武汉理工电工电子实习.doc

目 录1安全用电常识31.1安全用电的重要性31.2安全常识32 常用仪表工具的使用42.1主要工具42.2主要仪器仪表及使用43 手工焊接技术53.1焊接工具53.2焊接原理63.3焊接方法及步骤63.3.1新电烙铁在使用前的处理63.3.2使用时的操作方法73.3.3操作步骤73.3.4焊接注意事项84 收音机安装84.1实习目的84.2收音机的原理84.3器材及介绍94.4收音机安装步骤104.5焊接过程中的要求114.6遇到的问题及解决方法115 充电器安装115.1实习目的115.2实习产品简述125.3充电器原理及原理图125.4电路的安装调试过程17 5.4.1电路的安装过程17 5.4.2电路的调试过程195.5电路故障的查找处理方法20 5.5.1故障的检查方法20 5.5.2故障的处理方法206 声控开关设计与安装21 6.1实习目的216.2实习要求216.3实习产品设计216.4声控开关原理图216.5电路调试276.6参考文献277家居电气安装287.1安装元器件287.2电路原理图287.3电路调试288交流异步电动机正反转控制298.1实习目的298.2原理图29 8.2.1电动机正转控制原理29 8.2.2电动机正反转电气控制原理309实习感言311安全用电常识1.1安全用电的重要性如今的生活，电的重要性越来越大，如何正确安全用电也越来越引起人们的广泛关注。安全用电既是对个人安全的保障，也是人人必须了解和知道的常识。在本次的实习过程中，我们所接触的也是一些电子产品，甚至还要用到高电压，所以对我们每位同学而言，安全用电至关重要。1.2安全常识1、安全电压：安全电压是指人体不戴任何防护设备时,触及带电体不受电击或电伤，一般可以认为是36V。2、安全电流：人体的安全电流：男生9mA；女生6mA。3、绝缘电阻5 M4、触电的急救： a. 迅速处理。触电后，1min内处理的90%可获救，6min开始救治，只有10%有良好效果，而12min后才开始救治者，救活的可能性极小。 b. 抢救方法得当。急救的第一步是使触电者迅速脱离电源，第二步是抓紧时间进行现场救护：（1）第一步脱离电源中，注意两点：重要的是立刻切断电源，特别注意必须切断火线。注意使用绝缘物与带电体隔离，如木棍、竹竿、鞋子等。（2）第二步的现场急救中，注意使触电者平躺，安静休息；严重者需要采取人工呼吸法与胸外心脏压挤法，切忌用冷水泼和打强心针。 5、安全因素及安全防护接通电源前的检查： 任何新的或搬运过的以及自己不了解的用电设备，不要冒失地拿起插头就在电源上插，要记住“四查而后插”。四查为：一 查电源线有无破损；二 查插头有无外漏或内部松动；三查电源线插头两级有无短路，同外壳（如果设备是金属外壳）有无通路；四查设备所需的电压值是否于供电电压相符。 6、检修、调试电气、电子设备的注意事项：（1）检修前，一定要了解检修对象的电气原理，特别是电源系统。（2）不要以为断开电源开关就没有触电危险。只有拔下插头，并对仪器内的高电压大容量电容器放电处理后，才是安全的。（3）不要随便改动仪器设备的电源线。 7、洗手后或出汗潮湿后，不要带电作业，尽可能用单手操作。2 常用仪表工具的使用2.1主要工具：（1） 十字起，一字起：主要用来拆卸、紧固各种螺钉及其他零件；（2）剪刀：主要用于剪去焊接后集成电路板上过长的引脚；2.2主要仪器仪表及使用本次实习使用的主要仪表为指针式万用表如图2.1指针式万用表: A功能：主要用于测量直流电流、直流电压、交流电压以及各种电子元件的电阻等； 图2.1 指针式万用表B. 万用表使用注意事项：1、万用表使用应水平放置，测量前应注意调零,尤其是测电阻时每次换挡都必须重新调零。