交流电压超限报警系统设计样本.docx

1、交流电压超限报警系统设计样本课程设计阐明书课程设计名称： 模仿电路课程设计课程设计题目：交流电压超限报警系统设计学 院 名 称： 信息工程学院专业：电子信息工程 班级： 学号： 姓名： 评分： 教师： 3月6日 模仿电路 课程设计任务书20 11 20 12 年 第 2 学期第 1 周 7 周 题目交流电压超限报警系统设计内容及规定当检测电压超过设定上下限值时，发出蜂鸣器报警声，规定报警声嘀嘀间断发声，频率约1HZ。进度安排1. 布置任务、查阅资料、选取方案，领仪器设备： 第一周 2天； 2. 领元器件、焊接、制作：第一周3天3调试：第二周2天4. 验收：第二周0.5天5. 写报告：本学期37

2、周学生姓名： 指引时间:第17周指引地点：E 楼 311 室任务下达 年 2 月13 日任务完毕 年2 月 22 日考核方式1.评阅 2.答辩 3.实际操作 4.其他指引教师系（部）主任注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授学时自带一份备查。2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。摘要 据调查，普通电器寿命也成为人们关注热点，越来越多人们关注电器使用寿命问题，普通来说电器使用寿命低于正常使用寿命，通过实验证明这重要是由于电器工作是交流电压超限导致。若能及时预警那就可以避免不必要损耗从而保护电器。有一种报警系统对电器进行监控是非常有必要。本次课程

3、设计目：设计交流电压超限报警系统电路，由一种蜂鸣器通过与否正常鸣叫告诉使用者电压与否超限，电位器控制电压超限范畴。一方面通过变压器对220V交流电压进行降压，另一方面通过桥式整流电路将交流转化为直流，再次运用电容滤波电路输出比较稳定直流电压，接着设计一种频率为1HZ方波发生器，最后通过LM324芯片放大器以及74LS08与门芯片控制电压报警。当电压超过设定上下限值时产生报警功能。核心字：电压超限 滤波 整流 报警 绪论 电压是寻常生活，工业，医学，环保，化工，石油等领域最惯用到物理量。并且随着当代工业发展，人们需要对工业生产中关于电压系统进行控制。会导致人生安全，因此需要用到电压报警控制器，如

4、在工厂生产工作时电压不应过高以及过低，当电压超上下限值时，需要对工作人员予以警示，因此需要用到电压报警控制器。并且诸多领域电压也许较高或较低，有时人无法接近或现场无，然而需人力来监控会导致人生安全，因此需要用到电压报警控制器。因此，对电压超限报警控制研究就要更加要精准。 随着当代化，科技腾飞，信息技术高密度集中，电压控制也成为时代关注一某些，制作一种高技术电压报警系也是尤为重要。交流电压超限报警器广泛运用，不但保护人生安全，并且也更好保护器件使用，使器件使用寿命更长。当前初步理解电压有关性能，运用最简朴模仿电路对电压控制，为后来对电压控制进一步研究打下了坚实基本。第二章 设计内容及规定2.1设

5、计内容设计一种交流电压超限报警系统。2.2 设计规定1可设定上限电压报警值。2当检测电压超过设定上下限值时，发出蜂鸣器报警声，规定报警声嘀嘀间断发声，频率约1HZ。2.3 实验设计目1.通过该实验提高自身实验素养，实验操作、设计、分析能力，学会将理论运用到实践当中，学会实验调试过程分析和解决。2.设计并完毕一种可以达到相应设计规定交流电压超限报警器。3.学会电压采样。4.学会滤波，整流。5.掌握74LS08芯片用法。6.掌握通过一种放大器设计方波发生电路。7.掌握反馈放大电路计算与实际运用。8.掌握与非门电路运用与设计。第三章 设计原理3.1 单元电路设计1. 电容滤波电路工作原理（a）（b）

6、图3-1 桥式整流电容滤波电路 （a）电路 （b）波形在整流电路输出端，即负载电阻RL两端并联滤波电容C，就构成电容滤波电路。图3-1-1（a）所示为桥式整流电容滤波电路；当电路已进入稳态工作时，输出电压近似波形如图（b）中实线所示，虚线是未加滤波电路时输出电压波形。由图（a）可知，只有当电容上电压（即输出电压uo）不大于变压器副边电压时，才有一对二极管导通，给电容充电。若变压器副边电压u2在正半周，且电容上电压在a点，a点相应时间t1，则当时间tt1时，D1和D3因加正向电压而导通，u2一方面提供负载电流，另一方面对C充电；若变压器副边内阻、二极管导通电阻均可忽视不计，则uo将按u2变化规律

