模電課程設計報告定時式電子催眠器

1、0 / 22 文檔可自由編輯打印鄭州科技學院鄭州科技學院模擬電子技術課程設計 題 目 定時式電子催眠器 學生姓名 - 專業(yè)班級 11 級電科（1）班 學 號 201131001 院（系） 電氣工程學院 指導老師 李月英 完成時間 2013 年 5 月 17 日 1 / 22 文檔可自由編輯打印目 錄1 課程設計的目的.12 課程設計的任務與要求.22.1 課程設計的要求.22.2 課程設計的任務.23 設計方案與論證.23.1 方案一.33.2 方案二.43.3 方案三.54 設計原理及功能說明.65 單元電路的設計.86 硬件的制作與調試.96.1 仿真軟件 MULTISIM的簡要介紹.96

2、.2 焊技術.136.2.1 焊接工具及焊接材料的介紹.146.2.2 手工焊接方法.147 總結.152 / 22 文檔可自由編輯打印參考文獻.17附錄 1：總體電路原理圖.18附錄 2：元件清單.191 / 22 文檔可自由編輯打印1 課程設計的目的隨著人們生活節(jié)奏的加快， 失眠應經不僅僅是困擾老年人的問題，許多年輕人由于工作、家庭等問題也漸漸得加入了失眠大軍的行列。以前人們解決失眠最直接也是最有效的方法就是服用安眠藥，但是安眠藥不僅容易產生副作用容易讓人產生依賴性而且長期服用會嚴重摧毀人得整個生理結構。在這樣一種形勢下為了解決人的失眠問題而又盡可能小的傷害人得身體，讓失眠的人們更加容易地

3、進入夢鄉(xiāng)我和我的小組成員設計了這款定時式電子催眠器。這款定時式電子催眠器采用分類元件搭接而成，使電路的信號更加均勻穩(wěn)定，在其工作時會發(fā)出“嗒嗒嗒”聲同時二極管也會隨之閃爍，這適度而有節(jié)奏的響聲可以安靜情緒，鎮(zhèn)靜神經，使人的大腦處于松弛狀態(tài)，具有一定的催眠作用，使失眠能夠快速地進入夢鄉(xiāng)。入睡后，催眠器由于電容的儲電量的有限性能自動關機，不再消耗電能。經過大量的臨床試驗表明定時式電子催眠器能對 99%的患者起到一定的催眠作用，而且在使用該裝置的時候不會對人的身體產生副作用所以屬于綠色療法，既無毒副作用，又能使患者易接受，且效果明顯。該裝置制作簡單，元件低廉易得，且操作方法簡單，實為一種值得推廣的方

4、法所以具有良好的應用前景?，F(xiàn)在市場上已經大量的出現(xiàn)了該產品，而且形式和功能也各不盡相同，在這次模電課程設計中我和我的小組希望通過該裝置的設計、組裝、測試、調試與研究，力求找到一種功能效果更加明顯組裝調試更加簡單便捷的產品。2 / 22 文檔可自由編輯打印2 課程設計的任務與要求2.1 課程設計的要求1.本次課程設計分為三人一組。2.Q1 和 Q2 用 9011 NPN 型硅三極管，放大倍數(shù)大于 100 倍，Q3 用 9013 NPN 型硅三極管，放大倍數(shù)大于 100 倍，Q4 用 9012型 PNP 型硅管，放大倍數(shù)大于 50 倍。3.可以改變 R1 和 C1 的值來改變電路的工作時間。4.C

5、1 和 C2 為電解電容，SB 為小型按鍵開關。5.設計時間為一周。6.制作出 PCB 板。7.打印出課程設計報告。2.2 課程設計的任務1.理解定時式電子催眠器的工作原理。2.理解各元件在電路中的工作原理。3.首先要進行課題的選擇與討論，然后進行電路設計和仿真再進行電子元器件的組裝。4.會使用萬用表對二極管、三極管等元件的各個銀角的極性的識別。5.掌握各個元件的插裝技術及 PCB 電路板的印刷技術。6.掌握基本的電子焊接工藝。7.對已經組裝好的產品進行測評和調試以完善其缺陷。3 設計方案與論證3 / 22 文檔可自由編輯打印3.1 方案一定時電路與超頻振蕩電路，如圖 3-1 所示。由三極管

