电子电路装调与应用 课件 项目3、4 抢答器的装配与调试、多功能控制器的装配与调试

项目三抢答器的装配与调试

在没有抢答器之前，我们经常看到一些电视节目有一些抢答环节，举办方采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。人们于是开始寻求一种能不依人的主观意识来判断的设备来规范比赛。进入21世纪越来越多的电子产品出现在人们的日常生活中，抢答器的出现克服了这种现象，如图3-1所示。从最初简单的按钮控制、单一的功能，到后来的可以显示选手号码，其功能也在逐渐趋于完善。一、项目介绍

在各种竞赛场合，抢答器是必不可少的最公正的用具。本项目采用基于数字电路实现的八路声光实用型竞赛抢答器。抢答器设置一个控制开关，由主持人来控制系统的清零和抢答的开始。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，在LED数码管上显示出选手的编号，并发出声音。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。电路主要由集成编码器、集成译码器、集成触发器和提供发声功能的555时基电路等组成。1.掌握蜂鸣器、74LS148、74LS279、CD4511的使用方法及检测方法。2.掌握触发电路的工作原理。1.抢答器电路的工作原理。2.抢答器的电路结构。3.电路参数测量。4.电路功能调试1.抢答器电路的检修流程。2.抢答器典型故障分析。3.万用表部分功能使用。二、项目实施任务一抢答器的装配图3-2本项目抢答器外形（一）来料检查根据图3-3《抢答器电路原理图》以及表3-1《抢答器元器件清单》认真清点元器件并对主要元器件进行检测，将结果记录到《抢答器元器件清单》检测结果一栏中，“√”代表合格，“×”代表不合格，如果不合格在备注处写出判断依据。序号标称名称规格检测结果备注1R1-R9电阻10k

2R10电阻15k

3R11、R14电阻1K

4R12电阻470

5R13电阻68K

6C1-C2电容100uF

7C3-C6、C9电容瓷片电容104

8C7-C8电容瓷片电容103

9S0-S7抢答按键开关轻触按钮

10S8控制按键开关带自锁

11S9电源按键开关带自锁

12Q1三极管9013

13U1集成电路74LS148

14U2集成电路74LS279

15U3集成电路CD4511

16U4集成电路NE555

17DS数码管0.56共阴

18B无源蜂鸣器5V

19JP1电源插座2P

20IC插座16P

21IC插座8P

22短接线多股铜丝

表3-1抢答器元器件清单（二）电路装配根据元器件的外观按照先小后大、先低后高、先里后外的原则将元器件正确焊接在电路板上，注意元器件的极性、参数正确，集成电路要按照管脚的编号不能装错。装配要求及不合格焊点图例如下：评价内容评价标准时间30之内分钟，延时不能超过10分钟工艺元器件极性正确，管脚成型合理，同一类型元器件保持同一高度焊接焊点可靠、圆润，无连焊、漏焊现象操作规范按照电子产品装配相关规范进行操作，注意防止人身及元器件损坏表3-2抢答器装配要求

名称图例造成原因合格焊点1.焊接温度适中。2.焊接时间始终。3.焊接方法得当。冷焊合格焊点示例以及不合格焊点成因1.焊点凝固时，受到不当震动。2.焊接物(引脚、焊盘)氧化。3.润焊时间不足。针孔1.PCB受潮。2.零件引脚受污染(如油污)。3.导通孔中空气受零件阻塞，不易逸出。短路1.板面预热温度不足。2.助焊剂活化不足。3.零件间距过近。漏焊1.PCB变形。2.零件脚受污染。3.PCB氧化、受污染或防焊漆沾附。

锡多1.焊接温度过低或焊接时间过短。2.预热温度不足，助焊剂未完全达到活化及清洁的作用。3.助焊剂少。4.焊盘太小。锡尖1.较大之金属零件吸热，造成零件局部吸热不均。2.零件引脚过长。3.锡温不足或过炉时间太快、预热不够。4.手焊烙铁温度传导不均。

