沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì) 電子滅蚊器電路設(shè)計(jì)實(shí)用文檔第1頁P(yáng)AGEPAGE課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)專業(yè)班級：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：完成時(shí)間：報(bào)告成績：評閱意見：評閱教師評閱意見：評閱教師日期過欠電壓報(bào)警器電路設(shè)計(jì)摘要 在我們的日常生活中，有許多家用電器常常需要在正常的電壓下才能工作。過壓，欠壓或者掉電都會給我們的設(shè)備造成嚴(yán)重的損失。然而，由于某些偶然因素，難免存在過壓，欠壓，甚至掉電的可能性。因此，要防患于未然，我們需要設(shè)計(jì)一種合理的過壓/欠壓掉電報(bào)警器電路。當(dāng)以上情況發(fā)生時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警電路，通過報(bào)警設(shè)備指示燈通知我們需要解決相應(yīng)的問題。關(guān)鍵詞 過壓/欠壓掉電；電壓比較器；報(bào)警AvoltagealarmcircuitdesignowedInourdailylife,therearemanyhouseholdappliancesoftenneedinnormalvoltagecanwork.Over-voltage,voltagepowerlostwillgiveusortheequipmentcausedheavylosses.However,duetosomeaccidentalelement,unavoidablyexists,lesspressure,evenagainstthepossibilityofpowerlost.Therefore,topreventthis,weneedtodesignareasonablepressure/voltagepowerlostalarmcircuit.Whilethisoccurs,startalarmcircuit,throughthealarmequipmentindicatorlightnoticeweneedtosolvetheproblemofcorresponding.Keywordspressure/voltagepowerlost;Voltagecomparator;alarm目錄一.概述 二.方案論證 三.電路工作原理及說明 3.1整流濾波穩(wěn)壓電路 3.2整流濾波穩(wěn)壓輸出 3.3電壓比較電路3.4電壓比較器參數(shù)3.5驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置電路 四.電路性能指標(biāo)的測試 4.1整流濾波穩(wěn)壓電路的測試 4.2電壓比較器電路測試驅(qū)動(dòng)電路測試4.4整體連接 五.結(jié)論 六．致謝 參考文獻(xiàn) 附錄1元器件清單 附錄2電路原理總圖…………………..一、概述本課題主要設(shè)計(jì)過壓/欠壓電報(bào)警器電路。主要技術(shù)指標(biāo)：交流180V以下為欠壓；交流250V，以上為過壓；可以通過發(fā)光二極管來指示欠壓還是過壓。電路板圖及電路原理圖分別見附圖П。電路采用了變壓器，利用變壓器可以獲得相應(yīng)需要的電壓，然后通過整流、濾波和穩(wěn)壓輸出直流電壓，此直流電壓通過和標(biāo)準(zhǔn)直流電壓比較，從而得知是過壓還是欠壓或者掉電。報(bào)警裝置用電燈泡代替，驅(qū)動(dòng)電路用555時(shí)基電路和三極管完成。最后驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置電路，作出相應(yīng)的指示。二、方案論證主要設(shè)計(jì)思想為：在正常情況下，即電壓在標(biāo)準(zhǔn)電壓附近的時(shí)候，電路正常工作，報(bào)警器不工作。當(dāng)有過壓、欠壓或者掉電的時(shí)候，輸入電壓經(jīng)過整流濾波穩(wěn)壓后與已知標(biāo)準(zhǔn)電壓相差很大時(shí)，電路使晶體管工作，從而驅(qū)動(dòng)報(bào)警器報(bào)警，提示工作人員進(jìn)行必要的措施，防止不必要的損失。經(jīng)過理論推理，進(jìn)行分析比較并逐步模擬，確立以下比較合理的方案。過壓、欠壓或者掉電報(bào)警器電路組成框圖如圖1所示。