6、Q1 與Q2 阻容元件 R1、C1 構成,輕輕按一下 開關 SB，Q1、Q2 通過 R1 與 SB 獲得基極偏置電流迅速導通，發(fā)射極端輸出高電平，三極管 Q3 與 Q4 組成,振蕩器立即起震，揚聲器就發(fā)出噠噠震蕩聲，同時 LED 還會發(fā)出與聲音同步的綠色閃光。在按下 SB 的同時，電容 C1 將通過 SB 被迅速充電,因充電時間常數(shù)很小，C1 將很快充至電源電壓，松開 SB 后電容 C1 將通過電阻 R1向 Q1 基極放電， 維持 Q1,Q2 繼續(xù)保持導通狀態(tài)，發(fā)射極端輸出高電平，振蕩器立即起震，揚聲器 就發(fā)出噠噠震蕩聲，同時 LED 還會發(fā)出與聲音同步的紅色閃光。約一個小時后，C1 儲存電荷

7、基本放完 Q1、Q2 就退出導通狀態(tài)恢復截止狀態(tài)Q3、Q4 因失去應有的的基極偏置電流也被迫停震，聲光信號停止，催眠器就處于關機狀態(tài)，基本不再消耗電能。4 / 22 文檔可自由編輯打印SW-PB1000FC14.7FC247FC31.5MR19011Q19011Q29013Q3100KR23AX31BQ4B12LEDS3VC圖 3-1 原理圖3.2 方案二 時基電路 555 構成一個極低頻振蕩器如圖 3-2 所示，輸出一個個短的脈沖，使揚聲器發(fā)出類似雨滴的聲音。揚聲器采用 2英寸、8 歐姆小型動圈式。雨滴聲的速度可以通過 100K 電位器來調節(jié)到合適的程度，如果在電源端增加一簡單的定時開關，則

8、可以在使用者進入夢鄉(xiāng)后及時切斷電源。5 / 22 文檔可自由編輯打印圖 3-2 原理圖3.3 方案三雨滴聲電子催眠器電路圖如 3-2 所示，電路由高壓發(fā)生器、整流器及兩個氖泡弛張振蕩器組成。高壓發(fā)生器由三極管 VT、線圈 L1-L3 等組成，按下開關“SB”后，L1、L2 與 VT 組成的電感反饋型振蕩器立即起振，振蕩電壓經線圈 L 升壓約獲得 300 V 的高壓。此高壓經二極管 VD 整流，向電容 C1 充電，故在電容 C1 兩端可獲得高壓直流源。氖泡 V1、壓電陶瓷片 B1、電阻R2 及 V2、B2、R3 分別組成兩個張弛振蕩器。其起振原理：C1的直流高壓源經電阻 R2、R3 分別向壓電陶

9、瓷片 B1、B2 充電(HTD27 A 型陶瓷片約有 0.017uF 的電容量)，當此電壓充至氖泡 V1(或 V2)的啟輝電壓時(約 6080 V)，氖泡放電導通，壓電陶瓷片上積累的電荷就被泄放，電壓下降，當降至氖泡的啟輝電壓時，氖泡停止輝光呈關斷狀態(tài)，壓電陶瓷片將繼續(xù)通過電阻R2、R3 充電使電壓不斷上升如此周而復始形成振蕩。壓電陶瓷片在放電過程中，其兩端電壓有較大的變化，由于壓電效應，壓電陶瓷發(fā)生機械振動，因而就發(fā)出類似雨滴聲的“喀、喀”響6 / 22 文檔可自由編輯打印聲。 圖 3-3 原理圖3.4 結論及選取方案方案一的元件選取、電路圖及原理都較方案二、方案三簡單且都是由簡單的三極管、

10、電阻、電容等這些我們所熟悉的元件組成便于我們的組裝而成，而且具有造價低廉、能夠很好地實現(xiàn)其催眠效果等優(yōu)點，所以我們選取了方案一。4 設計原理及功能說明定時電子催眠器的電路圖如 4-1 所示，電路主要有定時電路與超頻振蕩電路組成。7 / 22 文檔可自由編輯打印SW-PB1000FC14.7FC247FC31.5MR19011Q19011Q29013Q3100KR23AX31BQ4B12LEDS3VC圖 4-1 原理圖圖中三極管 Q3 與 Q4 組成互補型超低頻自激多諧振蕩器，電路起震與否主要取決于電阻 R2 左端即三極管 Q2 發(fā)射極的電位高低，三極管 Q1 與 Q2 阻容元件 R1，C1 構

