模電課程設(shè)計(jì)報(bào)告定時(shí)式電子催眠器

1、0 / 22 文檔可自由編輯打印鄭州科技學(xué)院鄭州科技學(xué)院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目 定時(shí)式電子催眠器 學(xué)生姓名 - 專業(yè)班級(jí) 11 級(jí)電科（1）班 學(xué) 號(hào) 201131001 院（系） 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)老師 李月英 完成時(shí)間 2013 年 5 月 17 日 1 / 22 文檔可自由編輯打印目 錄1 課程設(shè)計(jì)的目的.12 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求.22.1 課程設(shè)計(jì)的要求.22.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù).23 設(shè)計(jì)方案與論證.23.1 方案一.33.2 方案二.43.3 方案三.54 設(shè)計(jì)原理及功能說明.65 單元電路的設(shè)計(jì).86 硬件的制作與調(diào)試.96.1 仿真軟件 MULTISIM的簡(jiǎn)要介紹.96

2、.2 焊技術(shù).136.2.1 焊接工具及焊接材料的介紹.146.2.2 手工焊接方法.147 總結(jié).152 / 22 文檔可自由編輯打印參考文獻(xiàn).17附錄 1：總體電路原理圖.18附錄 2：元件清單.191 / 22 文檔可自由編輯打印1 課程設(shè)計(jì)的目的隨著人們生活節(jié)奏的加快， 失眠應(yīng)經(jīng)不僅僅是困擾老年人的問題，許多年輕人由于工作、家庭等問題也漸漸得加入了失眠大軍的行列。以前人們解決失眠最直接也是最有效的方法就是服用安眠藥，但是安眠藥不僅容易產(chǎn)生副作用容易讓人產(chǎn)生依賴性而且長(zhǎng)期服用會(huì)嚴(yán)重摧毀人得整個(gè)生理結(jié)構(gòu)。在這樣一種形勢(shì)下為了解決人的失眠問題而又盡可能小的傷害人得身體，讓失眠的人們更加容易地

3、進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)我和我的小組成員設(shè)計(jì)了這款定時(shí)式電子催眠器。這款定時(shí)式電子催眠器采用分類元件搭接而成，使電路的信號(hào)更加均勻穩(wěn)定，在其工作時(shí)會(huì)發(fā)出“嗒嗒嗒”聲同時(shí)二極管也會(huì)隨之閃爍，這適度而有節(jié)奏的響聲可以安靜情緒，鎮(zhèn)靜神經(jīng)，使人的大腦處于松弛狀態(tài)，具有一定的催眠作用，使失眠能夠快速地進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)。入睡后，催眠器由于電容的儲(chǔ)電量的有限性能自動(dòng)關(guān)機(jī)，不再消耗電能。經(jīng)過大量的臨床試驗(yàn)表明定時(shí)式電子催眠器能對(duì) 99%的患者起到一定的催眠作用，而且在使用該裝置的時(shí)候不會(huì)對(duì)人的身體產(chǎn)生副作用所以屬于綠色療法，既無毒副作用，又能使患者易接受，且效果明顯。該裝置制作簡(jiǎn)單，元件低廉易得，且操作方法簡(jiǎn)單，實(shí)為一種值得推廣的方

4、法所以具有良好的應(yīng)用前景?，F(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)大量的出現(xiàn)了該產(chǎn)品，而且形式和功能也各不盡相同，在這次模電課程設(shè)計(jì)中我和我的小組希望通過該裝置的設(shè)計(jì)、組裝、測(cè)試、調(diào)試與研究，力求找到一種功能效果更加明顯組裝調(diào)試更加簡(jiǎn)單便捷的產(chǎn)品。2 / 22 文檔可自由編輯打印2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求2.1 課程設(shè)計(jì)的要求1.本次課程設(shè)計(jì)分為三人一組。2.Q1 和 Q2 用 9011 NPN 型硅三極管，放大倍數(shù)大于 100 倍，Q3 用 9013 NPN 型硅三極管，放大倍數(shù)大于 100 倍，Q4 用 9012型 PNP 型硅管，放大倍數(shù)大于 50 倍。3.可以改變 R1 和 C1 的值來改變電路的工作時(shí)間。4.C

