电气电子仿真作业报告

1、东 北 石 油 大 学电工电子仿真实践课程设计 2014 年 7 月 4 日课 程 电工电子仿真实践课程设计 题 目 楼道触摸延时开关 院 系 电气信息工程学院电气系 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 电工电子仿真实践课程设计任务书课程 电工电子仿真实践课程设计 题目 楼道触摸延时开关 专业 电气工程及其自动化 姓名 学号 主要内容：根据仿真软件 Multisim 的主要功能特点,利用其先进的仿真性能进行楼道触摸延时电路的设计和研究。基本要求：1、设计一楼道触摸延时开关，其功能是当人用手触摸开关时照明灯点亮，并持续一段时间（一分钟左右）后自动熄灭；2、画出电路原理图；3、用 Multis

2、im8 对电路进行仿真调试和研究；4、在保证正常功能的条件下对电路进行优化，使之更加合理，切合实际。主要参考资料：1 刘伟，李思强.Multisim8 电工电子仿真实践M.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，2007.2 阎石.数字电子技术基础（第五版）M.高等教育出版社，2006.3 付杨. Multisim 仿真在电工电子实验中的应用J.实验室研究与探索，2011,4:86-92.4 高娟. 基于 Multisim 的电子电路仿真研究J.青岛职业技术学院学报，2006，02:63-65.5 殷蔚，陈波. Multisim 软件在模拟电路中的仿真应用J.岳阳职业技术学院学报，2007，03:86-

3、90.完成期限 2014.6.302014.7.4 指导教师 专业负责人 2014 年 7 月 4 日目录1 设计.12 方案选择与电路原理图的设计.12.1 电路原理图的设计.12.2 触发计时电路的设计与选择.12.3 电源的设计与选择.22.4 负载端控制电路的设计.23 元件选取与电路图的绘制.33.1 元件选取.33.2 电路图的绘制.44 仿真分析方法实验与结果分析.45 总结.6参考文献.7电工电子仿真实践课程设计（报告）01 设计楼道触摸延时开关是一种新型电子节能开关，可广范应用于多层住宅和办公楼室外的走廊，门厅，楼梯间，电梯间，过道等公共场所，也可以在家庭安装。需要开灯时，手

4、指轻轻触摸开关的感应区，电灯自动开启点亮，一段时间后，电灯自动关闭熄灭。该操作简单，实用节能，又没有声控开关有声音就亮的弊端。 功能要求：节约电能，无触点，无污染，安全可靠。指标要求：延时一分钟，结构简单，经久耐用。2 方案选择与电路原理图的设计2.1 电路原理图的设计由设计结构图可知该电路应由几部分组成，而且各个部分相对独立，因此，在进行设计电路的时可将各个部分分别设计，独立选择器件，独立测试，最后将这几部分进行组装、调试，达到设计完整楼道触摸延时开关的目的。电源触发电路负载电路计时电路图 2.1 电路设计结构图2.2 触发计时电路的设计与选择触摸延时电路是基于时基芯片555_VIRTUAL

5、 构成的电路，主要用于开关闭合后控制电路在一段时间后自动断开达到延时的目的。 电路原理：触摸延时开关电路主要由时基芯片555_VIRTUAL组成的定时电路，在这里接成单稳态电路。平时由于触摸端无感应电压，电容通过1C555_VIRTUAL第7脚放电完毕，第3脚输出为低电平，继电器KS释放，电灯不亮。电工电子仿真实践课程设计（报告）1 当需要开灯时，用手触碰一下触摸端，触发信号电压由加至2C555_VIRTUAL的触发端，使555的输出由低变成高电平，继电器KS吸合，电灯点亮。同时，555_VIRTUAL第7脚内部截止，电源便通过给充电，这就是定1R1C时的开始。当电容上电压上升至电源电压的2/

6、3时，555_VIRTUAL第7脚导通使放1C1C电，使第3脚输出由高电平变回到低电平，继电器释放，电灯熄灭，定时结束。定时长短由、决定：1R1C =1.1 （2-1） 1T11CR 根据设计需要延时一分钟=60s，设=100F ，则:1T1C= （2-2）1R111 . 1 CT 图 2.2 触发计时电路2.3 电源的设计与选择人体最高能承受电压为 36V，而且选用的 555_VIRTUAL VCC 端电压为5V，但是日常使用的电灯工作电压为 220V，所以决定采用两个电源的设计，触发计时电路采用 5V 电压直流电源，负载电路采用 220V 交流电源。2.4 负载端控制电路的设计电工电子仿真