圖1過壓/欠壓掉電報(bào)警器原理框圖電源整流濾波比較電路圖1過壓/欠壓掉電報(bào)警器原理框圖電源整流濾波比較電路報(bào)警器裝置三、電路工作原理及說明3.1整流濾波穩(wěn)壓電路整流濾波穩(wěn)壓電路如圖2所示，其原理是：交流電壓見過單相橋式整流電路整流，再見過電容濾波，接一個(gè)穩(wěn)壓管進(jìn)行穩(wěn)壓輸出。圖2整流濾波穩(wěn)壓電路整流橋的工作原理：設(shè)變壓器的副邊電壓u2=1.414U2sinwt，U2為其有效值。當(dāng)u2為正半周期時(shí)，電流由A點(diǎn)流出，經(jīng)二極管2、負(fù)載、二極管4流入B點(diǎn)，負(fù)載上的電壓等于變壓器副邊電壓。當(dāng)u2為負(fù)半周期時(shí)，電流由B點(diǎn)流出，經(jīng)二極管1、負(fù)載、二極管3流入A點(diǎn)，負(fù)載上的電壓等于-u2，二極管2、4承受反向電壓u2。由圖可知整流后電壓為：Ua≈0.9U2。整流電路的輸出電壓雖然是單一方向的，但是含有較大的交流成分，不能適應(yīng)大多數(shù)電子電路及設(shè)備的需要。因此，一般在整流后，還需利用濾波電路將脈沖的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷?。與用于信號處理的濾波電路相比，直流電源中濾波電路的顯著特點(diǎn)是：均采用無源電源；在理想情況下，濾去所有交流成分，而只保留直流成分；能夠輸出較大電流；而且，因?yàn)檎鞴芄ぷ髟诜蔷€性狀態(tài)（即導(dǎo)通或截止），故而濾波特性的分析方法也不盡相同。濾波后電壓平均值為：Ub≈1.2U2。從而得知Uo=Ub-UR1=1.2U2-UR1。3.2整流濾波穩(wěn)壓輸出由上頁公式可以計(jì)算輸出電壓Uo≈1.2U2-UR1。代入數(shù)據(jù)可得 Uo≈13.2V。實(shí)際仿真結(jié)果如圖5所示：3.3電壓比較電路電壓比較器是對輸入信號進(jìn)行鑒幅與比較的電路，是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元電路，在測量和控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，本課題主要應(yīng)用單限比較器，利用已知電壓與比較器閾值電壓比較確定輸出的高低電平。用運(yùn)放接反饋構(gòu)成比例放大器，不接反饋構(gòu)成單限電壓比較器，電路如圖3所示。圖3電壓比較器電路3.4電壓比較器參數(shù) 第一級運(yùn)算放大器U1接了反饋R4，由電路圖可知這是雙端輸入的比例運(yùn)算電路，也可以實(shí)現(xiàn)差分放大，輸出電壓Uo1為Uo1=R4/R7﹙V4-Ui﹚ （1） 第二級電路的閥值電壓為UT=R5/(R5+R6)V2（2）3.5驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置電路用三極管和555芯片構(gòu)成報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路，其電路圖如圖4所示。圖4報(bào)警電路 說明：用555定時(shí)器接成的多諧振蕩器主要是配合晶體管驅(qū)動(dòng)發(fā)光燈提示，從而報(bào)警。上圖為三級管驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置電路。從上級的輸出即Ui經(jīng)過三極管Q1和可調(diào)電阻R12驅(qū)動(dòng)X2的亮滅。電容用1uF，電阻可以用1k歐姆的可調(diào)電阻。由于輸出電壓較低，使用時(shí)不別擔(dān)心安全問題，但是考慮材料的問題，注意別讓導(dǎo)線短路燒壞芯片。理論知，三極管基極與發(fā)射極之間的電壓只要大于0.7V就會導(dǎo)通，報(bào)警器（圖中用電燈泡X2代替）。當(dāng)小于0.7V時(shí)，三極管不工作，電路不導(dǎo)通。四.電路性能指標(biāo)的測試通過理論推理，分析比較，進(jìn)行逐步仿真，對局部電路的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，對各性能指標(biāo)進(jìn)行如下測試。4.1整流濾波穩(wěn)壓電路的測試整流濾波穩(wěn)壓電路主要運(yùn)用橋式整流器D1加電容C1和穩(wěn)壓管D3及電阻組成。通過改變變壓器的變壓比例，可以實(shí)現(xiàn)課題所要求的過壓、欠壓或掉電的。電路連接后仿真結(jié)果圖4所示：圖5整流濾波穩(wěn)壓輸出4.2電壓比較器電路測試 由圖3可知第二個(gè)運(yùn)放沒有接反饋，工作在開環(huán)狀態(tài)，故組成電壓比較器。