基于窗口比較器的斷電器畢業(yè)設計.doc

四川師范大學成都學院程控交換畢業(yè)設計基于窗口比較器的斷電器前言 正如很多人說的，這個自動斷電器意義其實并不大，而且如果中如果僅僅要自動斷電的效果，并不需要做得這么復雜，但是，每個人在做某件事之前都會有所要求，只是有些人的要求很明顯，有些人則很隨便不怎么明顯。而我則有以下五點基本要求：l 最大兼容。做出來的東西必須在多個服務對象上能正常使用，而且盡可能地不需要對第三方設備進行調(diào)整。l 不影響保修條款。做出來的東西在安裝使用的過程，不能對其它設備產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)，會影響保修的改變。l 不會使用習慣負面影響。做出來的東西在使用時必須是比以前的更簡單，也不能是簡單這個卻麻煩了那個。l 控制成本。在考慮以上因數(shù)時還要盡量降低制作和日后使用的成本，看似報廢的設備其實還是有很大的使用價值的。l 堅持到底，做到最好。既然開始做了，就要做底，不夠好的地方就要改到滿意為止。1 設計方案隨著家用電器數(shù)量的增多和普及，用電量再逐漸的增高，有許多的家用電器使用的壽命并不長，其中最常見的原因就是，過壓導致家用電器的燒毀，因此，設計這一防止電器燒毀的系統(tǒng)是非常必要的。 1.1 設計思想本次的設計防止電器燒毀是需要安裝在電器內(nèi)，通過測試輸入電壓的大小來控制加在電器兩端的電壓。若電壓高于220V，加在電器中的電壓就會降低，無法達到開啟電壓，同時報警告知顧客電壓過大，以免燒壞電器應斷開開關(guān)。當電壓低于220V屬正常時，則電器正常工作。電路的總體框圖如下：電子開關(guān)報警器開啟變壓器開啟控制系統(tǒng)輸入電壓 圖1.11 總體框圖 1.2 電子開關(guān)電子開關(guān)采用專業(yè)電壓窗口比較器運用專業(yè)的電壓比較LM311。LM311的內(nèi)部采用射極接地，集電極開路的三極管集電極輸出方式。在使用時，必須外接上啦電阻，這種比較器允許輸出端并接在一起。比較器的工作原理： 當輸入電壓UiEh時，比較器A1的輸出端導通，而比較器A2的輸出端截止，此窗口比較器的輸出電平將由比較器A1輸出電平確定為低電平。當輸入電壓處于兩者之間時，比較器A1 A2輸出管均截止，窗口比較器輸出是由上拉電阻決定為高電平。圖1.2-1為專業(yè)電壓窗口比較器。圖1.2-1所示的電路元件等可以用集成芯片LM358代替。LM358包括兩個高增益、獨立的、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運放，適用于電壓范圍很寬的單電源，而且也適用于雙電源工作的方式，它的應用范圍包括傳感器放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運放的地方使用。LM358的特點有內(nèi)部頻率補償；低輸入偏流；低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流；共模輸入電壓范圍寬，包括接地；差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍；直流電壓增益高（約100db）；單位增益頻帶寬（約1Mhz）；電源電壓范圍寬：單電源（3V-30V），雙電源（1.5V-15V）;低功耗電流，適合于電池供電；輸出電壓擺幅大（0至Vcc-1.5V）?？紤]到傳感器的輸出電壓在1.5V到3V之間，LM358的單電源輸入電壓在3V到30V，所以使用專業(yè)的電壓比較器而沒有選擇使用LM358芯片.圖1.2-1 專用電壓比較器 1.3 報警器報警器由三極管和揚聲器組成。三極管使用NPN型三極管，三極管的發(fā)射級接在供電器的輸出端，基極接在比較器的輸出端。當駕駛室內(nèi)的酒精濃度超過一定值時電子開關(guān)開關(guān)關(guān)閉，VT2導通，揚聲器發(fā)聲，提醒駕駛員不要酒后駕車駕車；當駕駛室內(nèi)酒精含量不超標時，電子開關(guān)開啟，這時VT2處于截止狀態(tài)，揚聲器不發(fā)聲可以正常駕駛。 