由电压比较器构成的光动报警电路.docx

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由电压比较器构成的光动报警电路

摘要

模拟电子技术是一门应用性、实践性很强的学科，试验在这一学科的研究与开展过程中起着至关重要的作用。

而在课程设计中，通过解决一些实际问题，可以很好的巩固和加深学到的理论知识，并提高电子电路的设计与实践能力，为以后从事生产与科研工作打下一定的根底。

本设计是一个光动报警器，在设计中运用了比拟器的知识，结合放大电路与光敏电阻对光照的特殊反响实现光控。

关键词：

比拟器、同相比例放大、光敏电阻、二极管、蜂鸣器

一、设计要求

当光照达到某一门限以上时喇叭发出音乐报警；当光照低于门限值时音乐电路不工作。

二、总体设计方案论证

方案：

感光电路——单限比拟器——放大电路——音乐电路

参加放大电路，可以对输入到音乐电路的电压进展调解，方便实际应用。

且放大电路简单，元件易购置、廉价。

三、单元电路设计与主要元器件选择

对感光电路，开始设想由电源接光敏电阻直接与后面的回路构成串联关系，但经模拟发现这样就破坏了单限比拟器，于是改用感光电路独构成回路，去回路中电阻的分压为比拟器的输入信号。

模拟证明此法可行。

比拟器单元就选用单限比拟器，此比拟器接触多，理论知识学的充分，也刚好可以借此机会实践一下理论与实践的结合。

比拟器中比拟电压选用３伏，是为了防止电路误差过大引起电路灵敏度下降。

由比拟器的比拟电压确定感光回路的电源为６伏。

放大电路采用正相比例放大电路。

不用反相比例放大是为了电路分析方便。

至于音乐电路局部，考虑本钱问题，当然简单一点，选用蜂鸣器来使用。

不过在实际操作中，意外收获了发光二极管这一分路，这样整个电路就不只是在光照增强时报警，还可以在黑暗时变成光控灯，且这样也不会改变电路的原功能。

四、设计方案

4.1总体电路图

2.原理与说明：

光敏电阻有随着光照增强，其阻值迅速减小的特性。

二极管有单向导通性。

单限比拟器会根据输入信号不同正反不同方向的电压。

对于单线比拟器，其稳压管的击穿电压为+Ｕｚ／－Ｕｚ，当反相输入电压大于同相输入电压时，输出端输出电压为-Ｕｚ；当反相输入电压大于同相输入电压时，输出端输出电压为+Ｕｚ。

利用光敏电阻特性，再与固定电阻，电源构成回路，如此在不同光照下固定电阻的分压就会不同。

如光照增强，分压增大。

将固定电阻的电压作为单限比拟器的输入信号，随着光照增强，输入电压曾强，当高于比拟电压后，输出电压跳变为反相电压，将输出电压放大后，再利用二极管的单向导通性，蜂鸣器工作而发光二极管不发光。

由此实现对报警器的光控。

五、电路模拟调试与分析

电路设计完后，首先要进展模拟运行。

本次模拟软件使用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ１０．０进展模拟。

刚设计完的电路总需要调试后才可以运行。

调试包括各元件参数与局部单元电路的连接。

模拟时，用电位器代替光敏电阻。

在模拟时，要注意监测单限比拟器是否正常工作，同时需测量蜂鸣器与ＬＥＤ两端的分压，防止元件分压过大烧坏元件，或分压过小影响灵敏度。

5.1MultiSim软件介绍

Multisim是美国国家仪器〔NI〕某某推出的以Windows为根底的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

它提供了仿真实验和电路分析两种仿真手段，可用于模拟电路、数字电路、数模混合电路和局部强电电路的仿真、分析和设计。

Multisim是一种优秀而易学的WDA〔电子设计自动化〕软件，与其他仿真分析软件相比，EWB的最显著特点就是提供了一个操作简便且与实际相似的虚拟实验平台。

他几乎能对〞电子技术〞课程中所有根本电路进展虚拟实验，虚拟实验过程和仪器操作方法与实际相似，但比实际方便、省时。

他还能进展实际无法或不便进展的试验内容，通过储存和打印等方法可准确记录器实验结果。

它提供十多种电路分析功能，能仿真电路实际工作状态和性能。

应用Multisim，便于实现边学边练的教学模式，使“电子技术〞课程的学习变得更有趣而容易。

5.2对调试好的电路模拟如下：

〔１〕模拟运行１：

将感光电路中的滑动变阻器调到阻值小于５０％〔即光照增强〕，比拟器输出端为负电压，蜂鸣器两端电压大小为４.２３９伏，蜂鸣器正常工作工作，并发出“吱吱〞的报警声，而发光二极管不工作。

模拟如图：

仿真模拟1

〔二〕模拟运行２：

将电位器调到阻值大于５０％〔即光照减弱〕，检测到比拟器输出电压正常偏转，比拟器输出电压偏转为正相电压，蜂鸣器不工作，发光二极管两端电压大小为１.６６伏，二极管正常工作，二极管发出红光。

模拟如图：

仿真模拟2

六、问题分析

1.在电路设计时要充分考虑各单元的协调，否如此会破坏其他单元的正常工作。

2.在模拟时，假如运行的不是新搭建的电路，而是上次保存的电路，很有可能出错，解决此问题只需重新连一遍。

3.模拟时，蜂鸣器本该响时却不响。

这可能是蜂鸣器接反了〔模拟中蜂鸣器也有正负极之分〕，调一下蜂鸣器的极性可以解决。

4.模拟好的电路焊接成实物后，不正常运行。

这可能有虚焊的地方，找到虚焊点重新焊接即可。

5.在设计与调试电路时，要特别注意各元件的参数，特别是蜂鸣器与ＬＥＤ的耐压。

蜂鸣器需要５Ｖ工作，而比拟器输出受稳压管限制，不可能完全达到５Ｖ，可以加一个放大电路将电压放大。

实际购置的ＬＥＤ为１.８Ｖ，而分路电压达到了５Ｖ，这很容易吧ＬＥＤ烧掉，解决此问题的方法是给ＬＥＤ串联一个分压电阻。

６.在焊接实物时，要将各元件参数尽可能的重新测一遍。

因其标称值与实际值不一定一样，有时会相差很大。

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7.光敏电阻固定为１００Ｋ欧，但实际工作时不一定向理想的那样工作。

