電網電壓異常報警器(共18頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上課程設計報告題目：電網電壓異常報警器專業(yè)：姓名：學號：指導老師：實驗地點：時間：任務指標1.用壓電陶瓷蜂鳴器作為電聲元件。2.設交流電網電壓的正常波動范圍為190250V（單相交流有效值），在此范圍內，報警器不發(fā)聲。當電網電壓低于190V或高于250V（誤差不超過±5V）時，報警器發(fā)出聲響，并可根據聲響的不同音調區(qū)分電壓的高低，即：（1）當電壓超過250V時，報警器發(fā)出兩種頻率交替的“滴嘟、滴嘟”聲響。（2）當電壓低于190V時，報警器發(fā)出間歇式聲響。3.只需用交流電源供電。若不使用電源變壓器，可降低成本，減少體積，但在安裝調試時需采用有效措施，確保元器件和

2、人身安全。缺乏經驗者以使用電源變壓器降壓為好。4.在保證性能的前提下,盡量降低成本,減少功耗,縮小體積。前言“電子技術課程設計”是電子技術課程的實踐性環(huán)節(jié)，是在我們學習了模擬電子技術基礎和數字電子技術基礎這兩門課的基礎上進行的綜合性訓練。將我們前邊所學的的知識能夠重新溫故，鞏固所學的知識。培養(yǎng)我們靈活運用課程中所學到的理論知識與實踐生活相結合，增強獨立分析與解決問題的能力。本報告是介紹和設計“電網電壓異常報警器”的制作。通過這次電子技術課程設計我們應該達到一下幾點要求：1在學習了理論知識的基礎上進一步熟悉和掌握常用電子元器件的類型和特性，培養(yǎng)對電子元器件的合理選用。2運用已基本掌握的具有不同功

3、能的單元電路的設計、安裝和調試方法，在單元電路設計的基礎上，設計出具有應用性和一定意義的電子裝置。3深化所學理論知識，培養(yǎng)綜合運用能力，增強獨立分析與解決問題的能力。訓練培養(yǎng)嚴肅認真的工作作風和科學態(tài)度，為以后從事電子電路設計和研制電子產品打下初步基礎。4在電子技術課程設計當中大力弘揚團隊合作精神。相互協(xié)作共同完成工程設計。目錄前言2一、 方案論證41.1提出方案41.2討論方案4二、具體電路設計61電源電路62比較電路73報警發(fā)聲電路8三、實驗鑒調及參數分析91、面包板上的插接技術92、電子電路的調試103.實驗設計參數分析134.總結與體會13四、附錄1.總體電路圖 2.元器件清單3.集成

4、電路管腳及功能4.參考文獻一、方案論證1.1提出方案 根據設計要求構思，大體框圖如下所示：降壓電路整流濾波穩(wěn)壓比較電路報警電路采樣電路 12V 12V 6V220V 波動電壓圖1 電網電壓異常報警系統(tǒng)組成框圖依據框圖，具體設計方案如下： 該電路設計主要分為上述六個模塊。所以設計部分也分為降壓電路、整流濾波、穩(wěn)壓、采樣電路、比較電路、報警電路等六部分。1.2討論方案（1）降壓電路降壓電路采用變壓器直接變壓，輸出12V交流電。曾想用電容降壓，但考慮到比較危險，故最后采用變壓器變壓。采用轉換效率高，漏磁少的變壓器，以減少整機功耗。（2）整流電路整流電路一般分為半波和全波整流。全波整流與半波整流相比，

5、在相同的變壓器的副邊電壓下，對二極管的參數要求是一樣的，并且還具有輸出電壓高、變壓器利用率高、脈動小等優(yōu)點，因此得到相當廣泛的應用，其中橋式整流最為常用。鑒于以上優(yōu)點，本設計采用了橋式整流。（3） 濾波電路電容濾波電路是最常見也是最簡單的濾波電路，在整流電路的輸出端（即負載電阻的兩端），并聯(lián)一個電容即構成電容濾波電路。濾波電容容量較大，利用其充放電作用，使輸出電壓趨于平滑。本設計采用RC型濾波器進行濾波，并配合后級的電解電容和瓷片電容使輸出的直流電壓更加平滑，紋波電壓更小。（4） 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路有穩(wěn)壓二極管型穩(wěn)壓電路、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路和集成穩(wěn)壓器電路等類型。本著使電路簡單化、高效化、穩(wěn)定化的思