5、1 和 C2 為電解電容，SB 為小型按鍵開關(guān)。5.設(shè)計(jì)時(shí)間為一周。6.制作出 PCB 板。7.打印出課程設(shè)計(jì)報(bào)告。2.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)1.理解定時(shí)式電子催眠器的工作原理。2.理解各元件在電路中的工作原理。3.首先要進(jìn)行課題的選擇與討論，然后進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真再進(jìn)行電子元器件的組裝。4.會(huì)使用萬用表對(duì)二極管、三極管等元件的各個(gè)銀角的極性的識(shí)別。5.掌握各個(gè)元件的插裝技術(shù)及 PCB 電路板的印刷技術(shù)。6.掌握基本的電子焊接工藝。7.對(duì)已經(jīng)組裝好的產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)評(píng)和調(diào)試以完善其缺陷。3 設(shè)計(jì)方案與論證3 / 22 文檔可自由編輯打印3.1 方案一定時(shí)電路與超頻振蕩電路，如圖 3-1 所示。由三極管

6、Q1 與Q2 阻容元件 R1、C1 構(gòu)成,輕輕按一下 開關(guān) SB，Q1、Q2 通過 R1 與 SB 獲得基極偏置電流迅速導(dǎo)通，發(fā)射極端輸出高電平，三極管 Q3 與 Q4 組成,振蕩器立即起震，揚(yáng)聲器就發(fā)出噠噠震蕩聲，同時(shí) LED 還會(huì)發(fā)出與聲音同步的綠色閃光。在按下 SB 的同時(shí)，電容 C1 將通過 SB 被迅速充電,因充電時(shí)間常數(shù)很小，C1 將很快充至電源電壓，松開 SB 后電容 C1 將通過電阻 R1向 Q1 基極放電， 維持 Q1,Q2 繼續(xù)保持導(dǎo)通狀態(tài)，發(fā)射極端輸出高電平，振蕩器立即起震，揚(yáng)聲器 就發(fā)出噠噠震蕩聲，同時(shí) LED 還會(huì)發(fā)出與聲音同步的紅色閃光。約一個(gè)小時(shí)后，C1 儲(chǔ)存電荷

7、基本放完 Q1、Q2 就退出導(dǎo)通狀態(tài)恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)Q3、Q4 因失去應(yīng)有的的基極偏置電流也被迫停震，聲光信號(hào)停止，催眠器就處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，基本不再消耗電能。4 / 22 文檔可自由編輯打印SW-PB1000FC14.7FC247FC31.5MR19011Q19011Q29013Q3100KR23AX31BQ4B12LEDS3VC圖 3-1 原理圖3.2 方案二 時(shí)基電路 555 構(gòu)成一個(gè)極低頻振蕩器如圖 3-2 所示，輸出一個(gè)個(gè)短的脈沖，使揚(yáng)聲器發(fā)出類似雨滴的聲音。揚(yáng)聲器采用 2英寸、8 歐姆小型動(dòng)圈式。雨滴聲的速度可以通過 100K 電位器來調(diào)節(jié)到合適的程度，如果在電源端增加一簡(jiǎn)單的定時(shí)開關(guān)，則

8、可以在使用者進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)后及時(shí)切斷電源。5 / 22 文檔可自由編輯打印圖 3-2 原理圖3.3 方案三雨滴聲電子催眠器電路圖如 3-2 所示，電路由高壓發(fā)生器、整流器及兩個(gè)氖泡弛張振蕩器組成。高壓發(fā)生器由三極管 VT、線圈 L1-L3 等組成，按下開關(guān)“SB”后，L1、L2 與 VT 組成的電感反饋型振蕩器立即起振，振蕩電壓經(jīng)線圈 L 升壓約獲得 300 V 的高壓。此高壓經(jīng)二極管 VD 整流，向電容 C1 充電，故在電容 C1 兩端可獲得高壓直流源。氖泡 V1、壓電陶瓷片 B1、電阻R2 及 V2、B2、R3 分別組成兩個(gè)張弛振蕩器。其起振原理：C1的直流高壓源經(jīng)電阻 R2、R3 分別向壓電陶