2、在测电流、电压时，不能带电换量程 3、若不清楚待测元件的参数范围，选择量程时，要先选大的，后选小的，尽量使被测值接近于量程 4、测量时尽量单手操作。5、测电阻时，不能带电测量。因为测量电阻时，万用表由内部电池供电，如果带电测量则相当于接入一个额外的电源，可能损坏表头。指针式万用表黑表笔为+，红表笔为- 。6、用毕，应使转换开关在交流电压最大挡位或空挡上。 7、注意在欧姆表改换量程时，需要进行欧姆调零，无需机械调零。8、万用表长时间不用，应将电池拿下。3 手工焊接技术3.1焊接工具电烙铁如图3.2.1、电烙铁架如图3.2.2、焊锡丝如图3.2.3等。图3.2.1 电烙铁 图3.2.2 烙铁架 图3.2.3 锡焊丝3.2焊接原理锡焊技术采用以锡为主的锡合金材料作焊料,在一定温度下焊锡熔化,金属焊件与锡原子之间相互吸引、扩散、结合,形成浸润的结合层。外表看来印刷板铜铂及元器件引线都是很光滑的,实际上它们的表面都有很多微小的凹凸间隙,熔流态的锡焊料借助于毛细管吸力沿焊件表面扩散,形成焊料与焊件的浸润,把元器件与印刷板牢固地粘合在一起,而且具有良好的导电性能。 锡焊接的条件是:焊件表面应是清洁的,油垢、锈斑都会影响焊接；能被锡焊料润湿的金属才具有可焊性,对黄铜等表面易于生成氧化膜的材料,可以借助于助焊剂,先对焊件表面进行镀锡浸润后,再行焊接；要有适当的加热温度,使焊锡料具有一定的流动性,才可以达到焊牢的目的,但温度也不可过高，过高时容易形成氧化膜而影响焊接质量。3.3焊接方法及步骤3.3.1新电烙铁在使用前的处理1. 新电烙铁在使用前先用细砂纸、锉刀或小刀烙铁头的表面刮光或打磨。2. 搪锡。将电烙铁加热到可以融掉焊锡，但表面还没有被氧化的时候，很快的涂上松香，然后再烙铁头上均匀的沾上锡。3.3.2使用时的操作方法 1. 操作姿势：手工操作时，应注意保持正确的姿势，：挺胸端正直坐，切勿弯腰；由于距烙铁头2030cm处的有害化学气体、烟尘的浓度较高，所以鼻尖至烙铁头尖端至少应保持20cm以上的距离，通常以40cm时为宜，以有利于健康和安全。2. 电烙铁拿法 ：根据电烙铁大小的不同和焊接操作时的方向和工件不同，可将手持电烙铁的方法分为反握法、正握法和握笔法三种，如图3.3.1图3.3.1电烙铁的握法3.3.3操作步骤五步施焊法：一刮、二镀、三测、四焊 如图3.3.3 “刮” 就是处理焊接对象的表面。焊接前，应先进行被焊件表面的清洁工作，有氧化层的要刮去，有油污的要擦去。 “镀” 是指对被焊部位搪锡。 “测” 是指对搪过锡的元件进行检查，在电烙铁高温下是否变质。 “焊” 是指最后把测试合格的、已完成上述三个步骤的元器件焊到电路中去。图3.3.3 五步焊接法注意：焊接环境空气流动不宜过快。切忌在风扇下焊接，以免影响焊接温度。焊接过程中不能振动或移动工件，以免影响焊接质量。3.3.4焊接注意事项（1）焊接时间不能过长(必要时可以用镊子夹住被焊元器件,起到散热作用 。（2焊接时不能出现假焊或虚焊。（3）注意不要将烙铁碰到导线等物品，将电烙铁电源线放在试验台右方。（4）烙铁必须插在烙铁架中。4收音机的安装4.1实习目的1.学习识别简单的电子元件与电子线路。2.学习并掌握收音机的工作原理。3.按照图纸焊接元件，组装一台收音机，并掌握其调试方法。4.2收音机的原理我们做的是超外差式调幅收音机。其机主主要由输入电路、混频电路、中放电路、检波电路、前置低频放大器、功率放大电路和喇叭组成。调幅收音机的基本功能就是把空中的无线电波转变成高频电信号，这一功能由接收天线来实现。然后解频，即把调制在高频载波上的音频信号从已调幅高频信号上卸下来，亦常称检波，实现这一功能的电路叫检波器。最后，用检波出来的音频信号来推动扬声器，即声音恢复。 1.