模電課程設(shè)計報告--定時式電子催眠器

1、模電課程設(shè)計報告 - 定時式電子催眠器鄭州科技學(xué)院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計題 目 定時式電子催眠器學(xué)生姓名 專業(yè)班級 11 級電科(1) 班學(xué) 號 201131001院( 系) 電氣工程學(xué)院指導(dǎo)老師 李月英完成時間 2013 年 5月 17日目錄1 課程設(shè)計的目的 1 2 課程設(shè)計的任務(wù)與要求 2 2.1課程設(shè)計的要求 2 2.2 課程設(shè)計的任務(wù) 2 3 設(shè)計方案與論證 2 3.1 方案3 3.2方案4 3.3方案 5 4 設(shè)計原理及功能說 明 6 5 單元電路的設(shè)計 8 6 硬件的制作與調(diào)試 .9 6.1仿真軟件MULTISIM的簡要介紹 96.2焊技術(shù) 136.2.1 焊接工具及焊接材料的介紹

2、 146.2.2 手工焊接方法 14 7 總結(jié) 15參考文獻 17附錄 1: 總體電路原理圖 18附錄 2: 元件清單 191 課程設(shè)計的目的隨著人們生活節(jié)奏的加快， 失眠應(yīng)經(jīng)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(chǎn)生副作用容易讓人產(chǎn)生依賴性而且長期服用會嚴(yán)重摧毀人得整個生理結(jié)構(gòu)。 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 人們更加容易地進入夢鄉(xiāng)我和我的小組成員設(shè)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

3、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(jīng)，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(guān)機，不再消耗電 能。經(jīng)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(chǎn)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法所以具有良好的應(yīng)用前景?，F(xiàn)在市場上已經(jīng)大量的出現(xiàn)了該產(chǎn)品，而且形式和功能也各不盡相同，

4、在這次 模電課程設(shè)計中我和我的小組希望通過該裝置的設(shè)計、組裝、測試、調(diào)試與研究， 力求找到一種功能效果更加明顯組裝調(diào)試更加簡單便捷的產(chǎn)品。12 課程設(shè)計的任務(wù)與要求2.1 課程設(shè)計的要求1. 本次課程設(shè)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. C1和C2為電解電容，SB為小型按鍵開關(guān)。5. 設(shè)計時間為一周。6. 制作出PCB板。. 打印出課程設(shè)計報告。 72.2 課程設(shè)計的任務(wù)1

5、. 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(shè)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(shù)及PCB電路板的印刷技術(shù)。6. 掌握基本的電子焊接工藝。7. 對已經(jīng)組裝好的產(chǎn)品進行測評和調(diào)試以完善其缺陷。3 設(shè)計方案與論證3.1 方案一2定時電路與超頻振蕩電路，如圖 3-1所示。由三極管Q1與Q2阻容元件R1、 C1 構(gòu)成,輕輕按一下 開關(guān) SB， Q1、Q2 通過 R1 與 SB 獲得基極偏置電流迅速導(dǎo) 通，發(fā)射極端輸出高電平，三極管 Q3 與

6、 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(dǎo)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 儲存電荷基本放完 Q1、Q2就退出導(dǎo)通狀態(tài)恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài) Q3 Q4因失去應(yīng)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(guān)機狀態(tài)，基本不再

7、消耗電能。3SSW-PBR1Q190111.5MQ2Q4C90113AX31BC13VR2Q3100Q F9013C3C2100K471 FB4.7 卩 F21LED圖 3-1 原理圖3.2 方案二時基電路 555 構(gòu)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(diào)節(jié)到合適的程度，如果在電源端增加一簡單的定時 開關(guān)，則可以在使用者進入夢鄉(xiāng)后及時切斷電源。廠T 16774a100uF+ 1ific55$ 5II2rn5 I tL30 100K5氷33UF圖3-2原理圖3.3方案三雨

8、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(guān)“ 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(jīng)線圈L升壓約獲得300 V的高壓。此高壓經(jīng)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 VI、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(jīng)電阻R2 R3分別向壓電陶瓷片B1、 B2充電（HTD,27 A型陶瓷片約有0.017uF的電容量），當(dāng)此電壓充至氖泡 V1（或V2） 的啟輝電壓時（約60,80 V

9、），氖泡放電導(dǎo)通，壓電陶瓷片上積累的電荷就被泄放， 電壓下降，當(dāng)降至氖泡的啟輝電壓時，氖泡停止輝光呈關(guān)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(fù)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(yīng)，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”響聲。圖3-3原理圖3.4結(jié)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、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(shè)計原理及功能說明定時電子催眠器的電路圖如4

10、-1所示，電路主要有定時電路與超頻振蕩電路組 成。6SSW-PBR1Q190111.5MQ2Q4C90113AX31BC13VR2Q3I0B0013C3C2100K47 FB4.7 卩 F21LED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(gòu)成定時電路，平時因按鍵開關(guān) SB處于常開狀態(tài)，R1左端為低電平Q1、Q2處 于截止?fàn)顟B(tài)，R2左端被懸空，振蕩器失去應(yīng)有的基極偏置電流，電路不起震整機 處于靜止?fàn)顟B(tài)。定時電路，由三極管 Q1與Q2阻容元件R1、C1構(gòu)成，輕輕按一下開關(guān)