6、想，本設計采用了集成穩(wěn)壓器型穩(wěn)壓電路進行穩(wěn)壓，為集成運放提供工作電壓以及為比較器提供穩(wěn)定的基準電壓，保證了電網電壓報警的準確性。（5） 采樣電路采樣電路的功能是從電網電壓分壓后采樣當前電壓，然后送至比較器進行比較，檢測電壓是否異常。本設計采用兩個電阻分壓采樣。（6） 比較電路比較電路是本設計的核心部分。它是由兩組運放組成的上下限比較器。由兩組電阻降壓后的6V電壓分壓后分別給比較器提供基準電壓，改變此基準電壓即可改變報警上下限（本設計設定上下限為190V250V），使本設計更加通用。由采樣電路采樣到的電壓與兩基準電壓分別進行比較，即可檢測出電網電壓是否異常，并輸出相應信號驅動后級報警系統(tǒng)。設計時

7、應當注意盡量不使運放的兩輸入端電壓高于其電源電壓。（7）報警電路556時基電路是一種多用途的數字模擬混合集成電路，利用它能極方便的構成施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。由于它使用方便，故本電路使用556組成報警電路。本報警電路可發(fā)出“嘀嘟”和“嘀嘀”兩種聲音報警。由比較電路的輸出信號來控制其發(fā)聲類型，以區(qū)別電壓異常是過壓或欠壓。二、具體電路設計：1電源電路當今的電子產品中電源電路種類頗多，有最為普遍的變壓器式電源，也有較為先進的開關電源，還有一些采用較為簡單的阻容降壓式電源以及最為普通的干電池電源。各種電源均有優(yōu)缺點，應用的場合也因此不同。變壓器式電源較為普遍，制作簡單，使用也很安全，

8、但是其體積較為笨重，轉換效率較低；開關電源輸出功率大，體積和重量都較小，但是其制作復雜，成本也較高一些；阻容降壓式電源電路簡單，易于制作，但其直接與電網相接，比較危險；干電池電源最為常用，但其使用時間短，提供電壓有限，受其體積限制。由于本設計要求不使用外部電源供電，故綜合考慮上述原因，本設計采用變壓器式電源。本電路后級要由穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后給集成運放供電（供電電壓為6V）以及給比較器提供基準電壓，并且要在穩(wěn)壓前取樣電壓的變化，為了方便起見，選擇穩(wěn)壓值的二分之一作為采樣電路在電網電壓為220V時的電壓。 圖2 基準電壓提供電路圖比較電路如圖2所示，由于電位器上下兩個電阻是相同的，所以兩根引出線的電壓

9、之和正好等于6V電源電壓。適當調節(jié)電位器的阻值就可得到上下限為190V和250V的兩個基準電壓。2比較電路由于本設計為上下限報警，所以用LM324搭成兩組比較器分別用作上限和下限比較。如圖3所示：有電網采樣到的電壓分別與上下限基準電壓比較，高于上限則給超壓報警電路一個信號輸出，反之，低于下限則給欠壓報警電路一個信號輸出。上下限的基準電壓可由下列公式計算得到：U上電網電壓上限×分壓比；U下電網電壓下限×分壓比。分壓比是指正常電網電壓下采樣電壓與正常電網電壓的比值。本設計中，電網電壓上限為250V，下限為190V，正常電網電壓下采樣電壓為3V，代入上述公式得: U上=3.41V