锡珠1.助焊剂含水量过高。2.PCB受潮。3.助焊剂未完全活化。锡渣1.焊接时间太短。2.焊锡温度受热不均勻。3.电路板面不清洁。

表3-3手工元器件装联规范：练一练：完成以下装配工艺卡片中的空项：图样旧底图总号更改标记数量更改单号签名日期

签名日期第

页

拟制

审核

共

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标准化

第

册

第

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（三）焊接后续工作继续内化职业素养1.手工焊接完成后，先检查一遍所焊元器件有无错误，有无焊接质量缺陷，确保焊接质量。2.将未用完的材料或元器件分类放回原位，将桌面上残余的锡渣或杂物扫入指定的周转盒中；将工具归位放好；保持台面整洁。3.关掉电源，按照电烙铁使用要求放好电烙铁，并做好防氧化保护工作。4.焊接人员应先洗净手后才能喝水或吃饭，以防锡残留对人体的危害。知识链接1蜂鸣器蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”表示，电路符号为“”。

知识链接2集成芯片74LS14874LS148为8线－3线优先编码器，它允许同时输入两个以上编码信号，但是在设计优先编码器时已经将所有的输入信号按优先级顺序进行了规定，当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。图3-774LS148实物

图3-874LS148管脚图与真值表图3-974LS279实物知识链接3集成芯片74LS27974LS279为由4个RS触发器组成，且均为与非门构成的RS触发器，其中1S和3S有两个输入端，1S1和1S2、3S1和3S2均为相与的关系。74LS279为16引脚集成芯片，包含四路R-S触发器，每路R-S触发器有R和S两个输入端和一个输出端Q。74LS279的管脚图如下图3-10所示：图3-1074LS279的管脚图知识链接4集成芯片CD4511CD4511是一片CMOSBCD锁存7段译码、驱动器，用于驱动共阴极LED数码管。具有BCD转换、消隐、锁存控制、七段译码及驱动功能。CMOS电路能提供较大的电流，可直接驱动共阴LED数码管。CD4511实物外形及引脚功能如图3-13所示：图3-13CD4511实物及引脚功能任务二抢答器的调试（一）抢答器电路方框图图3-15抢答器电路框图。任务三抢答器的检修装配完毕的抢答器可能会出现各种不同的故障，就需要我们对抢答器进行检修。（一）抢答器的一般检修流程为：1.从IC插座上拆下74LS148、74LS279、CD4511以及NE555，注意操作时不要用力过猛，以免损伤芯片引脚，如有条件可借助专业的起拔器。2.用万用表检测74LS148、74LS279、CD4511的8脚是否与电源负极相连通，16脚是否与电源正极相连通。NE555的1脚是否与电源负极相连通，8脚是否与电源正极相连通。若有断开处，则立即修复。3.对照原理图用万用表检测74LS148的A2、A1、A0是否与74LS279相应引脚相连通；GS端是否与74LS279的相应引脚相连通。74LS279的3Q、2Q、1Q是否与CD4511的C、B、A相连通。检测CD4511的D端是否与电源负极相连通，CD4511的LT是否与电源正极相连通、CD4511的LE是否与电源负极相连通，CD4511的BI端是否与74LS279的Q4端相连通。74LS148的EI端是否与74LS279的Q4端相连通。若有断开处立即修复。4．把万用表检测共阴数码管是否完好，如某一段不亮则证明数码管已损坏，需更换。

故障编号故障现象故障范围检修步骤A1开机无显示无声音按键失效。电池盒、JP1、74LS1481.检查自锁开关2脚和1脚焊接质量。2.检查JP1两端电压。3.检查电池盒和电源线是否存在断路和接触不良。4.检查74LS148，16脚连接是否正常。A2打开电源一切正常，复位后则无显示、无声音。复位、抢答按键失灵。74LS148、74LS2791.检查74LS148的5脚连接是否可靠。2.74LS279的15脚连接是否可靠。A3蜂鸣器长鸣、数码管显示7，复位按键失灵，抢答按键失灵。74LS148、74LS2791.检查74LS148，16脚电源是否良好。2.检查74LS279，8脚接地是否良好。A4蜂鸣器长鸣，数码管显示0，复位和抢答按键失效。74LS27974LS279的13、14脚连接是否正常。B1蜂鸣器不响，其它一切正常。NE555及其周边元件、蜂鸣器1.检查R10、R12、R13、R14、C1、Q1、蜂鸣器焊接质量。1.分别检查NE555的2、3、4、6、7脚连接是否正常。2.NE555芯片8脚供电是否正常。3.NE555芯片1脚接地是否正常。4.测量NE555的3脚输出波形。5.以上都正常则需更换蜂鸣器。B2蜂鸣器长鸣，其它一切正常。NE555NE555芯片4脚与74LS279的13脚连接是否正常。