11、SB Q1、Q2通過R1與SB獲得基極偏置電流迅速導(dǎo)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將通過電阻R1向Q1基極放電，維持Q1、Q2繼續(xù)保持導(dǎo)通狀態(tài)。 晚上臨睡前，只要輕輕按一下開關(guān) SB Q1 Q2通過R1與SB獲得基極偏置7電流迅速導(dǎo)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

12、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(dǎo)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儲存電荷基本放完，Q1 Q2就退出導(dǎo)通狀態(tài)恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)，Q3 Q4因失去應(yīng)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(guān)機狀態(tài)，基本不再 消耗電能。5 單元電路的設(shè)計單元電路圖SW-PBR1Q190111.5MQ290111000uFC1圖 5-1 單元電路 18SW-SPSTQ4 3AX31BR2 Q3 C3 901347uF 100K3v C2

13、4.7uF1LED2圖 5-2 單元電路 2當(dāng)開關(guān)S閉合后C3處于充電狀態(tài)此時三極管Q1、Q2處于截止?fàn)顟B(tài)當(dāng)SB再閉合時I=3V/1.5M=0.2mA be此時三極管Q1、Q2的基極得到一個偏置電流電流到 Q3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。6 硬件的制作與調(diào)試6.1 仿真軟件 Multisim 的簡要介紹9Multisim 是 Interactive Image Technologies (ElectronicsWorkbench）公司推出的以 Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/

14、數(shù) 字電路板的設(shè)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，只是在繪電路圖時還需要接入所需 要的儀器儀表，構(gòu)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(shè)置仿真類型和參數(shù)，只需要打開虛擬的電源開關(guān)即可進行仿真，顯示 仿真結(jié)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(biāo)左鍵選中要用的元器件，并 把它拖放到工作區(qū)即可。當(dāng)光標(biāo)移動到元器件的引腳時，會自動產(chǎn)生一個帶十字的 黑點，進入到連線狀態(tài)。單擊鼠標(biāo)左鍵確

15、認(rèn)后，移動鼠標(biāo)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10J2Q4Key = A J1Q1PN5139Key = ABJT_NPN_4T_VIRTUALQ3Q2V1C33 V R14J7 FR22N29230.5MD BJT_NPN_4T_VIRTUAL100kC2XSC14.不FExt TrigC1+800 卩 F_BA_+LED1圖 6-1 仿真圖2. 按如下實物圖進行裝配圖6-2裝配圖112圖6-3裝配圖2.二極管、C1、C2長銀角為正極34.9011、9013、3AX81B用萬用表測量后確定 e、

16、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. 焊接時應(yīng)注意焊接方法焊接出的產(chǎn)品應(yīng)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(guān) 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(shù)13焊接是通過加熱、加壓，或兩者并用，使同性或異性兩工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的 加工工藝和聯(lián)接方式。焊接應(yīng)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(shù)的優(yōu)劣直接影響裝置是

17、否正常運行和質(zhì)量的好壞。6.2.1 焊接工具及焊接材料的介紹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(zhì)量。電烙鐵從結(jié)構(gòu)上分為外熱式和內(nèi)熱式兩種。常用的有 75W 45W 25W 20W等。選擇電烙鐵要 根據(jù)焊接任務(wù)的不同，選用不同功率的電烙鐵。一般焊接半導(dǎo)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(yù)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

18、容易和被焊物連在一起。一般的電子元件用焊料是錫鉛比例為 3:2 的焊錫，其 低熔點僅為180攝氏度左右，用25W 30W的電烙鐵就可以熔化。焊錫通常制作成 管狀焊錫絲，內(nèi)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(zhì)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14 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

19、焊件、加焊錫、去焊錫和去烙鐵。 (1) 準(zhǔn)備 施焊:準(zhǔn)備好焊錫絲，預(yù)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(dāng)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(dāng)熔化一定量的焊錫后，將焊錫絲移開。 (5) 去烙鐵:當(dāng)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(dǎo)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(zhì)量 :焊接質(zhì)量的好壞以焊 點圓滑，光亮為好。7 總結(jié) 經(jīng)過一個禮拜時間從設(shè)計到仿真再到元器件的購買及焊接調(diào)試，讓我真正地將 模電知識轉(zhuǎn)化為實踐。此次制作的產(chǎn)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(dāng) 然也有美中不足的地方比如開關(guān)的購買不太合理，其次電路的設(shè)計太過簡單等。雖 然這次課程設(shè)計困難重重但在我們小組的團結(jié)努力之下都一一克服了讓我體會到了 成功的喜悅，并且讓我們對電子產(chǎn)品有了更深得了解，特別是對電路的分15析以及調(diào)試