过欠压课程设计报告.doc

东北石油大学 课 程 设 计课 程 电子技术课程设计 题 目 过/欠压保护电路 院 系 电气信息工程学院测控系 专业班级 测控12-2 学生姓名 祖景瑞 学生学号 120601240222 指导教师 殷海双 曹广华 2014年 7 月 20 日2014年 7 月 20 日1东北石油大学课程设计任务书课程 电子技术课程设计 题目 过/欠压保护电路 专业 测控技术与仪器 姓名 祖景瑞 学号 120601240222 一、主要内容：1、电路设计：设计过/欠压保护电路；画出电路原理图； 确定元器件及元件参数。 2、电路焊接练习：本次课程设计需要完成三个电路焊接任务，电路一，光敏声光报警；电路二，HK0015电子幸运转盘书；电路三，收音机电路焊接与安装。二、基本要求： 1、设计过/欠压保护电路，准确地理解有关要求，独立完成系统设计，性能参数和基本要求： （1）设计一个过欠电压保护电路，当电网交流电压大于250V或小于180V时，经34s本装置将切断用电设备的交流供电，并用LED发光警示。 （2）在电网交流电压恢复正常后，经本装置延时35分钟后恢复用电设备的交流供电。 2、给出设计方案，画出设计电路的电路图、写明电路工作原理、完成参数计算和有关器件的选择有源元件给出芯片介绍。三、主要参考资料： 1刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录M.北京：高等教育出版社，1957.15-18.2刘润华,刘立山.模拟电子技术J.自动化,2003.203-207.3王华奎电子电路设计，电子工业出版社，2004，8.4王恺电子线路仿真设计，西安电子科技大学出版社，2006，1.5钱聪电子线路分析与设计，陕西教育出版社，2000，5.6肖景和实用报警电路300例，中国电力出版社，2005. 完成期限 2014.7.112014.7.20 指导教师 殷海双 曹广华 专业负责人 曹广华 2014年 7月 10日电子技术课程设计（报告）目 录一 绪论21.课题背景22.设计任务和要求分析2二 系统设计方案21.基本原理分析22.设计方案论证和原理2三 硬件电路设计31. 参数计算和器件选择32、 系统硬件电路设计6四. 电路焊接练习61.光敏声光报警62. HK0015电子幸运转盘83.HX108七管半导体收音机9总 结9参考文献10一 绪论1. 课题背景 当异动的电网电压高于或低于用电设备的正常工作电压范围时，过、欠压报警装置能自动切断用电设备的电源，从而起到保护用电设备的作用。当电网电压恢复到正常范围内后，经过过、欠压报警装置电路的延迟，将自动恢复电网电压对用电设备的供电，保证了用电设备正常安全地运行。2.设计任务和要求分析（1）设计过/欠压保护电路，准确地理解有关要求，独立完成系统设计，性能参 数和基本要求： （2）设计一个过欠电压保护电路，当电网交流电压大于250V或小于180V时， 经34s本装置将切断用电设备的交流供电，并用LED发光警示。（3）在电网交流电压恢复正常后，经本装置延时35分钟后恢复用电设备的 交流供电。 （4） 给出设计方案，画出设计电路的电路图、写明电路工作原理、完成参数计 算和有关器件的选择有源元件给出芯片介绍。二 系统设计方案1.基本原理分析 本例电源过、欠压保护电路采用电位器调节上下限保护电压，通过触发单向晶闸管的导通，驱动继电器来切断工作电源，实现对电路的保护。本电路的组成分过电压保护和欠电压保护两部分，均有单向晶闸管，继电器和保护电路。2.设计方案论证和原理（1）设计思路 （A）要在过压和欠压时断开用户电路，需要先将高电压变为低电压，因此采用 10 TO1的变压器直接降压； （B）变压后应将波形变为半波，不能直接处理，还需要经过滤波与稳压。因此采用1A50V的桥式整流电路进行桥式整流，电容进行滤波，最后用发光二极管实现报警功能。（C）当电压正常时应当给用户供电，过压与欠压时应当将用户电路断开，因此采用一个电磁继电器。