電阻分揀儀課程設(shè)計報告

.z.一級電阻分選電路的設(shè)計摘要本設(shè)計充分利用了現(xiàn)代集成芯片技術(shù)，采用了阻抗變換和比較的方法，其結(jié)果簡單、控制可靠、使用方便、具有很高的靈敏性，又不易產(chǎn)生錯誤。具有很高的使用價值。主要運(yùn)用橋式整流電路，窗口比較電路和顯示電路等根本電路，并利用三端穩(wěn)壓器穩(wěn)定輸出電壓，并通過窗口比較電路輸出上下電平，再通過LED顯示電路顯示出適宜的電阻，從而方便快捷的挑選出一級電阻。本設(shè)計主要運(yùn)用的芯片有W7805,W7905,CD4001,LM324D等。整體設(shè)計遵循硬件工程的方法，經(jīng)過需求分析，總體設(shè)計，安裝調(diào)試，模塊測試和系統(tǒng)實現(xiàn)幾個階段。關(guān)鍵詞：穩(wěn)壓電路，窗口比較器，CD4001，電阻測量目錄1課題描述12設(shè)計方案12.1電源電路設(shè)計22.2檢測電路22.3顯示電路53元件選擇53.1三端穩(wěn)壓器53.2LM324四運(yùn)放63.3四輸入或非門64整體電路7總結(jié)8致9參考文獻(xiàn)10-.z.1課題描述隨著工業(yè)的快速開展，很多東西得到了批量的生產(chǎn)。但是，這就給質(zhì)量檢驗增加了難度。過去的微電子技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)狀所需，因此微電子技術(shù)的開展應(yīng)運(yùn)而生，新的測試方法，新的測試?yán)碚?，新的測試領(lǐng)域以及新的測試領(lǐng)域不斷出現(xiàn)，在許多方面已經(jīng)沖破了傳統(tǒng)儀器的觀念，電子儀器的功能和作用發(fā)生了質(zhì)的變化。因此，如何快速而又高效的檢測便成了人們關(guān)注的問題。比方，生產(chǎn)出來的電阻由于各種原因而造成在一定范圍內(nèi)浮動，如何篩選變化在0.95~1.05范圍內(nèi)的合格電阻而拋棄那些不合格的電阻。本設(shè)計是對電阻進(jìn)展檢測，有電源局部，檢測局部和顯示局部構(gòu)成。并且，此設(shè)計可以直接加載在220V交流電上。其中，電源局部由整流橋整流和三態(tài)穩(wěn)壓管進(jìn)展穩(wěn)壓，以輸出+/-5V的直流電壓，用以檢測電路模塊的工作。檢測局部通過選定門限電壓、標(biāo)準(zhǔn)電阻，通過窗口比較器進(jìn)展比較，就可以快速而又準(zhǔn)確的檢測出被測電阻是否合格。2設(shè)計方案整個電路系統(tǒng)如圖1所示，由電源局部、檢測局部和顯示局部三局部構(gòu)成[1]。電源模塊電源模塊顯示模塊檢測模塊顯示模塊檢測模塊圖1整體電路框圖電源模塊由橋式整流、電容濾波和三端集成穩(wěn)壓塊W7805和W7809等局部組成，可使輸出電壓為+/-5V。檢測電路由LM324四運(yùn)放集成芯片構(gòu)成，其中一個運(yùn)放作為電壓跟隨器事項阻抗變換，另外兩個運(yùn)放組成窗口比較器。由門限電壓與阻值的關(guān)系，求出上下門限電壓。經(jīng)窗口比較器輸出兩個不同電平，即高電平和低電平。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻Rz改變時，不影響電阻選擇的精度。當(dāng)電源電壓改變時，也不影響電阻選擇的精度。顯示電路局部由或非門、發(fā)光二極管組成。當(dāng)兩個不同電平經(jīng)窗口比較器送出電信號時，會導(dǎo)通相應(yīng)發(fā)光二極管，使其發(fā)光，以顯示檢測電阻是否合格。2.1電源電路設(shè)計電源電路由變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓四局部。電路圖如以下圖2所示[2][8]。圖2電源電路電源電路由220V交流電壓經(jīng)橋式整流電路的整流處理后，將雙向電壓變?yōu)閱蜗螂妷?。單向電壓再?jīng)電容濾波作用，使得輸入信號的脈動成分大大減弱。最后由三端集成穩(wěn)壓器W7805、W7905輸出，其輸出電壓Ui=5V、-Ui=-5V。橋式整流電路作用是利用具有二極管的單向?qū)щ娦詫⒄?fù)交替的正弦交流電壓整流成為單向脈動電壓。濾波電路由電容元件組成。它的作用是盡可能地將單向脈動電壓中交流成分濾除，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。穩(wěn)壓電路的作用使輸出的直流電壓在輸入電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時保持穩(wěn)定。2.2檢測電路檢測電路工作原理是電壓跟隨器A的輸出電壓等于U*，電壓跟隨器是同相比例運(yùn)算的一種特殊形式。同相比例運(yùn)算電路如以下圖3所示[2][6]：圖3同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路的比例系數(shù)總是大于或等于1。當(dāng)RF=0或R1=∞時，比例系數(shù)等于1，此時電路如圖4所示[2]。圖4電壓跟隨器由于這種電路的輸出電壓與輸入電壓不僅幅值相等，而且相位一樣，二者之間是一種"跟隨〞關(guān)系，所以又稱為電壓跟隨器。