電網(wǎng)電壓異常報(bào)警器(共18頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：電網(wǎng)電壓異常報(bào)警器專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：時(shí)間：任務(wù)指標(biāo)1.用壓電陶瓷蜂鳴器作為電聲元件。2.設(shè)交流電網(wǎng)電壓的正常波動(dòng)范圍為190250V（單相交流有效值），在此范圍內(nèi)，報(bào)警器不發(fā)聲。當(dāng)電網(wǎng)電壓低于190V或高于250V（誤差不超過(guò)±5V）時(shí)，報(bào)警器發(fā)出聲響，并可根據(jù)聲響的不同音調(diào)區(qū)分電壓的高低，即：（1）當(dāng)電壓超過(guò)250V時(shí)，報(bào)警器發(fā)出兩種頻率交替的“滴嘟、滴嘟”聲響。（2）當(dāng)電壓低于190V時(shí)，報(bào)警器發(fā)出間歇式聲響。3.只需用交流電源供電。若不使用電源變壓器，可降低成本，減少體積，但在安裝調(diào)試時(shí)需采用有效措施，確保元器件和

2、人身安全。缺乏經(jīng)驗(yàn)者以使用電源變壓器降壓為好。4.在保證性能的前提下,盡量降低成本,減少功耗,縮小體積。前言“電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”是電子技術(shù)課程的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是在我們學(xué)習(xí)了模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)這兩門課的基礎(chǔ)上進(jìn)行的綜合性訓(xùn)練。將我們前邊所學(xué)的的知識(shí)能夠重新溫故，鞏固所學(xué)的知識(shí)。培養(yǎng)我們靈活運(yùn)用課程中所學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)踐生活相結(jié)合，增強(qiáng)獨(dú)立分析與解決問(wèn)題的能力。本報(bào)告是介紹和設(shè)計(jì)“電網(wǎng)電壓異常報(bào)警器”的制作。通過(guò)這次電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)我們應(yīng)該達(dá)到一下幾點(diǎn)要求：1在學(xué)習(xí)了理論知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步熟悉和掌握常用電子元器件的類型和特性，培養(yǎng)對(duì)電子元器件的合理選用。2運(yùn)用已基本掌握的具有不同功

3、能的單元電路的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試方法，在單元電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出具有應(yīng)用性和一定意義的電子裝置。3深化所學(xué)理論知識(shí)，培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力，增強(qiáng)獨(dú)立分析與解決問(wèn)題的能力。訓(xùn)練培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)和研制電子產(chǎn)品打下初步基礎(chǔ)。4在電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)當(dāng)中大力弘揚(yáng)團(tuán)隊(duì)合作精神。相互協(xié)作共同完成工程設(shè)計(jì)。目錄前言2一、 方案論證41.1提出方案41.2討論方案4二、具體電路設(shè)計(jì)61電源電路62比較電路73報(bào)警發(fā)聲電路8三、實(shí)驗(yàn)鑒調(diào)及參數(shù)分析91、面包板上的插接技術(shù)92、電子電路的調(diào)試103.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)分析134.總結(jié)與體會(huì)13四、附錄1.總體電路圖 2.元器件清單3.集成

4、電路管腳及功能4.參考文獻(xiàn)一、方案論證1.1提出方案 根據(jù)設(shè)計(jì)要求構(gòu)思，大體框圖如下所示：降壓電路整流濾波穩(wěn)壓比較電路報(bào)警電路采樣電路 12V 12V 6V220V 波動(dòng)電壓圖1 電網(wǎng)電壓異常報(bào)警系統(tǒng)組成框圖依據(jù)框圖，具體設(shè)計(jì)方案如下： 該電路設(shè)計(jì)主要分為上述六個(gè)模塊。所以設(shè)計(jì)部分也分為降壓電路、整流濾波、穩(wěn)壓、采樣電路、比較電路、報(bào)警電路等六部分。1.2討論方案（1）降壓電路降壓電路采用變壓器直接變壓，輸出12V交流電。曾想用電容降壓，但考慮到比較危險(xiǎn)，故最后采用變壓器變壓。采用轉(zhuǎn)換效率高，漏磁少的變壓器，以減少整機(jī)功耗。（2）整流電路整流電路一般分為半波和全波整流。全波整流與半波整流相比，