9、瓷片 B1、B2 充電(HTD27 A 型陶瓷片約有 0.017uF 的電容量)，當(dāng)此電壓充至氖泡 V1(或 V2)的啟輝電壓時(shí)(約 6080 V)，氖泡放電導(dǎo)通，壓電陶瓷片上積累的電荷就被泄放，電壓下降，當(dāng)降至氖泡的啟輝電壓時(shí)，氖泡停止輝光呈關(guān)斷狀態(tài)，壓電陶瓷片將繼續(xù)通過電阻R2、R3 充電使電壓不斷上升如此周而復(fù)始形成振蕩。壓電陶瓷片在放電過程中，其兩端電壓有較大的變化，由于壓電效應(yīng)，壓電陶瓷發(fā)生機(jī)械振動(dòng)，因而就發(fā)出類似雨滴聲的“喀、喀”響6 / 22 文檔可自由編輯打印聲。 圖 3-3 原理圖3.4 結(jié)論及選取方案方案一的元件選取、電路圖及原理都較方案二、方案三簡(jiǎn)單且都是由簡(jiǎn)單的三極管、

10、電阻、電容等這些我們所熟悉的元件組成便于我們的組裝而成，而且具有造價(jià)低廉、能夠很好地實(shí)現(xiàn)其催眠效果等優(yōu)點(diǎn)，所以我們選取了方案一。4 設(shè)計(jì)原理及功能說明定時(shí)電子催眠器的電路圖如 4-1 所示，電路主要有定時(shí)電路與超頻振蕩電路組成。7 / 22 文檔可自由編輯打印SW-PB1000FC14.7FC247FC31.5MR19011Q19011Q29013Q3100KR23AX31BQ4B12LEDS3VC圖 4-1 原理圖圖中三極管 Q3 與 Q4 組成互補(bǔ)型超低頻自激多諧振蕩器，電路起震與否主要取決于電阻 R2 左端即三極管 Q2 發(fā)射極的電位高低，三極管 Q1 與 Q2 阻容元件 R1，C1 構(gòu)

11、成定時(shí)電路，平時(shí)因按鍵開關(guān) SB 處于常開狀態(tài)，R1 左端為低電平 Q1、Q2 處于截止?fàn)顟B(tài)，R2 左端被懸空，振蕩器失去應(yīng)有的基極偏置電流，電路不起震整機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)。定時(shí)電路，由三極管 Q1 與 Q2阻容元件 R1、C1 構(gòu)成，輕輕按一下開關(guān) SB、Q1、Q2 通過 R1與 SB 獲得基極偏置電流迅速導(dǎo)通，發(fā)射極端輸出高電平。超頻振蕩電路，三極管 Q3 與 Q4 組成，振蕩器立即起震，揚(yáng)聲器就發(fā)出“噠噠”震蕩聲，同時(shí) LED 還會(huì)發(fā)出與聲音同步的紅色閃光，在按下 SB 的同時(shí)，電容 C1 將通過 SB 被迅速充電，因充電時(shí)間常數(shù)很小，C1 將很快充至電源電壓，松開 SB 后，電容C1 將通

12、過電阻 R1 向 Q1 基極放電，維持 Q1、Q2 繼續(xù)保持導(dǎo)通狀態(tài)。晚上臨睡前，只要輕輕按一下開關(guān) SB、Q1、Q2 通過 R18 / 22 文檔可自由編輯打印與 SB 獲得基極偏置電流迅速導(dǎo)通，發(fā)射極端輸出高電平，振蕩器立即起震，揚(yáng)聲器就發(fā)出“噠噠”震蕩聲，同時(shí) LED 還會(huì)發(fā)出與聲音同步的紅色閃光，在按下 SB 的同時(shí)，電容 C1 將通過SB 被迅速充電，因充電時(shí)間常數(shù)很小，C1 將很快充至電源電壓，松開 SB 后，電容 C1 將通過電阻 R1 向 Q1 基極放電，維持Q1、Q2 繼續(xù)保持導(dǎo)通狀態(tài)，所以催眠器依然可以發(fā)出誘人入睡的噠噠聲，使入睡者很快入睡，約一個(gè)小時(shí)后，C1 儲(chǔ)存電荷基本