11、成定時電路，平時因按鍵開關 SB 處于常開狀態(tài)，R1 左端為低電平 Q1、Q2 處于截止狀態(tài)，R2 左端被懸空，振蕩器失去應有的基極偏置電流，電路不起震整機處于靜止狀態(tài)。定時電路，由三極管 Q1 與 Q2阻容元件 R1、C1 構成，輕輕按一下開關 SB、Q1、Q2 通過 R1與 SB 獲得基極偏置電流迅速導通，發(fā)射極端輸出高電平。超頻振蕩電路，三極管 Q3 與 Q4 組成，振蕩器立即起震，揚聲器就發(fā)出“噠噠”震蕩聲，同時 LED 還會發(fā)出與聲音同步的紅色閃光，在按下 SB 的同時，電容 C1 將通過 SB 被迅速充電，因充電時間常數(shù)很小，C1 將很快充至電源電壓，松開 SB 后，電容C1 將通

12、過電阻 R1 向 Q1 基極放電，維持 Q1、Q2 繼續(xù)保持導通狀態(tài)。晚上臨睡前，只要輕輕按一下開關 SB、Q1、Q2 通過 R18 / 22 文檔可自由編輯打印與 SB 獲得基極偏置電流迅速導通，發(fā)射極端輸出高電平，振蕩器立即起震，揚聲器就發(fā)出“噠噠”震蕩聲，同時 LED 還會發(fā)出與聲音同步的紅色閃光，在按下 SB 的同時，電容 C1 將通過SB 被迅速充電，因充電時間常數(shù)很小，C1 將很快充至電源電壓，松開 SB 后，電容 C1 將通過電阻 R1 向 Q1 基極放電，維持Q1、Q2 繼續(xù)保持導通狀態(tài)，所以催眠器依然可以發(fā)出誘人入睡的噠噠聲，使入睡者很快入睡，約一個小時后，C1 儲存電荷基本

13、放完，Q1、Q2 就退出導通狀態(tài)恢復截止狀態(tài)，Q3、Q4 因失去應有的的基極偏置電流也被迫停震，聲光信號停止，催眠器就處于關機狀態(tài)，基本不再消耗電能。5 單元電路的設計單元電路圖SW-PB1000uFC11.5MR19011Q19011Q2圖 5-1 單元電路 19 / 22 文檔可自由編輯打印100KR23AX31BQ49013Q34.7uFC247uFC312LED3vSW-SPST圖 5-2 單元電路 2當開關 S 閉合后 C3 處于充電狀態(tài)此時三極管 Q1、Q2 處于截止狀態(tài)當 SB 再閉合時Ibe=3V/1.5M=0.2mA此時三極管 Q1、Q2 的基極得到一個偏置電流電流到 Q3

14、會被放大 10000 倍此時的電流 I=2A此時 C2 兩端的瞬時電壓為 200V此時 Q3、Q4 會在震蕩電壓的作用下使喇叭發(fā)出“噠噠”聲。10 / 22 文檔可自由編輯打印6 硬件的制作與調試6.1 仿真軟件 Multisim 的簡要介紹Multisim 是 Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以 Windows 為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。Multisim 對電路進行仿真分析的基本過程，只是在繪電路

15、圖時還需要接入所需要的儀器儀表，構成完整的實驗電路。在進行數(shù)字電路仿真或模擬電路瞬態(tài)分析時，不需要設置仿真類型和參數(shù)，只需要打開虛擬的電源開關即可進行仿真，顯示仿真結果。Multisim 為用戶提供了數(shù)量眾多的元器件，被分門別類地存放在多個器件庫中。在繪制電路圖時只需打開器件庫，再用鼠標左鍵選中要用的元器件，并把它拖放到工作區(qū)即可。當光標移動到元器件的引腳時，會自動產生一個帶十字的黑點，進入到連線狀態(tài)。單擊鼠標左鍵確認后，移動鼠標即可實現(xiàn)連線，搭接電路原理圖既方便又快捷，就像在計算機上進行實驗一樣。1.用 multism 仿真之后仿真圖如圖 6-1 所示11 / 22 文檔可自由編輯打印C18

16、00FC24.7FC347FJ1Key = A R2100kQ1BJT_NPN_4T_VIRTUALLED1V13 V J2Key = A Q2BJT_NPN_4T_VIRTUALQ32N2923Q4PN5139XSC1ABExt Trig+_+_R10.5M圖 6-1 仿真圖2.按如下實物圖進行裝配12 / 22 文檔可自由編輯打印圖 6-2 裝配圖 113 / 22 文檔可自由編輯打印圖 6-3 裝配圖 23.二極管、C1、C2 長銀角為正極4.9011、9013、3AX81B 用萬用表測量后確定 e、b、c 三極5.電阻 R1 為棕黃藍綠棕 1.5M，電阻 R2 為棕橙黑黑棕 100K6