7、实践课程设计（报告）2在楼道触延时时开关设计中，控制电路主要由继电器与二极管组成，通过继电器的通断来控制灯泡的亮与熄灭。电路中，继电器线圈两端反相并联了一只二极管，它是用于保护集成块的，切不可省去，否则在继电器由吸合状态转为释放时，由于电感的作用线圈上将产生较高的反电动势，极容易导致集成块击穿。并联了二极管后，在继电器由吸合变为释放的瞬间，线圈将通过二极管形成短时间的续流回路，使线圈中的电流不致突变，从而避免了线圈中反电动势的产生，确保了集成块的安全。工作原理：当 555_VIRTUAL 三脚输出高电平时，继电器的线圈中会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹

8、簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合，电灯亮。当 555_VIRTUAL 三脚输出低电平时，继电器中线圈断电，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放，此时电灯熄灭。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。图 2.3 负载端控制电路的设计3 元件选取与电路图的绘制3.1 元件选取计时电路的主要元件为当 555_VIRTUAL，选用型号为 NE555。负载控制电电工电子仿真实践课程设计（报告）3路主要元件为继电器，继电器由 NE555 三脚输出电压决定，由于 NE55 的供电电源是 5V，所以 3

9、 脚输出电压略等于 5V 。可以选用额定电压 5V 的继电器，二极管选用普通二极管。灯泡采用 220V-100W 的节能灯。3.2 电路图的绘制由要求及上文给出公式可知：=1.1 （3-1） 1T11CR 根据设计需要延时一分钟=60s，设=100F ，则：1T1C=550K （3-2）1R111 . 1 CT00001. 01 . 160S将触发计时电路与负载电路结合在一起得到最终电路图：图 3.1 楼道触摸延时开关电路图4 仿真分析方法实验与结果分析仿真分析方法实验与结果分析我们利用仿真软件 Multisim 对电路进行模拟仿真，并进行分析。仿真分析电路如图 4.1 所示。首先我们将触发开

10、关断开，运行楼道延时开关仿真电路，观察示波器波形如图 4.2 所示，观察电压表读数如图 4.3 所示。电工电子仿真实践课程设计（报告）4图 4.1 楼道延时开关仿真分析电路 图 4.2 开关断开时示波器波形 图 4.3 开关断开电压表示数分析结果：当开关未闭合时，555 继电器输出端为低电平，继电器保持断开状态，电压表示数几乎为 0，灯泡保持熄灭。然后将开关闭合，再次观察示波器波形如图 4.4 所示，观察电压表读数如图4.5 所示。 图 4.4 开关闭合时示波器波形 图 4.5 开关闭合时电压表示数电工电子仿真实践课程设计（报告）5分析结果：当开关闭合时，5V 电压加在 555 计时器的触发端

11、，使输出端信号有低电平变为高电平，继电器衔铁闭合，电压表示数为 220V，照明电路接通，灯泡点亮。同时，电源通过定时电阻给定时电容充电，这就是定时的开始。我们再次将开关断开观察此时示波器波形如图 4.6 所示，观察电压表读数如图 4.7 所示。 图 4.6 开关再次断开时示波器波形 图 4.7 开关再次断开时电压表示数分析结果：开关断开后 555 计时器输出端保持高电平输出，电压表示数依旧为 220V，小灯泡依然为点亮状态，达到了延时的目的。最后等待一分钟，发现小灯泡熄灭，此时示波器波形如图 4.8 所示，观察电压表读数如图 4.9 所示。 图 4.8 等待一分钟后示波器波形 图 4.9 等待

12、一分钟后的电压表示数分析结果：延时一分钟后，555 计时器输出端变为低电平输出，电压表示数几乎为零，小灯泡熄灭，做到了延时一分钟自动熄灭的目标。 5 总结总结本课程设计就楼道触摸延时开关系统进行原理图设计，使用仿真软件Multisim8 进行了仿真，验证了设计的合理性和可行性。具体内容包括：电工电子仿真实践课程设计（报告）61、设计了楼道触摸延时开关的电路原理图，包括触发电路、计时电路、负载电路。2、根据设计任务指标计算了各部分系统参数，并进行了相应元件选取。3、利用仿真软件 Multisim8 进行了仿真，仿真结果表明：本设计能够达到设计的基本要求，切合实际，可行性很高；4、在楼道触摸延时开

13、关实际中引入了 555 计时器，利用数电课程设计研究，并创意性引入了电磁继电器和双电源设计，增强了本设计的实用性和安全性。电工电子仿真实践课程设计（报告）参考文献参考文献1 刘伟，李思强.Multisim8 电工电子仿真实践M.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，2007.2 阎石.数字电子技术基础（第五版）M.高等教育出版社，2006.3 付杨. Multisim 仿真在电工电子实验中的应用J.实验室研究与探索，2011，4:86-92.4 高娟. 基于 Multisim 的电子电路仿真研究J.青岛职业技术学院学报，2006，02:63-65.5 殷蔚，陈波. Multisim 软件在模拟电路中的仿真应用J.岳阳职业技术学院学报，2007，03:86-90.东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称电工电子仿真实践课程设计题目名称楼道触摸延时开关 学生姓名学号指导教师姓名 职称副教授讲师序号评价