10、；U下=2.59V3報警發(fā)聲電路：本設計要求超壓報警使用“嘀嘟”聲，欠壓報警使用“嘀嘀”聲。實現(xiàn)這兩種聲音報警有多種方法，最為常用的是使用制作成成品的音樂IC。但是為了練習使用555時基電路，本設計采用555作為發(fā)聲電路的核心。由于兩種聲音均需兩塊555構成，故選用一片內含兩塊555電路的NE556芯片。為了節(jié)約成本，將兩種聲音發(fā)生電路整合到一起，使用比較電路輸出的信號作為控制兩種聲音切換，其電路圖分別為圖4和圖5。 圖4 “嘀嘟”聲發(fā)生電路 圖5 “嘀嘀”聲發(fā)生電路三、實驗鑒調及參數分析1、面包板上的插接技術集成電路的裝插插接集成電路時首先應認清方向，不要倒插，所有集成電路的插入方向要保持一

11、致。元器件的位置根據電路圖的各部分功能確定元器件在面包板上的位置，并按信號的流向將元器件順序的連接，以易于調試。導線的選用和連接連接用的導線要求緊貼在面包板上，避免接觸不良。連線不允許跨接在集成電路上，一般從集成電路周圍通過，盡量做到橫平豎直，這樣便于查線和更換器件。組裝電路時要注意，電路之間要共地。正確的組裝方法和合理的布局，不僅使電路整齊美觀，而且能夠路工作的可靠性，便于檢查和排除故障。2、電子電路的調試 邊安裝邊調試。把一個總電路按框圖上的功能分成若干單元電路，分別進行安裝和調試，在完成各單元電路調試的基礎上逐步擴大安裝和調試的范圍，最后完成整機調試。整個電路安裝完畢，實行一次性調試。調

12、試時應注意做好調試記錄，準確記錄電路各部分的測試數據，以便于分析和運行時參考。調試步驟： （1）通電前檢查 電路安裝完畢，首先直觀檢查電路各部分接線是否正確，檢查電源、地線、信號線、元器件引腳之間有無短路，器件有無接錯。（2）通電檢查 接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無異?，F(xiàn)象。如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象，則應立即關斷電源，待排除故障后方可重新通電。 在調試單元電路時應明確本部分的調試要求，按調試要求測試性能指標和觀察波形。調試順序按信號的流向進行，這樣可以把前面調試過的輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后的整機聯(lián)調創(chuàng)造條件。電路調試包括靜態(tài)和動態(tài)調試，通過調試掌握必要的數據、波形、現(xiàn)象

13、，然后對電路進行分析、判斷、排除故障，完成調試要求。（3）單元電路調試各單元電路調試完成后就為整機調試打下了基礎。整機聯(lián)調時應觀察各單元電路連接后各級之間的信號關系，主要觀察動態(tài)結果，檢查電路的性能和參數，分析測量的數據和波形是否符合設計要求，對發(fā)現(xiàn)的故障和問題及時采取處理措施。 （4）整機聯(lián)調電路故障的排除（1）信號尋跡法： 尋找電路故障時，一般可以按信號的流程逐級進行。從電路的輸入端加入適當的信號，用示波器或電壓表等儀器逐級檢查信號在電路內各部分傳輸的情況，根據電路的工作原理分析電路的功能是否正常，如果有問題，應及時處理。調試電路時也可以從輸出級向輸入級倒推進行，信號從最后一級電路的輸入端

14、加入，觀察輸出端是否正常，然后逐級將適當信號加入前面一級電路輸入端，繼續(xù)進行檢查。 （2）對分法。 把有故障的電路分為兩部分，先檢查這兩部分中究竟是哪部分有故障，然后再對有故障的部分對分檢測，一直到找出故障為止。采用“對分法”可減少調試工作量。（3）分割測試法。 對于一些有反饋的環(huán)行電路，如振蕩器、穩(wěn)壓器等電路，它們各級的工作情況互相有牽連，這時可采取分割環(huán)路的方法，將反饋環(huán)去掉，然后逐級檢查，可更快地查出故障部分。對自激振蕩現(xiàn)象也可以用此法檢查。 （4）電容器旁路法。 如遇電路發(fā)生自激振蕩或寄生調幅等故障，檢測時可用一只容量較大的電容器并聯(lián)到故障電路的輸入或輸出端，觀察對故障現(xiàn)象的影響，據此

