穩(wěn)壓電源和聲光控電路設計報告——熊漢輝.

1、電工電子綜合制作課程設計報告題目：穩(wěn)壓電源和聲光控電路二級學院機電工程學院年級專業(yè)15動力本學號1501250026學生姓名熊漢輝指導教師晏志勇教師職稱副教授報告時間：2017年1月1日目錄前言 2第一章任務分析 31.1、電子制作目的31.2、電子制作要求31.3、電子制作所用的元器件極其功能 3第二章電路原理 52.1、直流穩(wěn)壓電源的工作原理 52.2、直流穩(wěn)壓電源原理圖 62.3、聲光控電路的工作原理 62.4、聲光控各部電路及原理分析 8第三章工具、材料清單及元器件說明 93.1 .電子制作工具介紹（萬用表檢測元器件、電鉻鐵、錫等）10（1）電烙鐵的選擇與檢測 10（2）萬用表檢測元器

2、件 111、電容器簡易測試 112、：極詢勺檢測 113、三極管的檢測 113.2、元器件清單： 121、電阻的讀法 122、電容 133、電容的特性: 13第四章結語 154.1 .電路安裝154.2. 故障分析 154.3實驗現象154.4總結報告164.5調試及不完善之處 16.、八、-刖言在學校、機關及廠礦的公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道里普遍使用的都是機械手動開關。由于機械手動開關經常被人為撥動，致使用了一段時間后就開始出現各種各樣的原因使許多燈泡點亮長明的現象，這樣既縮短了燈泡的壽命，又浪費了國家的電量，為國家、單位、個人造成了很多的經濟 損失。另外，由于頻繁開關或其他的人為因素，

3、墻壁開關的損壞率很咼，既 增大了維修量、浪費了資金，又容易造成事故隱患。所以，應該要改善一下 這種現象，設計一種既安全又簡單方便的新型墻壁開關， 為消除事故隱患做 足準備。本項目研究的是一種利用聲、光雙重控制功能的無觸點開關。開關控制 電路主要由聲控部分、光控部分和延時處理部分組成。白天光控電路對外界 光亮程度進行檢測，由于光亮程度較強，光敏電阻呈現小電阻為低電平，無 論多大的聲音干擾也不能開燈，從而實現白天燈泡不亮。晚上或遇到陰天， 光敏電阻感受到較暗的光強度并輸出較大的電阻為高電平，遇到聲響時，通過聲控電路使燈泡自動點亮，并實現延時，從而實現自動控制。而且對于聲 音感知的靈敏度和對光強度感

4、知的靈敏度以及延時時間能夠調節(jié)，即可以人為的設定延時時間。這種開關特別適用于住宅樓、辦公樓樓道、走廊、倉庫、地下室及廁 所等公共場所的照明燈的自動控制，是一種集聲、光、延時于一體的既節(jié) 電又方便的自動控制開關。此外開關還采用兩線制工作方式，即開關對外 只有兩個引腳，所以能直接取代普通機械開關以簡化安裝。第一章任務分析1.1、電子制作目的1、學習基本理論在實踐中綜合運用的初步經驗，掌握模擬電路設計的基 本方法、設計步驟，培養(yǎng)綜合設計與調試能力。2、學會直流穩(wěn)壓電源以及聲光控的設計方法和性能指標測試方法。3、培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。4、學會焊接的基本方法和技巧。5、學會電路原理

5、圖在實物中焊接過程中走線。1.2、電子制作要求（一）穩(wěn)壓電源：根據相關電路圖與工作原理，充分運用變壓器、電容等電 路元件設計一個低成本直流穩(wěn)壓電源。 設計需要包括整流濾波電路設計、 穩(wěn) 壓電路設計、穩(wěn)流電路設計、DC/DC轉換器設計、采用低輸入/低輸出電壓 差穩(wěn)定電路解決好穩(wěn)壓電路的功耗問題；解決好輸出電壓的紋波問題和輸出 電流的保護問題。（二）聲光控電路：實現一個由聲音和環(huán)境亮度共同控制的開關，使其能自動控制電路在白天時斷開，黑暗條件下，有聲音出現時，可控硅導通，驅動 燈泡發(fā)光，并開始進入延時狀態(tài)，一段時間后可控硅自動斷開，燈泡熄滅節(jié) 能環(huán)保，可用于樓梯、廁所燈公共場所的自動管理。1.3、電