输入电路，即选择电路，或称调谐电路把空中许多无线广播电台发出的信号选择其中的一个，送给变频级中的混频电路。2.混频将输入电路送来的已调幅调信号变为中频调幅信号，而他们所携带的信号是不变的，即调幅信号的频率变为中频，但其幅值变化规律不改变。不管输入的高频信号的频率如何，混频后的频率是固定的，我国规定为465千赫兹。3.中放将中频调幅信号放大到检波器所要求的大小。4.由检波器将中频调幅信号所携带的音频信号取下来，送给前置低放。5.前置低放将检波出来的音频信号进行电压放大。6.再由功放将音频信号放大，放大到其功率能够推动扬声器或耳机的水平，扬声器或耳机将音频信号转变为声音。 Protel绘制的原理图：4.3器材及介绍1. 收音机零件一套名 称型号规格数量名 称型号规格数量名 称型号规格数量电阻1003二极管LED1电路板S66E11202三极管9013H2连接线433019014D1电池簧正、负、双连各11K819018F2螺丝自攻25130K19018H1沉头2.553100K1电位器5K带开关1半圆头1.651120K1可变电容CBM-223P1标签PVC刻度盘1200K1磁棒513551电容旋钮不干胶1瓷片电容682P1天线线圈100T/10T1塑料件外壳1套103P1中周LF10-1（红）1磁棒支架1223P3TF10-1（白）1可变电容拨盘1电解电容0.471TF10-2（黑）1电位器拨盘1101输入变压器E14-11011002耳机插座CKX-3.5-071扬声器57 8 0.5W1 2.电烙铁：由于焊接的元件多，所以使用的是外热式电烙铁，功率 为30 w，烙铁头是铜制。3.螺丝刀、镊子、剪刀等必备工具。4.松香和锡，由于锡它的熔点低，焊接时，焊锡能迅速散步在金属 表面焊接牢固，焊点光亮美观。5.两节5号电池。4.4收音机安装步骤1、对照元件清单目录表检察元件是否齐全；2、认识识别各种元器件以及认清起作用；3、学习收音机调频调幅的工作原理；4、元器件焊接、安装（安装时应检查元器件的好坏）；5、检查电路，将安装好的收音机和电路原理图对照检查下列内容；a检查各级晶体管的型号，安装位置和管脚是否正确；b检查各级中周的安装顺序，初次级的引出线是否正确；c检查电解电容的引线正、负接法是否正确；d分段绕制的磁性天线线圈的初次级安装位置是否正确；6、作一些基本的调试；7、把应该固定的地方牢固的封住；8、把焊接好的电路板与外壳组装；9、检查验收；以上检查无误后，方能接通3伏电源。4.5焊接过程中的要求1、在焊接元器件之前，必须先检查元器件引脚是否有氧化现象，如果有，就必须把氧化层去掉，然后上锡；对三极管、中周必须测量其是否完好；对印刷电路板也要检查，看看有无断裂，或铜铂没腐蚀干净造成两条线路连接，必须把有问题的印刷电路板处理后才能插件、焊接，避免装配焊接后造成不必要的故障。2、安装先装低矮和耐热的原件，然后放大一点的原件如中周，变压器，最后装怕热的原件，如三极管。元件，再焊大元件的原元件应尽量贴着底板，按照元件清单和电原理图进行插件、焊接，特别要注意电解电容器的极性和三极管脚位以及三极管型号不可混淆。中周插件一定要按磁帽颜色（T2是本机振荡线圈-红色；T3是第一中放中频变压器-白色；T4是第二中放中频变压器-黑色）进行插件，不可插错，中周外壳接地起屏蔽作用，同时外壳还是地线的跨接线，焊接时，外壳一定要焊接好，否则就不能起到屏蔽作用了，还会造成部分线路地线不通；所有元件高度都不能超出中周的高度；音频输入变压器，插件有方向性，线圈骨架上有凸点标记的为初级，插件时要与印刷电路板上的圆点标记对应，不可插反；焊接时各元件要插到位后再焊接，以免合拢时顶住机壳。焊接时应选用尖烙铁头进行焊接，如果一次焊接不成功，应等冷却后再进行下一次焊接，以免烫坏印刷电路板造成铜铂脱皮。