基本原理基本原理基本原理

利用A類放大器作前置級的聲音放大電路，首先M300為電容是MIC，電容式mic最大優點是靈敏度高，與晶體式一樣，

由於電容式mic必須提供一個偏壓(動圈式就不用)，因此以一顆R10接Vin，當聲音震動MIC後，MIC所變動的微小電壓經 C1藕合由Q1作第一級放大R2，R3組成自偏壓方式(假如R2接到Vin端, 稱為固定偏壓)，R6為Q1限流電阻，VR1為Q1負載電阻，第一級信號由VR1調整並由C2偶合到Q2做第二級放大並由C3輸出連接到由Q3,Q4組成的對稱型驅動電路，R8與C4 作為半拍型率波，主要是防止LED閃爍時連波電流異動造成反饋而被前置級放大，有雜訊抑制效果，Q3、Q4組成的對稱型驅動電路由Q3提供驅動電流，當Q2送來的聲頻信號使Q3產生聲頻電流變化後，透過R5使Q4產生變化偏壓，使LED產生如聲頻的變化。

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3-2實務預期步驟

對電路板焊接不是很熟悉所以計畫先參考

喬治查爾斯電子電路網http://gc.digitw.com/index.htm

的聲控LED這份檔案先製作一次成品出來!!

由於以前沒有接觸過LED燈的製作，

所以小組討論研究方法的結果，是決定先練習基本的接線，

等基本功都熟練後再來進行複雜的製作過程。

(1)(1)第一次練習先用麵包版如何接線路(1)(1)第一次練習先用麵包版如何接線路第一次練習先用麵包版如何接線路第一次練習先用麵包版如何接線路

(2) (2) 練習(2) (2) 練習練習~練習~~練習~練習練習~練習~~練習~練習練習~>練習~>~>測試成功了~>測試成功了測試成功了！測試成功了！！可以發光！可以發光可以發光！可以發光！！！

(3)(3)測試接一組線路(3)(3)測試接一組線路測試接一組線路，測試接一組線路，，多顆燈泡，多顆燈泡多顆燈泡多顆燈泡

(4)(4)測試接兩組線路(4)(4)測試接兩組線路測試接兩組線路，測試接兩組線路，，多顆燈泡，多顆燈泡多顆燈泡，多顆燈泡，，左右閃動，左右閃動左右閃動左右閃動

(5)(5)預計成果圖的基本閃動方式之接線部份都已熟練(5)(5)預計成果圖的基本閃動方式之接線部份都已熟練預計成果圖的基本閃動方式之接線部份都已熟練，預計成果圖的基本閃動方式之接線部份都已熟練，，之後，之後之後之後就可以套用到聲控

就可以套用到聲控就可以套用到聲控

就可以套用到聲控LEDLEDLED燈的專題製作上了LED燈的專題製作上了燈的專題製作上了燈的專題製作上了

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3 3

3 3- - -3 - 3 3 3 系統的架構與設計系統的架構與設計系統的架構與設計系統的架構與設計

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第四章實作模擬過程

4444----1111估料與估價估料與估價估料與估價估料與估價

項目項目

項目項目品名品名品名品名&&&&規格規格規格規格數量數量數量數量單價單價單價單價

1 電阻47 ohm, 1/4W 4 1

2 電阻10K ohm, 1/4W 1 1

3 電阻47K ohm, 1/4W 2 1

4 電阻100K ohm, 1/4W 3 1

5 電阻330K ohm, 1/4W 1 1

6 電阻1.5M ohm, 1/4W 3 1

7 電解電容100u/25V 1 1

8 陶瓷電容104 3 2

9 電晶體CS9012 1 2

10 電晶體CS9013 3 6

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項目項目項目

項目品名品名品名品名&&&&規格規格規格規格數量數量數量數量單價單價單價單價

11 發光二極體藍色, 5mm 3 20

12 電容式麥克風11 mm 1 15

13 PCB洞洞板 1 10

14 電池座9A *1 1 10

15 電池9V 1 20

16 螺絲M3 4 4

17 銅柱M3*10mm 4 12

18 排針座(公)3Pin 1 2

19 排針座(母)3Pin 1 2

(21)