5、在相同的變壓器的副邊電壓下，對(duì)二極管的參數(shù)要求是一樣的，并且還具有輸出電壓高、變壓器利用率高、脈動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，因此得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，其中橋式整流最為常用。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用了橋式整流。（3） 濾波電路電容濾波電路是最常見(jiàn)也是最簡(jiǎn)單的濾波電路，在整流電路的輸出端（即負(fù)載電阻的兩端），并聯(lián)一個(gè)電容即構(gòu)成電容濾波電路。濾波電容容量較大，利用其充放電作用，使輸出電壓趨于平滑。本設(shè)計(jì)采用RC型濾波器進(jìn)行濾波，并配合后級(jí)的電解電容和瓷片電容使輸出的直流電壓更加平滑，紋波電壓更小。（4） 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路有穩(wěn)壓二極管型穩(wěn)壓電路、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路和集成穩(wěn)壓器電路等類型。本著使電路簡(jiǎn)單化、高效化、穩(wěn)定化的思

6、想，本設(shè)計(jì)采用了集成穩(wěn)壓器型穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓，為集成運(yùn)放提供工作電壓以及為比較器提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，保證了電網(wǎng)電壓報(bào)警的準(zhǔn)確性。（5） 采樣電路采樣電路的功能是從電網(wǎng)電壓分壓后采樣當(dāng)前電壓，然后送至比較器進(jìn)行比較，檢測(cè)電壓是否異常。本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)電阻分壓采樣。（6） 比較電路比較電路是本設(shè)計(jì)的核心部分。它是由兩組運(yùn)放組成的上下限比較器。由兩組電阻降壓后的6V電壓分壓后分別給比較器提供基準(zhǔn)電壓，改變此基準(zhǔn)電壓即可改變報(bào)警上下限（本設(shè)計(jì)設(shè)定上下限為190V250V），使本設(shè)計(jì)更加通用。由采樣電路采樣到的電壓與兩基準(zhǔn)電壓分別進(jìn)行比較，即可檢測(cè)出電網(wǎng)電壓是否異常，并輸出相應(yīng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)后級(jí)報(bào)警系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時(shí)

7、應(yīng)當(dāng)注意盡量不使運(yùn)放的兩輸入端電壓高于其電源電壓。（7）報(bào)警電路556時(shí)基電路是一種多用途的數(shù)字模擬混合集成電路，利用它能極方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。由于它使用方便，故本電路使用556組成報(bào)警電路。本報(bào)警電路可發(fā)出“嘀嘟”和“嘀嘀”兩種聲音報(bào)警。由比較電路的輸出信號(hào)來(lái)控制其發(fā)聲類型，以區(qū)別電壓異常是過(guò)壓或欠壓。二、具體電路設(shè)計(jì)：1電源電路當(dāng)今的電子產(chǎn)品中電源電路種類頗多，有最為普遍的變壓器式電源，也有較為先進(jìn)的開(kāi)關(guān)電源，還有一些采用較為簡(jiǎn)單的阻容降壓式電源以及最為普通的干電池電源。各種電源均有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用的場(chǎng)合也因此不同。變壓器式電源較為普遍，制作簡(jiǎn)單，使用也很安全，

8、但是其體積較為笨重，轉(zhuǎn)換效率較低；開(kāi)關(guān)電源輸出功率大，體積和重量都較小，但是其制作復(fù)雜，成本也較高一些；阻容降壓式電源電路簡(jiǎn)單，易于制作，但其直接與電網(wǎng)相接，比較危險(xiǎn)；干電池電源最為常用，但其使用時(shí)間短，提供電壓有限，受其體積限制。由于本設(shè)計(jì)要求不使用外部電源供電，故綜合考慮上述原因，本設(shè)計(jì)采用變壓器式電源。本電路后級(jí)要由穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后給集成運(yùn)放供電（供電電壓為6V）以及給比較器提供基準(zhǔn)電壓，并且要在穩(wěn)壓前取樣電壓的變化，為了方便起見(jiàn)，選擇穩(wěn)壓值的二分之一作為采樣電路在電網(wǎng)電壓為220V時(shí)的電壓。 圖2 基準(zhǔn)電壓提供電路圖比較電路如圖2所示，由于電位器上下兩個(gè)電阻是相同的，所以兩根引出線的電壓