本次用到的光敏电阻在普通光照下只是在０Ｋ到５０ＫX围内变化灵敏，为了提高光控灵敏度，感光回路的固定电阻选用了１０Ｋ的电阻。

此固定电阻可以用电位器替代，这样还可以手动调节电路的灵敏度。

8.对于新买来的元件，首先要区分好各引脚，否如此很容易烧坏元件，区分的方法可以在网上搜并结合万用表测量。

9.焊接时布线合理，防止相互之间的干扰。

如信号的出入先分开或垂直。

10.在焊接元件时，不能在焊点处焊的时间太长，否如此元件会过热烧坏。

11.在实际检测时，假如电路中有元件出现过热或冒烟，应立即给电路断电。

检查电路，可能是电路中用短路的地方。

如导线短路或焊接点短路。

12.要使电路正常工作，必须给运算放大器７４１加上正、负１２伏的电压，这样运算放大器才会正常工作。

13.在实测中会遇到单限比拟器无法正常工作，遇到此问题时，可能是电路的实际参数不正确，可以改换电阻，调节比拟电压来实现。

１４.假如单限比拟器输出电压不正常，应检查稳压管是否完好，很有可能是它被烧坏了。

七、结果分析

课程设计是让我们通过解决一、两个实际问题，巩固和加深在模拟电子技术根底课程中所学的理论知识和实践技能，根本掌握电子电路一般设计方法，提高电子电路的设计和实践能力，为以后从事生产和科研工作打下一定的根底。

我做的课程设计是一个光控报警器，里面用到比拟器。

经过不断地改良与调试，最终达到预定功能。

它不仅可以感光报警，还具有一定的灵敏度。

它兼顾光控报警和光控灯于一体，可应用于多方面。

如用于监控对光照敏感的物品，此时与光控灯配合，可以实时监控物品与电路的工作状态。

通过这次课程设计，发现了不少自身存在的弱点。

在开始时，雄心勃勃，以为这没啥难的，很容易做好。

但真正开始做后才发现理论与实践不能很好的结合。

且一些根本的元件的引脚都无法区分。

通过这次的课程设计，我掌握了不少知识。

当然，先亲自验证了理论知识，并将它们用于实践。

如将比拟器的知识充分的运用，掌握了比拟器的工作原理，并将它用于实践，运用它的跳变可以设计出像光控报警电路这样的很多类型的电路。

通过自己动手，最直接的是学了不少元件的型号，懂得了怎么分辨７４１的引脚，怎么测出二极管的正负方向。

知道不是所有阻值的电阻都有，实际中需要自己协调试用。

还知道了蜂鸣器的两个引脚是区分正负极的，接反了就不能正常工作。

参考文献

1、清华大学电子学教研组编.杨素行主编.模拟电子技术根底简明教程.第三版.高等教育.２００６.

2、王小平主编.模拟电路实验与课程设计.某某铁道学院电工根底教研室.２００９.

3、黄志伟主编.全国大学生电子设计竞赛训练教程.电子工业.

4、X笃仁，韩保君编著.传感器原理与应用技术.某某电子科技大学.２００３.

附录

主要材料清单

元件

型号|规格

数量

1k欧电阻

1K

4个

2K欧电阻

2K

1个

10k欧电阻

10K

1个

光敏电阻

GL3516

1个

5k电位器

5k

1个

集成运算放大器

ｕA741

2个

蜂鸣器〔5v〕

5V

1个

LED（红色〕

红色

1个

二极管

1N4148

1个

稳压管

1N4730

2个

6v直流电源

直流

1台

3v直流电源

直流

1台

+12v直流电源

直流

1台

-12v直流电源

直流

1台

致谢

首先，我要感谢我的导师臧教师和X教师，他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样，给了起到了指明灯的作用；他们循循善诱的教诲和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，让我很快就感受到了设计的快乐并融入其中。

其次我要感谢同组同学对我的帮助和指点，没有他们的帮助和提供资料，没有他们的鼓励和加油，这次毕业设计就不会如此的顺利进展。

此次课程设计用时五天，是我大学学习中遇到过的时段最长、涉与内容最广、工作量最大的一次设计。

用教师的一句话概括就是这次毕业设计相当如是把以前的小课程设计综合在一起的过程，只要把握住每个小课设的精华、环环紧扣、增强逻辑，那么这次的任务也就不难了。

我此次的任务是做一个项目的招标文件。

虽说教师说的话让此次的毕业设计看起来不是那么的可怕，但是当我真的开始着手时，还确实是困难重重。

两位教师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩教师们的专业水平外，他们的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

在此谨向X教师和臧致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

回想起此次课程设计过程中经历的种种困难，遇到不明白的问题时，与他人讨论，查阅书籍的过程，所有的努力都指向一个明确的目标。

也深深地知道团队的力量是无穷大的。

我真的很感动，此次课程设计不仅使我学会了不少东西，更让我体会到人与人之间的沟通的乐趣，感谢此次课程设计过程中给予我们悉心指导的两位教师，使我们一起努力的完成了本次课程设计。