電壓超限指示和報警電路

1、精選文檔五 電壓超限指示和報警電路的設計一、目的通過電壓超限指示和報警電路的設計與實驗，熟悉窗口比較器和555電路的應用。二、要求設計一個電壓過限指示和報警電路。1. 電壓上限為UH=5.5V，下限為UL=4.5V，當4.5VuI5.5V時，為正常范圍。否則uI5.5V或uI4.5V都為不正常，此時發(fā)出報警信號。2. 電壓uI在正常范圍內(nèi)。綠燈亮，不發(fā)出報警聲響。3. 電壓uI低于下限時，黃燈亮，同時連續(xù)發(fā)出報警聲響。4. 電壓uI高于上限時，紅燈閃爍，同時發(fā)出斷續(xù)的報警聲響。三、設計方案提示根據(jù)題目要求，若需要鑒別一個電壓是否屬于正常或不正常范圍，可以利用窗口比較器。窗口比較器的傳輸特性如圖

2、5-1所示。當UHuIUL時，輸出為低電平，而當uIUH或uIUL時輸出為高電平，利用這一特性，就可以鑒別電壓是否處于正常范圍。如果是其他物理量（如溫度）也可以通過傳感器將其轉(zhuǎn)換為電壓量來實現(xiàn)報警。圖5-1 窗口比較器的傳輸特性 圖5-2 電壓超限指示和報警電路框圖聲音報警可利用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器來實現(xiàn)，斷續(xù)聲音可以由一個頻率較低的振蕩器去控制一個頻率較高的振蕩器來實現(xiàn)。圖5-2為這種電路的框圖。圖5-3是一個電壓超限指示和報警電路的參考電路。四、參考電路簡要說明1. 窗口比較器在參考電路中窗口比較器由兩個運算放大器、兩個二極管和電阻組成，LM324內(nèi)包含四個運算放大器，使用其中的兩

3、個運算放大器組成窗口比較器。（1）當ULuIUH時，處于正常狀態(tài)，A、B兩點均為低電平，二極管不導通，再經(jīng)或非門輸出，綠色指示燈亮。此時異或門輸出端C點為低電平，此電壓送到第一片555定時器的異步置零端（4腳），555振蕩器停振，不發(fā)出報警信號。（2）當uIUH時，圖中A點為高電平，B點為低電平，所以或非門輸出為低電平，綠燈滅。而異或門的輸出端C點為高電平，故第一個振蕩器產(chǎn)生頻率較低的方波信號。此信號送至第二片555的（4腳），從而發(fā)出斷續(xù)的報警聲音信號。同時，C點信號與第一片555的輸出信號相與，使得紅燈閃爍，其閃爍頻率同第一片555的振蕩頻率相同，達到了聲、光同時報警的目的。（3）當uIU

4、L時，A點為低電平，B點為高電平，黃燈亮。而異或門的輸出C點為高電平，第一片555振蕩器起振，其輸出與B點信號相或，輸出始終為高電平，使第二片振蕩器發(fā)出連續(xù)的報警聲響。2. 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的設計在參考電路圖中，當?shù)谝黄?55振蕩器的4腳為高電平振蕩器起振，其振蕩頻率為：若第一片振蕩器的振蕩頻率f1=6Hz，取C1=10f，R1=1K，則由上式計算出R211.4 K，取R2=10 K。第一片555的輸出電壓uo1加到第二片555的異步置零端（4腳），當該信號為低電平時，第二片555振蕩器停振；而此信號為高電平時，第二片555振蕩器起振，輸出電壓為uo2，產(chǎn)生斷續(xù)報警信號，其波形如圖5-4所示。圖5-4 斷續(xù)聲音報警波形圖第二片555振蕩器的C2´=0.2f，R1´=0.5K，R2=8K， 根據(jù)式，可計算出其振蕩頻率f2為：實驗中，集成運算放大器使用±12V電源，所有的門電路和定時