9、之和正好等于6V電源電壓。適當(dāng)調(diào)節(jié)電位器的阻值就可得到上下限為190V和250V的兩個(gè)基準(zhǔn)電壓。2比較電路由于本設(shè)計(jì)為上下限報(bào)警，所以用LM324搭成兩組比較器分別用作上限和下限比較。如圖3所示：有電網(wǎng)采樣到的電壓分別與上下限基準(zhǔn)電壓比較，高于上限則給超壓報(bào)警電路一個(gè)信號(hào)輸出，反之，低于下限則給欠壓報(bào)警電路一個(gè)信號(hào)輸出。上下限的基準(zhǔn)電壓可由下列公式計(jì)算得到：U上電網(wǎng)電壓上限×分壓比；U下電網(wǎng)電壓下限×分壓比。分壓比是指正常電網(wǎng)電壓下采樣電壓與正常電網(wǎng)電壓的比值。本設(shè)計(jì)中，電網(wǎng)電壓上限為250V，下限為190V，正常電網(wǎng)電壓下采樣電壓為3V，代入上述公式得: U上=3.41V

10、；U下=2.59V3報(bào)警發(fā)聲電路：本設(shè)計(jì)要求超壓報(bào)警使用“嘀嘟”聲，欠壓報(bào)警使用“嘀嘀”聲。實(shí)現(xiàn)這兩種聲音報(bào)警有多種方法，最為常用的是使用制作成成品的音樂(lè)IC。但是為了練習(xí)使用555時(shí)基電路，本設(shè)計(jì)采用555作為發(fā)聲電路的核心。由于兩種聲音均需兩塊555構(gòu)成，故選用一片內(nèi)含兩塊555電路的NE556芯片。為了節(jié)約成本，將兩種聲音發(fā)生電路整合到一起，使用比較電路輸出的信號(hào)作為控制兩種聲音切換，其電路圖分別為圖4和圖5。 圖4 “嘀嘟”聲發(fā)生電路 圖5 “嘀嘀”聲發(fā)生電路三、實(shí)驗(yàn)鑒調(diào)及參數(shù)分析1、面包板上的插接技術(shù)集成電路的裝插插接集成電路時(shí)首先應(yīng)認(rèn)清方向，不要倒插，所有集成電路的插入方向要保持一

11、致。元器件的位置根據(jù)電路圖的各部分功能確定元器件在面包板上的位置，并按信號(hào)的流向?qū)⒃骷樞虻倪B接，以易于調(diào)試。導(dǎo)線的選用和連接連接用的導(dǎo)線要求緊貼在面包板上，避免接觸不良。連線不允許跨接在集成電路上，一般從集成電路周圍通過(guò)，盡量做到橫平豎直，這樣便于查線和更換器件。組裝電路時(shí)要注意，電路之間要共地。正確的組裝方法和合理的布局，不僅使電路整齊美觀，而且能夠路工作的可靠性，便于檢查和排除故障。2、電子電路的調(diào)試 邊安裝邊調(diào)試。把一個(gè)總電路按框圖上的功能分成若干單元電路，分別進(jìn)行安裝和調(diào)試，在完成各單元電路調(diào)試的基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大安裝和調(diào)試的范圍，最后完成整機(jī)調(diào)試。整個(gè)電路安裝完畢，實(shí)行一次性調(diào)試。調(diào)

12、試時(shí)應(yīng)注意做好調(diào)試記錄，準(zhǔn)確記錄電路各部分的測(cè)試數(shù)據(jù)，以便于分析和運(yùn)行時(shí)參考。調(diào)試步驟： （1）通電前檢查 電路安裝完畢，首先直觀檢查電路各部分接線是否正確，檢查電源、地線、信號(hào)線、元器件引腳之間有無(wú)短路，器件有無(wú)接錯(cuò)。（2）通電檢查 接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無(wú)異?，F(xiàn)象。如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，則應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后方可重新通電。 在調(diào)試單元電路時(shí)應(yīng)明確本部分的調(diào)試要求，按調(diào)試要求測(cè)試性能指標(biāo)和觀察波形。調(diào)試順序按信號(hào)的流向進(jìn)行，這樣可以把前面調(diào)試過(guò)的輸出信號(hào)作為后一級(jí)的輸入信號(hào)，為最后的整機(jī)聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。電路調(diào)試包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試，通過(guò)調(diào)試掌握必要的數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象

