电路项目总结报告之白炽灯.doc

电路与电子线路基础课外设计制作总结报告题目(C)： C调光电路与光强监控电路设计 组 号： 20 组 长： 一、 实验方案设计要求（1） 对于给定的交流电源，设计电路转换为实验所需的直流电。 图中通过将交流电联入整流二极管与电容之中，实现对电流的“整流滤波”，转换为直流电，供试验使用设计要求（2） 对于给定的交流电源（约36V，50Hz）和白炽灯（36V，15W），设计三档调光电路，使白炽灯分别发出强、中、弱三种强度的光，要求电路简单合理，能量损耗较少。图中是一种简易调光灯线路，只采用了一只白炽灯（36V，15W），两个电容（47uF,50V），一个整流二极管和三个开关。由于供给的电源是36V的交流电源，所以不需要串联一个电阻进行分压。此电路图无论是原理还是操作方案都是简单明了，并且电路中各项元件的能耗少。其中电路中要求三档调光电路有强、中、弱的光强度的调节由三个开关J1，J2，J3控制。输入36V的交流电源时，当J1，J2，J3都不接通时电路断开，白炽灯灭；当J1接通时，利用电容对交流电的容抗特性，对交流电进行限流，从而构成分压电路，所以白炽灯通过电容连接发出微光；当J2接通时，电源经二极管半波整流给灯泡供电，灯泡亮度约为平时的一半；当J3接通时，灯泡在额定电压下工作，亮度最亮。设计要求（3） 采用一只光敏电阻和三只发光二极管设计制作光强监控电路，用发光二极管的数目，指示白炽灯的亮度。当白炽灯的光强较弱时，仅使一个发光二极管发光，当白炽灯的光强中等时，使二个发光二极管同时发光，当白炽灯的光强较强时，使三个发光二极管同时发光。电路组成：如电路图所示，电路主要由三部分组成，每个部分分别监控不同强度的光线。每个部分均由一个定值分压电阻、一个三极管、一只4K的电阻，一些另外的定值电阻和一只发光二极管组成。电路干路中接入一只200的电阻和一只光敏电阻。各部分功能：用7V稳压电源给整个电路供电。电阻R7（200）在干路中起到分压作用使电路能够在适当的电压下运行。光敏电阻是通过光强把光信号转换成电信号。三极管是有三个极（发射极e （Emitter）、基极b (Base)和集电极c (Collector) ），两个状态（截至和饱和）。后面的电源（8V）、发光二极管、电阻R1（500）以及定值电阻是根据电压比较器输出电压的高低电位选择发光或者不发光。其余两个并联分支采用相同的方法，这里就不做赘述。电路工作原理及过程：当电路接通电源时，干路电流经R1和发光二极管，光敏电阻R6在不同强度光线照射下会有不同的阻值。每个三极管B端输入电压流：Ic=U0/R4+R8，e极接地所以e级电压为0。若没有光照射光敏电阻或光线较暗时，Ib趋近于0，Ib*Ic则三极管处于截止状态，ce断相当于断路，Ic0，所以二极管不发光。反之，当光线较强时，Ib*Ic,三极管处于饱和状态二极管就会发光。所以电路中三个分支通过三极管的开关作用就可以使3个发光二极管表示不同强度的光。二、 原理图（1）图一tT2TOtf(t)AT2TO图二 图三图二：桥式整流电路的工作原理如下：电源为正半周时，对D1 、D3 和方向电压，Dl，D3 导通；对D2 、D4 加反向电压，D2 、D4 截止。电路中构成电源 、Dl、rcd 、D3 通电回路，在rcd ，由于二极管的单向性，形成上正下零的半波整洗电压，电源为负半周时，对D2 、D4 加正向电压，D2 、D4 导通；对D1 、D3 加反向电压，D1 、D3 截止。电路中构成电源、D2 、rcd 、D4 通电回路，同样在rcd上形成上正下零的另外半波的整流电压。两个波形叠加得如图三所示波形。