过压欠压延时保护电路电子设计.docx
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过压欠压延时保护电路电子设计
题目：
过压欠压延时保护电路（F题）
参赛队员：
摘要：
本设计通过LM339电压比较器分析过压电流与欠压电流。
通过两个二极管LED灯发出不同的报警。
再通过三极管的放大作用以及两个二极管的整流作用，将电流引入LM555集成电路，实现时间延迟作用。
关键词：
电压比较器、时间延迟、电流放大。
目录
题目：
过压欠压延时保护电路（F题）1
一、原理分析2
二、元器件分析3
1、LM555CN3
2、LM3394
3、2N55515
三、电焊6
四、应用延伸7
五、总结9
附录10
附录1：
元器件清单10
附录2：
工具清单10
一、原理分析
本电路通过对滑动变阻器的调节，从而确定已电阻，进而确定可接入电压。
当电压过大时，通过分压作用以及电压比较器LM339，实现对电流流向的控制，并通过LED发光二极管，使其报警发亮。
同理，当电压过低时，电流通过另一LED发光二极管发光报警。
然后电流通过2N5551三极管，经过2N5551三极管的电流放大作用，再经过两个二极管的整流作用形成单股脉冲电流进入道集成电路LM555CN，通过LM555CN实现时间延迟功能，并使得LED3持续亮灯10秒作为延迟的检验装置。
过压，欠压的检测：
U1A的正端接U6，与过电压基准值比较，所以比较器用于过电压检测，U1B的负端接U5，与欠电压基准值比较，所以比较器用于欠电压检测。
10s延时：
一般假设电容的初始电压为0，分电压正常和电压不正常两种情况讨论。
定时是由外围的RC元件决定的，简单的说，就是时间常数T＝R×C，当C＝100uF，R＝200K时，延时就可以达到20S。
二、元器件分析
1、LM555CN
LM555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。
LM555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。
LM555时基电路有两种封装形式有，一是dip双列直插8脚封装，另一种是sop-8小型（smd）封装形式。
其他还有ha17555、NE555、ca555分属不同的公司生产的产品。
内部结构和工作原理都相同。
LM555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压。
LM555引脚图介绍如下
1GND地线
2触发
3输出
4复位
5控制电压
6门限（阈值）
7放电
8电源电压Vcc
简单的ne555电路应用
2、LM339
【用 途】四电压比较电路
【性能参数】
双列贴片14脚封装;最高工作电压±18V;功耗=265mW。
主要特点:
1）失调电压小，典型值为2mV；
2）电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；
3）对比较信号源的内阻限制较宽；
4）共模范围很大，为0~（UCC-1.5V）Vo；
5）差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；
6）输出端电位可灵活方便地选用。
3、2N5551
2N5551是小功率硅三极管
相关参数：
直流电流增益hFE最小值（dB）：
80
直流电流增益hFE最大值（dB）：
250
集电极－发射集最小雪崩电压Vceo（V）：
160
集电极最大电流IC（max）（mA）：
0.600
最小电流增益带宽乘积Ft（MHz）：
100
2N5551代换:
3DG12,8550,8050等都可以用来直接代换。
2N5551引脚图
三、电焊
我们此次经过了两次焊接，第一次焊接尽管我们仔细谨慎，但还是除了纰漏，是电路短路了，这是失败图。
第二次经过我们组的团结一致的努力终于焊接成功，虽然还是有些瑕疵，但我们都已经尽到了自己最大的努力！
四、应用延伸
举例说明，我们可以设计一个电冰箱保护器电路。
由于电冰箱对电源的波动范围有一定的要求，而供电电源，其波动幅度有时会超出电冰箱的允许波动范围。
当电冰箱压缩机在运转时，如遇电网意外断电又迅速恢复供电，会使压缩机承受压力过高而受损为了保证电冰箱能安全工作于规定的电源范围内，并且防止压缩机受损，在其的供电电源端接入保护电路是非常必要的。
1.当电压在市电正常范围内（180V～280V），该灯发亮，否则会熄灭；NE555时基电路组成延迟记忆电路。
当市网电压过压（）或欠压（）时能自动切断冰箱交流供电电源；
2.上电、欠过压保护或瞬间断电时，要延迟一段时间才能通电。
复电延时功能：
从停电到来电时能延时3—5分钟再接通冰箱的交流电源；
3.因我们是用直流电进行调试电路，所以在制作电路版的过程中，我们把电路的变压器、整流电路及稳压电路三部分除去，然后用绿色的发光二极管代替电冰箱作为负载，具体的电路如下。
绿色的LED发光表示负载正常工作，红色的LED发光表示负载不工作。
