47电子控制技术之晶闸管抢答器的制作教案.docx

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47电子控制技术之晶闸管抢答器的制作教案

晶闸管抢答器的制作

一、本活动说明

根据《电子控制技术教学指导意见》，了解常见无触点继电器，知道晶闸管的构造和电路符号。

了解晶闸管的简单的工作原理。

知道晶闸管的简单应用电路。

.通过晶闸管自动控制器电路的制作活动，了解晶闸管控制电路的基本原理和基本作用。

本活动时间约需90分钟，通过了解电子元件的基础上，按照《活动手册》中的“活动提示”逐步进行安装。

特别要注意的是：

1、部分元件插入的位置和高度等；2、关于焊接是否符合要求；3、调试时首先检查各元件是否安装正确；教师可以根据实际情况，在学生动手活动时巡回指导，并与学生探讨并作一指导。

二、教学建议

可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点，活动导入以可控硅实际应用案例的展示，以激发学生的活动兴趣。

活动提示1：

可调电压插座

电路如图，可用于调温（电烙铁）、调光（灯）、调速（电机），使用时只要把用电器的插头插入插座即可，十分方便。

V1为双向二极管2CTS，V2为3CTSI双向可控硅，调节RP可使插座上的电压发生变化。

活动提示2：

简易混合调光器

根据电学原理可知，电容器接入正弦交流电路中，电压与电流的最大值在相位上相差90°。

根据这一原理，把C1和C2串联联接，并从中间取出该差为我所用，这比电阻与电容串联更稳定。

电路中，D1和D2分别对电源的正半波及负半波进行整流，并加到A触发和C1或C2充电。

进一步用W来改变触发时间进行移相，只要调整W的阻值，就可达到改变输出电压的目的。

D1和D2还起限制触发极的反相电压保护双向可控硅的作用。

活动提示3：

可调速吸尘器

这种吸尘器使用可控硅元件构成调速电路，能根据需要控制电机转速，以发迹管道吸力的大小。

下图所示的调速电路比较成熟，普遍使用在高档大功率吸尘器中。

活动提示4：

光控电子开关

光控电子开关，它的“开”和“关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的，而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度（或人为亮度）的大小所控制的。

该装置适合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。

工作原理：

电路如上图所示，220V交流电通过灯泡H及整流全桥后，变成直流脉动电压，作为正向偏压，加在可控硅VS及R支路上。

白天，亮度大于一定程度时，光敏二极管D呈现底阻状态≤1KΩ，使三极管V截止，其发射极无电流输出，单向可控硅VS因无触发电流而阻断。

此时流过灯泡H的电流≤2.2mA,灯泡H不能发光。

电阻R1和稳压二极管DW使三极管V偏压不超过6.8V，对三极管起保护作用。

夜晚，亮度小于一定程度时，光敏二极管D呈现高阻状态≥100KΩ，使三极管V正向导通，发射极约有0.8V的电压，使可控硅VS触发导通，灯泡H发光。

RP是清晨或傍晚实现开关转换的亮度选择元件。

安装与调试：

安装时，将装焊好的印制板放入透明塑料盒内并固定好，将它与受控电灯H串联，并让它正对着天幕或房子采光窗前较明亮的空间，避免3米以内夜间灯光的直接照射。

调试宜傍晚时进行，调节RP阻值的大小，使受控电灯H在适当的亮度下始点亮。

活动提示5：

自动延时照明开关

夜晚离开房间，总要先关掉照明灯。

可如果灯开关不在门口，那么关上灯再摸黑走到门口，十分不方便。

本文介绍的一种开关仅用9个元件，可方便地加在原来的开关上，使您的灯在关掉后延时几十秒钟，让您有充足的时间离开房间，免受摸黑之苦。

工作原理：

电路原理如下图所示。

A、B分别接在原开关两端。

合上开关S时，交流电的正半周经D6、R2、R1、D1和可控硅控制极，触发可控硅导通；交流电的负半周经D4、R2、R1、D1和可控硅控制极，触发可控硅导通。

可控硅导通后，相当于短路C、D两点，因而A、B两点也经过二极管和导通的可控硅闭合起来。

此时照明灯亮。

断开开关S后，由于电容C1经R1、D1和可控硅控制极放电，使可控硅仍有触发电流维持导通。

放电电流逐渐减小，一段时间后，可控硅截止，灯灭。

此电路延时时间约为40～50秒。

元件选择：

可控硅选最大电流1A、耐压400V的。

D1、D3～D6可用1N4004。

C1用耐压630V、35μF的彩电电容。

如果合上开关S灯不亮，可适当减小R1的阻值。

活动提示6：

声控音乐彩灯

彩灯控制器的电路如下图，R1、R2、D和C组成电阻降压半波整波电路，输出约3V的直流电供SCR的控制回路用。

压电陶瓷片HTD担任声-电换能器，平时调W使BG集电极输出低电平，SCR关断，彩灯不亮。

当HTD接收到声波信号后，BG集电极电平升高，SCR即开通，所以彩灯能随室内收录机播出的音乐节奏而闪烁发光。

W可用来调节声控灵敏度，W由大调小时，声控灵敏度愈高，但W过小时，电灯常亮，这时就失去声控作用，使用调试时，将W由大逐渐调小至某一阻值时，电灯即点亮，再将W退回少许（即稍微调大），电灯就熄灭，这时声控灵敏度最高，离HTD二三米远处普通谈话声就能使彩灯闪烁。

