电类综合实验报告.docx

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电类综合实验报告

自动定时汽车闪光灯电路设计

姓名

学号

专业应用化学

指导老师

时间2016.5.21

目录

1设计内容简介1

1.1研究目的1

1.2研究任务或设计目标1

2设计原理1

2.1电路理论1

2.2直流继电器2

2.3时间继电器3

2.4元件清单4

3实验结果4

3.1电路搭建与功能实现4

3.2电路仿真5

4遇到的问题及解决方法8

5结论8

6心得和体会9

1设计内容简介

1.1研究目的

（1）学习继电器和双极晶体管特性及使用方法；

（2）利用RC一阶电路时间常数的概念实现闪烁时间的自动控制；

（3）培养查阅资料、选定电子器件的能力；

（4）学会使用Multisim软件。

1.2研究任务或设计目标

1.2.1实验部分

（1）查阅资料，设计自动定时汽车闪光灯电路；

（2）计算元件参数，选定器件，搭建线路；

（3）调整电容和电阻的大小，观察发光二极管闪光间隔的变化；

（4）调试，记录参数及实验现象。

1.2.2仿真部分

（1）学习Multisim软件；

（2）设计由继电器实现开关的功能的自动定时汽车闪光灯仿真电路；

（3）设计由双极晶体管实现开关功能的自动定时汽车闪光灯仿真电路；

（4）利用仿真优势，优化电路功能。

2设计原理

2.1电路理论

实现闪光功能的电路理论是一阶电路的充电和放电，通过储能元件电容器的充电和放电的控制，可以实现闪光灯功能。

图1电路是简化模型电路，由直流电源US、限流电阻R、电容器C和白炽灯RL组成。

闪光灯的控制用开关S表示，当S断开时，电容充电，此时时间常数τ1=RC，当开关闭合时，电容器放电，此时τ2=（R∥RL）C。

通过调节τ1、τ2的大小，可以改变电容的充放电时间，从而改变闪光灯的闪光的时间间隔。

图1简化模型电路

根据KVL定律，建立电路方程：

初值条件是

这是一阶齐次微分方程，其通解为：

带入原方程后得到：

特征方程为：

特征根为：

根据

得：

故满足初值的微分方程的解为：

结合本电路图，可知

由此可以看出电容上电压的衰减快慢取决于指数中1/RC的大小，其大小仅取决于电路结构与元件参数。

2.2直流继电器

继电器是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。

它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。

通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。

图2直流继电器实物

图3直流继电器电路

2.3时间继电器

时间继电器是指当加入（或去掉）输入的动作信号后，其输出电路需经过规定的准确时间才产生跳跃式变化（或触头动作）的一种继电器。

是一种使用在较低的电压或较小电流的电路上，用来接通或切断较高电压、较大电流的电路的电气元件。

同时，时间继电器也是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。

图4时间继电器实物

图5时间继电器电路图6时间继电器引脚示意

2.4面包板

面包板是由于板子上有很多小插孔，专为电子电路的无焊接实验设计制造的。

由于各种电子元器件可根据需要随意插入或拔出，免去了焊接，节省了电路的组装时间，而且元件可以重复使用，所以非常适合电子电路的组装、调试和训练。

图7面包板及其连通性

2.5元件清单

（1）时间继电器2个；

（2）直流继电器1个；

（3）电容1个；

（4）电阻若干；

（5）发光二极管6个；

（6）导线若干；

（7）面包板1个；

（8）直流稳压电源；

（9）三用表等。

3实验结果

3.1电路搭建与功能实现

设计电路图如下图8所示，KT1、KT2为时间继电器，KM为直流继电器，采用12V的直流电源对电路供电，开关闭合分别表示继电器的常开和常闭，采用RC一阶电路实现充电放电功能，连接6个发光二极管实现闪光。

图8自动定时汽车闪光灯电路

图9自动定时汽车闪光灯电路实物

图10自动定时汽车闪光灯电路接通状态

3.2电路仿真

3.2.1由双极晶体管实现开关功能的自动定时汽车闪光灯仿真电路

由Multisim软件设计的电路如图11所示。

设置函数发生器产生矩形波，从示波器中可以看到电容（图13）及灯泡（图14）处的波形图。

图11由双极晶体管实现开关功能的仿真电路

图12函数发生器参数设置

图13电容处波形图

图14灯泡处波形图

3.2.2由继电器实现开关的功能的自动定时汽车闪光灯仿真电路

图15由继电器实现开关的仿真电路

4遇到的问题及解决方法

（1）在设计的第一天，由于对电路的了解不是太多，连电路图都看不懂，最后通过问老师和师兄，还有在同学的帮助下，对电路基础知识有了一定的了解。

（2）不清楚面包板内部的联通状态，串联二极管总是亮不起来。

在老师指导和查阅资料之后，了解了面包板的构造，掌握其纵向和横向的电路关系，为之后的电路搭建有了一个基础性知识了解。

（3）二极管、电容均有正负极，在连接电路的过程中需要注意正负极的方向问题。

（4）搭建线路时容易产生混乱，接通电源后，二极管不亮。

最后通过请教师兄，发现错误后，终于连接好了。

（5）在采用继电器实现开关功能的仿真实验中，由于不熟悉其连接方式，最终没有实现电路功能，需要进一步查阅资料，了解timerelay元件的使用方法。

5结论

自动定时汽车闪光灯电路通过改变时间继电器上的延时时间，可以调节继电器的跳转间隔和发光二极管的闪烁频率。

仿真电路运行后也可明显看到继电器开关的跳转以及灯泡的闪烁。

6心得和体会

回顾整个设计过程，发现自己真的有很多不足，真是书到用时方恨少。

在课程设计过程中，温故而新，学到了很多有关模拟电子技术理论和实际方面的知识，从理论中得出结论，才能真正的提高自己的实际动手能力和独立能力，从中获得经验和知识。

对以前所学过的知识理解不够深，不够透，掌握不够牢固。

在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师和师兄的帮助下顺利完成了。

由于课本上的知识太多，而我们的这个成果也只能体现的知识一部分的知识，这也体现出我们的空缺，设计中出现的很多元件的功能都不能很好的理解，而我们能做的，只有去理解它们，摸清它们的原理，这也丰富我我们的知识。

在该如何设计电路，并且使之能实现我们需要的功能的过程中，培养了我们的设计思维，增加了实际操作能力。

这次让我体会到了设计电路的艰辛与成功之后的喜悦。

此仿真电路的实现对搭建实际电路有借鉴与指导意义。

一个较大的电路系统中，每一个环节都是很重要的，先要有一个较为合理的原理图，然后才能对原理图中的每一部分进行仿真修改，这往往不是一蹴而就的，需要不断地反复。

仿真调试时，要把整个电路分成几块，每块单独调试，这样才能减少故障率，提高调试的效率。

采用模块化设计和封装，先对单元电路模块进行仿真分析，再对总体电路进行仿真分析，以提高仿真效率，并使总体电路简单。

在论文完成之际，我首先要向老师和师兄表示最真挚的谢意，这次设计让我学会了很多知识与multisim的好多基本操作；也是通过此次课程设计，才发现自己的知识面的欠缺，以后会更加努力。

另外，还要感谢室友及同学对我的帮助。

参考文献

[1]黄锦安等.电工技术基础.北京：

电子工业出版社，2011

[2]华成英等.模拟电子技术基础.北京：

高等教育出版社，2015