为了实现这个原理，我们用到的器件就有，LM339、555定时器构成的振荡器、比较器，电阻、放大器、继电器等。
接通电源后，220V交流电经变压器的降压、整流桥的整流、稳压器7812的稳压后，在RP2和RP3两端可获得约12V直流工作电压。
根据变压器的变压系数，调整电位器RP2和RP3，使市电电压在正常范围内，上、下比较器都输出高电平，此时VT1导通，电压指示灯LED保持发亮。
因为C1两端初始电压为0，555时基电路的阈值端6脚为高电平，555时基电路复位，三极管VT2截止，继电器K1的常闭触点保持吸合，电冰箱电源被切断。
然后电源向C1充电，使2、6两脚电位不断下降，约经过5min，可使电位降至12V电压的1/3，555时基电路才置位，3脚输出高电平，VT2导通，继电器K1通电吸合，其常闭合触点K-1断开，电冰箱通电工作。
当交流电网意外断电时，C1储存电荷通过R2、D5迅速泄放，当电网恢复供电时，电路又要延迟5min左右才向电冰箱供电，从而确保电冰箱压缩机不受损。
当市电电压升高到280V以上，上比较器输出低电平；市电电压下降到180V以下，下比较器输出低电平。
只要两者之一输出低电平，VT1截止，LED熄灭。
此时6脚为高电平，555时基电路复位，输出端3脚为低电平，电冰箱电源被切断，从而使电冰箱在电压过高或过低的情况下自动停止工作，保证了电冰箱能安全工作于规定的电源范围内。
当电压恢复正常时，电路要延迟5min左右才向电冰箱供电。
基电路组成延迟记忆电路。
因我们是用直流电进行调试电路，所以在制作电路版的过程中，我们把电路的变压器、整流电路及稳压电路三部分除去，然后用绿色的发光二极管代替电冰箱作为负载，具体的电路如下。
绿色的LED发光表示负载正常工作，红色的LED发光表示负载不工作。
五、总结
由于系统架构设计合理，功能电路实现较好，系统性能优良、稳定，较好的达到了题目要求的各项指标。
另外我们在许多方面都得益菲浅，学会了怎样制作、安装、调试一个电子产品。
在这次设计中，我们采用逐个击破的方法，从成品的制作、各部分功能的调试，都是分步完成的，先是把各部分功能一一实现，然后再实现整体功能。
这样做可以化繁为简，减少出错误的机会，即使出错了也比较容易发现，从而可以进行处理。
设计是一个实践的平台，在设计过程中，通过不断学习、制作，让我们掌握了很多东西。
既熟悉了多种元器件的使用，也进一步提高了自己设计电路的能力。
更重要的是，通过这次锻炼，增强了我们的动手处理能力，扩大了想问题的角度，学会了如何分析电路问题、如何去查找并改正电路中的错误，如何把大的问题最小化，并一一解决。
感谢能够给我们大一新生一次实践的机会，让我们切身的感受到电子设计带来的乐趣，同时也为我们未来的学习起到了至关重要的引导作用。
附录
附录1：
元器件清单
电路板*1
LM339M*2
发光二极管*3
12KΩ电阻*2
10KΩ滑动变阻器*1
10KΩ电阻*3
3.9KΩ电阻*2
4.7KΩ电阻*1
47KΩ电阻*1
1N4007整流二极管*4
2N5551三极管*1
LM555集成电路*1
附录2：
工具清单
热风枪、镊子、焊锡丝、电烙铁、松香、吸锡带、海绵等。
附录3：
电路图
目录
第一章项目基本情况3
一、项目情况说明3
二、可行性研究的依据5
第二章项目建设的必要性与可行性8
一、项目建设背景8
二、项目建设的必要性9
三、项目建设的可行性14
第三章市场供求分析及预测17
一、项目区生猪养殖和养殖粪污的利用现状17
二、禽畜粪污产量、沼气及沼肥产量调查与分析18
三、项目产品市场前景分析20
第四章项目承担单位的基本情况21
一、养殖场概况21
二、资产状况21
三、经营状况21
第五章项目地点选择分析23
一、选址原则23
二、项目选点23
三、项目区建设条件24
第六章工艺技术方案分析27
一、污水处理模式的选择27
二、处理工艺的选择29
三、项目工艺流程31
四、主要技术参数35
五、主要设备选型39
第七章项目建设目标40
一、项目建设目标40
二、项目建设规模40
第八章项目建设内容42
一、建安工程42
二、仪器设备46
第九章投资估算和资金筹措48
一、投资估算的范围48
二、投资估算的依据48
三、投资估算49
四、资金使用计划54
五、资金筹措54
第十章建设期限和实施进度安排55
一、项目建设期限55
二、项目实施进度安排55
第十一章土地、规划和环保57
一、土地与规划57
二、环境保护57
三、安全防护60
第十二章项目组织管理与运行63
一、项目建设组织管理63
二、项目建成后运行管理66
三、项目运行费用67
第十三章效益分析与风险评价69
一、经济效益分析69
二、项目风险评价72
三、生态效益75
四、社会效益76
五、附表77
第十四章招标方案78
一、编制依据78
二、招标范围78
三、招标方式78
四、招标组织形式79
有关证明材料及附件81
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