15、分析故障的部位。在放大電路中，旁路電容失效或開路，使負反饋加強，輸出量下降，此時用適當的電容并聯(lián)在旁路電容兩端，就可以看到輸出幅值恢復正常，也就可以斷定旁路電容的問題。這種檢查可能要多處實驗才有結果，這時要細心分析可能引起故障的原因。這種方法也可用來檢查電源濾波和去偶電路的故障。（5）對比法。 將有問題的電路的狀態(tài)、參數與相同的正常電路進行逐項對比。此方法可以比較快地從異常的參數中分析出故障。 （6）替代法。 把已調試好的單元電路代替有故障或有疑問的相同的單元電路（注意共地），這樣可以很快判斷故障部位。有時元器件的故障不很明顯，如電容器漏電、電阻器變質、晶體管和集成電路性能下降等，這時用相同規(guī)

16、格的優(yōu)質元器件逐一替代實驗，就可以具體地判斷故障點，加快查找故障點的速度，提高調試效率。 （7）靜態(tài)測試法。 故障部位找到后，要確定是哪一個或哪幾個元器件有問題，最常用的就是靜態(tài)測試法和動態(tài)測試法。靜態(tài)測試是用萬用表測試電阻值、電容器是否漏電、電路是否斷或短路，晶體管和集成電路的各引腳電壓是否正常等。這種測試是在電路不加信號時進行的，所以叫靜態(tài)測試。通過這種測試可發(fā)現(xiàn)元器件的故障。 （8）動態(tài)測試法。 當靜態(tài)測試還不能發(fā)現(xiàn)故障時，可采用動態(tài)測試法。測試時在電路輸入端加上適當的信號再測試元器件的工作情況，觀察電路的工作狀況，分析、判別故障原因。3.實驗設計參數分析比較器上限基準電壓U上=3.41

17、V比較器下限基準電壓U下=2.59V比較器上限電阻R上=12K比較器上限電阻R下=10K高頻輸出（H）=3.5V低頻輸出（L）=1.5V蜂鳴器驅動電壓下限0.95V蜂鳴器驅動電壓上限1.2V頻率：雙頻f1=1.60 Hz，f2=1.39 Hz;單頻f=1.20 Hz.4.總結與體會經過兩周的努力，我終于完成了我的課程設計任務。能夠取得這一成績我首先要感謝我的指導老師，是他為我們的課程設計方案提出了很多寶貴的意見和建議并且在實現(xiàn)操作上給我了很多的建議，感謝系上為我們提供良好的實驗環(huán)境，使我的課程設計得以順利的開展、改進，進而最終促使我完成了課程設計任務。此外還有我們同組的組員，他們給我提供了許多

18、有用的資料以及見解供我參考。在此次課程設計過程中，我發(fā)現(xiàn)有很多東西都是老師曾經在課上講過的知識，譬如說電路的電源電路還有穩(wěn)定電路等。電路中比較難的部分就是報警電路部分，因為需報警器發(fā)出兩種頻率交替的聲響進而要反復的進行調節(jié)?？偟膩碚f，這次設計的電網電壓異常報警器還是比較成功的，完成了課程設計的任務。在設計中遇到了很多問題，例如，實際電路的電阻選擇，電路中某段沒有電壓，電路不工作。最后在大家的排查下，終于游逆而解，有點小小的成就感，終于覺得平時所學的知識有了實用的價值，達到了理論與實際相結合的目的，不僅學到了不少知識，而且增強了自己的動手能力，鍛煉了我們的思維，同時也增強了我們對專業(yè)課的興趣，使

19、自己對以后的路有了更加清楚的認識為我們將來發(fā)展打下堅實的基礎。四、附錄2.元器件清單名稱規(guī)格數量備注變壓器22018V1T1整流橋二極管1B1電阻1K2R4、R10、電阻10K5R3、R5、R7、R9、R13電阻30K1R1電阻47K1R2電阻50K1R12電阻150K1R6電位器51W8瓷片電容0.01u2C6、C8電位器 100 1W11電解電容101C7電解電容1001C5電解電容2202C1、C2二極管1N41481D2C7三極管90142Q1、Q2集成穩(wěn)壓器78061U1集成運放LM3241U3時基電路NE5561U2壓電陶瓷蜂鳴器1YD3集成電路管腳及功能（1）LM324系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器。與單電源應用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應用場合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-