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文檔簡介
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
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