17、.焊接時應注意焊接方法焊接出的產品應符合焊接要求，排版布局合理避免虛焊漏焊，外觀整齊美觀。7.安放上電池以后先閉合 S 對電容 C3 進行充電然后再閉合按一下開關 SB 這是整個電路正常工作喇叭會發(fā)出“嗒嗒”聲同時紅色二極管會隨聲音閃爍直到電容 C3 中的電放完為止。6.2 焊技術 14 / 22 文檔可自由編輯打印焊接是通過加熱、加壓，或兩者并用，使同性或異性兩工件產生原子間結合的加工工藝和聯(lián)接方式。焊接應用廣泛，既可用于金屬，也可用于非金屬。一個電子裝置由若干個電子元件組成，各個電子元件通過焊接連接成為一個完整的電路，焊接技術的優(yōu)劣直接影響裝置是否正常運行和質量的好壞。6.2.1 焊接工具

18、及焊接材料的介紹1.電烙鐵是焊接電子元器件的重要工具，直接影響著焊接的質量。電烙鐵從結構上分為外熱式和內熱式兩種。常用的有75W、45W、25W、20W 等。選擇電烙鐵要根據焊接任務的不同，選用不同功率的電烙鐵。一般焊接半導體元器件選用 20W電烙鐵即可。新的電烙鐵使用前要進行“上錫” 。首先將烙鐵頭挫干凈，然后把電烙鐵通電加熱，預熱一會兒之后將烙鐵頭粘上松香，再用烙鐵頭將焊錫絲熔化，將烙鐵頭上薄薄的鍍上一層錫。防止電烙鐵長時間加熱因氧化使烙鐵頭被“燒死”不再“吃錫” 。 2.焊料是將被焊物體牢固的焊接到電路板上。焊料熔點比被焊物熔點低很多，否則容易和被焊物連在一起。一般的電子元件用焊料是錫鉛

19、比例為 3:2 的焊錫，其低熔點僅為 180 攝氏度左右，用 25W30W 的電烙鐵就可以熔化。焊錫通常制作成管狀焊錫絲，內芯有松香做助焊劑。助焊劑的作用是去除焊件表面的氧化物，加熱時防氧化，幫助焊料流動，減少表面張力，提高焊接質量。一般用松香（固態(tài)）或松香水（松香加酒精做的液態(tài)助燃劑）6.2.2 手工焊接方法15 / 22 文檔可自由編輯打印 焊接的手法為左手食指中指夾住焊錫絲，右手拿住電烙鐵，烙鐵頭隨著錫絲走。手工焊接的握電烙鐵的方法，有正握、反握及握筆式三種。焊接元器件及維修電路板時以握筆式方便為主，焊接時切記要注意安全。 1.正確的焊接方法是：備施焊、加熱焊件、加焊錫、去焊錫和去烙鐵。

20、(1)準備施焊：準備好焊錫絲，預熱好電烙鐵。(2)加熱焊件：將烙鐵頭接觸到焊接點，使被焊引線和焊盤加熱。(3)加焊錫：當焊件加熱到一定溫度后，放上焊錫絲，焊錫絲能夠立即沾附到被焊件上。(4)去焊錫：當熔化一定量的焊錫后，將焊錫絲移開。(5)去烙鐵：當焊錫絲安全濕潤焊點后，朝大約 45 度方向迅速移開電烙鐵。 2.焊接的注意事項：(1)焊件要先進行表面處理：一般焊件表面都被氧化，需要表面處理，去除表面污垢，氧化膜等等。采用機械刮磨或酒精清洗。(2)對元件引腳進行鍍錫：對導線、引腳的焊接部位要進行焊錫潤滑，也稱上錫。(3)焊料量的控制：焊點的焊錫量要適量，不可過多或過少。(4)焊點的質量：焊接質量的好壞以焊點圓滑，光亮為好。7 總結經過一個禮拜時間從設計到仿真再到元器件的購買及焊接調試，讓我真正地將模電知識轉化為實踐。此次制作的產品個人感覺還是比較完善的，能夠較理想的發(fā)揮其催眠作用，當然也有美中不足的地方比如開關的購買不太合理，其次電路的設計太過簡單等。雖然這次課程設計困難重重但16 / 22 文檔可自由編輯打印在我們小組的團結努力之下都一一克服了讓我體會到了成功的喜悅