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第一章系統(tǒng)組成框圖簡易窗簾自動開閉電路的總體框圖如下圖所示。它是由光線感應(yīng)電路,信號放大電路,窗簾開閉電路,自動斷電電路和電源電路5部分構(gòu)成的。自動斷電電路窗簾開關(guān)電路信號放大電路自動斷電電路窗簾開關(guān)電路信號放大電路光線感應(yīng)電路電源電路電源電路圖1-1簡易窗簾自動開閉電路的總體框圖光線感應(yīng)電路的功能是利用硅光電池產(chǎn)生與光照相對應(yīng)的電流,從而實(shí)現(xiàn)對光線的檢測。信號放大電路是利用由兩個(gè)三極管組成的兩級放大電路將很弱的電信號放大成一個(gè)適當(dāng)大小的電信號。窗簾開關(guān)電路的功能是利用單穩(wěn)態(tài)電路以及三極管的特性來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)窗簾的自動打開和閉合。自動斷電電路的功能是利用單穩(wěn)態(tài)電路的延時(shí)特性以實(shí)現(xiàn)電路的自動斷電。電源電路的功能是為各部分電路提供直流電源。第二章主要單元電路及其原理第一節(jié)光線感應(yīng)電路本電路中的光線感應(yīng)電路實(shí)際上就是一個(gè)硅光電池2CR21,硅光電池的原理是通過硅光PN結(jié)的光伏效應(yīng),使其具有按照光信號的強(qiáng)弱產(chǎn)生出對應(yīng)電信號的特性,稱之為光敏器件。硅光電池的輸出特性分為恒流區(qū)和恒壓區(qū),即其短路電流與光強(qiáng)度成正比,其開路電壓隨光照強(qiáng)度按照指數(shù)規(guī)律變化,由于其電流和光強(qiáng)度是線性關(guān)系,一般采用產(chǎn)生短路電流的方法來接收光信號。圖2-1光線感應(yīng)電路圖第二節(jié)信號放大電路由于硅光電池2CR21輸出的是一個(gè)十分微弱的信號,為了使后續(xù)電路能夠?qū)鈴?qiáng)信號進(jìn)行處理,因此需要加入信號放大電路。圖2-1右邊部分為信號放大電路。該電路是由電阻R9R10R11R12,三極管T3,T4和電容C5C6構(gòu)成,電路中采用了雙三極管構(gòu)成的放大電路,這樣就可以使得電路的放大倍數(shù)比單管放大電路放大倍數(shù)增大β倍,從而就可以得到更適合的信號。R10和R11為放大電路的集電極偏置電阻,C5和C6為放大電路的濾波電容。R9為放大電路的反饋電阻。其功能是保證放大電路有一個(gè)穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)定的輸出電壓。第三節(jié)窗簾開關(guān)電路窗簾開閉電路主要是利用NE555組成的單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成的,555定時(shí)器的功能表如下所所示:表2-2555定時(shí)器功能表輸入輸出閥值輸入觸發(fā)輸入復(fù)位(R)輸出(Vo)放電管T××00導(dǎo)通<2/3Vc<1/3Vc11截止>2/3Vc>1/3Vc10導(dǎo)通<2/3Vc>1/3Vc1不變不變由其功能表可知,由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)電路的輸出電壓會隨著觸發(fā)輸入端輸入的電壓不同而不同:當(dāng)輸入的電壓為高電平時(shí),輸出為低電平,而當(dāng)輸入為低電平時(shí)輸出為高電平。此電路就是根據(jù)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器這一特性對電路進(jìn)行控制的。此電路中電路的通電與截止是由一只NPN型和一只PNP型三極管完成的,兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路的輸出電壓輸出到兩只三極管的基極上,而根據(jù)基極電壓和集電極電壓以及發(fā)射極電壓的大小關(guān)系不同,三極管也會做出相應(yīng)的導(dǎo)通或者截止的變化,從而最終決定了電路的導(dǎo)通或者斷電圖2-3NPN型三極管表2-4NPN型BJT的工作狀態(tài)表工作狀態(tài)截止放大飽和條件Ib≈00<Ib<Ics/βIb>Ics/β偏置情況發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏集電極電流Ic≈0Ic≈βIbIc=Vc/Rc管壓降Vceo≈VccVce=Vcc-IcRcVces≈0.2CE間等效內(nèi)阻很大約為,相當(dāng)于開關(guān)斷開可變很小,相當(dāng)于開關(guān)閉合窗簾自動開閉電路包含兩個(gè)部分,一部分是窗簾在光線較暗時(shí)自動打開電路,如圖2-6所示。另一部分是自動閉合電路如圖2-7所示。窗簾自動打開電路的工作原理為:當(dāng)光線較暗時(shí),硅光電池產(chǎn)生的電信號較微弱,經(jīng)過兩級放大電路之后產(chǎn)生的電壓依然較小,故此時(shí)輸出電壓Vi可視為低電平。