焊完后应反复检查有无虚、假、漏、错焊，有无拖锡短路造成的故障。3、焊音量电位器时，必须把电位器焊脚紧贴铜铂面，并且把整个电位器往里靠，这样做的目的是避免装配时音量钮碰壳。 4、焊可调双联时，要把双联先用螺丝固定后再焊接，焊接的时间不要太长，以免把双联烫坏。焊点不可太大，以免卡住调谐钮。4.6遇到的问题及解决方法 在元件选择上，我在三极管的选择上发生错误，注意到引脚与e,b,c极的对应关系，却忘了型号选择是9018还是9014。遗憾的是三个引脚都焊好了，所以以后我应该只先焊好一个引脚，检查无误后再焊接好其他引脚。5充电器安装5.1实习目的 1、学习电子焊接技术，实践电路的焊接； 2、学习电路的布局与布线设计； 3、学习电子装置的组装、焊接与调试；4、学习电子电路简单故障的处理。5.2实习产品简述本次实习用的产品由稳压和充电器两部分组成：:稳压电源输出3V、6V直流稳压电压，可作为收音机、收录机等小型电器的外接电源；充电器可对5号、7号可充电电池进行恒流恒压充电。本产品根据模拟电子技术的基本电路设计而成，与理论教学结合紧密，产品功能多、操作方便、性能优良具有输出功率大、工作稳定可靠、性价比高等优点，极易装制成功。散件组装过程除可以进一步学习电子技术外，还可以掌握电子安装工艺，了解测量和调试技术，一举多得。另外产品的主要参数有（1）、直流稳压电源：输入电压：交流220V，输出电压：直流3V、6V（可切换）稳压输出；最大输出电：500mA。（2）、电池充电器：左通道（E1、E2）充电电流6070mA（普通充电），右通道（E3、E4）充电电流120mA130mA（快速充电），两通道可以同时使用，各可以充5号或7号电池两节（串联）。稳压电源和充电器可以同时使用，只要两者电流之和不超过500mA。5.3充电器原理及原理图3.1充电器原理图 简单的说，充电器的基本工作原理分以下几个部分：1、变压器变压图3.2变压器原理图图3.2变压器原理图利用变压器初级线圈和次级线圈的匝数比降220V的电压转变成约为9V的电压，从而达到降压的效果（如图3.2）。计算公式如下：主线圈匝数:副线圈匝数=输入电压：输出电压2、整流实际操作中，四个整流二极管VD1VD4接成典型的全波整流桥（如图3.3甲），交流电分两个半周流过后就变为正向电流，输出波形（如图3.3乙）。 图3.3甲 桥式整流电路 图3.3乙 桥式整流输出波形3、滤波电路的作用利用电容的储能特性把脉动的直流波形修正为锯齿波。假设电源接通时变压器的次级电压U2从正半轴的0开始增大，电流流过VD1时分成两路，一路给负载供电，另一路则向C1充电。当V2上升到最大时电容上的电压Vc已经接近峰值，当V2由峰值开始下降时，由于电容上的电压Vc高于V2，此时电容向负载放电。当负半周来临时则重复上述过程。滤波以后，会将桥式整流输入的单向脉动电转化为相对较为平滑的电压输出。4、稳压电路 稳压电路(图3.4)起到的作用主要是稳定电路中的电压，其主要构成如下：(a) 采样电路：从输出电压取样，送入比较放大器的反向输入端，如图3.4甲，R4、R5、R6通过单刀双掷开关K1构成一个分压式偏置电路。输出电压的变化量Uo通过R5、R6与R4的分压突出一部分加在VT3的基极上。上偏电阻不同则能控制稳压电路输出不同的稳定电压；(b) 基准电压：获得基准电压，输入到比较放大电路的同向输入端，作为比较的标准，如图3.4乙，LED2的导通电压基本上是固定不变的，在正常工作状态下可以认为是个基准电源。