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1、精选优质文档-倾情为你奉上课程设计报告题目:电网电压异常报警器专业:姓名:学号:指导老师:实验地点:时间:任务指标1.用压电陶瓷蜂鸣器作为电声元件。2.设交流电网电压的正常波动范围为190250V(单相交流有效值),在此范围内,报警器不发声。当电网电压低于190V或高于250V(误差不超过5V)时,报警器发出声响,并可根据声响的不同音调区分电压的高低,即:(1)当电压超过250V时,报警器发出两种频率交替的“滴嘟、滴嘟”声响。(2)当电压低于190V时,报警器发出间歇式声响。3.只需用交流电源供电。若不使用电源变压器,可降低成本,减少体积,但在安装调试时需采用有效措施,确保元器件和人身安全。缺
2、乏经验者以使用电源变压器降压为好。4.在保证性能的前提下,尽量降低成本,减少功耗,缩小体积。前言“电子技术课程设计”是电子技术课程的实践性环节,是在我们学习了模拟电子技术基础和数字电子技术基础这两门课的基础上进行的综合性训练。将我们前边所学的的知识能够重新温故,巩固所学的知识。培养我们灵活运用课程中所学到的理论知识与实践生活相结合,增强独立分析与解决问题的能力。本报告是介绍和设计“电网电压异常报警器”的制作。通过这次电子技术课程设计我们应该达到一下几点要求:1在学习了理论知识的基础上进一步熟悉和掌握常用电子元器件的类型和特性,培养对电子元器件的合理选用。2运用已基本掌握的具有不同功能的单元电路
3、的设计、安装和调试方法,在单元电路设计的基础上,设计出具有应用性和一定意义的电子装置。3深化所学理论知识,培养综合运用能力,增强独立分析与解决问题的能力。训练培养严肃认真的工作作风和科学态度,为以后从事电子电路设计和研制电子产品打下初步基础。4在电子技术课程设计当中大力弘扬团队合作精神。相互协作共同完成工程设计。目录前言2一、 方案论证41.1提出方案41.2讨论方案4二、具体电路设计61电源电路62比较电路73报警发声电路8三、实验鉴调及参数分析91、面包板上的插接技术92、电子电路的调试103.实验设计参数分析134.总结与体会13四、附录1.总体电路图 2.元器件清单3.集成电路管脚及功
4、能4.参考文献一、方案论证1.1提出方案 根据设计要求构思,大体框图如下所示:降压电路整流滤波稳压比较电路报警电路采样电路 12V 12V 6V220V 波动电压图1 电网电压异常报警系统组成框图依据框图,具体设计方案如下: 该电路设计主要分为上述六个模块。所以设计部分也分为降压电路、整流滤波、稳压、采样电路、比较电路、报警电路等六部分。1.2讨论方案(1)降压电路降压电路采用变压器直接变压,输出12V交流电。曾想用电容降压,但考虑到比较危险,故最后采用变压器变压。采用转换效率高,漏磁少的变压器,以减少整机功耗。(2)整流电路整流电路一般分为半波和全波整流。全波整流与半波整流相比,在相同的变压
5、器的副边电压下,对二极管的参数要求是一样的,并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点,因此得到相当广泛的应用,其中桥式整流最为常用。鉴于以上优点,本设计采用了桥式整流。(3) 滤波电路电容滤波电路是最常见也是最简单的滤波电路,在整流电路的输出端(即负载电阻的两端),并联一个电容即构成电容滤波电路。滤波电容容量较大,利用其充放电作用,使输出电压趋于平滑。本设计采用RC型滤波器进行滤波,并配合后级的电解电容和瓷片电容使输出的直流电压更加平滑,纹波电压更小。(4) 稳压电路稳压电路有稳压二极管型稳压电路、串联型稳压电路和集成稳压器电路等类型。本着使电路简单化、高效化、稳定化的思想,本设计采