7、充电至峰值电压，见图中b点。此后u2下降使得u2uc，所有二极管均截止，滤波电容C向负载电阻RL放电，时间常数RLC。在放电bc段，uo基本按u2变化规律线cd段。电容C放电到图中d点后，又重复前述a点后来过程，但在u2负半周电容充电时是D2、D4导通，如此周而复始，形成了滤波电容周期性充、放电过程。从图（b）所示波形图可以看出，电容滤波电路不但使输出电压交流分量减小，并且使得输出电压平均值增大。从电容对交、直流分量容抗差别可以理解，正是由于滤波电容对交流分量容抗很小，将其负载电阻上交流电流变小，输出电压脉动减小；正是由于滤波电容对直流分量容抗无穷大及其储能作用，使得输出电压平均值增大。放电回

8、路时间常数RLC越大，输出电压脉动越小，平均值越大。2. 整流二极管导通角 在未加电容滤波时，不论在哪种整流电路中，整流二极管均在变压器副边电压半周导通，称为导通角。在采用电容滤波后，整流二极管导通角不大于。值得注意是，RLC越大，在一种周期内充电时间越短，即二极管导通角越小，由于电容上电压不能突变，因此在二极管导通时，会因整流电路内阻很小而流过很大冲击电流，并且导通角越小，冲击电流越大，越影响二极管寿命。因而在选取整流二极管时，最大整流平均电流IF要留有充分余地，普通要大概无电容滤波时23倍。当负载电阻很小，负载电流很大时，如2A以上，整流二极管选用就比较困难，因而应考虑采用电感滤波电路。综

9、上所述，电容滤波电路合用于负载电流较小且变化范畴不大场合。3. 滤波电容选取 从理论上讲，滤波电容越大，放电过程越慢，输出电压越平滑，平均值也越高。但事实上，电容容量越大，不但体积越大，并且会使整流二极管流过冲击电流更大。因而，对于全波整流电路，普通滤波电容容量满足 RLC=(1.52.5)T 式（1.1）式子中T为交流电压周期。此时，可以为输出电压平均 UO（AV）=1.2U2 式（1.2）普通选取几十至几千微法电解电容。考虑到电网电压波动范畴为+10%，其耐压值应不不大于1.55U2，且应按电容正、负极性将其接入电路。第四章 整体电路构成及其工作原理4.1 整体电路设计和工作原理4.1.1

10、 电压采样一方面通过变压器把220v交流电压变成12v小电压如4-1图所示：4-1图 降压电路4.1.2 整流然后们运用整流桥堆进行整流，使得交流变成直流。桥式整流是由4个整流二极管构成电路。这样就在负载RL上得到一种与全波整流相似电压波形，其电流计算与全波整流相似，即UL = 0.9U2 式（1.3）IL = 0.9U2RL 式（1.4）流过每个二极管平均电流为ID = IL2 = 0.45 U2RL每个二极管所承受最高反向电压为 (为全波整流一半) 式（1.5）桥式整流电路克服了全波整流电路规定变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大缺陷，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低今天

11、，此缺陷并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。如图4-2 所示 4-2图 桥式整流电路4.1.3 滤波设计一种电路进行滤波 达到稳定作用，该为电容电容滤波电路。该电路为在整流电路输出端，即负载电阻R两端并联滤波电容C，就容滤波电路。普通滤波电容容量满足RC=(3-5)T/2输出电压平均值为1.2U。如下图4-3所示图4-3 电容滤波电路4.1.4 方波通过矩形波振荡电路(又称多谐振荡器)由反相输入滞回比较器和RC电路构成。滞回比较器起开关作用，RC电路作用是产生暂态过程。RC回路既是延迟环节，亦是反馈网络，通过RC充、放电过程实现输出状态自动转换。在运放输出端引入限流电阻和两个背靠背

12、稳压管就构成了如图4-4所示双向限幅矩形波发生器。图4-4 方波电路4.1.5 报警控制通过放大器可以设立电压上下限，然后通过窗口比较器放大器产生信号输入与门电路74LS08芯片中，在芯片输出端呈现不同反映。如果两端输入端都是高电平，则输出也是高电平，使蜂鸣器发出声音，如果两端输入端至少有一端是低电平，则输出还是低电平，蜂鸣器不会发出声音。4.2 整体电路通过交流电压采样，整流，滤波，方波，报警控制设计，完毕了整个交流电压报警控制系统电路设计，如图4-5所示。图4-5 交流电压报警控制电路第五章 实验调试测试在设计中，依照仿真电路以及用示波器检测器波形，可以得到原则方波信号。由图5-2可知得出

