電子調(diào)光控制器的設(shè)計報告

1、推南呼崑摩院課程設(shè)計報告題 目:電子調(diào)光控制器的設(shè)計報告學(xué)生姓名：楊康寧學(xué)生學(xué)號：1314030235系別：電子工程學(xué)院專業(yè)：通信工程屆另U：13級指導(dǎo)教師：廖曉緯淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2015屆課程設(shè)計報告電子調(diào)光控制器的設(shè)計學(xué)生：楊康寧指導(dǎo)老師：廖曉緯通信工程13級2班目錄1課程設(shè)計的任務(wù)與要求1.1課程設(shè)計的任務(wù)1.2課程設(shè)計的要求1.3課程設(shè)計的研究基礎(chǔ)2調(diào)光控制系統(tǒng)方案制定2.1實驗原理2.2流程框圖3調(diào)光控制系統(tǒng)方案設(shè)計3.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計3.2系統(tǒng)整體電路圖4調(diào)光控制系統(tǒng)仿真和調(diào)試4.1仿真軟件介紹4.2系統(tǒng)仿真實現(xiàn)4.3數(shù)據(jù)分析5總結(jié)5.1設(shè)計小結(jié)與收獲體會

2、6參考文獻7附錄淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2015屆課程設(shè)計報告1課程設(shè)計的任務(wù)與要求1.1課程設(shè)計的任務(wù)設(shè)計用電子控制的調(diào)光控制器。1.2課程設(shè)計的要求燈光控制應(yīng)滿足亮度變化平穩(wěn)且單調(diào)變化，不會發(fā)生忽暗狐明現(xiàn)象。1.3課程設(shè)計的研究基礎(chǔ)本設(shè)計為基于可控硅的調(diào)光電路?？煽毓?，是可控硅整流元件的簡稱，是一 種具有三個PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件，亦稱為晶閘管。具有體積小、 結(jié)構(gòu)相對簡單、功能強等特點，是比較常用的半導(dǎo)體器件之一?？煽毓枋?P1N1P2N四層三端結(jié)構(gòu)元件，共有三個 PN結(jié)，分析原理時，可以把它看作由一 個PNP管和一個NPN管所組成。它具有一個重要的特點一一如果陽極或控制極

3、外 加的是反向電壓，晶閘管就不能導(dǎo)通?？刂茦O的作用是通過外加正向觸發(fā)脈沖使 晶閘管導(dǎo)通，卻不能使它關(guān)斷。那么，用什么方法才能使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷呢 使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，可以斷開陽極電源或使陽極電流小于維持導(dǎo)通的最小值（稱為維持電流）。如果晶閘管陽極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動直流電 壓，那么，在電壓過零時，晶閘管會自行關(guān)斷。利用這一特點我們可以實現(xiàn)調(diào)光 控制電路的設(shè)計。2調(diào)光控制系統(tǒng)方案制定2.1實驗原理若實現(xiàn)調(diào)光功能，即是改變燈泡輸出功率的大小，可以從改變其電壓大小入 手。通過所設(shè)計的電路來調(diào)節(jié)其端電壓從而達到調(diào)光的目的。此功能的具體實現(xiàn)可用一整流電路和一脈沖單元電路組合來實現(xiàn)。 整流電路

4、用于實現(xiàn)其交流電變成 直流電，而脈沖單元電路則用于產(chǎn)生觸發(fā)脈沖去觸發(fā)整流電路從而可調(diào)節(jié)其整流 電路的導(dǎo)通角進而調(diào)節(jié)其可控整流電路的直流平均輸出電壓，進而達到調(diào)節(jié)燈泡亮度的目的。2.2流程框圖淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2015屆課程設(shè)計報告3調(diào)光控制系統(tǒng)方案設(shè)計3.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計此電路包含兩個單元電路，可控整流電路與脈沖單元電路即弛張振蕩器淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2015屆課程設(shè)計報告如上圖所示，其為可控整流電路：通過控制晶閘管觸發(fā)角的大小和導(dǎo)通與關(guān) 斷，可得到其輸出電壓波形如圖下所示其工作原理如下：在開關(guān)閉合前，晶閘管為關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)S閉合時，在上半周期，且觸發(fā)角未到達

5、時，其輸出電壓為零，當(dāng)在特定時刻有觸發(fā)脈沖時， 晶閘管VS開始導(dǎo)通，此時其輸出波形與輸入波形相同，當(dāng)輸入電壓過零時，流 過晶閘管的電流也為零，此時晶閘管關(guān)斷，從而進入下半周期。在觸發(fā)角到達前， 輸出波形也為零，在觸發(fā)角到達時，輸入與輸出波形大小相同相位相反， 以后重 復(fù)次過程，便得到如上圖所示輸出電壓波形。通過改變觸發(fā)角的大小，可以改變 輸出的直流平均電壓的大小?；茨蠋煼秾W(xué)院電氣信息工程學(xué)院2015屆課程設(shè)計報告上圖為脈沖單元電路的電路圖，對于此脈沖單元電路先令 R6為一固定值，且 令R=R2+R(固)，接通電源，則有兩路電流流通。電流IR經(jīng)電阻R對電容C1進行充電，起始電流為ICO=U2/R