如嫌灵敏度太高，只要将W调大些即可，电灯长亮不熄，表示BG的放大倍数β值过小，应更换β大些的三极管。

电阻均为1/8W碳膜电阻。

活动提示7：

简易延时照明灯

本文介绍的这种延时照明灯非常简单，安装也十分方便，将它直接连接于普通开关的两端即可。

使用时，打开开关电灯点亮，关灯后由于延时电路的作用使电灯仍亮几秒钟后自动熄灭。

本电路安全可靠，适合初学者自制。

电路原理：

该延时照明灯的电路如附图所示。

延时电路如虚线框内所示。

图中K为拉线开关或墙壁开关，当K闭合后，该延时电路不工作，电灯处于正常的发光状态。

当K被关断后，该电压一方面经R1向电容C充电，由于在C的充电期间没有电流流过R2，则三极管V一直处于截止状态；另一方面，该电压经R3、R4向可控硅SCR提供触发电压，使可控硅处于导通状态，因此在关灯后电灯亮一段时间。

当电容C被充足电后，使三极管V由截止转为导通状态，将可控硅SCR关断，电灯也就熄灭了。

本电路关灯延时期间，延时时间由R1、C的取值来确定，读者也可根据各自需要自行确定。

本电路中的可控硅，笔者选用的为单向可控硅，在关灯延时期间电灯的亮度约为开灯时亮度的一半，以适合人们的视觉上的需要，同时又可节能。

电路制作：

图中单向可控硅SCR选用MCR100－8，耐压须为600V以上。

灯泡的功率不大于100W为宜。

二极管VD为1N4007，V为C1815。

电阻均为1／8W碳膜电阻。

制作时，用一小块电路板将图中虚线框内各元器件焊装上。

最好将本电路装在拉线开关底部凹槽内，用胶水粘牢并将引线接至开关两接线端即可。

活动提示8：

单键自锁开关

单键自锁开关说明

1、上电不动作。

2、按钮按下后再释放，继电器吸合。

3、按钮长按时,继电器释放，松开后继电器吸合。

4、按钮点按时：

继电器释放←→吸合循环动作。

5、因为47Ω电阻有压降，继电器可以用DC9V的。

活动提示9：

简单的停电自锁开关

电网供电正常时，它象普通开关一样使用。

按一下K1，220V交流电经R1和R2分压给双向可控硅提供一触发电压，使双向可控硅导通。

可控硅导通后，在电源电压正半周期间，少量电流经R4、D向C充电，同时经R3、R2分压触发可控硅；在负半周期间，C向R3和R2放电并触发双向可控硅，这样使双向可控硅继续导通，保证负载正常工作。

