由電壓比較器構(gòu)成的光動(dòng)報(bào)警器

11/11模擬電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目名稱：由電壓比較器構(gòu)成的光動(dòng)報(bào)警器姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：電氣與電子工程學(xué)院2013年7月4日摘要電子電路種類很多，設(shè)計(jì)方法也不盡相同，尤其是隨著集成電路的迅速發(fā)展，各種專用功能的新型器件大量涌現(xiàn)，使電路設(shè)計(jì)工作發(fā)生了巨大的變革。原始的分立元件電路的設(shè)計(jì)方法，已漸漸被集成塊直接組裝所取代。所以，要求設(shè)計(jì)者應(yīng)把精力從單元電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算，轉(zhuǎn)移到整體方案的設(shè)計(jì)上來(lái)，不斷熟悉各種集成電路的性能、指標(biāo)，根據(jù)總體要求恰當(dāng)選取集成器件，合理地進(jìn)行連接實(shí)驗(yàn)，完成總體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是一個(gè)由LM741集成運(yùn)算放大電路組成的光動(dòng)報(bào)警器，在設(shè)計(jì)中運(yùn)用了比較器的知識(shí)，結(jié)合放大電路與光敏電阻對(duì)光照的特殊反應(yīng)實(shí)現(xiàn)光控。關(guān)鍵詞：LM741放大器、比較器、同相比例放大、光敏電阻、二極管、蜂鳴器

目錄TOC\o"1-5"\h\z\u摘要 2正文 4一、設(shè)計(jì)要求 4二、總體設(shè)計(jì)方案論證與選擇 4三、單元電路設(shè)計(jì)與主要元器件選擇 4四、設(shè)計(jì)方案 5１.總體電路圖： 52分電路圖及原理說明： 5五、電路焊接………………………..7焊接 7六、問題分析 7七、結(jié)果分析 8課程設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 9附錄 10參考文獻(xiàn) 10

正文一、設(shè)計(jì)要求當(dāng)光照達(dá)到某一門限以上時(shí)喇叭發(fā)出音樂報(bào)警；當(dāng)光照低于門限值時(shí)音樂電路不工作。二、總體設(shè)計(jì)方案論證與選擇方案1：感光電路感光電路響應(yīng)電路單限比較器方案2：感光電路感光電路放大電路響應(yīng)電路單限比較器在設(shè)計(jì)時(shí)首先想到了使用方案1，在理論上可以實(shí)現(xiàn)了電路的驅(qū)動(dòng)，但在購(gòu)買元件時(shí)，不能完全符合設(shè)計(jì)參數(shù)，尤其響應(yīng)電路需要電壓很高，而穩(wěn)壓管的擊穿電壓也不能正好符合這一高電壓。如果不能很好的協(xié)調(diào)參數(shù)，就會(huì)對(duì)整個(gè)電路的靈敏度造成影響。為了提高整個(gè)電路的靈敏度就放棄此方案。在方案2中克服了方案１的不足，加入放大電路，可以對(duì)輸入到響應(yīng)電路的電壓進(jìn)行調(diào)解，方便實(shí)際應(yīng)用。且放大電路簡(jiǎn)單，元件易購(gòu)買、便宜。三、單元電路設(shè)計(jì)與主要元器件選擇對(duì)感光電路，開始設(shè)想由電源接光敏電阻直接與后面的回路構(gòu)成串聯(lián)關(guān)系，但經(jīng)模擬發(fā)現(xiàn)這樣就破壞了單限比較器，于是改用感光電路獨(dú)構(gòu)成回路，去回路中電阻的分壓為比較器的輸入信號(hào)。模擬證明此法可行。比較器單元就選用單限比較器，此比較器接觸多，理論知識(shí)學(xué)的充分，也剛好可以借此機(jī)會(huì)實(shí)踐一下理論與實(shí)踐的結(jié)合。比較器中比較電壓選用３伏，是為了防止電路誤差過大引起電路靈敏度下降。由比較器的比較電壓確定感光回路的電源為６伏。放大電路采用正相比例放大電路。