简易测谎仪设计.doc

安徽财贸职业学院毕业设计简易测谎仪设计摘 要由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。另外，很多电子爱好者初学阶段首先遇到的就是要解决电源问题，否则电路无法工作、电子制作无法进行，学习就无从谈起。测谎，是对谎言的鉴别活动。测谎仪即多项记录仪，是一种记录多项生理反应的仪器，可以在犯罪调查中用来协助侦讯，以了解受询问的嫌疑人的心理状况，从而判断其是否涉及刑案。由于真正的犯罪嫌疑人此时大都会否认涉案而说谎，故俗称为“测谎”。 “测谎”不是测“谎言”本身，而是测心理所受刺激引起的生理参量的变化。我们此次设计的简易测谎仪是通过直流稳压电源稳压，用电位器代替人体电阻，通过直流稳压电源降压，然后改变电阻大小，从而使扬声器的产生声音大小不同。 关键词：直流稳压电源; 简易测谎仪; 扬声器20目录第一章 直流稳压电源与简易测谎仪的简单介绍21.1简介21.2直流稳压电源与简易测谎仪的目的和设计要求21.3直流稳压电源的设计思路31.4简易测谎仪的设计思路3第二章 直流稳压电源的工作原理42.1整流电路42.2滤波电路52.3稳压电路62.4直流稳压电路72.5测谎仪原理8第三章 制板93.1制板步骤93.2 PCB制图结果9第四章 制作与调试114.1元件清单114.2元件的焊接124.3 调试124.4测谎仪弊端13致谢15参考文献16附图17 第一章 直流稳压电源与简易测谎仪的简单介绍1.1简介直流稳压电源为负载提供稳定直流电源的电子装置。直流稳压电源的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直流输出电压都会保持稳定。 直流稳压电源随着电子设备向高精度、高稳定性和高可靠性的方向发展，对电子设备的供电电源提出了高的要求。当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路-电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。通过这套电源系统，超级计算机各部分都能够得到持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应。袖珍计算器则是简单多的电池电源电路。不过你可不要小看了这个电池电源电路，比较新型的电路完全具备电池能量提醒、掉电保护等高级功能。可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。测谎仪，在中国，由于我国引进测谎技术的时间很短，推广应用还不普遍，测谎结论还不能作为诉讼证据在法庭使用。即使在美国，至今也还有一些州的法律没有承认测谎的证据效力。但无论法律公开承认与否，测谎结论对陪审团和法官判案的影响力则是无庸质疑的。测谎结论在我国虽然还不能作为诉讼证据使用，但通过测谎，可以印证、支持、加固现有证据体系的可信度和证明力，从而使侦查人员审讯突破犯罪嫌疑人的信心更加坚定，使检察官和法官对现有证据的确实性坚信不疑，在判决和裁定案件时能够果敢决断，有利于提高审判工作效率。法律虽然暂时还未规定测谎结论的证据效力，但测谎技术作为侦查工作的辅助手段和判断案情的有效工具，其意义和作用是值得充分肯定的。 1.2直流稳压电源与简易测谎仪的目的和设计要求制作一个设计，必须要首先明白自己的设计目的，这样才能更好的理清思路，找到需求。以下是我对这次设计的目的和要求。(1)设计目的：能够熟悉直流稳压电源与简易测谎仪的组成、工作原理，提高读电路图及电路板图的能力。通过对直流稳压电源与简易测谎仪的的安装、焊接及调试，掌握其的生产工艺流程，提高焊接工艺水平。掌握电子元器件的识别及质量检验，学会故障判断及排除。(2)设计要求：分析并读懂直流稳压电源与简易测谎仪的电路图，对照电原理图看懂接线电路图。认识电路图上的符号，并与实物相对照。根据技术指标测试各元器件的主要参数.认真细心地安装焊接。按照技术要求进行调试。1.3直流稳压电源的设计思路小功率直流电源一般由交流电源、变压器、整流、滤波和稳压电路组成。在电路中，变压器将常规交流电压（220V、380V）变换成所需要的交流电压；整流电路将交流电压变换成单方向脉动的直流电压；滤波电路再将单方向脉动的直流电中所含的交流成分滤掉，得到一个较平滑的直流电；稳压电路用来消除由于电网电压波动、负载改变对其产生的影响，从而使输出电压稳定。