公式（1）、（2）知電壓Uo1和UT進(jìn)行比較。 當(dāng)Uo1<UT時(shí),Uo2為低電平，當(dāng)Uo1>UT時(shí),Uo2為高電平。電路只有一個(gè)閾值電壓，故為單限比較器。Uo2的高、低電平?jīng)Q定于集成運(yùn)放輸出電壓的最小值和最大值。在最大值、最小值之間即正常情況下兩個(gè)報(bào)警裝置不報(bào)警。當(dāng)超過此范圍，其中之一報(bào)警器工作，提示是過壓還是欠壓或者掉電。 如果按照圖示過壓計(jì)算，即輸入輸入交流250V、直流5.5V，此時(shí)由（1）式Uo1=R4/R7﹙V4-Ui﹚=100/50×(8-5.5)=5(V)由（2）式UT=R5/(R5+R6)V2=5/(5+10)×12=4(V)由以上理論計(jì)算可知Uo1>UT，所以輸出高電平，使晶體管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)報(bào)警器工作。下圖是電壓比較器電路的輸入輸出仿真電壓波形。圖6555輸出波形從輸出波形看，輸入有微小變化主要來自電壓的整流和濾波，但是經(jīng)過比例放大器后誤差可以忽略不計(jì)，輸出高電平，比較穩(wěn)定?；緷M足仿真要求。4.3驅(qū)動(dòng)電路測試報(bào)警電路已給出（如圖4所示），主要用到兩只三極管，一只12V10W，一只5V1W電燈泡和555芯片，2個(gè)12V電源，2個(gè)電容，3個(gè)電阻和1只滑動(dòng)變阻器。計(jì)算報(bào)警器的報(bào)警周期T=(R9+2R13)C2ln2代入數(shù)據(jù)得T=（10+20）×0.1×0.001×ln2=0.002（s）=2（us）從而得到頻率為f=1/T=500（Hz）晶體管的基極電流為IB=(Ui-UBE)/R10=(2.2-0.7)/50=0.03(A)由以上理論計(jì)算，可知三極管能導(dǎo)通，從而使報(bào)警器報(bào)警（即圖中的電燈泡發(fā)光）。 萬用表測試各元件結(jié)果如下表：表1測試數(shù)據(jù)表Ube（V）電容（uF）電壓（V）電阻（kΩ）電流（A）2.130.12.210.041-11.110.13100.042整體連接通過連接、調(diào)試，運(yùn)行過壓時(shí)的仿真電路圖如下：圖7仿真結(jié)果從圖可以觀察到燈泡發(fā)光，此現(xiàn)象與理論推理（過壓時(shí)報(bào)警裝置啟動(dòng)）相同，唯一有疑問的是電燈泡沒有全發(fā)光，從理論上講應(yīng)該全發(fā)光，但是，由于電源需要提供運(yùn)算放大器的工作電壓，對電路工作有微小影響?？傮w上電路可以運(yùn)行，單列元器件選擇沒有問題，基本達(dá)到課題所研究的目的。五、結(jié)論整流濾波穩(wěn)壓電路、電壓比較器電路與報(bào)警裝置連接起來，得到一個(gè)過壓、欠壓掉電的報(bào)警器電路，從實(shí)際仿真結(jié)果看，此電路基本滿足性能指標(biāo)，符合要求，當(dāng)外接交流250V、直流5.5V電壓時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，可以觀察到指示燈的亮滅，只要滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端在正常工作的范圍內(nèi)，電路便可以工作。致謝本次課程設(shè)計(jì)，遇到不少麻煩，特別是在進(jìn)行模擬仿真時(shí)候出現(xiàn)許許多多的問題，很多還是自己不能解決的問題，還好，在老師和同學(xué)的指導(dǎo)下完成了。在次感謝潘湘高老師及田蘭、陳睿同學(xué)的幫助。參考文獻(xiàn)1．康華光主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).[M]北京：高等教育出版社，2002年2．譚博學(xué)主編.集成電路原理與應(yīng)用.[M]北京：電子工業(yè)出版社，2003年 8周志敏、紀(jì)愛華主編.電工電子實(shí)用電路，[M]北京：電子工業(yè)出版社，2005年9．康華光主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).[M]北京：高等教育出版社，2002年10．王敏、王芳、蔡玲主編.實(shí)用電工電路圖集.[M]北京：中國電力出版社，2008年 附錄1元器件清單序號編號名稱大小數(shù)量001U1、U3運(yùn)放2002V2、V3、V7直流電源+12V30