6、子制作所用的元器件極其功能1. LM317 7是應用最為廣泛的電源集成電路之一， 它不僅具有固定式三端 穩(wěn)壓電路的最簡單形式，又具備輸出電壓可調的特點。此外，還具有調 壓范圍寬、穩(wěn)壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優(yōu)點。lm317是可調節(jié)3端正電壓穩(wěn)壓器，在輸出電壓范圍 1.2伏到37伏時能夠提供超過1.5安的電流，此穩(wěn)壓器非常易于使用。2. CD4011是四組2輸入與非門，當兩輸入端有一個輸入為0,輸出就為1。 當輸入端均為1時，輸出為0。3. LM358內部包括兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，色和于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在 推薦的工作條件下，電

7、源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感 放大器、直流增益模組，音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供的使用運算放大器的場合。4. 555定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規(guī)模集成器件。555定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5v16v工作，7555可在318v工作，輸 出驅動電流約為200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS或者模擬電平 兼容。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產生與變換 電路。5. LM358內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，適合于電影院電壓范圍很寬的

8、單電源使用，也適用于雙電源工作模式， 在推薦的工作條件下，電源電流于電源電壓無關。它的使用范圍包括傳 感放大器、直流增益模組、音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供的使用運算放大器的場合。3第二章電路原理2.1. 直流穩(wěn)壓電源的工作原理直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成，見圖1。T工頻交流脈動直流負 載直流圖1直流穩(wěn)壓電源方框圖其中：(1) 電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網220V交流電壓變換成符 合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確 定。(2) 整流電路：禾I用單

9、向導電元件，把 50Hz的正弦交流電變換成脈 動的直流電(3) 濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾 除，從而得到比較平滑的直流電壓。(4) 穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流 電網電壓和負載的變化而變化。整流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖2所示。在u2的 正半周內，二極管 D1、D2導通，D3、D4截止；u2的負半周內，D3、D4導通，D1、D2截止。正負半周內部都有電流流過的負載電阻Rl，且方向是致的。電路的輸出波形如圖3所示。u2DiD£f 2Rl 7 Daf 2UO圖2整流電路在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內導

10、電，所以流過每個 二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即lf=；i°1 。電路中的每 只二極管承受的最大反向電壓為 2U 2（U2是變壓器副邊電壓有效值）。在設計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能 突變的特點，將電容器和負載電容并聯或電容器與負載電阻串聯，以達到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=（1.1I =121.2）U2，直流輸出電流：。1 一（1.52）（12是變壓器副邊電流的有效值。），穩(wěn)壓 電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路?？傮w原理電路見圖4。2.2、直流穩(wěn)壓電源原理圖2.3、聲光控電路的工作原理聲光控延電路，顧名思

11、義，就是用聲音來控制開關的 開啟"，經過若干秒后 延時開關 自動關閉"。因此，整個電路的功能就是將聲音信號處理后，變?yōu)殡娮?開關的開動作。明確了電路的信號流程方向后，即可依據主要元器件將電路劃分 為若干個單元，由此可畫出如圖2-2所示的方框圖。圖2-2聲光控電路方框圖聲光控照明電路原理圖如圖2-3所示。電路中的主要元器件是使用了數字集成電路CD4011,其內部含有4個獨立的與非門DiD4,使電路結構簡 單，工作可靠性高。圖2-3聲光控電路原理圖聲音信號被駐極體話筒BM接收并轉換成電信號，經 Ci耦合到VT的基 極進行電壓放大，放大的信號送到與非門（VDi）的2腳，R4、R7

12、是VT的偏置 電阻，C2是電源濾波電容。為了使聲光控開關在白天開關斷開， 即燈不亮，由光敏電阻RG等元件組 成光控電路，R5和RG組成串聯分壓電路，夜晚環(huán)境無光時，光敏電阻的阻值 很大，RG兩端的電壓高，即為高電平期間t=2 nRC3,改變R8或C3的值，可 改變延時時間，滿足不同目的。D3和D4構成兩級整形電路，將方波信號進行 整形。當C3充電到一定電平時，信號經與非門 D3、D4后輸出為高電平，使單 向可控硅導通，電子開關閉合；C3充滿電后只向R8放電，當放電到一定電平 時，經與非門D3、D4輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關斷開，完成一次完整的電子開關由開到關的過程。二極管VDiV