13、，然后對(duì)電路進(jìn)行分析、判斷、排除故障，完成調(diào)試要求。（3）單元電路調(diào)試各單元電路調(diào)試完成后就為整機(jī)調(diào)試打下了基礎(chǔ)。整機(jī)聯(lián)調(diào)時(shí)應(yīng)觀察各單元電路連接后各級(jí)之間的信號(hào)關(guān)系，主要觀察動(dòng)態(tài)結(jié)果，檢查電路的性能和參數(shù)，分析測(cè)量的數(shù)據(jù)和波形是否符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)發(fā)現(xiàn)的故障和問(wèn)題及時(shí)采取處理措施。 （4）整機(jī)聯(lián)調(diào)電路故障的排除（1）信號(hào)尋跡法： 尋找電路故障時(shí)，一般可以按信號(hào)的流程逐級(jí)進(jìn)行。從電路的輸入端加入適當(dāng)?shù)男盘?hào)，用示波器或電壓表等儀器逐級(jí)檢查信號(hào)在電路內(nèi)各部分傳輸?shù)那闆r，根據(jù)電路的工作原理分析電路的功能是否正常，如果有問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)處理。調(diào)試電路時(shí)也可以從輸出級(jí)向輸入級(jí)倒推進(jìn)行，信號(hào)從最后一級(jí)電路的輸入端

14、加入，觀察輸出端是否正常，然后逐級(jí)將適當(dāng)信號(hào)加入前面一級(jí)電路輸入端，繼續(xù)進(jìn)行檢查。 （2）對(duì)分法。 把有故障的電路分為兩部分，先檢查這兩部分中究竟是哪部分有故障，然后再對(duì)有故障的部分對(duì)分檢測(cè)，一直到找出故障為止。采用“對(duì)分法”可減少調(diào)試工作量。（3）分割測(cè)試法。 對(duì)于一些有反饋的環(huán)行電路，如振蕩器、穩(wěn)壓器等電路，它們各級(jí)的工作情況互相有牽連，這時(shí)可采取分割環(huán)路的方法，將反饋環(huán)去掉，然后逐級(jí)檢查，可更快地查出故障部分。對(duì)自激振蕩現(xiàn)象也可以用此法檢查。 （4）電容器旁路法。 如遇電路發(fā)生自激振蕩或寄生調(diào)幅等故障，檢測(cè)時(shí)可用一只容量較大的電容器并聯(lián)到故障電路的輸入或輸出端，觀察對(duì)故障現(xiàn)象的影響，據(jù)此

15、分析故障的部位。在放大電路中，旁路電容失效或開(kāi)路，使負(fù)反饋加強(qiáng)，輸出量下降，此時(shí)用適當(dāng)?shù)碾娙莶⒙?lián)在旁路電容兩端，就可以看到輸出幅值恢復(fù)正常，也就可以斷定旁路電容的問(wèn)題。這種檢查可能要多處實(shí)驗(yàn)才有結(jié)果，這時(shí)要細(xì)心分析可能引起故障的原因。這種方法也可用來(lái)檢查電源濾波和去偶電路的故障。（5）對(duì)比法。 將有問(wèn)題的電路的狀態(tài)、參數(shù)與相同的正常電路進(jìn)行逐項(xiàng)對(duì)比。此方法可以比較快地從異常的參數(shù)中分析出故障。 （6）替代法。 把已調(diào)試好的單元電路代替有故障或有疑問(wèn)的相同的單元電路（注意共地），這樣可以很快判斷故障部位。有時(shí)元器件的故障不很明顯，如電容器漏電、電阻器變質(zhì)、晶體管和集成電路性能下降等，這時(shí)用相同規(guī)