C1显示亮度不够其它一切正常。CD45111.CD4511的16脚电源是否正常。2.检查电源电压是否正常C2无显示其它一切正常。数码管检查数码管接地是否正常。C3每次复位后显示0，其他一切正常。CD4511检查CD4511的4脚连接是否正常。C4数码管显示残缺不全。CD4511、数码管1.检查数码管各段是否有损坏。2．检查CD4511的6脚是否可靠接地。3．检查CD4511与数码管连接是否正常。C5数码管显示数字与按键号不符。74LS148、74LS279、CD45111．检查74LS148“8”脚是否良好接地。2．检查电阻R1-R8是否存在连焊，74LS148的1、3．3、4、10、11、12、13脚是否存在连焊。4．检查74LS148与74LS279的连接，主要检查：5．检查74LS279的1、5、10是否可靠连接。6.以上一切正常则需进一步顺序更换芯片检查：74LS148-74LS279-CD4511三、项目评价（一）装配评价评价项目评价细则电路焊接元器件极性是否正确。元器件的装配位置是否正确。元器件装配工艺是否正确。是否存在虚焊.桥接.漏焊.毛刺。是否存在焊盘翘起、脱落。是否存在损坏元器件。是否存在烫伤塑料件、外壳。引脚剪脚高度是否符合要求成品的装配光控元件安装高度是否符合要求。外壳装配位置是否符合标准螺钉装配是否紧固。成品的测试功能一切正常通电后灯一直亮不灭

通电后有光时，有声音灯也亮。灯亮后不延时安全是否有违反操作流程或规范操作（二）调试与检修评价维

修

单产品名称

维修日期

故障电路板号

故障现象

故障原因

维修内容

材料应用材料名称型号数量

维修员签字

复检员签字

维修结果

评

分

（三）6S工作规范评价。评价项目整理整顿清扫清洁安全素养评

分

四、拓展延伸电气化、自动化、智能化是照明智能控制前进的足迹。伴随着互联网技术、物联网技术的迅速发展，照明智能控制也在迅速向着智慧化的方向普及。利用智能控制技术及物联网技术，已经实现了照明设备的智能化、网络化，并且凸显出以下优势特点：

项目四多功能控制器的装调与应用

在现代社会，我们需要更加安全、更加舒适的生活环境。声、光控制器，如图4-1所示；触摸控制器，如图4-2所示；磁控制器，如图4-3所示；声光报警器，如图4-4所示。这些多功能控制装置，将为我们营造360度安全生活。综合声、光、磁、触摸等控制器于一体的多功能控制器，在智能家居、智能楼宇、智能社区中具有广泛的应用。

图4-1声、光控制器

图4-2触摸控制器

图4-3磁控制器

图4-4声、光报警器一、项目介绍

多功能控制器主要利用声波和光、磁、触摸作为控制源，实现声光报警的功能。电路通过拾音器与光敏电阻、干簧管、触摸焊盘作为传感器，检测到输入信号。将输入信号转换为电信号，通过逻辑电路的分析计算来实现声光报警，同时具备延时和停止的功能。图4-5项目实施流程图本项目的实施流程如图4-5所示二、项目实施任务一