13、D4將220V交流進行橋式整流，變成脈動直流電，又經Ri降壓，C2濾波后即為電路的直流電源，為 BM、VT、IC芯片等供電。2.4、聲光控各部電路及原理分析：1、用LM358接成的聲控放大電路原理圖:2、用LM358接成電壓跟隨器，管控電路原理圖:圖3-2光控電路3、將NE555的6腳和2腳相連作為信號輸入端即可構成施密特觸發(fā)器。施 密特觸發(fā)器可對輸入波形進行變換和整形，最重要的特點是能夠把變化緩慢 的輸入信號整形成邊沿陡峭的矩形脈沖，它的電壓傳輸特性是一條具有滯回 特性的曲線，即觸發(fā)器輸出由低電平變?yōu)楦唠娖胶透唠娖阶優(yōu)榈碗娖剿鶎?的閾值電壓是不同的。其內部電路和波形如下圖所示：4、用741

14、22為可重復單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，根據其輸入脈沖寬度tw二RextCext ln 2實現延時5s5、總的電路的設計是將聲控放大電路、管控電路、555構成的施密特觸發(fā)器和74122構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組合起來，這樣即可以實現聲控、光控、波 形整形和延時的功能。9第三章工具、材料清單及元器件說明3.1. 電子制作工具介紹（萬用表檢測元器件、電鉻鐵、錫等）（1）、電烙鐵的選擇與檢測1、電烙鐵外熱式電烙鐵內熱式電烙鐵2、電烙鐵功率的選用電烙鐵的功率應視焊點的面積大小而定。焊點大時散熱速度也快，因此 選用的電烙鐵功率也應該大些。焊接印刷線路板、無線電元器件一般采用2545 W的小型電烙鐵,使用大烙鐵容易損壞元器件

15、。應根據所焊接的元 器件特點來選擇烙鐵頭的形狀。電烙鐵的正確使用與維護電烙鐵是焊接電路的主要工具，正確使用電烙鐵是焊接技術的關鍵。在 使用電烙鐵時要注意下面幾點：1）新烙鐵使用之前，先用銼刀將其表面鍍層去凈并露出銅頭，然后將 烙鐵通電，等烙鐵頭部微熱時插入松香，在烙鐵頭上均勻地 吃上”焊錫。2）使用烙鐵時應嚴禁摔碰，以免電熱絲受振動而斷開，損壞電烙鐵。3）不要將烙鐵頭在金屬上刻劃或用力去除粗硬導線的絕緣套，以免使 烙鐵頭出現損傷或缺口，減少其使用壽命。4）經常用測電筆檢查烙鐵是否漏電，電源線的絕緣層是否完好，防止 發(fā)生觸電事故。5）焊接一些特殊元件時，必須按要求接地線。6）電烙鐵經過長時間使用

16、后，烙鐵頭部會生成一層氧化物，不容易吃 錫。如果烙鐵口呈灰白色，可以用鋼絲刷去。 如果烙鐵口呈棕黃色，可用銼 刀銼掉氧化層，按照處理新烙鐵頭的方法涂上焊錫即可繼續(xù)使用。當烙鐵頭 嚴重磨損時，將影響焊接質量，此時必須更換新的烙鐵頭。7）電烙鐵不用時，宜放在烙鐵架上。(2)、萬用表檢測元器件1電容器簡易測試一般利用萬用表的歐姆擋可以簡單地測量出電解電容器質量的優(yōu)劣，粗略地辨別其漏電、容量衰減或失效等情況。具體方法為：萬用表選用RX1K或RX100K擋，將黑表筆接電容器的正 極，紅表筆接電容器的負極，若表針擺動大，且返回慢，返回位置接近, 說明該電容器正常，且電容量大；若表針擺動雖大，但返回時，表針

17、顯示的 歐姆值較小，說明該電容漏電流較大；若表針擺動很大，接近于0Q,且不返 回，說明該電容器已擊穿；若表針不擺動，則說明該電容器已開 路，失效。2、二極管的檢測(1)米用指針萬用表,選擋:RX 1 kQ。檢測方法：將萬用表的兩只表 筆分別去接觸二極管的兩個電極，測得兩次阻值。若該二極管質量良好，則 一次萬用表測的阻值在10 k Q左右，另一次為無窮大，否則二極管損壞。阻 值為10 k Q左右時,萬用表黑表筆接的是二極管的正極。(2)采用數字萬用表，選擇擋(數字表中此擋通常與蜂鳴器共用一個擋 位)。3、三極管的檢測(1)用指針式萬用表的RX 1 k Q擋檢查三極管的好壞。用RX 1 k Q擋檢

