[毕业设计精品论文]蓄电池低电量充电报警器_电路与模拟电子课程设计

蓄电池低电量充电报警器一电路功能简介当今，蓄电池已经得到广泛使用，较之一次性充电电池，蓄电池具有多次循环利用，高效节能的优点。但即便是电量充足的蓄电池，在使用一段时间后随着电量的减少会导致电池输出电压的降低，轻者将会影响电器的正常工作，重者甚至带来一系列的安全事故。本电路就是利用电量降低时输出电压也随之降低的原理，在电池电量降到正常工作的底限时，以此时对应的输出电压值为临界电压值,当蓄电池电压低于这个值时电路将通过蜂鸣器进行报警，提醒用户进行充电或更换电池，当蓄电池输出电压高于这个临界值时，电路则不进行报警。二电路的原理1基于555定时器的多谐振荡器如图1，由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路也不需要外加触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端CT放电，使电路产生振荡。电容C在1/3VCC和2/3VCC之间充电和放电，输出信号的时间参数是W2W1TTTCR07RT21C07RT2W2注电路要求R1与R2均应大于或等于1K，但R1R2应小于或等于33M。外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555集成定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。2利用非门工作原理进行信号反相当两输入端输入均为低电平时，与非门将输出高电平，当两输入端输入均为高电平时，与非门将输出低电平。通过电位器分压使临界输出电压恰对应高电平向低电平的临界电平，这样一来，当蓄电池输出电压高于临界输出电压时，与非门输出低电平；当蓄电池输出电压低于临界输出电压时，与非门输出高电平，实现了信号的反相。3整体电路工作原理电路工作的原理图如图2所示图1基于555定时器的多谐振荡器图2蓄电池充电放大器原理图可调电阻与二极管D1并联在蓄电池两端构成取样电路，采集蓄电池电压信号。当电池电压较高时，采集蓄电池电压信号为高电平，经反相器后输出为低电平，多谐振荡器没有电源输入，不能产生振荡信号，蜂鸣器不发出警报音。当电池电压较低时，采集蓄电池电压信号为低电平，经反相器后输出为高电平，相当于多谐振荡器的电源输入，振荡电路产生并输出矩形波信号，蜂鸣器根据传入的信号发出相应频率的警报音。三电路仿真与结果仿真电路图如图3仿真的过程如下步骤一、将电池的电压调至115V，调节滑动变阻器，观察示波器波形，在图4A中所标志位置处（暨输出电压恰由直流变为交流）此时滑动变阻器为76（以115V为分界电压，115V认为电量充足，115V认为为低电量临界值，需重新充电）步骤二、将电池的电压调至12V，观察示波器波形如图4B，发现输出为恒压信号，灯泡不闪动。步骤三、将电池的电压调至11V，观察示波器波形如图4C，发现输出为锯齿波信号，灯泡闪动。步骤四、将电池的电压调至10V，观察示波器波形如图4D，发现输出为锯齿波信号，灯泡闪动。可知设计基本能满足当蓄电池输出电压下降115V到须重新充电时，可使蜂鸣器示警。A步骤一B步骤二C0步骤三D步骤四图4仿真实验结果图四在面包板上进行的的调试与电路连接接在连接电路过程中，主要是通过在免焊面包板（如图5）上进行连接的在焊接过程中，我们遇到的主要问题有1使用集成元件的底座导致其接触不良。2应该注意不可让元件脚相接触，防止短路。3应该常用万用表检测面包板相邻组间是否有可能粘连，防止烧坏电路。最终在老师的指导下，我们顺利完成了面包板上的电路调试与连接。图5单片面包板示意图五电路焊接在焊接时，我们虽然用了4根飞线，但这是实现应有功能所必须的，最终我们成功焊接出了具有低电报警器的功能电路，该电路在接入蓄电池输出电压115V以上时不报警，在输入电压低于115V时开始报警，直至电压再次升到115V以上。在焊接过程中，我们总结出以下注意事项1焊接前确保个焊点铜皮是否光洁、氧化等。2避免虚焊所导致的接触不良，烙铁头必须与被焊件接触，对被焊件进行预热。3在焊接集成元件时必须先只焊接其底座，防止集成元件通过管脚导热破坏内部结构。4注意检查焊点，避免其相接触导致短路。5在焊接中应该通过调整元件位置实现尽可能少的使用飞线。5在焊接时注意安全，防止被烫伤，电烙铁不使用时，应置于电烙铁架上，并随时保持电烙铁的清洁。六电路调试与焊接结论所设计电路能够满足在接入蓄电池输出电压115V以上时不报警，在输入电压低于115V时开始报警，直至电压再次升到115V以上的电池低电报警功能，说明电路的设计方案是正确可行的，但焊接过程中使用了较多的飞线，这是应该避免和该进的。七收获及建议在本次实验中我们既巩固了所学的基础知识，又增强了我们的动手能力，我们所选的蓄电池低电报警器课题，只要利用了所学的振荡电路，与非门，稳压二极管，电阻分压的知识，并通过MULTISIM软件进行仿真，在面包板上进行调试和连接，并最终通过万能板焊接实现设计电路，这一系列设计和操作几乎都是自主独立完成，对我们能力的锻炼有很大的帮助。在实习过程中主要有以下收获1、实验原理固然简单，但应该结合实际，例如早期试图通过以下方法实现电路图6早期的设计原理和部分仿真结果仿真结果基本和本方案相当方案似乎可行，但仔细思考却发现产生的振荡波频率高达2000KHZ，即二百万赫兹，如果转化为声音信号，不仅不能起到警报功能，甚至还会影响人们的身体健康，故最终放弃该方案，通过使用基于555的多谐振荡器来获得可行的方案。2仿真中所使用的555管脚图与实际中的分布有着很大区别，而面包板和万用板的接孔也有很大区别，故造成电路设计中的很多不便，故必须根据实际情况确定最终焊接情况，要求我们综合考虑各种情况，积极思考，最终确定正确的解决方案。3在实验中京城看见有的同学有烧坏电容和集成器件的情况，主要原因是没有经过仔细检查就贸然通电，这样既会造成器件的损毁，甚至还会造成安全事故。因此，因该在连接和焊接时先将电路分成几大功能模块，分别焊接和检查，在焊接成功并仔细检查个部分后再分别为各模块通电，确保安全后再将个模块连接起来的，这样就能确保各器件的安全和电路的整体成功。实验中还有许多其他的收获，应为篇幅的关系，许多细枝末节的东西在此就不多做赘述，总之，通过这次实验，确实很有助于提高我们的学习能力和动手能力。附录一【参考文献】【1】电路与模拟电子技术高良玉高等教育出版社；【2】电子电路设计DIY加DAVECUTCHER北京科技出版社；2007；【3】电子设计与实践刘霞侯传教电子工业出版社20094；【4】制作天地，1997年第四期；【5】CD4001BC/CD4011BCQUAD2INPUTNORBUFFEREDBSERIESGATE；【6】555时基电路原理与应用（网页资料，作者不详）附录二主要器件管脚图及参数