设计图如下图1-1所示。整流电路变压器 u1 u2稳压电路 u3滤波电路 U0 u4图1-1 直流稳压电源设计方框图1.4简易测谎仪的设计思路简易测谎仪由电源、三极管、电容、可调电阻组成，将可调电阻代替人体电阻，再通过三极管，电容改变频率，使蜂鸣器的声音发生改变，从而达到测谎效果。 第二章 直流稳压电源的工作原理2.1整流电路整流电路（rectifying circuit）把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。整流电路原理图如如2-1所示。 图2-1整流电路桥式整流电路的工作原理如下：e2为正半周时，对D1、D3加正向电压，Dl、D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成e2、D1、Rfz 、D3通电回路，在Rfz 上形成上正下负的半波整流电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成e2、D2Rfz 、D4通电回路，同样在RL上形成上正下负的另外半波的整流电压。 如此重复下去，结果在RL上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。 桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。波形图如2-2所示。 图2-2全波整流波形2.2滤波电路滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。 经过滤波电路后，既可保留直流分量，又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。串联稳压电路滤波电路原理图如2-2所示 。 2-3滤波电路原理图 滤波电路中，若v2处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2 ，是正弦波。当v2到达wt=p/2时，开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载L放电。指数放电起始点的放电速率很大。在刚过wt=p/2时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过wt=p/2时二极管仍然导通。在超过wt=p/2后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。所以在t2到t3时刻，二极管导电，充电，Vi=Vo按正弦规律变化；t1到t2时刻二极管关断，Vi=Vo按指数曲线下降，放电时间常数为RLC。电容滤波过程见下图（图2-3）。图2-3电容滤波电路波形2.3稳压电路利用了三极管集电极与发射极之间阻抗随基极电流大小变化而变化的特性，进行直流输出电压的自动调整，实现直流输出电压的稳定。在这种稳压电路中的三极管（调整管）一直处于导通状态。稳压电路图如下图2-4所示。调整管T1与负载C3相串联，以放大器T2发射极为的参考电平。输出电压u0被R1、R2分压取样后与T2发射极进行比较。当输出电压u0因某种原因升高时，T2的基极电压也升高,R1、R2、Rp随之增加；调整管T1的基极电位下降，使u0趋于稳定。 图2-4稳压电路2.4直流稳压电路利用三极管集电极与发射极之间阻抗随基极电流大小变化而变化的特性，进行直流输出电压的自动调整，经过整流、滤波、稳压实现直流输出电压的稳定。在这种稳压电路中的三极管（调整管）一直处于导通状态。串联稳压原理图如2-5所示。图2-5串联稳压原理图2.5测谎仪原理通过人在情绪变化时会带动人体电阻发生改变这一原理，用可调电阻代替人体电阻，通过扬声器声音的变化设计简易测谎仪如图2-6，在A,B端加上可调变阻器,闭合开关，电容C两端电压不能突变，所以C两端压降为为0，电源电压被蜂鸣器和电阻分压后，Q1基极电压较高，不导通，电源向C充电，两端压降逐渐上升，Q1基极电位下降，Q1导通，Q1集电极电流使Q2饱和导通，电容C放电，之后Q1基极电压又上升，Q1截止，Q2截止，电源再次给电容C充电，Q1基极电压再次下降，Q1导通，Q2饱和导通，C放电，形成震荡，振荡频率由R和C调节，振荡信号推动扬声器LS1能发出声音，然后调节A、B间电阻大小，扬声器的声音也会随之改变，这样简易测谎仪就可以正常工作。