13、放完，Q1、Q2 就退出導(dǎo)通狀態(tài)恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)，Q3、Q4 因失去應(yīng)有的的基極偏置電流也被迫停震，聲光信號(hào)停止，催眠器就處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，基本不再消耗電能。5 單元電路的設(shè)計(jì)單元電路圖SW-PB1000uFC11.5MR19011Q19011Q2圖 5-1 單元電路 19 / 22 文檔可自由編輯打印100KR23AX31BQ49013Q34.7uFC247uFC312LED3vSW-SPST圖 5-2 單元電路 2當(dāng)開關(guān) S 閉合后 C3 處于充電狀態(tài)此時(shí)三極管 Q1、Q2 處于截止?fàn)顟B(tài)當(dāng) SB 再閉合時(shí)Ibe=3V/1.5M=0.2mA此時(shí)三極管 Q1、Q2 的基極得到一個(gè)偏置電流電流到 Q3

14、會(huì)被放大 10000 倍此時(shí)的電流 I=2A此時(shí) C2 兩端的瞬時(shí)電壓為 200V此時(shí) Q3、Q4 會(huì)在震蕩電壓的作用下使喇叭發(fā)出“噠噠”聲。10 / 22 文檔可自由編輯打印6 硬件的制作與調(diào)試6.1 仿真軟件 Multisim 的簡(jiǎn)要介紹Multisim 是 Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以 Windows 為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)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。Multisim 對(duì)電路進(jìn)行仿真分析的基本過程，只是在繪電路

15、圖時(shí)還需要接入所需要的儀器儀表，構(gòu)成完整的實(shí)驗(yàn)電路。在進(jìn)行數(shù)字電路仿真或模擬電路瞬態(tài)分析時(shí)，不需要設(shè)置仿真類型和參數(shù)，只需要打開虛擬的電源開關(guān)即可進(jìn)行仿真，顯示仿真結(jié)果。Multisim 為用戶提供了數(shù)量眾多的元器件，被分門別類地存放在多個(gè)器件庫中。在繪制電路圖時(shí)只需打開器件庫，再用鼠標(biāo)左鍵選中要用的元器件，并把它拖放到工作區(qū)即可。當(dāng)光標(biāo)移動(dòng)到元器件的引腳時(shí)，會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)帶十字的黑點(diǎn)，進(jìn)入到連線狀態(tài)。單擊鼠標(biāo)左鍵確認(rèn)后，移動(dòng)鼠標(biāo)即可實(shí)現(xiàn)連線，搭接電路原理圖既方便又快捷，就像在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)一樣。1.用 multism 仿真之后仿真圖如圖 6-1 所示11 / 22 文檔可自由編輯打印C18

16、00FC24.7FC347FJ1Key = A R2100kQ1BJT_NPN_4T_VIRTUALLED1V13 V J2Key = A Q2BJT_NPN_4T_VIRTUALQ32N2923Q4PN5139XSC1ABExt Trig+_+_R10.5M圖 6-1 仿真圖2.按如下實(shí)物圖進(jìn)行裝配12 / 22 文檔可自由編輯打印圖 6-2 裝配圖 113 / 22 文檔可自由編輯打印圖 6-3 裝配圖 23.二極管、C1、C2 長(zhǎng)銀角為正極4.9011、9013、3AX81B 用萬用表測(cè)量后確定 e、b、c 三極5.電阻 R1 為棕黃藍(lán)綠棕 1.5M，電阻 R2 為棕橙黑黑棕 100K6

17、.焊接時(shí)應(yīng)注意焊接方法焊接出的產(chǎn)品應(yīng)符合焊接要求，排版布局合理避免虛焊漏焊，外觀整齊美觀。7.安放上電池以后先閉合 S 對(duì)電容 C3 進(jìn)行充電然后再閉合按一下開關(guān) SB 這是整個(gè)電路正常工作喇叭會(huì)發(fā)出“嗒嗒”聲同時(shí)紅色二極管會(huì)隨聲音閃爍直到電容 C3 中的電放完為止。6.2 焊技術(shù) 14 / 22 文檔可自由編輯打印焊接是通過加熱、加壓，或兩者并用，使同性或異性兩工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的加工工藝和聯(lián)接方式。焊接應(yīng)用廣泛，既可用于金屬，也可用于非金屬。一個(gè)電子裝置由若干個(gè)電子元件組成，各個(gè)電子元件通過焊接連接成為一個(gè)完整的電路，焊接技術(shù)的優(yōu)劣直接影響裝置是否正常運(yùn)行和質(zhì)量的好壞。6.2.1 焊接工具