因此，它可以接在VT3的发射极上提供相对固定的VE(c)图3.4甲 图3.4乙(d) 比较放大电路：由V1C-2328和R2构成，获得基准电压，输入到比较放大电路的同向输入端，作为比较的标准，如图3.4丙，而输入电压的大小，决定输出电压的改变程度；(e) 调整管：通过调整管电压，使输出电压稳定，如图3.4丁，调整管中流过的电流近似等于负载电流，为了能获得最大的输出电流，就要求调整管有足够大的基极电流，VT1、VT2复合后推动调整管的基极电流便可以较小一些。图3.4丙 图3.4丁5、过载保护 过载保护是用电器安全的保证，好一些的用电器，都会设计保护电路。在本次实训所用的教学套件中，过载保护电路使用了简单的限流保护电路。限流保护电路最大的特点是比较灵敏，安全系数高(图3.5)。图3.5过载保护电路限流式过载保护是最简单过载短路保护电路，由R1、LED1和R2组成的回路构成。在负载正常工作时，流过R2上的电流产生的电压降与调整管发射结电压之和小于发光二极管LED1的工作电压，于是发光二极管LED1截止，保护电路不工作。过载时流过R2的电流增加到一定的数值，使R2上的压降V与调整管发射结电压之和大于发光二极管LED1的工作电压，于是发光二极管LED1导通，电流急剧增大。同时流过R1的电流立即增加，VB1下降，IC1也下降，从而将输出电流限制在一定范围内。6、电路的正负切换及二次滤波第二个电C3和C1共同构成型滤波电路，是波形更平滑，电压更佳稳定，从而使充电器达到最佳充电或输出效果(图3.6甲)。而正负转换开关则由双刀双掷开关K2控制(图3.6乙)。当需要切换稳压电源输出的正负极时，只需要轻轻拨动充电器的电源正负极转换开关，就可以转换成功，非常方便。图3.6甲 图3.6乙7、快速充电与普通充电的原理两个充电电路具有一样的结构：相同的三极管，相同的反向限流二极管，相同的基极偏置电阻，相同的输出电压，不同的是输出电阻不同，输出电流也不同。即快速充电电路中，由于是R11与R19并联，所以相对于普通充电电路中的R16输出电阻较小，即充电电流较大(图3.7甲、乙)。Io=(Uled-Ube)/Re Uled为LED上的正向压降恒流充电充电Io的大小取决于每个单元的发射极电阻。图3.7甲 快速充电电路 图3.7乙 普通充电电路5.4电路的安装调试过程5.4.1电路的安装过程1、焊接前的准备 (a)在进行焊接工作以前，我们应本着科学的态度，对自己所用的工具进行检查,不能使用及有漏电现象的要及时更换或修理； (b).清查元器件的数量（对照元件清单）与质量，对不合格的元件及时更换。2、电路板上元器件的焊接 焊接按下列步骤进行，只有完成了上一步才能进行下一步，一般先焊装低矮、耐热原件。若有需要与印刷电路板紧固的大型元件，或与面板上孔、槽相嵌装的元件，也需给予特别的注意，具体焊装步骤：清查元件的数量（依据元件清单）与质量，对不合格的元件应及时更换；确定元件的安装方式、安装高度，一般它由该器件在电路中的作用、印刷电路板与外壳间的距离以及该器件两安装孔之间的距离（依据印制板图）所决定；对器件的引脚弯曲成型处理，成型时不得从引脚根部弯曲；插装：根据元件位号对号插装，不可插错，对又极性的元器件（如二极管、三极管、电解电容等）的脚，插孔时应特别小心；焊接：各焊点加热时间及用锡量要适当，对耐热性差的元器件应使用工具辅助散热。防止虚焊、错焊，避免因拖锡而造成短路；焊后处理：剪去多余引脚线，检查所有焊点，对缺陷进行修补。盖后盖,上螺钉：盖后盖前需要检查；(a) 所有与面板孔嵌装的元件是否正确到位；(b) 变压器是否座落在安装槽内；(c) 导线不可紧靠铁芯；(d) 是否有导线压住螺钉孔或散露在盖外。3、焊接安装提示(1)注意所有与面板孔嵌装元件的高度与孔的配合（如发光二极管的圆顶部应与面板孔相平，面板与拨动开关K1、K2开关是否灵活到位）；(2)V1、V2、V3采用横装，焊接时引脚稍留长一些；(3)由于空间不够，C1、C2、C3卧装；(4)从变压器及印制板上焊出的引线长度应适当，导线剥头时 不可伤及铜芯，多股芯线剥头后有松散现象，需捻紧以便烫锡、插孔、焊装。