同時由于引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反響，因此電路的輸入電阻很高，輸出電阻很低。A2A、A3A兩個運(yùn)放組成窗口比較器，其電路及傳輸特性如圖5所示。這種比較器有兩個門限電平：上門限電平UTH和下門限電平UTL，故稱為雙限比較器。在本電路中，UTH=U1，UTL=U2。經(jīng)窗口比較器輸出兩個不同電平，即高電平和低電平[3]?！瞐〕窗口比較器電路(b)傳輸特性圖5窗口比較器及其傳輸特性檢測電路如圖6所示。由圖6可知，U*隨R*阻值的增大而增大，且很顯然U1＞U2：當(dāng)U*＞U1時，A2A輸出高電平，A3A輸出低電平。當(dāng)U1＞U*＞U2時，AA輸出低電平，A3A輸出為低電平。當(dāng)U*＜U2時，A2A輸出低電平，A3A輸出高電平。即可通過A2A、A3A輸出的上下電平使對應(yīng)的發(fā)光二極管導(dǎo)通或截止，來顯示待測電阻是否合格。圖6檢測電路圖根據(jù)以上分析，當(dāng)U*與U1和U2滿足以下條件時：當(dāng)R*=1.05Rz時，令U*=U1。當(dāng)R*=0.95Rz時，令U*=U2。便能檢測出范圍在0.95~1.05Rz〔標(biāo)準(zhǔn)電阻〕的生產(chǎn)電阻。按電路圖可得式：1.05Rz/(Rz+1.05Rz)×2Ui=(R2+R3)/(R1+R2+R3)×2Ui0.95Rz/(Rz+0.95Rz)×2Ui=R3/(R1+R2+R3)×2Ui由以上兩式可得：(R2+R3)/(R1+R2+R3)=1.05/2.05R3/(R1+R2+R3)=0.95/1.95只要在R1,R2,R3中選定一個電阻值，便可由上列式求出另兩個電阻值。例如：取R1=10KΩ,則R3=10KΩ,R2=526Ω不管Rz取何值，R*的選擇范圍都是0.95Rz~1.05Rz，因此，同一電阻分檢儀可以接入選擇任意標(biāo)準(zhǔn)值的電阻，只要改變Rz即可。2.3顯示電路顯示電路由或非門和發(fā)光二極管組成，電路如圖7所示[9]：圖7顯示電路原理圖當(dāng)兩個不同電平經(jīng)窗口比較器送出電信號時，會導(dǎo)通相應(yīng)發(fā)光二極管，使其發(fā)光，以顯示檢測電阻是否合格。有以下三種情況：當(dāng)U*＞U1時，A2A輸出高電平，A3A輸出低電平。D1導(dǎo)通，D2、D3截止，此時紅燈亮，說明待測電阻R*阻值高于1.05Rz，不符合生產(chǎn)要求。當(dāng)U1＞U*＞U2時，A2A輸出低電平，A3A輸出為低電平。D2導(dǎo)通，D1、D3截止，此時黃燈亮，說明待測電阻R*阻值在0.95~1.95Rz之間，符合生產(chǎn)要求。當(dāng)U*＜U2時，A2A輸出低電平，A3A輸出高電平。D3導(dǎo)通，D1、D2截止，此時綠燈亮，說明待測電阻R*阻值低于0.95Rz，同樣不符合生產(chǎn)要求。3元件選擇3.1三端穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器分為固定輸出和可調(diào)輸出兩種不同的類型。其中固定輸出集成穩(wěn)壓器又分為正輸出和負(fù)輸出兩類。本設(shè)計所采用的W7805和W7905即分別是固定正輸出和負(fù)輸出集成三端集成穩(wěn)壓器。圖8為三端穩(wěn)壓器的原理圖。圖8三端穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器芯片只引出三個端子，分別接輸入端、輸出端和公共端。3.2LM324四運(yùn)放LM324為四運(yùn)放集成電路芯片，電路功耗很小，LM324工作電壓范圍寬，可用正電源3～32V，或正負(fù)雙電源±1.5V～±16V工作。它的輸入電壓可低到零電位，而輸出電壓范圍為0～32V。它的內(nèi)部包含四組形式完全一樣的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。其引腳排列如圖9所示[3][4]。圖9LM324引腳圖3.3四輸入或非門本設(shè)計選用CD4001四輸入或非門芯片，它的內(nèi)部包含四組完全一樣的或非門，并且四組或非門相互獨(dú)立。其引腳圖如圖10所示。圖10CD4001引腳圖4整體電路輸入220V的交流電，經(jīng)過橋式整流電路將雙向交流電壓轉(zhuǎn)換為單向交流電壓，通過電容的濾波之后，在經(jīng)過三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，使其輸出5V的正負(fù)電壓，然后通過比較電路，紅燈亮和綠燈亮?xí)r分別為打大于和小于要求的電阻，黃燈亮?xí)r為要求電阻。電路如圖11所示。圖11整體電路圖總結(jié)本設(shè)計主要運(yùn)用橋式整流電路，窗口比較電路和顯示電路等根本電路，并利用三端穩(wěn)壓器穩(wěn)定輸出電壓，并通過窗口比較電路輸出上下電平，再通過LED顯示電路顯示出適宜的電阻，從而方便快捷的挑選出一級電阻。充分利用了現(xiàn)代集成芯片技術(shù)，采用了阻抗變換和比較的方法，其結(jié)果簡單、控制可靠、使用方便、具有很高的靈敏性，又不易產(chǎn)生錯誤。具有很高的使用價值。致本次關(guān)于一級電阻分選電路的課程設(shè)計在教師的精心指導(dǎo)下才得以順利完成。同時，通過本