4-2使用工具

4-2-1 烙鐵

一般30-35W烙鐵的焊咀約有300 C的溫度。開啟烙鐵後要等待約5分鐘，焊咀才有足夠溫度。

(22)

放置烙鐵的金屬架，已附有清潔焊咀的海棉，使用時，要注水在海棉上。烙鐵預熱後，請習慣在焊接前，焊咀要在海棉上清潔一下。

4 4 4

4- - -2 - 2 2- 2 - - -2 2 2 2 烙鐵架烙鐵架烙鐵架烙鐵架

(23)

要購買含錫量60%或以上的優質錫線（另外40%是鉛及其他雜質），普通錫線的溶點約180 C左右。

在一般用途下，應購買直徑0.5mm - 0.8mm的錫線。

4 4 4

4- - -2 - 2 2- 2 - - -3 3 3 3錫線錫線錫線錫線

(24)

4 4 4 4- - - -2 2 2 2- - - -

4444

單心線單心線單心線單心線

使用規格30 AWG的單心線。

(25)

4-3實作模擬

4 4

4 4- - - -3 3 3 3- - - -

1111

銲接練習銲接練習銲接練習銲接練習

使用廢棄電路板練習銲接，讓自己更熟練。

(26)

4 4 4

4- - - -4 4 4實作過程 4 實作過程實作過程實作過程

4 4 4

4- - - -4 4 4 4- - - -

1111先使用小塊電路板進行實作紀錄先使用小塊電路板進行實作紀錄先使用小塊電路板進行實作紀錄先使用小塊電路板進行實作紀錄

(27)

4 4 4 4- - - -4 4 4 4- - - -

2222

測試成功使用要繳交電路板實作測試成功使用要繳交電路板實作測試成功使用要繳交電路板實作測試成功使用要繳交電路板實作

(28)

4-4-3 成果攝影紀錄成果攝影紀錄成果攝影紀錄成果攝影紀錄

影片影片影片影片

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第五章第五章

第五章第五章問題討論問題討論問題討論問題討論

1.電子零件與腳位極性 : 腳位或極性接反會造成零件燒壞或無動作。

2.焊接技巧 : 焊接技術不好，會造成冷焊或空焊。

3.在做測試時發現不會動作，檢查原因是電路板線路有少焊。

4.測試檢查時,有時動作正常，有時動作錯誤，檢查結果原因是電池沒電，造成電壓不足，無法完整驅動整的電路。

5.在使用電容式麥克風時候千萬要確定麥克風線的接地極沒有和訊號極相接，否則前極馬上燒壞。

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第六章第六章

第六章第六章結論結論結論結論

“聲控LED”這一塊電路板，是利用人們口中發出的聲音、拍手製造出的聲音、或是空氣流動等等，藉由聲音、空氣流動觸碰到電路板上的接收器，當接收器感受到震動，就會開啟電流流過，而形成一個電路的迴路，而接收器就像一個開關一樣，當它感受到震動，就形成通路，沒感受到，就形成短路，

然而，我們也可以藉由電路上的可變電阻，改變接收器的敏感度，越敏感，電路越容易通，越不敏感，接收器所要感受到的波動就要更強烈所多，當電路通時，電路板上的LED燈就會亮，LED燈會隨著波動的大小而有所改變這就是聲控LED燈。

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參考文獻參考文獻

1.1.

1.1.喬治查爾斯電子電路網喬治查爾斯電子電路網喬治查爾斯電子電路網喬治查爾斯電子電路網

http://gc.digitw.com/index.htm

http://gc.digitw.com/KITs/VC-LED/VC-LED-ALL.pdf

http://www.shs.edu.tw/works/essay/2009/04/2009040116133801.pdf 2.2.

2.2.電子電子電子電子ICICICIC零件價位參零件價位參零件價位參零件價位參 http://www.yd http://www.ydhttp://www.yd

http://www.yd----tech.com.tw/index.php/cPath/241_243tech.com.tw/index.php/cPath/241_243tech.com.tw/index.php/cPath/241_243tech.com.tw/index.php/cPath/241_243 3.

3.

3.奇摩知識奇摩知識奇摩知識奇摩知識++++

http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1609061404991 http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1008101904569 http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1611030303476

聲控 聲控 聲控