4、电路的组装 为了使元器件排列整齐、美观，需要对元器件的引线进行加工，元器件引线成型的各种形状如图4.1所示。元器件引线成型应注意一下几点： 所有元器件引线均不得从根部弯曲，根部弯曲折断，一般应留1.5mm以上。 弯曲一般不要成死角，成圆弧状。 要将元器件上有字符面至于容易观察的位置。图4.1 元器件引线成型（2）元器件插装元器件插装有卧式插装法和立式插装法两种。卧式插装法是将元器件紧贴印刷电路板插装。卧式插装法的优点是稳定性好，比较牢固。建议使用卧式插装法5.4.2电路的调试过程1 调试技术总装完毕后，按原理图、印刷电路板装配图及工艺要求检查整机安装情况，着重检查变压器连线及印刷电路板上相连导线或有无短路及缺陷，一切正常时用万用表欧姆档测得电源十字插头二极间的电阻大于500以上即可通电检测。测试：a）接通电源接通电源，绿色通电指示灯（LED2）亮；b）空载电压：空载时测量通过十字插头输出的直流电压，其值应略高于额定电压；c）输出极性：拨动K2开关，输出极性应作相应变化；d）负载能力：当负载电流在额定值150mA左右时，输出电压的误差小于10%；e）过载保护：当负载电流增大到一定值时LED1红色色指示灯变亮，LED2逐渐变暗，同时输出电压下降。当电流增大到500mA左右时保护电路起作用，LED1亮，LED2灭。若负载电流减小则电路恢复正常；f）充电电流:充电通道内不装电池，置万用表于直流电流档，当正负表笔分别触及所测通道的正负极时（注意两节电池为一组），被测通道充电指示灯亮，所显示的电流值即为最大充电电流值（短路电流值）。普通通道短路电流为110mA10%；快充通道短路电流为200mA10%（超出误差范围时请检查有无插错及元件质量），实际使用时的充电电流值与电池电量有关；g）充电电压：表笔直接测各通道的正负极电压即为充电电压（不装充电电池时），两通道都为3.1V5%，超出误差范围时请检查有无插错及元件质量。调整：a）若稳压电源负载在150mA时，输出电压误差大于规定值的10%时，3伏档更换R5，6伏档更换R6，阻值增大电压升高，阻值减小电压降低(一般按所配元件插装无误都不会有问题)；b）可更换R12阻值可适当调整负载电流值：减小阻值即增大负载电流但不得小于1.5，否则调整管V1容易烧坏；c）若要改变充电电流值，可更换R16、R11、R19，阻值增大，充电电流减小，阻值减小，充电电流增大。5.5 电路故障的查找处理方法在电子技术训练中，通过查找和排除故障，对全面调高电子技术实践能力十分有益。因此，掌握检查和排除故障的基本方法是十分必要的。5.5.1 故障的检查方法(1)直观检查法为了避免和减少接线的错误，应画出正确的电路原理图和安装接线图。按照安装接线图检查电源线、信号线有无接错，元件有无错焊、漏焊，二极管、三极管、电解电容器极性有无接反等。通话后检查是否有打火等异常声响；有无焦糊异味出现；摸晶体管、电阻、集成电路是否温度过高等。发现异常立即断电检查故障。(2)仪器检查法用万用表、示波器等仪器发现和寻找故障及元件。5.5.2 故障的处理方法在不能直接排除故障部位时，可采用逐级检测的方法确定故障部位。步骤为：(1)判断故障级可采用三种方法。 由前向后逐级寻找故障级。从第一级输入信号，测量其后各级输出信号是否正常，如发现某一级的输出波形不正确，可判断故障发生哎该级电路。 有后向前逐级寻找故障级。可在某级输入端加入信号，测量其后各级输出信号是否正常，无故障则向前级推进。若在某级输出波形不正常，可判断故障发生在该级电路。 2分法。即在中间级测量工作状态或输出信号，由此判断故障时在前半部分还是在后半部分。