不用反相比例放大是為了電路分析方便。至于響應(yīng)電路部分，考慮成本問題，當(dāng)然簡(jiǎn)單一點(diǎn)，選用蜂鳴器來(lái)使用。不過在實(shí)際操作中，意外收獲了發(fā)光二極管這一分路，這樣整個(gè)電路就不只是在光照增強(qiáng)時(shí)報(bào)警，還可以在黑暗時(shí)變成光控?zé)簦疫@樣也不會(huì)改變電路的原功能。四、設(shè)計(jì)方案通過對(duì)各方案的模擬分析比較，最終選擇了方案2。１.總體電路圖：２.原理及說明：本圖有四部分構(gòu)成。（1）感光電路。光敏電阻隨光照的增加電阻減小，在Ｍｕｌｔｉｓｉｍ１０．０中進(jìn)行模擬用滑動(dòng)變阻器代替光敏電阻進(jìn)行仿真。（2）單限電壓比較器如圖所示即為單限電壓比較器，當(dāng)當(dāng)反相輸入電壓大于同相輸入電壓時(shí)，輸出端輸出電壓為-Ｕｚ；當(dāng)反相輸入電壓大于同相輸入電壓時(shí)，輸出端輸出電壓為+Ｕｚ，下圖為在仿真時(shí)的示波器記錄的波形。（3）放大電路上圖即為放大電路。該放大電路的作用是將電壓放大。從而確保響應(yīng)電路的正常運(yùn)行。（4）響應(yīng)電路。響應(yīng)電路分為兩部分，當(dāng)輸入正電壓時(shí)，lLED發(fā)光二極管開路，蜂鳴器工作發(fā)出“吱吱”的報(bào)警聲音，而當(dāng)光照較弱輸入負(fù)電壓時(shí)，與蜂鳴器串聯(lián)的二極管斷路，蜂鳴器不工作，而放光二極管正向連接，發(fā)光。五、電路焊接對(duì)模擬成功的電路進(jìn)行實(shí)物焊接時(shí)，要合理布線，盡可能的防止各線之間的干擾。元件不要放置過緊，這樣方便焊接。在焊接集成電路時(shí)要見焊點(diǎn)盡可能的焊小一點(diǎn)，防止引腳間的短路。焊接時(shí)間不宜過長(zhǎng)，以防元件過熱燒壞。六、問題分析１.在電路設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮各單元的協(xié)調(diào)，否則會(huì)破壞其他單元的正常工作。２.在模擬時(shí)，若運(yùn)行的不是新搭建的電路，而是上次保存的電路，很有可能出錯(cuò)，解決此問題只需重新連一遍。３.模擬時(shí)，蜂鳴器本該響時(shí)卻不響。這可能是蜂鳴器接反了（模擬中蜂鳴器也有正負(fù)極之分），調(diào)一下蜂鳴器的極性可以解決。４.模擬好的電路焊接成實(shí)物后，不正常運(yùn)行。這可能有虛焊的地方，找到虛焊點(diǎn)重新焊接即可。５.在設(shè)計(jì)與調(diào)試電路時(shí)，要特別注意各元件的參數(shù)，特別是蜂鳴器與ＬＥＤ的耐壓。蜂鳴器需要５Ｖ工作，而比較器輸出受穩(wěn)壓管限制，不可能完全達(dá)到５Ｖ，可以加一個(gè)放大電路將電壓放大。實(shí)際購(gòu)買的ＬＥＤ為１.８Ｖ，而分路電壓達(dá)到了５Ｖ，這很容易吧ＬＥＤ燒掉，解決此問題的方法是給ＬＥＤ串聯(lián)一個(gè)分壓電阻。６.在焊接實(shí)物時(shí)，要將各元件參數(shù)盡可能的重新測(cè)一遍。因其標(biāo)稱值與實(shí)際值不一定一樣，有時(shí)會(huì)相差很大。７.光敏電阻固定為１００Ｋ歐，但實(shí)際工作時(shí)不一定向理想的那樣工作。本次用到的光敏電阻在普通光照下只是在０Ｋ到５０Ｋ范圍內(nèi)變化靈敏，為了提高光控靈敏度，感光回路的固定電阻選用了１０Ｋ的電阻。此固定電阻可以用電位器替代，這樣還可以手動(dòng)調(diào)節(jié)電路的靈敏度。８.對(duì)于新買來(lái)的元件，首先要區(qū)分好各引腳，否則很容易燒壞元件，區(qū)分的方法可以在網(wǎng)上搜并結(jié)合萬(wàn)用表測(cè)量。９.焊接時(shí)布線合理，防止相互之間的干擾。如信號(hào)的出入先分開或垂直。１０.在焊接元件時(shí)，不能在焊點(diǎn)處焊的時(shí)間太長(zhǎng)，否則元件會(huì)過熱燒壞。１１.在實(shí)際檢測(cè)時(shí)，若電路中有元件出現(xiàn)過熱或冒煙，應(yīng)立即給電路斷電。檢查電路，可能是電路中用短路的地方。