（2） 总体方案框图 主要设计思想为：在正常请境况下，即电压在标准电压附近的时候，电路正常工作，报警器不工作。当有过压，欠压或者掉电的时候，输入电压经过整流滤波稳压后与已知标准电压相差很大是，电路使晶体管共，从而驱动报警器报警，提示工作人员进行必要的措施，防止不必要的损失。经过理论推理，进行分析比较并逐步模拟，确立以下比较合理的方案。过压欠压保护电路原理框图如下图1所示报警过压继电器时间继电器断路器 欠压继电器电压互感器数字电压表 图1 基本原理框图三 硬件电路设计1.参数计算和器件选择（1）单元电路设计 （A）电源部分：我们将220V交流电路经过变压器TS-AUDIO-10-TO-1进行变压变为小信号，然后用桥式整流器进行整流，然后用一个电容滤波。电源模块采用10 T0 1的变压器降压，1A/50V桥式整流电路进行整流，RC型滤波器进行滤波。当通以200V的交流电压时，经过变压器降压后，电压测量值为21.978V；通过由4个相同型号的二极管组成的桥式整流电路后，得到14.725V直流电压；再通过RC型滤波器和LM7812和LM7806的滤波，稳压功能，最终得到6.012V的直流电压。此时即可根据电源模块的输出电压算出门线电压，v=6.012*190/220=5.19。电路图如图2. 图2 电源电路单相桥式整流电路 整流电路在工作时，电路中的四只二极管都是作为开关运用，根据图3的电 路图可知：当正半周时，二极管D1、D3导通（D2、D4截止），在负载电阻上得到正弦波的正半周；当负半周时，二极管D2、D4导通（D1、D3截止），在负载电阻上得到正弦波的负半周。电路如图3。 图3桥式整流电路 （B）过欠压比较电路：电路在电压正常时输出低电平，过欠压输出高电平，电路由两个L339组成的一个窗口比较器。当被比较的信号电压Uin位于门限电压之间时，输出为高电压。当Uin不在门限电压范围之间时，输出为低电位，窗口电压差为UR2-UR1.它可用来判断输入信号电位是否位于指定门限电位之间。电路图4 图4 判断电路 （C）报警提示和保护电路：双限比较器在电压正常时无法使绿色发光二极管发光，也无法控制继电器，因此采用单限比较器。报警模块中并联了三条支路。第一条支路有两个对接的型号为02BZ2.2的稳压二极管组成，它使电压比较结束后，比较器的输出电压V能够向正负两个方向跳变，并且提供了正负2.2V的跳变高度，从而使得相应报警指示灯能够亮或者是灭；第二条支路由一个150欧姆的电阻和一个红色的LED发光二极管组成，其中150欧姆的电阻用于保护发光二极管，当电网电压小于基准电压时，向负向跳变，此时LED1截止，LED2导通，LED2发出红光，表示电网欠电压。第三条支路由一个150欧姆电阻和一个绿色的LED发光二极管组成，其中150欧姆电阻用于保护发光二极管，当电网电压大于基准电压时，向正向跳变，此时LED2截止，LED1导通，LED1发出绿光表示电网电压正常，电路如图5 图5 报警和保护电路 （2） 元器件选择表1 元器件清单 序号元器件类型元器件规格数量备注 1 变压器 220-22V 1 2 整流桥 1B4B42 1 3 集成运放 LM7812CT 1 4 电压比较器 OPAMP-3T-VIRTUAL 1 5 发光二极管 LED1 1 6 发光二极管 LED2 1 7 电阻，电容若干见图2.系统硬件电路设计总的电路图如图6 图6 系统硬件总电路图四.电路焊接练习 1.光敏声光报警（1） 电路图 图7 光敏声光报警电路图（2）基本原理 光敏声光报警器中的光敏电阻是由半导体材料制成的，它的阻值随入射光线的强弱而变化，入射光强，电阻减小；入射光弱，电阻增大。在黑暗条件下，它的阻值可达1兆到10兆欧姆；在强光条件下，它的阻值仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感器与人眼对可见光的相应很接近。其中的两个三极管对电路中的电流也有稳定作用，可调电阻也可改变阻值，可以人为地进行控制，方便快捷。所以当光线变化时，光敏电阻的阻值变化，致使电路中的电流变化，蜂鸣器也会响起。