(2)寻找故障的具体部分元器件股扎根级确定后，可通过测量共工作点电压、电流，等方法确定故障的元器件。6 声控开关设计与安装6.1实习目的：1、巩固加深对模拟电子技术基础知识的理解，提高综合运用所学知识的能力，培养学生独立分析问题、解决问题的能力。2、通过查找资料、选方案、设计电路、仿真或调试、写报告等环节的训练，熟悉设计过程、步骤。为今后从事电子线路的设计、研制电子产品打下良好的基础。3、作为电力电子技术的入门，学习晶闸管的应用。4、设计模拟和数字电子混合电路，实现特定功能。学习这一技能，积累这方面的经验。6.2实习要求：1、在白天照度较高时，即楼道内光线充足时本开关不启动，灯熄灭。2、夜晚楼道内光线较差时，若楼道内充分安静（无人行动时），灯泡不启动。3、若在光线较差的楼道内有人发出声响，就启动该装置使灯泡点亮。4、用protel绘制电路图6.3实习产品设计根据技术要求，此声控灯开关可由以下几个单元组成：感光检音延时反相反相、放大整形控制门电子开关灯图1整体框图6.4声控开关原理图图2 声光控制电路图根据图2电路，原理如下：由四个二极管组成的桥式整流电路将输入电路的220v50hz交流电压变换成脉动直流。该脉动直流电压一路由R3和R1、C3分压并滤波后得到传感及逻辑控制电路所用的电压VCC；另一路接到晶闸管BT169的阳极。当BT169的控制极（栅极）为高电平且输入的交流信号Vi=COS（wt+）处于正半周期时，电流由D2地D4灯流过而将灯点亮。当Vi处于负半周期时，电流由灯D3地D1而将灯点亮。当BT169的控制极为低电平时，晶闸管截止，此时不会产生驱动灯的电流，此时灯是熄灭的。由此可见，灯的亮灭是由晶闸管的控制极电平决定的。因此，关键的问题是如何控制其栅极电平的高低。有光时灯灭；无光无声时灯灭；无光有声时灯亮。参见图2，对光敏电阻RW而言，当有光时，RW2M，此时HD14011的1脚是高电平，此时第一个与非门的输出取决于2脚的状态，而2脚的状态将由噪声传感器来决定，当没有声音时，2脚为低电平，因此A为高电平，B为低电平，C为高电平，D为低电平，此时晶闸管截止，灯泡为暗。当有声音产生时，在麦克两端产生一个交流信号，经过电容而将2脚置成高电平，此时A为低电平，B为高电平，C为低电平，D为高电平，从而将晶闸管触发导通，灯泡点亮，同时由于B点为高电平，可对电容C2充电，这样，当声音消失之后，由于C2和R7的存在，使C点维持在低电平直到C2放电结束，在此过程中，灯泡将会一直保持在亮的状态直至此过程结束。 1、VCC值的确定可由R3、R1的分压作用将家用电压经整流后所得电压Vo=2201.414=311V输入电压的表达式为：Vcc=R1*Vo/(R1+R3) 算得Vcc=5V2、延时的确定 图3 延时电路部分由R7、C2组成延时电路，要求延时为1min，与非门工作高低电平为3.4V,0.3V延时T计算公式：t=R7C2ln（Vt+/Vt-） 算得R7=1.1M C2=22uf3、与非门的高低电平的输入确定NPN的参数为：=50Vce(sat)=0.3V Vbe=0.7V如果无光时，RW2M，与非门有一脚是高电平，此时第一个与非门的输出取决于另脚的状态，此脚的状态将由噪声传感器来决定。当没有声音时：灯不亮，要求第一个与非门的一脚为低电平，即使三极管工作在饱和区满足条件，且输出的电压为0.3V。此时A为高电平，B为低电平，C为高电平，D为低电平，此时晶闸管截止，灯泡为暗。由三极管的工作参数得： Ibs=（Vcc-Vce）/R5=0.18uAIb=（Vcc-Vbe）/R2 =1.4uA 在饱和工作区不满足Ic=Ib 且IbIbs 令Ib=10Ibs 由此可得R8=510K R2=47k当有声音时：灯亮，要求第一个与非门的一脚为高电平，三极管工作在放大区且输出高电平3.4V。