6、用了集成稳压器型稳压电路进行稳压,为集成运放提供工作电压以及为比较器提供稳定的基准电压,保证了电网电压报警的准确性。(5) 采样电路采样电路的功能是从电网电压分压后采样当前电压,然后送至比较器进行比较,检测电压是否异常。本设计采用两个电阻分压采样。(6) 比较电路比较电路是本设计的核心部分。它是由两组运放组成的上下限比较器。由两组电阻降压后的6V电压分压后分别给比较器提供基准电压,改变此基准电压即可改变报警上下限(本设计设定上下限为190V250V),使本设计更加通用。由采样电路采样到的电压与两基准电压分别进行比较,即可检测出电网电压是否异常,并输出相应信号驱动后级报警系统。设计时应当注意尽量
7、不使运放的两输入端电压高于其电源电压。(7)报警电路556时基电路是一种多用途的数字模拟混合集成电路,利用它能极方便的构成施密特触发器,单稳态触发器和多谐振荡器等。由于它使用方便,故本电路使用556组成报警电路。本报警电路可发出“嘀嘟”和“嘀嘀”两种声音报警。由比较电路的输出信号来控制其发声类型,以区别电压异常是过压或欠压。二、具体电路设计:1电源电路当今的电子产品中电源电路种类颇多,有最为普遍的变压器式电源,也有较为先进的开关电源,还有一些采用较为简单的阻容降压式电源以及最为普通的干电池电源。各种电源均有优缺点,应用的场合也因此不同。变压器式电源较为普遍,制作简单,使用也很安全,但是其体积较
8、为笨重,转换效率较低;开关电源输出功率大,体积和重量都较小,但是其制作复杂,成本也较高一些;阻容降压式电源电路简单,易于制作,但其直接与电网相接,比较危险;干电池电源最为常用,但其使用时间短,提供电压有限,受其体积限制。由于本设计要求不使用外部电源供电,故综合考虑上述原因,本设计采用变压器式电源。本电路后级要由稳压芯片稳压后给集成运放供电(供电电压为6V)以及给比较器提供基准电压,并且要在稳压前取样电压的变化,为了方便起见,选择稳压值的二分之一作为采样电路在电网电压为220V时的电压。 图2 基准电压提供电路图比较电路如图2所示,由于电位器上下两个电阻是相同的,所以两根引出线的电压之和正好等于
9、6V电源电压。适当调节电位器的阻值就可得到上下限为190V和250V的两个基准电压。2比较电路由于本设计为上下限报警,所以用LM324搭成两组比较器分别用作上限和下限比较。如图3所示:有电网采样到的电压分别与上下限基准电压比较,高于上限则给超压报警电路一个信号输出,反之,低于下限则给欠压报警电路一个信号输出。上下限的基准电压可由下列公式计算得到:U上电网电压上限分压比;U下电网电压下限分压比。分压比是指正常电网电压下采样电压与正常电网电压的比值。本设计中,电网电压上限为250V,下限为190V,正常电网电压下采样电压为3V,代入上述公式得: U上=3.41V;U下=2.59V3报警发声电路:本
10、设计要求超压报警使用“嘀嘟”声,欠压报警使用“嘀嘀”声。实现这两种声音报警有多种方法,最为常用的是使用制作成成品的音乐IC。但是为了练习使用555时基电路,本设计采用555作为发声电路的核心。由于两种声音均需两块555构成,故选用一片内含两块555电路的NE556芯片。为了节约成本,将两种声音发生电路整合到一起,使用比较电路输出的信号作为控制两种声音切换,其电路图分别为图4和图5。 图4 “嘀嘟”声发生电路 图5 “嘀嘀”声发生电路三、实验鉴调及参数分析1、面包板上的插接技术集成电路的装插插接集成电路时首先应认清方向,不要倒插,所有集成电路的插入方向要保持一致。元器件的位置根据电路图的各部分功
11、能确定元器件在面包板上的位置,并按信号的流向将元器件顺序的连接,以易于调试。导线的选用和连接连接用的导线要求紧贴在面包板上,避免接触不良。连线不允许跨接在集成电路上,一般从集成电路周围通过,尽量做到横平竖直,这样便于查线和更换器件。组装电路时要注意,电路之间要共地。正确的组装方法和合理的布局,不仅使电路整齐美观,而且能够路工作的可靠性,便于检查和排除故障。2、电子电路的调试 边安装边调试。把一个总电路按框图上的功能分成若干单元电路,分别进行安装和调试,在完成各单元电路调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围,最后完成整机调试。整个电路安装完毕,实行一次性调试。调试时应注意做好调试记录,准确记录电路