16、格的優(yōu)質(zhì)元器件逐一替代實(shí)驗(yàn)，就可以具體地判斷故障點(diǎn)，加快查找故障點(diǎn)的速度，提高調(diào)試效率。 （7）靜態(tài)測(cè)試法。 故障部位找到后，要確定是哪一個(gè)或哪幾個(gè)元器件有問(wèn)題，最常用的就是靜態(tài)測(cè)試法和動(dòng)態(tài)測(cè)試法。靜態(tài)測(cè)試是用萬(wàn)用表測(cè)試電阻值、電容器是否漏電、電路是否斷或短路，晶體管和集成電路的各引腳電壓是否正常等。這種測(cè)試是在電路不加信號(hào)時(shí)進(jìn)行的，所以叫靜態(tài)測(cè)試。通過(guò)這種測(cè)試可發(fā)現(xiàn)元器件的故障。 （8）動(dòng)態(tài)測(cè)試法。 當(dāng)靜態(tài)測(cè)試還不能發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，可采用動(dòng)態(tài)測(cè)試法。測(cè)試時(shí)在電路輸入端加上適當(dāng)?shù)男盘?hào)再測(cè)試元器件的工作情況，觀察電路的工作狀況，分析、判別故障原因。3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)分析比較器上限基準(zhǔn)電壓U上=3.41

17、V比較器下限基準(zhǔn)電壓U下=2.59V比較器上限電阻R上=12K比較器上限電阻R下=10K高頻輸出（H）=3.5V低頻輸出（L）=1.5V蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電壓下限0.95V蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電壓上限1.2V頻率：雙頻f1=1.60 Hz，f2=1.39 Hz;單頻f=1.20 Hz.4.總結(jié)與體會(huì)經(jīng)過(guò)兩周的努力，我終于完成了我的課程設(shè)計(jì)任務(wù)。能夠取得這一成績(jī)我首先要感謝我的指導(dǎo)老師，是他為我們的課程設(shè)計(jì)方案提出了很多寶貴的意見(jiàn)和建議并且在實(shí)現(xiàn)操作上給我了很多的建議，感謝系上為我們提供良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使我的課程設(shè)計(jì)得以順利的開(kāi)展、改進(jìn)，進(jìn)而最終促使我完成了課程設(shè)計(jì)任務(wù)。此外還有我們同組的組員，他們給我提供了許多

18、有用的資料以及見(jiàn)解供我參考。在此次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)有很多東西都是老師曾經(jīng)在課上講過(guò)的知識(shí)，譬如說(shuō)電路的電源電路還有穩(wěn)定電路等。電路中比較難的部分就是報(bào)警電路部分，因?yàn)樾鑸?bào)警器發(fā)出兩種頻率交替的聲響進(jìn)而要反復(fù)的進(jìn)行調(diào)節(jié)?？偟膩?lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)的電網(wǎng)電壓異常報(bào)警器還是比較成功的，完成了課程設(shè)計(jì)的任務(wù)。在設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，例如，實(shí)際電路的電阻選擇，電路中某段沒(méi)有電壓，電路不工作。最后在大家的排查下，終于游逆而解，有點(diǎn)小小的成就感，終于覺(jué)得平時(shí)所學(xué)的知識(shí)有了實(shí)用的價(jià)值，達(dá)到了理論與實(shí)際相結(jié)合的目的，不僅學(xué)到了不少知識(shí)，而且增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力，鍛煉了我們的思維，同時(shí)也增強(qiáng)了我們對(duì)專業(yè)課的興趣，使

19、自己對(duì)以后的路有了更加清楚的認(rèn)識(shí)為我們將來(lái)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。四、附錄2.元器件清單名稱規(guī)格數(shù)量備注變壓器22018V1T1整流橋二極管1B1電阻1K2R4、R10、電阻10K5R3、R5、R7、R9、R13電阻30K1R1電阻47K1R2電阻50K1R12電阻150K1R6電位器51W8瓷片電容0.01u2C6、C8電位器 100 1W11電解電容101C7電解電容1001C5電解電容2202C1、C2二極管1N41481D2C7三極管90142Q1、Q2集成穩(wěn)壓器78061U1集成運(yùn)放LM3241U3時(shí)基電路NE5561U2壓電陶瓷蜂鳴器1YD3集成電路管腳及功能（1）LM324系列器件為價(jià)格便宜的帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-（-