由單穩(wěn)態(tài)電路的特性可知:當(dāng)輸入為低電平時(shí),NE555的輸出端Q端將會輸出一段時(shí)間的高電平,該高電平可以使圖2-6中的三極管T1導(dǎo)通一段時(shí)間,三極管導(dǎo)通時(shí)+12V的電源電壓加在小電機(jī)上,可使其正轉(zhuǎn)一段時(shí)間從而將窗簾打開。而硅光電池產(chǎn)生的低電平對2-7自動閉合電路卻不會產(chǎn)生影響,因?yàn)楣韫怆姵禺a(chǎn)生的低電平經(jīng)過一個(gè)比較器后才輸入U(xiǎn)2,比較器的功能如下圖所示:圖2-5LM107比較器當(dāng)輸入電壓Vi>Vr時(shí),Vi1=-12V即為低電平。當(dāng)輸入電壓Vi<Vr時(shí),Vi1=+12V即為高電平。當(dāng)Vi為低電平時(shí),Vi<Vr則Vi1=+12V.為高電平,即單穩(wěn)態(tài)電路U2的輸入為高電平。由NE555的特性可知,此時(shí)U2的輸出端Q輸出為低電平,三極管T2依然截止。也就是說當(dāng)光線較暗時(shí)只有T1導(dǎo)通使電機(jī)正轉(zhuǎn)打開窗簾。圖2-6窗簾自動打開電路窗簾的自動閉合由電路2-7來完成。其工作原理為:當(dāng)光線較強(qiáng)時(shí)硅光電池產(chǎn)生較強(qiáng)的電信號。經(jīng)過兩級放大電路的放大之后可以輸出一個(gè)較高的電壓Vi,即為高電平。由單穩(wěn)態(tài)電路的特性可知,U1的輸入端為高電平時(shí),其輸出端Q為低電平,三極管T1截止,則+12V電源不起作用。而此時(shí)在U2輸入端的高電平Vi經(jīng)過一個(gè)比較器后,輸出Vi1成為低電平,則由單穩(wěn)態(tài)電路的特性,U2的輸出端Q為高電平。在此高電平的作用下T2導(dǎo)通,則在-12V的電源電壓下,電機(jī)反轉(zhuǎn),從而將窗簾關(guān)閉。圖2-7窗簾自動閉合電路第四節(jié)自動斷電電路此電路的自動斷電主要根據(jù)單穩(wěn)態(tài)電路的延時(shí)特性來完成。由NE555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作波形如下圖所示:ttVittViVo圖2-8單穩(wěn)態(tài)電路輸入輸出波形圖由其輸入與輸出的波形可知:當(dāng)輸入端輸入一個(gè)低電平脈沖后,其輸出端可以輸出一段高電平脈沖。也就是三極管導(dǎo)通的時(shí)間,即小電機(jī)的轉(zhuǎn)動時(shí)間,其高電平脈沖寬度t=RCln3=1.1RC由于這種單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生的脈沖寬度可以從幾個(gè)微秒到幾分鐘,而且具有較高的精度,可以達(dá)到0.1%可以根據(jù)窗戶的高度以及電機(jī)的轉(zhuǎn)速來計(jì)算出窗戶完全打開或關(guān)閉所需要的時(shí)間,再根據(jù)式t=RCln3=1.1RC來設(shè)置相應(yīng)的電容和電阻的參數(shù),就可以設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)動的時(shí)間,從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)窗簾接觸到窗戶邊沿時(shí)電路自動切斷電源。第五節(jié)電源電路電源電路的設(shè)計(jì)可以有兩種方法實(shí)現(xiàn):第一種方法是采用電池供電。第二種方法是采用如圖2-9所示的電路。直接從交流電網(wǎng)供電。通過變壓器電路,整流電路,濾波電路和穩(wěn)壓電路將電網(wǎng)中的220V交流電轉(zhuǎn)換成12V的直流電壓。電路中變壓器采用常規(guī)的鐵芯變壓器,由于電路中采用了+12V和-12V的雙電源,變壓器中間需要加抽頭;整流電路采用二極管橋式整流電路;C1-C8完成濾波功能。由于電路采用了+12V和-12V雙電源,因此穩(wěn)壓電路采用兩個(gè)三端穩(wěn)壓集成電路來分別實(shí)現(xiàn)輸出+12V和-12V電壓。其電路圖如下圖所示:圖2-9電源電路第三章簡易窗簾自動開閉電路總電路圖)圖3-1簡易窗簾自動開閉電路的總電路圖參考文獻(xiàn)[1]何小艇,電子系統(tǒng)設(shè)計(jì),浙江大學(xué)出版社,2001年6月[2]姚福安,電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐,山東科學(xué)技術(shù)出版設(shè),2001年10月[3]袁光明,電子器件應(yīng)用手冊,西南交通大學(xué)出版社,1993年[4]康華光,電子技術(shù)基礎(chǔ),高教出版社,2003年[5]李銀華,電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo),北京航空航天大學(xué)出版社,2005年[6]趙偉軍,Protel2004教程,人民郵電出版社,2006年[7]畢滿清,電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì),北京電子工業(yè)出版社,2007年[8]陳躍,電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南,北京水利水電出版社,2003年[9]王士政,電力工程類專題課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程,中國水利水電出版社,2007年[10]李駿年,電力系統(tǒng)繼電保護(hù),中國電力出版社,1992年附錄1圖中相關(guān)電子元器件基本知識一電阻器電阻器,英文名resistance,通??s寫為R,是電子元器件中應(yīng)用最廣泛的一種。