18、 查三極管時，共測量三只引腳的六次電阻值。其中只有兩次阻值大約在10kQ左右，此情況只可能是將一只表筆固定在(比如黑表筆)三極管的某個電 極(引腳)上不動，另一只表筆分別去接其它兩個電極 (引腳)的測量結果；其 余四次測量阻值均為無窮大。 若符合上述結論，則三極管是好的，否則三極 管損壞。固定不動的表筆接的肯定是三極管的 B級。若固定的為黑表筆， 則三極管為NPN型,反之為PNP型。 用萬用表判別晶體管的發(fā)射極和集電極。用指針式萬用表的 RX 10 k Q擋識別大多數三極管的E級和C級,并粗略檢查其耐壓值，下面以NPN 型三極管為例介紹其檢測方法。B級找到后，用RX 10 kQ擋去測量其它兩只

19、。3.2、元器件清單:序號元器件名稱元器件標識規(guī)格數量備注1電阻R21、 R22、 R23、R24、 R25、 R26、10K72電阻R191K13電阻R33100K14電位器R3120K15電容C12、 C111042無極性電容6電容C13、 C1510uF2電解電容7二極管D7、D81N400128發(fā)光二極管LED2紅色1LED9三極管Q4S80501NPN型10與非門U4A、U4B、U4C、U4D、CD40111集成電路11駐極體MR1112光敏電阻BG1113點動開關K2114穩(wěn)壓電源13.3、元器件說明（主要介紹電阻、電容）1電阻的讀法抒琢前第一位苻安荼手廠標靜借第二邕有敷截芋廠年號

20、值廠標稱價育我戳后D的牛最 | 卑:許偏差! l色環(huán)電阻分4環(huán)電阻和5環(huán)電阻-聽*鬥集一亡有除敦乎疥慈值篙二住宥菽裁字 廠標稱直育效裁盾0的個數| 平許偏差1丨IH “丨113顏色第一有 效數第二有效數倍率允許誤 差（%顏色第一有效數第二有效數第三有效數倍率允許誤 差（%黑0010A0黑00010A0棕1110A1棕11110A1±1紅2210A2紅22210A2±2 1橙3310A3橙33310A3黃4410A4黃44410A4綠5510A5綠55510A5± 5藍6610A6藍66610A6± 0.25紫7710A7紫77710A7± 0.

21、1 :灰8810A8灰88810A8白9910A9白99910A9金10A-1:± 5金10A-1銀10A-2± 10銀10A-2無色土 20無色2、電容:1、電解電容符號：貼片電容“ C、TC、CT、BC、EC、CE”口口口口有極性電容：引腳"長"的是正極，引腳"短"是負極電容上有色帶對的腳為負極.2、無極性電容:3、電容的特性：通高頻，阻低頻；通交流，阻直流 （參照容抗）4、電容的作用：濾波、耦合、儲能1濾波電容：并接在電路正負極之間，利用電容通交隔直的特性，將電路中的交流 電流濾除。有極性的電容通常是負極接地。2、耦合電容：連接

22、于信號源和信號處理電路或兩極放大器之間，用以隔斷直流電， 讓交流或脈動信號通過，使相鄰的放大器直流工作點互不景響。3、退耦電容：并接于電路正負極之間，可防止電路通過電源形成的正反饋通路而引 起的寄生振蕩。4、旁路電容：并接在電阻兩端，為交直流信號中的交流設置一條能路， 避免交流成 分在通過電阻時產生壓降。5、自舉升壓電容：利用礤儲能來提升電路某點的電位，使其電位值高于為該點供電的電 源電壓。6、穩(wěn)頻電容：在振蕩電路中用來穩(wěn)定振蕩頻率。7、定時電容：在RC定時電路中與電阻R串聯共同決定時間長短。8軟啟動電容：通常接在電源開關管的基極，防止開機時加在開關管基極的浪涌電流 或電壓太大而損壞的開關管。第四章結語4.1.電路安裝電路在安裝時要預先做好排版，設計好元件之間的連線的走線，盡量做 到不跳線。LM317和CD4011兩個芯片在安裝時原理圖和實物圖的不同在走 線時要靈活。42故障分析1) 若穩(wěn)壓電源輸出電壓可調范圍在 12V15V可能是LM31