一旦电网突然停电，C上的电荷经R3和R2放电。

在电网恢复供电后，由于K1常开，C上又无电压，不能使双向可控硅触发导通，电路呈断开自锁状态，因此没有电流流过负载。

只有重按一下K1，负载才能正常工作，从而有效地防止了因断电后恢复供电造成的浪费和事故。

常闭按钮K2用于正常供电情况下关断电路。

活动提示10：

双色彩灯

本彩灯是以多谐振荡器为控制信号，灯光交替闪耀，可给节日晚上（尤其是舞会）增加不少光彩和欢快气氛。

工作原理如下图所示。

交流220V电源经C1、VD1、VD2及VD3降压、整流、滤波后，在VD3两端得到3V的稳定电压。

多谐振荡器中的VT1、VT2轮流导通，其集电极电流控制双向晶闸管VS1和VS2工作，彩灯将交替闪烁着光彩。

元器件选择：

电容C1为0.47μ/400V（涤纶电容）、C2为220μ/6V，C3、C4为50μ/16V。

电阻R1为1M/1W，R2、R3为20K／1/4W。

二极管VD1、VD2选1N4004。

稳压二极管VD3选3V/1W。

发光二极管VD4、VD5为FG114001。

双向晶闸管VS1、VS2为TLC3A/400V。

三极管VT1、VT2为3CK9D，60≤β≤120。

使用方法：

（1）如彩灯不亮，将3V稳压管换成4.5V稳压管。

（2）为防止流过发光二极管VD4、VD5的电流过大，最好在其回路中分别串入一个300Ω的限流电阻。

（3）调整时，改变R1、R2或C1、C2的大小，则可直接控制彩灯相互变化的快慢节奏。

（4）如双向晶闸管VS1、VS2用3A/400V，最好负载功率在300W以下，切忌不可超过最高限额500W。

如想增大功率，可选用电流大于3A的晶闸管，但C1的容量还需增加。

如原用0.47μ/400V可换成0.68～1μ/400V即可。

（5）本装置采用塑料作外壳，以避免市电源对人的触电，这样更为安全。

活动提示11：

可控硅交流调压器

交流调压器采用可控硅调压器。

电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行照明灯调光，电风扇调速、电熨斗调温等控制。

本活动调压器的输出功率达100W，一般家用电器都能使用。

1：

电路原理：

电路图如下

可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，从图中可知，二极管D1—D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。

当调压器接上220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。

在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C充电。

当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。

这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极，使可控硅导通。

可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。

当交流电通过零点时，可控硅自关断。

当交流电在负半周时，电容C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。

2：

元器件选择

调压器的调节电位器选用阻值为470KΩ的WH114-1型合成碳膜电位器，这种电位器可以直接焊在电路板上，电阻除R1要用功率为1W的金属膜电阻外，其佘的都用功率为1/8W的碳膜电阻。

D1—D4选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大于0.3A的硅整流二极管,如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。

SCR选用正向与反向电压大于300V、额定平均电流大于1A的可控硅整流器件，如国产3CT

活动提示12：

电热毯温控器

市售电热毯一般有高、低两个温度档。

使用时，拨在高温档，入睡后总被热醒；拨在低温档，有时醒来会觉得热度不够。

为此，笔者制作了这种电热毯温控器，它可以把电热毯的温度控制在一个适宜的范围内。

工作原理：

电路如下图所示。

图中IC为NE555时基电路；RP3为温度调节电位器，其滑动臂电位决定IC的触发电位V2和阈电位Vf，且V5=Vf=2Vz。

220V交流电压经C1、R1限流降压，D1、D2整流，C2滤波，DW稳压后，获得9V左右的电压供IC用。

室温下接通电源，因已调V2

热敏传感器BG1随温度的升高，其穿透电流Iceo增大，V2、V6升高。

当V2>Vz，V6≥Vf时，IC翻转，③脚变为低电位，BCR截止邮电局热丝停止发热，温度开始逐渐下降，BG1的Iceo随之逐渐减小，V2、V6降低。

当V6

实践证明，调节RP2使V2=1/2V6时，温差为零；而V2=V6时最大。

元件选择：

BG1可选用3AX、3AG等PNP型锗管；BCR用400V以上小型塑封双向可控硅，其它元件可按图标选用。

制作要点：

热敏传感器BG1可用耐温的细软线引出，并将其连同管脚接头装入一电容器铝壳内，注入导热硅脂，制成温度探头。

使用时，把该探头放在适当部位即可。

活动提示13：

安全省电的按键式床头灯

一盏延时式床头灯，对于许多读者在夜晚使用是很方便的。

本文介绍的按键式床头灯能安全和方便的要求，电路原理如下图所示。

该床头灯由节电型单稳态电路和亮度可控照明灯两部分组成。

两部分靠光电耦合器耦合，电气部分完全独立，使用十分安全。

当K1断开时，VT1截止，其集电极电压为0V，VT2截止，NE555第①脚接地端开路而不工作，此时，电路的耗电仅为VT1、VT2的穿透电流，约3～5μA，四节电池能使用一年半以上。

按下K1后，VT1饱和导通，R3两端电压接近电源电压，VT2饱和导通，NE555工作，此时，NE555第②脚由高电平变为低电平，而且低于1/3的电源电压，NE555翻转，第③脚输出高电平，其一路能过R7驱动光电耦合器4N25，使双向可控硅VS导通，床头灯H点亮；另一路通过二极管VD1、电阻R6向VT2提供足够大的偏流，维持VT2饱和导通，此时，即使K1断开，VT2的工作状态也不变，即NE555的暂稳状态不变。

在此期间，电源经R5为C1充电，使C1两端电压不断升高，当C1两端电压大于2/3电源电压时，通过NE555的放电端第⑦脚放电，NE555的暂稳态结束，第三③脚由高电平变为低电平，VT2截止，进入另一个稳定状态，只有在K1再次接通时，NE555才再次进入暂稳态，床头灯再次点亮。

该床头灯所用元件型号及数据如附图所示，无特殊要求。

整个床头灯安装容易，调试简单，只要安装无误，就能正常使用。

若延时时间太短，可加大R5的阻值或C1的容量，反之亦然。

安装时将按键部分外置，其余元件装入塑料盒内，以确保使用安全。