電阻具有道題的一種基本性質(zhì),與導(dǎo)體的尺寸材料和溫度有關(guān)。歐姆定律的表述是:I=U/R.電阻的基本單位是歐姆,用希臘字母Ω表示。表示電阻值的常用單位還有千歐和兆歐。(一)電阻器的種類電阻器的種類有很多種,通常分為3大類:固定電阻可變電阻和特種電阻。在電子產(chǎn)品中,以固定電阻應(yīng)用最多。而固定電阻又可以分為很多種。但常用常見的的有RT型碳膜電阻,RJ型金屬電阻和RX型線繞電阻,還有近年來開始廣泛使用的片狀電阻。型號命名很有規(guī)律,R代表電阻,其T代表碳膜,J代表金屬,X代表線繞,是拼音的第一個(gè)字母。電阻值也有功率之分。常見是1/8W的“色環(huán)碳膜電阻”,它是電子產(chǎn)品和電子制作中用的最多的一種。但是在一些微型產(chǎn)品中,會用到1/16W的電阻,其體積很小。另外還有微型片狀電阻,它是貼片元件家族的一員。(二)電阻器的阻值標(biāo)稱值電阻器的阻值應(yīng)該符合附表2-1上所列數(shù)值。附表2-1電阻值標(biāo)稱值系列容許誤差%系列代號標(biāo)稱系列值±20E6101522334768±10E12101215182227333947566882±5E241011121315161820222427303339434751566268758291二三極管半導(dǎo)體三極管也稱為晶體三極管,可以說它是電子電路中最重要的的器件。它最主要的功能是電流放大和開關(guān)作用。晶體三極管有兩種類型:一種是NPN型的三極管,另一種是PNP型的三極管。三極管的種類很多,并且不同型號有不同的用途。(一)主要參數(shù)(1)電流放大系數(shù):該系數(shù)有直流電流放大系數(shù)和交流電流放大倍數(shù)兩種放大系數(shù)。(2)極間反向電流:該反向電流有集電極-基極反向截止電流Icbo集電極-發(fā)射機(jī)反向截止電流Iceo。(3)極限參數(shù):該參數(shù)有集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓BUceo;集電極-基極反向擊穿電壓BUcbo;發(fā)射極-基極反向擊穿電壓BUebo;集電極最大允許電流Icm,集電極最大允許耗散功率Pcm。(二)常用三極管相關(guān)參數(shù)表電子設(shè)計(jì)中常用的三極管有90××系列,包括低頻小功率管9013(NPN),9012(PNP)低噪聲管9014(NPN),高頻小功率管9018(NPN)三極管型號很多,常用三極管主要參數(shù)如下表所示:附表2-2部分常用三極管參數(shù)晶體管型號反壓Vbeo/V電流Icm功率Pcm/W特征頻率f/MHz管子類型9011500.0300.4-NPN9012500.50.6-PNP9013500.50.6-NPN9014500.10.4150NPN9015500.10.4150PNP9018300.050.41000NPNTIPNPTINPNTIP127100865-PNPTIP122100865-NPNTIP1021008125-NPN(三)三極管的選用三極管的選用應(yīng)遵循以下幾點(diǎn):(1)根據(jù)不同的電路要求,選擇不同類型的三極管。(2)根據(jù)電路要求合理選擇三級管技術(shù)參數(shù)。(3)根據(jù)整機(jī)的尺寸合理選擇三極管的外形和封裝。 總結(jié)課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.對我們學(xué)工科的同學(xué)來說尤為重要!此次電氣課程設(shè)計(jì)鞏固了以前所學(xué)過的知識,而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會服務(wù),從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題,可以說得是困難重重,這畢竟第一次做的,難免會遇到過各種各樣的問題,同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻,掌握得不夠牢固,通過這次課程設(shè)計(jì)之后,一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會服務(wù),從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題,可以說得是困難重重,這畢竟第一次做的,難免會遇到過各種各樣的問題,同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻,掌握得不夠牢固。這次課程設(shè)計(jì)

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