18、及焊接材料的介紹1.電烙鐵是焊接電子元器件的重要工具，直接影響著焊接的質(zhì)量。電烙鐵從結(jié)構(gòu)上分為外熱式和內(nèi)熱式兩種。常用的有75W、45W、25W、20W 等。選擇電烙鐵要根據(jù)焊接任務(wù)的不同，選用不同功率的電烙鐵。一般焊接半導(dǎo)體元器件選用 20W電烙鐵即可。新的電烙鐵使用前要進(jìn)行“上錫” 。首先將烙鐵頭挫干凈，然后把電烙鐵通電加熱，預(yù)熱一會(huì)兒之后將烙鐵頭粘上松香，再用烙鐵頭將焊錫絲熔化，將烙鐵頭上薄薄的鍍上一層錫。防止電烙鐵長(zhǎng)時(shí)間加熱因氧化使烙鐵頭被“燒死”不再“吃錫” 。 2.焊料是將被焊物體牢固的焊接到電路板上。焊料熔點(diǎn)比被焊物熔點(diǎn)低很多，否則容易和被焊物連在一起。一般的電子元件用焊料是錫鉛

19、比例為 3:2 的焊錫，其低熔點(diǎn)僅為 180 攝氏度左右，用 25W30W 的電烙鐵就可以熔化。焊錫通常制作成管狀焊錫絲，內(nèi)芯有松香做助焊劑。助焊劑的作用是去除焊件表面的氧化物，加熱時(shí)防氧化，幫助焊料流動(dòng)，減少表面張力，提高焊接質(zhì)量。一般用松香（固態(tài)）或松香水（松香加酒精做的液態(tài)助燃劑）6.2.2 手工焊接方法15 / 22 文檔可自由編輯打印 焊接的手法為左手食指中指夾住焊錫絲，右手拿住電烙鐵，烙鐵頭隨著錫絲走。手工焊接的握電烙鐵的方法，有正握、反握及握筆式三種。焊接元器件及維修電路板時(shí)以握筆式方便為主，焊接時(shí)切記要注意安全。 1.正確的焊接方法是：備施焊、加熱焊件、加焊錫、去焊錫和去烙鐵。

20、(1)準(zhǔn)備施焊：準(zhǔn)備好焊錫絲，預(yù)熱好電烙鐵。(2)加熱焊件：將烙鐵頭接觸到焊接點(diǎn)，使被焊引線和焊盤加熱。(3)加焊錫：當(dāng)焊件加熱到一定溫度后，放上焊錫絲，焊錫絲能夠立即沾附到被焊件上。(4)去焊錫：當(dāng)熔化一定量的焊錫后，將焊錫絲移開。(5)去烙鐵：當(dāng)焊錫絲安全濕潤(rùn)焊點(diǎn)后，朝大約 45 度方向迅速移開電烙鐵。 2.焊接的注意事項(xiàng)：(1)焊件要先進(jìn)行表面處理：一般焊件表面都被氧化，需要表面處理，去除表面污垢，氧化膜等等。采用機(jī)械刮磨或酒精清洗。(2)對(duì)元件引腳進(jìn)行鍍錫：對(duì)導(dǎo)線、引腳的焊接部位要進(jìn)行焊錫潤(rùn)滑，也稱上錫。(3)焊料量的控制：焊點(diǎn)的焊錫量要適量，不可過多或過少。(4)焊點(diǎn)的質(zhì)量：焊接質(zhì)量的好壞以焊點(diǎn)圓滑，光亮為好。7 總結(jié)經(jīng)過一個(gè)禮拜時(shí)間從設(shè)計(jì)到仿真再到元器件的購(gòu)買及焊接調(diào)試，讓我真正地將模電知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐。此次制作的產(chǎn)品個(gè)人感覺還是比較完善的，能夠較理想的發(fā)揮其催眠作用，當(dāng)然也有美中不足的地方比如開關(guān)的購(gòu)買不太合理，其次電路的設(shè)計(jì)太過簡(jiǎn)單等。雖然這次課程設(shè)計(jì)困難重重但16 / 22 文檔可自由編輯打印在我們小組的團(tuán)結(jié)努力之下都一一克服了讓我體會(huì)到了成功的喜悅