13、了1HZ方波，得到了实验成果。在实验中，通过调试，当电压超过上下限时，会发出1HZ蜂鸣报警声，实验成功。图5-1 方波第六章 实验小结与心得体会本次电路设计是比较好锻炼了咱们电路设计、资料查找、方案拟定，分析问题、解决问题、焊接技术等各方面能力。通过本次实验咱们提高了自身实验素养，方案拟定，设计，错误分析能力，学会将理论运用到实践当中，学会实验调试过程分析和解决。咱们可以自己动手完毕一种简朴可以达到相应设计规定交流电压超限报警器。掌握了电桥设计方案以及反馈放大电路计算与实际运用，掌握了与非门电路运用与设计。在用Multiuse软件进行了仿真过程中，有许多地方都和理论计算存在不同限度出入，但最后

14、成果还是符合规定。这次课程设计虽然结束了，但是却留下许多不尽人意地方，例如说，调试浮现了波形调不出来，或者调出好像是正弦波等问题，在滤波效果上并不是十分抱负，未能达到抱负滤波效果。尚有电路焊接技术也有待进一步提高。同步在本次课程设计过程中也收获了许多，它不但培养了独立思考、动手操作能力，团队协作能力；更重要是咱们学会了如何去发现问题、分析问题、解决问题，将理论付诸于实践。在此后学习中咱们会更加注意将理论与实践相结合，由于再好理论，都必要由实践去证明，理论才是实践检查真理唯一原则。参照文献1.华成英.模仿电子技术基本（第五版）M. 北京:上清华大学出版社.2.谢自美.电子线路综合设计(第一版)

15、M.武汉:华中科技大学出版社.3.沈小丰.余琼蓉.电子线路实验模仿电路基本M.北京:上清华大学出版社.附录一 芯片简介74LS08芯片简介74LS08是2输入四与门集成电路芯片,惯用在各种功能字电路系统中。74LS08工作环境为：74LS08最大电源电压：7V；工作电压：4.5V 到 5.5V；74LS08引脚功能如附录一1图所示： 附录一 1图74LS08芯片真值表如附录一2图：附录一 2图附录二 元件清单元件清单序号类型型号数量1芯片LM324174LS0812电阻1k520k150k13电位器1 k14电桥15变压器16蜂鸣器17二极管IN40072IN473538电容22F1220uf

16、 1附录三 焊电路板技术焊接是电子产品组装过程中重要环节之一。如果没有相应焊接工艺质量保证，则任何一种设计精良电子装置都难以达到设计指标，众为兴公司通过近年对焊接行业理解，总结出一套完美焊接过程。因而，在焊接时，必要做到如下几点：1焊接表面必要保持清洁虽然是可焊性好焊件，由于长期存储和污染等因素，焊件表面也许产生有害氧化膜、油污等。因此，在实行焊接前必要清洁表面，否则难以保证质量。2焊接时温度、时间要恰当，加热均匀焊接时，将焊料和被焊金属加热到焊接温度，使熔化焊料在被焊金属表面浸湿扩散并形成金属化合物。因而，要保证焊点牢固，一定要有恰当焊接温度。在足够高温度下，焊料才干充分浸湿，并充分扩散形成

17、合金层。过高温度是不利于焊接。焊接时间对焊锡、焊接元件浸湿性、结合层形成均有很大影响。精确掌握焊接时间是优质焊接核心。3焊点要有足够机械强度为了保证被焊件在受到振动或冲击时不至于脱落、松动，因而，规定焊点要有足够机械强度。为使焊点有足够机械强度，普通可采用把被焊元器件引线端子打弯后再焊接办法，但不能用过多焊料堆积，这样容易导致虚焊和焊点与焊点之间短路。4焊接必要可靠，保证导电性能为使焊点有良好导电性能，必要防止虚焊。虚焊是指焊料与被焊物表面没有形成合金构造，只是简朴地依附在被焊金属表面。在焊接时，如果只有一某些形成合金，而别的某些没有形成合金，则这种焊点在短期内也能通过电流，用仪表测量也很难发现问题。但随着时间推移，没有形成合金表面就要被氧化，此时便会浮现时通时断现象，这势必导致产品质量问题。总之，质量好焊点应当是：焊点光亮、平滑；焊料层均匀薄润，且与焊盘大小比例适当，结合处轮廓隐约可见；焊料充分，成裙形散开；无裂纹、针孔、无焊剂残留物。焊接五步法如附录三1图：附录三1图焊接工具如附录三2图：附录三2图