电网电压异常报警器1.docx
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电网电压异常报警器1
大庆石油学院
课程设计
课程低频与数字电路课程设计
题目电网电压异常报警器
院系电子科学学院
专业班级
学生姓名
学生学号
指导教师
2008年7月19日
大庆石油学院课程设计任务书
课程低频与数字电路课程设计
题目电网电压异常报警器设计
专业姓名学号
主要内容、基本要求、主要参考资料等
主要内容：
设计一个电网电压异常报警电路，掌握电网电压异常报警电路的工作原理。
基本要求：
1.用压电陶瓷蜂鸣片作为电声元件。
2.设电网电压的正常波动范围为190～250V（单相交流有效值），在此范围内，报警器不发声。
3.当电网电压高于250V（误差不超过±5V）时，报警器发出两种频率交替的“滴—嘟、滴—嘟”声响。
4.当电网电压低于190V（误差不超过±5V）时，报警器发出间歇式声响。
主要参考资料：
[1]童诗白，华成英.模拟电子技术基础.北京：
高等教育出版社，2001.
[2]彭介华.电子技术课程设计指导.北京：
高等教育出版社，1997.
[3]孙梅生.电子技术基础课程设计.北京：
高等教育出版社，1998.
完成期限2008.7.19
指导教师
专业负责人
一、任务技术指标
1.此设计是对电网电压进行感应。
2.当电网电压在正常范围内,不进行报警。
3.当电网电压处于过压或欠压状态时,进行声光报警。
4.过、欠压报警声音音频上存在差异
二、总体设计思想
1.基本原理
该电路的设计原理是运用桥式电路先将电网上的交流电转换成直流电以提供采用信号，并通过稳压电路得到稳定度较高的直流电压为各种器件提供工作电压。
比较电路可以使用集成电压比较器LM339。
报警电路采用555芯片构成的自激多谐振荡器，同时用逻辑电路控制报警电路和指示电路的工作。
其电网电压分段范围为：
将电网电压分为三个不同范围，分别为：
电压低于190V；电压处于190V到250V之间；电压高于250V这三个状态。
当电压低于190V时，则用电器处于欠压状态；当电压处于190V到250V之间时，则用电器处于正常状态；当电压高于250V时，则用电器处于过压状态。
报警指示的表现状态为：
在正常状态下，报警器的正常指示灯绿灯亮，报警器不报警；在欠压状态下，报警器欠压指示灯黄灯亮，代表正常状态的绿灯不亮，报警器产生报警；在过压状态下，报警器欠压指示灯红灯亮，代表正常状态的绿灯不亮，报警器产生不同于过压报警时的报警。
2.系统框图
三、具体设计
该电路主要由以下几部分组成：
直流稳压电路，采样电路，电压比较电路，逻辑控制电路，报警指示电路。
1.直流稳压电路
此部分电路的直流稳压电源由电源变压器、桥式整流电路、滤波电路、稳压电路组成。
选择12V交流变压器，经过桥式整流电路和电容滤波后，再经过W7809稳压器稳压。
电网上220V，50Hz的交流电，经过电源变压器转变成所需要的电压值。
变压器幅边电压通过整流电路由交流电转换为直流电，即将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压。
但经过桥式整流电路输出的电压含有较大的交流成份，会影响电路的正常工作，因而不能直接作为电子电路的供电电源。
为了减少电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。
电容滤波电路由电抗元件组成，在负载电阻两端并联电容C。
交流电压经整流、滤波后输出的直流电压，虽然平滑程度较好，但其稳定性是比较差的。
必须采取一定的稳压措施，才能适合电子设备的需要。
稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压的波动和负载变化的影响，从而获得足够高的稳定性。
稳压电路采用W7809稳压器进行稳压。
W7809集成稳压器只有三个外引线：
输入端、输出端和公共端。
W7809的电路符号及外形图如下图所示。
（a）电路符号（b）外形图
2.电压比较电路
电压比较器是集成运放非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。
电压比较器采用集成芯片LM339。
电压比较部分利用LM339集成块内部四个独立的电压比较器中的两个构成两个基本的单限比较器。
3.逻辑控制电路
采样电压进入比较器后得到高、低电平，利用逻辑电路控制和驱动报警器。
当电网电压经过整流、滤波后，通过电阻分压将采样电压接入集成电压比较器LM339，从而得到了两个输出电平。
当输入的电压不同时,就会输出高、低电平。
逻辑控制电路根据输出电平的不同取值来控制报警电路，来达到根据电压所在范围而发出报警灯光以及报警声音。
报警器的具体逻辑驱动电路如下图所示。
该报警器用逻辑驱动电路，来实现对报警器的驱动。
为了实现声光报警，电路中加入了不同颜色的发光二极管。
该逻辑控制的具体工作方式是，当电源电压高于250V时，通过逻辑控制电路使红色指示灯发光，报警器进行报警，电路处于过压状态；当电源电压在190V到250V之间时，绿色指示灯发光，报警器不进行报警，电路处于正常状态。
当电源电压低于180V时，黄色指示灯发光，报警器进行报警，电路处于欠压状态。
4.报警指示电路
报警电路采用555芯片，由555芯片构成多谐振荡器来实现报警。
采用三极管来实现过、欠压报警声音音频上的差异。
分别将过、欠压电平作为基准电压，通过低电压导通，因而在过压、欠压不同的状态下发出不同音频的声音。
报警指示电路如下图所示。
在此电路中，4脚为置零输入端。
没有触发信号时，4脚为低电平，输出端OUT便立即被置成低电平，报警电路不会发出蜂鸣声。
当给4脚一个超过一伏的电压，输出端便被置为高电平，扬声器发声。
本设计的报警电路用555芯片搭成多谐振荡器，同时采用特定的鸣声，作用于人的听觉器官，以引起并增强警觉。
四、结论
针对电网电压过压或欠压的不同状况，设计一个电网电压异常报警指示电路，充分实现对各个范围的电压进行指示报警，以使人们及时了解电网电压的过、欠压状况。
通过设计电路，最终实现电路的报警指示功能。
当电源电压高于250V时，红色指示灯发光，报警器进行报警，电路处于过压状态。
当电源电压处于190V到250V之间时，绿色指示灯发光，报警器不报警，电路正常工作。
当电源电压低于190V时，黄色指示灯发光，报警器进行另一种报警，电路处于欠压状态。
通过视觉、听觉不同感觉的提示，使人们对电网电压的状态有所了解，并可以因此采取相应的保护措施。
五、附录
1.原理图
2.仿真图
3.元件清单
元件
参数
个数
整流桥
1
稳压器W7809
1
NE555定时器
1
LM339集成块
1
扬声器
1
电阻
4.7kΩ
3
电阻
10kΩ
1
电阻
14.7kΩ
1
电阻
2kΩ
4
电位器
10kΩ
3
电容
10μF
2
电容
0.22μF
1
电容
470μF
1
电容
47μF
2
电容
104
2
与门
1
异或门
1
或非门
1
发光二极管
红、绿、黄
3
三极管
2
大庆石油学院课程设计成绩评价表
课程名称
题目名称
学生姓名
学号
指导教师姓名
职称
序号
评价项目
指标
满分
评分
1
工作量、工作态度和出勤率
按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。
20
2
课程设计质量
课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。
45
3
创新
工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。
5
4
答辩
能正确回答指导教师所提出的问题。
30
总分
评语：
指导教师：
年月日
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