12、各部分的测试数据,以便于分析和运行时参考。调试步骤: (1)通电前检查 电路安装完毕,首先直观检查电路各部分接线是否正确,检查电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无短路,器件有无接错。(2)通电检查 接入电路所要求的电源电压,观察电路中各部分器件有无异常现象。如果出现异常现象,则应立即关断电源,待排除故障后方可重新通电。 在调试单元电路时应明确本部分的调试要求,按调试要求测试性能指标和观察波形。调试顺序按信号的流向进行,这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号,为最后的整机联调创造条件。电路调试包括静态和动态调试,通过调试掌握必要的数据、波形、现象,然后对电路进行分析、判断、排除故障
13、,完成调试要求。(3)单元电路调试各单元电路调试完成后就为整机调试打下了基础。整机联调时应观察各单元电路连接后各级之间的信号关系,主要观察动态结果,检查电路的性能和参数,分析测量的数据和波形是否符合设计要求,对发现的故障和问题及时采取处理措施。 (4)整机联调电路故障的排除(1)信号寻迹法: 寻找电路故障时,一般可以按信号的流程逐级进行。从电路的输入端加入适当的信号,用示波器或电压表等仪器逐级检查信号在电路内各部分传输的情况,根据电路的工作原理分析电路的功能是否正常,如果有问题,应及时处理。调试电路时也可以从输出级向输入级倒推进行,信号从最后一级电路的输入端加入,观察输出端是否正常,然后逐级将
14、适当信号加入前面一级电路输入端,继续进行检查。 (2)对分法。 把有故障的电路分为两部分,先检查这两部分中究竟是哪部分有故障,然后再对有故障的部分对分检测,一直到找出故障为止。采用“对分法”可减少调试工作量。(3)分割测试法。 对于一些有反馈的环行电路,如振荡器、稳压器等电路,它们各级的工作情况互相有牵连,这时可采取分割环路的方法,将反馈环去掉,然后逐级检查,可更快地查出故障部分。对自激振荡现象也可以用此法检查。 (4)电容器旁路法。 如遇电路发生自激振荡或寄生调幅等故障,检测时可用一只容量较大的电容器并联到故障电路的输入或输出端,观察对故障现象的影响,据此分析故障的部位。在放大电路中,旁路电
15、容失效或开路,使负反馈加强,输出量下降,此时用适当的电容并联在旁路电容两端,就可以看到输出幅值恢复正常,也就可以断定旁路电容的问题。这种检查可能要多处实验才有结果,这时要细心分析可能引起故障的原因。这种方法也可用来检查电源滤波和去偶电路的故障。(5)对比法。 将有问题的电路的状态、参数与相同的正常电路进行逐项对比。此方法可以比较快地从异常的参数中分析出故障。 (6)替代法。 把已调试好的单元电路代替有故障或有疑问的相同的单元电路(注意共地),这样可以很快判断故障部位。有时元器件的故障不很明显,如电容器漏电、电阻器变质、晶体管和集成电路性能下降等,这时用相同规格的优质元器件逐一替代实验,就可以具
16、体地判断故障点,加快查找故障点的速度,提高调试效率。 (7)静态测试法。 故障部位找到后,要确定是哪一个或哪几个元器件有问题,最常用的就是静态测试法和动态测试法。静态测试是用万用表测试电阻值、电容器是否漏电、电路是否断或短路,晶体管和集成电路的各引脚电压是否正常等。这种测试是在电路不加信号时进行的,所以叫静态测试。通过这种测试可发现元器件的故障。 (8)动态测试法。 当静态测试还不能发现故障时,可采用动态测试法。测试时在电路输入端加上适当的信号再测试元器件的工作情况,观察电路的工作状况,分析、判别故障原因。3.实验设计参数分析比较器上限基准电压U上=3.41V比较器下限基准电压U下=2.59V