在麦克两端产生一个交流信号，经过电容而将脚置成高电平，此时A为低电平，B为高电平，C为低电平，D为高电平，从而将晶闸管触发导通，灯泡点亮。R=R2/R4 算得R=21.4I=Ib+Vce/R 算得I=12.2mA满足声音传感器的额定电流I=12.2mA，电压112V。 图4等效图4、整流电路设计整流电路有单相桥式整流电路，单相半波整流电路，单相全波整流电路等。本系统选用单相桥式整流电路。单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，其电路如图5所示。在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图5的电路图可知：当负半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当正半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图见图5。 图5 整流电路及波形图5、电容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。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。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。滤波电路常有电容滤波，电感滤波和RC滤波等。本系统设计在单相桥式整流电路直接接并联电容构成电容滤波电路，经过此电容滤波电路滤去整流输出电压的纹波。电容滤波电路如图6所示滤波原理：若电路处于正半周，二极管D2、D4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 ，是正弦形。所以，在t1到t2时刻，二极管导电，充电，vC=vL按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，vC=vL按指数曲线下降，放电时间常数为RLC。 图6 电容滤波电路 图7 电容滤波过程 当放电时间常数RLC增加时，t1点要右移， t2点要左移，二极管关断时加长，导通角减小，见图7中的曲线；反之， RLC减少时，导通角增加。显然当RL很小，即IL很大时，电容滤波的效果不好，见图7中的曲线。反之，当L很大，即IL很小时，尽管C较小, RLC仍很大，电容滤波的效果也很好，见图7中的曲线。6、晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理分析：晶闸管可用两个不同极性（P-N-P和N-P-N）晶体管来模拟，如图G1所示。当晶闸管的栅极悬空时，BG1和BG2都处于截止状态，此时电路基本上没有电流流过负载电阻RL，当栅极输入一个正脉冲电压时BG2道通，使BG1的基极电位下降，BG1因此开始道通，BG1的道通使得BG2的基极电位进一步升高，BG1的基极电位进一步下降，经过这一个正反馈过程使BG1和BG2进入饱和道通状态。电路很快从截止状态进入道通状态，这时栅极就算没有触发脉冲电路由于正反馈的作用将保持道通状态不变。如果此时在阳极和阴极加上反向电压，由于BG1和BG2均处于反向偏置状态所以电路很快截止，另外如果加大负载电阻RL的阻值使电路电流减少BG1和BG2的基电流也将减少，当减少到某一个值时由于电路的正反馈作用，电路将很快从道通状态翻转为截止状态，我们称这个电流为维持电流。在实际应用中，我们可通过一个开关来短路晶闸管的阳极和阴极从而达到晶闸管的关断。等效图如下：等效图图8 晶闸管的工作原理