6、充電時間常數(shù)為RC,電容C1上的電壓UC按指 數(shù)規(guī)律上升。另一路電流I2從R2經(jīng)B1,B2流向R3和R5,其數(shù)值為 I2=U1/(R2+RBB+R3/R5)般只有幾毫安。在電容上電壓上升到管子的峰值電壓 UP以前，單結(jié)晶閘管VT截止，所以當(dāng)電容C1處以充電過程時，R3兩端沒有脈 沖輸出。當(dāng)UC上升到UP時，管子E-B1和E-B2結(jié)突然導(dǎo)通，電容C1通過E-B1和E-B2 結(jié)和R3, R5回路放電，由于管子導(dǎo)通后 RB1, RB2急劇減小，R3,R5又很小，所 以起始電流很大，IE由幾微安躍變到幾十毫安，使 R3,R5兩端電壓U3, U5產(chǎn)生 跳變。隨著電容的放電，UC按指數(shù)規(guī)律下降，降到谷點電

7、壓 UV時，管子又重新 截止，放電過程結(jié)束，IE約等于零，R3, R5兩端的電壓出現(xiàn)負跳變完成了一個 脈沖過程。放電過程結(jié)束的瞬間，電源U2又開始向電容C1重新充電，開始了第 二次充放電過程，產(chǎn)生第二個輸出脈沖。周而復(fù)始的重復(fù)震蕩，就獲得了電容C上電壓UC的連續(xù)鋸齒波和負載電阻R3.R5上電壓UR3.UR5的間斷尖頂脈沖波。如下圖所示?；茨蠋煼秾W(xué)院電氣信息工程學(xué)院2015屆課程設(shè)計報告為了使次電路能產(chǎn)生連續(xù)震蕩，必須保證在電容C1的充放電過程中單結(jié)晶體管能夠可靠地導(dǎo)通和截止。為此，電路應(yīng)該滿足一下兩個條件：(U2-U6)/R>I6,(U2-UV)/R<IV.如果不滿足前一個條件，單

8、結(jié)晶體管就不能導(dǎo)通，如果不 滿足后一個條件，則管子一經(jīng)導(dǎo)通就不能截止。由此兩式可確定R的阻值，大體 范圍在幾千歐到幾千千歐。R2可選用2千歐的，R6為一帶開關(guān)電位器，其阻值 最大可為30千歐即可。為了使IE能從幾微安跳變到幾十毫安，則 R3, R5的阻 值不應(yīng)過大，則選1.5千歐和1千歐的即可。又開始電流為幾毫安，則R4的阻值也應(yīng)在R2,R3之間，可選用1.2Q千歐的電阻即可。3.2系統(tǒng)整體電路圖淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2015屆課程設(shè)計報告:二 2 工 :kN意TGPH丄 N40EGP-5一ko<3-«? 50 INrD3D41N40Q7GPlN4007GP r-F r

9、一 r I . r r r r Is If -SKQ -,R2l«T 2百 3QkD - R6R4R5vjkQCl-h200nF4調(diào)光控制系統(tǒng)仿真和調(diào)試4.1仿真軟件介紹Multisim 是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以 Windows為基礎(chǔ)的仿真淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2015屆課程設(shè)計報告工具，適用于板級的模擬/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。工程師們可以使用Multisim 交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim 提煉了 SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPI

10、CE技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。 通過Multisim 和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成 從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。本次設(shè)計選用的為 multisim 10 版本。利用Multisim 10 工具對電路環(huán) 境和電路過程進行仿真，花費少，效率高，而且結(jié)果快捷、準(zhǔn)確、形象。4.2系統(tǒng)仿真實現(xiàn)在工程電路圖界面連接好電路后點擊仿真按鈕。會發(fā)現(xiàn)隨著電位器R6的阻值改變，燈泡兩端電壓會隨之增加，亮度也會增加，證明了燈光的可調(diào)性。4.3數(shù)據(jù)分析表R6的位置/%UX1/V1082.4412099.

11、92530112.12550140.17480192.2455總結(jié)5.1設(shè)計小結(jié)與收獲體會通過本次實訓(xùn)，極大地豐富和鍛煉了我的思維能力和實踐動手能力，同時讓我聯(lián)想到此次我們的數(shù)電實訓(xùn)項目-電子調(diào)光控制器與模擬電子技術(shù)、電子測量 與儀器、電路分析及實用電源的緊密聯(lián)系， 讓我意識到學(xué)好各門學(xué)科，力爭全面 發(fā)展額重要意義。由于我的理論知識不夠熟練、扎實，動手能力不夠強，所以在 項目策劃和籌備過程中走了不少彎路， 結(jié)果白費了力氣，浪費了精力，卻收效甚淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2015屆課程設(shè)計報告微。因此，學(xué)習(xí)中應(yīng)多與實際應(yīng)用相聯(lián)系?？傊?，通過這次設(shè)計，不僅使我對所 學(xué)過的知識有了一個新的認識。而且提高了我分析問題及動手操作的能力。使我的綜合能力有了一個很大的提高。6、參考文獻1 謝自美電子線路設(shè)計實驗測試.武漢:華中科技大學(xué)出版社.20062 康華光，陳大欽，張林電子技術(shù)基礎(chǔ).華中科技大學(xué)出版3 童詩白，華成英模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)