图三：电容器的特点就是：对直流电表现出的阻抗极大，相当于不通。对交流电，频率越高阻抗越小。利用电容器的这个特点，我们就可以把混杂在直流电里的交流成分过滤出来，所以叫“滤波”。经过滤波，交流成分都经过电容器回到电源去了，电容器两侧剩下的就是没有波动的纯直流电了。如图四所示（2） 图二元件介绍：整流二极管：整流二极管是一种用于将交流电转变为直流电的半导体器件。整流二极管在该电路中用于低频半波整流电路。电容：串联在交流回路中，利用电容对交流电的容抗特性，对交流电进行限流，从而构成分压电路。将一个电解电容的负极与另外一个电容的负极相连，（剩下的两个头接入电路）就是无极性电容。耐压是单个电容的一倍，容量降为一半。（3）图三三、完成过程（1）元件的选取1、由图一，完成36伏的交流电源经整流滤波后电压为47.076伏，远远大于正常工作所需电压，于是采用分压的方法，原设计电路正常工作电压为9伏，因为47V与9V比值约为5:1，所以计算后，采取2k欧姆的电阻与500欧姆的电阻串联的方法分压 ，500欧姆电阻电压即为光强监控电路电压。（2）首先考虑到这个电路的设计要求是设计一个三档调光电路，我们决定选用三个并联的支路来分别控制白炽灯发出强、中、弱三种强度的光。第1条 支路我们选用由电源和白炽灯直接串联，此时白炽灯发出的最强的光。第2条 支路我们选用在电源和白炽灯上串联一个整流二极管，此时白炽灯发出的光较第一条支路较弱。原先，我们选用一个普通的二极管，可是在我们调试的过程中二极管经常会因为余量不够，被烧掉而损坏电路。于是，我们在查阅资料和不断尝试后，我们选择了用一个整流二极管来代替这个原有的普通二极管。整流二极管具有低的电压降（典型值为0.7V）。这样既可以保证电路的安全性，且为电路留一定的安全余量，保证电路元件不被损坏。且换为整流二极管后，也实现了能量损耗比较小的要求。第三条支路我们选用了在电源和白炽灯上串联两个47F的电容，此时白炽灯的光强最弱。我们选用了两个C较小的电容，这样由公式计算出的等效阻抗就会很大，且由理论分析，我们可以知道电容几乎是不耗能的。在这个电路的设计中，我们也遇到了一些问题和麻烦。我们原始的电路是选用了电源和白炽灯上串联一个极性电容。可是极性电容在交流电作用下的充放电比较危险，容易损坏电路。于是我们改进了原始的实验电路，采用在电源和白炽灯上串联两个反接的电容，这样既消除了反接可以防止交流电源的尖峰电压烧坏电路，又能达到电路的设计要求。综上所述，以上所述的三条支路分别实现了使白炽灯发出强、中、弱三种强度的光，且能耗较少的设计要求。（3）【焊接】因为实验要求要监控三种不同的光强，我们采用了3三极管、3个发光二极管。3个4K的电阻。首先将R7（200）和光敏电阻串焊接到稳压7V的干路中，然后将三极管的B极与4K电阻相连，C极接发光二极管，定值电阻最后连入7V稳压电源；e极接地。由于另外两个分支电路和第一个电路一样，所以重复上述步骤进行焊接。四、实验结果与分析（1）结果： 电路可在灯暗时亮，灯亮时灭，实现实验目的。（2）第一条支路（光强最强）：电源电压都在白炽灯两端，白炽灯两端电压约为50V。P1 =15W第二条支路（光强为中）：电源电压为36*1.41450.9V，经实验测量，整流二极管上的电压为22V，则白炽灯分得的电压约为18V。又整流二极管的电压降约为0.7，则P2 =0.715/360.29W第三条支路中（光强最弱）：电源电压约为50V，经实验测量，电容上的电压约为36V，则灯泡分得4V。理论上说，电容几乎不消耗功率，P30。（3）结果：当白炽灯的光强较弱时，仅使一个发光二极管发光，当白炽灯的光强中等时，使二个发光二极管同时发光，