图2-6简易测谎仪原理图第三章 制板完成原理图的设计后可以利用Protel 99SE软件进行绘制PCB板3.1制板步骤1. 设计原理图。在原理图文件中绘制原理图。2. 生成网络表。在原理图的基础上进行电气检查和生成网络表。3. 设计印制电路板。在PCB文件中将网络表导入，可以利用自动布线和手工布线两种方式设计最后的印制板。3.2 PCB制图结果串联稳压电源PCB图如图3-1所示：图3-1串联稳压电源PCB图简易测谎仪PCB制图如图3-2所示。图3-2简易测谎仪PCB图第四章 制作与调试仿真与制板完成后就可以进行器件的焊接与调试了4.1元件清单串联稳压电源元件清单如表4-1所示：表4-1串联稳压电源元件清单元件规格数量标号变压器220V9V1个T电容470F1个C147F1个C2100F1个C3电阻2K1个R1电阻6801个R21001个R3熔断丝0.5A1个F可变电阻1K1个 RP三极管90132个VT1、VT290141个VT3二极管IN40074个VD1-VD4IN41492个VD5、VD6简易测谎仪元件清单如表4-2所示:表4-2简易测谎仪元件清单元件规格数量标号电阻100K1个R14.7K1个R2三极管BC5471个Q1BC5561个Q2电容0.01F1个C1开关S11个S1蜂鸣器LS11个LS14.2元件的焊接1. 准备工作：焊接前，先利用万用表等测量仪器检查元件是否完好，判断二极管、三极管的极性，正负极。准备好焊接工具。2. 焊接：元器件的装插焊接应遵循先小后大，先轻后重，先低后高，先里后外的原则。正确掌握焊接方法，将元件依次焊接到电路板上。3. 检查：焊接好后，检查电路，看是否有漏焊、虚焊现象，并及时纠正。4.3 调试元器件焊好并检查以后，进行调试。 将直流稳压电源接220V电压，用万用表测原始输出电压，为9V，然后调节可变电阻，使其输出电压为3V如图4-1所示：图4-1串联稳压电源调试后输出电压将调制好的输出电压为3V的直流稳压电源为简易测谎仪提供电压，按下开关，扬声器会发出“磁磁磁”的声响。调节电位器阻值大小，声音会发生改变，由于电位器的变化范围和扬声器的变频范围因素，变化不明显。4.4测谎仪弊端随着科技的发展，社会上形形色色的人也越来越多，一些犯罪分子也会针对这些仪器，作出相对应测。在任何情况下，都有可能做到不紧张，就不能引起本身电阻变化，也会有人由于本身的紧张而造成误测。所以这也不能很准确的测出每个情况，需要更进一步的探讨。设计体会通过这次稳压电源的设计,使我巩固和加深了在模拟电子技术课程中所学的理论知识，对整流电路,滤波电路,稳压电路等的认识更加深刻,并学会查阅相关手册和资料，提高了分析问题，解决问题的能力。采用分模块的设计顺序可以优化设计流程，使之更符合逻辑性。但是需要注意的是，在其中每个环节必须认真进行，如果某模块电路没有设计好，或者存在错误，则总的电路必然会受到影响,所以在设计过程中我们要保持认真严谨的态度。这次课程设计是一次理论联系实际的过程，在设计中遇到了许许多多的实际问题，在理论上正确的结果在模拟时可能出现各种各样意料之外的结果，这就需要我们在设计的过程中从实际出发，尽可能的考虑到实际情况。另外，在遇到问题时要学会用理论联系实际的方法分析问题，解决问题。回顾本次课程设计，至今感慨颇多，从选题到定稿，从理论到实践，使我懂得了理论和实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正掌握知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考能。致谢经过一个多月的不断修改，终于完成了毕业设计。这里非常感谢我的指导老师周琳老师，赵春柳老师。刚开始的时候，我们对于毕业设计的概念很模糊，也很茫然，是老师们耐心的讲解，让我们明白了解要做的东西，虽然老师们都很忙，但依然会抽出宝贵的时间给我们。这次的毕业设计是对前两年学习的知识的总结和提升，也是让我们学以致用，提高我们的动手能力。遇到困难时，也会通过各种途径解决，去图书馆查资料，上网找资料，在设计过程中，养成独立思考的能力。在制作过程中也很感谢我的同学们，他们也给了我们很大的帮助，给我提供资源，提供资料。通过这