17、比较器上限电阻R上=12K比较器上限电阻R下=10K高频输出(H)=3.5V低频输出(L)=1.5V蜂鸣器驱动电压下限0.95V蜂鸣器驱动电压上限1.2V频率:双频f1=1.60 Hz,f2=1.39 Hz;单频f=1.20 Hz.4.总结与体会经过两周的努力,我终于完成了我的课程设计任务。能够取得这一成绩我首先要感谢我的指导老师,是他为我们的课程设计方案提出了很多宝贵的意见和建议并且在实现操作上给我了很多的建议,感谢系上为我们提供良好的实验环境,使我的课程设计得以顺利的开展、改进,进而最终促使我完成了课程设计任务。此外还有我们同组的组员,他们给我提供了许多有用的资料以及见解供我参考。在此次课
18、程设计过程中,我发现有很多东西都是老师曾经在课上讲过的知识,譬如说电路的电源电路还有稳定电路等。电路中比较难的部分就是报警电路部分,因为需报警器发出两种频率交替的声响进而要反复的进行调节。总的来说,这次设计的电网电压异常报警器还是比较成功的,完成了课程设计的任务。在设计中遇到了很多问题,例如,实际电路的电阻选择,电路中某段没有电压,电路不工作。最后在大家的排查下,终于游逆而解,有点小小的成就感,终于觉得平时所学的知识有了实用的价值,达到了理论与实际相结合的目的,不仅学到了不少知识,而且增强了自己的动手能力,锻炼了我们的思维,同时也增强了我们对专业课的兴趣,使自己对以后的路有了更加清楚的认识为我
19、们将来发展打下坚实的基础。四、附录2.元器件清单名称规格数量备注变压器22018V1T1整流桥二极管1B1电阻1K2R4、R10、电阻10K5R3、R5、R7、R9、R13电阻30K1R1电阻47K1R2电阻50K1R12电阻150K1R6电位器51W8瓷片电容0.01u2C6、C8电位器 100 1W11电解电容101C7电解电容1001C5电解电容2202C1、C2二极管1N41481D2C7三极管90142Q1、Q2集成稳压器78061U1集成运放LM3241U3时基电路NE5561U2压电陶瓷蜂鸣器1YD3集成电路管脚及功能(1)LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大
20、器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比,它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下,静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源,因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图2。LM324的特点:1.短跑保
21、护输出2.真差动输入级3.可单电源工作:3V-32V4.低偏置电流:最大100nA5.每封装含四个运算放大器。6.具有内部补偿的功能。7.共模范围扩展到负电源8.行业标准的引脚排列9.输入端具有静电保护功能(2)NE5561脚.13脚:D放电端。该端与放电管集电极相连,用做定时器时电容的放电2脚.12脚:TH高触发端。3脚.11脚:CO(或VC)为控制电压端。若此端外接电压,则可改变内部两个比较器的基准电压,当该端不用时,应将该端串入一只0.01F电容接地,以防引入干扰。4脚10脚:R是直接清零端。当R端接低电平,则时基电路不工作,此时不论TR、TH处于何电平,时基电路输出为“0”,该端不用时应接高电平。5脚9脚:OUT(或Vo)输出端。6脚8脚:TR低触发端。7脚:GND,一般情况下接地。14脚VCC(或VDD)外接电源VCC,双极型时基电路VCC的范围是4.516V,CMOS型时基电路VCC的范围为318V。一般用5V。4.参考文献1 童诗白,华成英.模拟电子技术基础.北京:高等教育出版社,2001.2 彭介华.电子技术课程设计指导.北京:高等教育出版社,1997.3 孙梅生.电子技术基础课程设计.北京:高等教育出版社,1998.4孟贵华.电子元器件选用入门.北京:机械工业出版社, 2004专心-专注-专业
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