1.4 開關(guān)控制電路 由三極管與繼電器組成，當三極管導通時，通過繼電器給汽車的點火開關(guān)加電壓，當三極管截止時，繼電器斷開不給汽車的點火開關(guān)加電壓，無法開啟2 整體電路與工作原理 2.1 整體電路 圖2.1-1 總體電路 A1、A2、R3構(gòu)成專業(yè)窗口比較器，其中A1、A2為LM311，R3為上拉電阻；因為LM系列電壓比較器，是集電極開路輸出的，所以必須加上拉電阻，才能輸出高電平。 B為內(nèi)阻為8的揚聲器，其工作時的功率為0.25W。L為繼電器，當開關(guān)K閉合，并且功率放大器輸出高電平時，電路導通時則通過L耦合給點火開關(guān)12V開啟電壓。 2.2 工作原理本電路是由電子開關(guān)，報警器，開關(guān)控制電路組成。當加入電壓時，輸入電壓開始升高，高于220V，報警，VT1截止電器開關(guān)不能開啟，當?shù)陀?20V時VT1導通，報警器不報警，通過繼電器給電器加入所需電壓，電器啟動。 2.3 仿真波形 通過使用軟件protel對電路圖進行仿真。因為在庫文件中無法找到酒精傳感器的封裝元件等，所以在仿真時用的是電位器分壓方式來代替酒精傳感器的輸出電壓。在仿真時，考慮到驗證的方便性所以在專業(yè)窗口比較器中Eh接為12V的高電平，El結(jié)為5V的電壓。電路圖理想的仿真結(jié)果為當Vi小于5V時，負載揚聲器的功率為零，即不工作，當Vi大于5V時，負載揚聲器的功率逐漸變大，揚聲器工作。而仿真的結(jié)果為，當Vi低于5V時，負載揚聲器的功耗趨近于零但不為零，當Vi高于5V時，負載揚聲器功耗的變化是理想的。圖10為仿真波形，橫軸為輸入電壓Vi，縱軸為負載揚聲器的功率R【P】。 圖2.3-1 仿真波形3 結(jié)束語這個關(guān)于斷電器設計到此就結(jié)束了，無論完成這個設計的時間長短，都讓我獲益頗多，將所學的理論知識與實踐相結(jié)合，不論是在知識的鞏固還是對元件的了解與應用都是一個很大的提升。我的這個論題是“基于窗口比較器的斷電器”，一個系統(tǒng)不大，結(jié)構(gòu)簡單，但是帶給用戶價值是巨大的。參考文獻： 1 宋春榮:通用集成電路速查手冊,山東科學技術(shù)出版社,1995.7, P258-P3672 高吉祥:電子技術(shù)基礎實驗與畢業(yè)設計,電子工業(yè)出版社,2002.8, P367-P4663 呂思忠:數(shù)子電路實驗與畢業(yè)設計,哈爾濱工業(yè)大學出版社,2001.9, P226-P2654 謝自美:電子線路設計、實驗、測試,華中理工大學出版社,2000.2, P67-P1255 王琉銀:脈沖與數(shù)字電路,高等教育出版，1985.3, P189-P2566 夏路易：電路原理圖與電路板設計教程，希望電子出版社，2002.7，P162-P1887 曾興雯：高頻電子線路，高等教育出版社，2004.8，P132-P1678 樊昌信：通信原理，國防工業(yè)出版社，2010.9，P223-P2899 姜志海：單片機原理及應用，電子工業(yè)出版社，2009.2，P97-P13510 賀蘇寧：現(xiàn)代通信最新技術(shù)，清華大學出版社，2000.3，P129-P15311 康華光：電子技術(shù),第三版,高等教育出版, 2000.2, P67-P12512 譚博學：集成電路原理與應用,第二版,高等教育出版社,2002.7，P162-P18813 夏璐義：protel與電路設計,第一版,北京希望電子出版社2006.8，P178-P204 14 李忠：電子制作,電子制作雜志社,2009.8，P132-P156 15 楊素行：模擬電子技術(shù)基礎簡明教程,第三版,北京教育出版社,2009.8，P132-P156 16 黃根春：電子設計,電子工業(yè)出版,2009.8，P132-P156 17 高翔宇：高頻電