（3） 焊接情况及总结 本章通过对电路板的焊接，提高了动手能力，并熟练掌握了焊接电路板的方法，而且我焊接电路很成功，这对以后我们焊机其他电路板有很大的帮助。通过对以上关于光敏声光报警器的解说，我们会发现，此类传感器具有成本小，零件易找，制作简单的优点。而且原理很实用，具有很大的扩展空间，可根据其原理，设计出多种能自动化较高的，灵敏度很高的传感器，像报警器，塑料大棚中的光照控制器。也可应用于军事行业，制造防空系统。成本小，能大大降低我军的人员伤亡，在战场占有主动性，能更好地维护社会和平。2. HK0015电子幸运转盘 （1）电路路 图8 电子幸运转盘电路图（2）基本原理 本电路由555组成的多谐振荡器和CD4017十进制计数器脉冲分配器组成。10颗发光二极管模拟幸运物，当按下启动键1秒以上，发光二极管高速循环点亮，几秒钟后旋转速度越来越慢并最终随机停止于某颗灯上。可以将每颗灯旁边标上幸运物品作为摇奖器。C1的数值决定延迟时间，C2的数值决定循环速度。电源供电电压为直流5V，也可以采用3节1.5V电池供电。（3） 焊接情况及总结从基本元器件的认识到焊接技术的练习，再到产品设计，在每一步的操作过程中，都学到很多新的知识。一方面巩固了自己的基础，充实了自己的理论知识，更进一步地熟悉了电子幸运转盘的结构及掌握了它的工作原理和具体使用方法。同时也锻炼了自己的实践能力，并且在此过程中还锻炼了自己在制作产品上的逻辑思维，知道了要设计一个产品需要什么必备条件和设计产品时候的逻辑步骤。3.HX108七管半导体收音机（1）电路图 图9 HX108七管半导体收音机电路图（2）基本原理频放大器保证。B6、B7为音频变压器，起交流负载及阻抗匹配的作用。本机由3V直流电压供电。为了提高功放的输出功率，因此，3V直流电压经滤波电容C15去耦滤波后，直接给低频功率放大器供电。而前面各级电路是用3V直流电压经过由R12、VD1、VD2组成的简单稳压电路稳压后（稳定电压约为1.4V）供电。目的是用来提高各级电路静态工作点的稳定性。（“”为各级Ic工作电流测试点）（3）焊接情况及总结经过这次的收音机组装电工实习，我从中学到了很多东西，同时也得到了不少的经验教训。具体如下：本课操作多，容量大，对我们习惯和技能要求高，对我们素质的发展有着相当重要的作用，所以我们应该认真听讲，仔细操作，来不得半点懈怠；在操作前应该认真的学习理论知识以便更好的指导实践，之后应该继续思考以把理论与实际更好的结合。总 结 中小型设备在电网电压出现异常的情况下往往会因无法正常工作而损坏，本课题的内容是当异动的电网电压高于或低于用电设备的正常工作电压范围时，过、欠压报警装置能自动切断用电设备的电源，从而起到保护用电设备的作用。当电网电压恢复到正常范围内后，经过过、欠压报警装置电路的延迟，将自动恢复电网电压对用电设备的供电，保证了用电设备正常安全地运行。当电网交流电压250V或180V时，经本装置将切断用电设备的交流供电。在电网交流电压恢复正常后，经过本装置恢复用电设备的交流供电。 本课程设计是在老师的悉心指导下完成的。老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处事得道理。本论文从选题到完成，每一步都在老师的指导下完成的。在此，谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！参考文献1刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录M.北京：高等教育出版社，2007.15-18.2刘润华,刘立山.模拟电子技术J.自动化,2003.203-207.3王华奎.电子电路设计，电子工业出版社，2004，8.4王恺.电子线路仿真设计，西安电子科技大学出版社，2006，1.5钱聪.电子线路分析与设计，陕西教育出版社，2000，5.6肖景和.实用报警电路300例，中国电力出版社，2005.9 东北石油大学课程设计评价表课程名称电子技术课程设计题目名称过