如導(dǎo)線短路或焊接點(diǎn)短路。１２.要使電路正常工作，必須給運(yùn)算放大器LM７４１加上正、負(fù)１２伏的電壓，這樣運(yùn)算放大器才會(huì)正常工作。１３.在實(shí)測(cè)中會(huì)遇到單限比較器無(wú)法正常工作，遇到此問題時(shí)，可能是電路的實(shí)際參數(shù)不正確，可以改換電阻，調(diào)節(jié)比較電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。１４.若單限比較器輸出電壓不正常，應(yīng)檢查穩(wěn)壓管是否完好，很有可能是它被燒壞了。七、結(jié)果分析課程設(shè)計(jì)是讓我們通過解決一、兩個(gè)實(shí)際問題，鞏固和加深在模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐技能，基本掌握電子電路一般設(shè)計(jì)方法，提高電子電路的設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。我做的課程設(shè)計(jì)是一個(gè)光控報(bào)警器，里面用到比較器。經(jīng)過不斷地改進(jìn)與調(diào)試，最終達(dá)到預(yù)定功能。它不僅可以感光報(bào)警，還具有一定的靈敏度。它兼顧光控報(bào)警和光控?zé)粲谝惑w，可應(yīng)用于多方面。如用于監(jiān)控對(duì)光照敏感的物品，此時(shí)與光控?zé)簦ǚ庞诓挥绊懳锲返牡胤剑┡浜?，可以?shí)時(shí)監(jiān)控物品與電路的工作狀態(tài)。通過這次課程設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)了不少自身存在的弱點(diǎn)。在開始時(shí)，雄心勃勃，以為很容易做好。但真正開始做后才發(fā)現(xiàn)理論與實(shí)踐不能很好的結(jié)合。且一些基本的元件的引腳都無(wú)法辨別。在焊接時(shí)不是虛焊就是加熱時(shí)間過長(zhǎng)將元件燒壞。經(jīng)過不斷的練習(xí)，終于掌握了一些焊接的技巧，可以焊接出理想的焊點(diǎn)了。通過這次的課程設(shè)計(jì)，我掌握了不少知識(shí)。當(dāng)然，先親自驗(yàn)證了理論知識(shí)，并將它們用于實(shí)踐。如將比較器的知識(shí)充分的運(yùn)用，掌握了比較器的工作原理，并將它用于實(shí)踐，運(yùn)用它的跳變可以設(shè)計(jì)出像光控報(bào)警電路這樣的很多類型的電路。通過自己動(dòng)手，最直接的是學(xué)了不少元件的型號(hào)，懂得了怎么分辨７４１的引腳，怎么測(cè)出二極管的正負(fù)方向。知道不是所有阻值的電阻都有，實(shí)際中需要自己協(xié)調(diào)試用。還知道了蜂鳴器的兩個(gè)引腳是區(qū)分正負(fù)極的，接反了就不能正常工作。當(dāng)然，通過自己動(dòng)手設(shè)計(jì)，也提高了我的動(dòng)手能力，為自己打了不少信心。發(fā)現(xiàn)自己不是那樣的笨拙，至少還會(huì)自己動(dòng)手設(shè)計(jì)電路，這也調(diào)起了我對(duì)電子電路設(shè)計(jì)的不少興趣。以后也不會(huì)只看著別人設(shè)計(jì)東西自己只好奇了，至少會(huì)自己動(dòng)動(dòng)手實(shí)踐一下了。

附錄（１）主要材料清單元件型號(hào)／規(guī)格數(shù)量１Ｋ歐電阻１Ｋ４個(gè)２Ｋ歐電阻２Ｋ１個(gè)１０Ｋ電阻１０Ｋ１個(gè)光敏電阻ＧＬ３５１６１個(gè)５Ｋ電位器５Ｋ１個(gè)集成運(yùn)算放大器LM７４１２個(gè)蜂鳴器（５Ｖ）５Ｖ１個(gè)ＬＥＤ（紅色）紅色１個(gè)二極管１Ｎ４１４８１個(gè)穩(wěn)壓管１Ｎ４７３０２個(gè)６Ｖ直流電源直流１臺(tái)３Ｖ直流電源直流１臺(tái)+１２Ｖ直流電源直流１臺(tái)-１２Ｖ直流電源直流１臺(tái)（２）ｕＡ７４１的引腳識(shí)別：輸出端輸出端調(diào)零調(diào)零空端LM７４１ＶＣＣ+ＶＣＣ--同相輸入端反相輸入端