多功能控制器的组装图4-6多功能控制器实物一、

来料检查序号标称名称规格检测结果备注1R10电阻100Ω

2R1,R7,R12,R13电阻1kΩ

3R11电阻6.7kΩ

4R9电阻10kΩ

5R8光敏电阻

6R2电阻33KΩ

7R4电阻47KΩ

8R6电阻100KΩ

9R3电阻2MΩ

10R5电阻2.2MΩ

请在表4-1中“检测结果”一栏标出检测结果，“√”代表合格“×”代表不合格，如果不合格在备注处写出判断依据。11RP1可变电阻10KΩ

12C2、C4、C5、C7、C8、C9、C10瓷片电容104

13C1、C3电解电容220uF

14C6电解电容470uF

15D1~D4，D6~D9二极管1N4007

16D10二极管1N4001

17LED1,LED2发光二极管Φ3

18D5单向可控硅MCR100-6

19V1三极管9013

20V2三极管9014

21V3三极管8050

22U2集成电路CD4011

23U3集成电路74LS32

24U4集成电路NE555

25U1三端稳压LM7805

26J1~J4接插座2P

27K1继电器5V

28FMQ蜂鸣器有源

29MK1麦克

30S1自锁按钮

31S2干簧管

表4-1元器件检测表（二）电路装配

1.非贴片元器件焊接工艺标准，如表4-2所示：评价等级评价标准A级所焊接的元器件的焊点适中，无漏、假、虚、连焊，焊点光滑、圆润、干净，无毛刺，焊点基本一致，引脚加工尺寸及成形符合工艺要求；导线长度、剥线头长度符合工艺要求，芯线完好，捻线头镀锡。B级所焊接的元器件的焊点适中，无漏、假、虚、连焊，但个别（1～2个）元器件有下面现象：有毛刺，不光亮，或导线长度、剥线头长度不符合工艺要求，捻线头无镀锡。C级3～6个元器件有漏、假、虚、连焊，或有毛刺，不光亮，或导线长度、剥线头长度不符合工艺要求，捻线头无镀锡。D级有严重（超过7个元器件以上）漏、假、虚、连焊，或有毛刺，不光亮，导线长度、剥线头长度不符合工艺要求，捻线头无镀锡。E级超过五分之一的元器件（15个以上）没有焊接在电路板上。表4-2非贴片焊接工艺评价标准2.板卡装配评价标准，如表4-3所示：评价等级评价标准A级焊接安装无错漏，电路板插件位置正确，元器件极性正确，接插件、紧固件安装可靠牢固，电路板安装对位；整机清洁无污物。B级元器件均已焊接在电路板上，但出现错误的焊接安装（1～2个）元器件；或缺少（1～2个）元器件或插件；或1～2个插件位置不正确或元器件极性不正确；或元器件、导线安装及字标方向未符合工艺要求；或1～2处出现烫伤和划伤处，有污物。C级缺少（3～5个）元器件或插件；3～5个插件位置不正确或元器件极性不正确；或元器件、导线安装及字标方向未符合工艺要求；3～5处出现烫伤和划伤处，有污物。D级有严重缺少（6个以上）元器件或插件；6个以上插件位置不正确或元器件极性不正确、元器件导线安装及字标方向未符合工艺要求；6处以上出现烫伤和划伤处，有污物。表4-3电子产品板卡装配评价标准知识链接1干簧管

干簧管（ReedSwitch）也称舌簧管或磁簧开关，如图4-8所示，是一种磁敏的特殊开关，是干簧继电器和接近开关的主要部件。干簧管于1936年由贝尔电话实验室的沃尔特·埃尔伍德（WalterB.Ellwood）发明，他本人于1940年6月27日在美国申请专利，专利号为2264746。

干簧管通常有两个软磁性材料做成的、无磁时断开的金属簧片触点，有的还有第三个作为常闭触点的簧片。这些簧片触点被封装在充有惰性气体(如氮、氦等)或真空的玻璃管里，玻璃管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开或

干簧管的工作原理非常简单，如图4-9所示，两片端点处重叠的可磁化的簧片、密封于一玻璃管中，两簧片分隔的距离仅约几个微米，玻璃管中装填有高纯度的惰性气体，在尚未操作时，两片簧片并未接触、外加的磁场使两片簧片端点位置附近产生不同的极性，结果两片不同极性的簧片将互相吸引并闭合。依此技术可做成非常小尺寸体积的切换组件，并且切换速度非常快速、且具有非常优异的信赖性。永久磁铁的方位和方向确定何时以及多少次开关打开和关闭图4-9干簧管工作原理图

如此形成一个转换开关：当永久磁铁靠近干簧管或绕在干簧管上的线圈通电形成的磁场使簧片磁化时，簧片的触点部分就会被磁力吸引，当吸引力大于簧片的弹力时，常开接点就会吸合；当磁力减小到一定程度时，接点被簧片的弹力打开。1.干簧管与一般之继电器最大不同之点如下：（1）电气电路与磁场回路使用同一媒体(簧片)。（2）由于开关与线圈互相分离，故可利用永久磁场加以驱动，仅要将接点部封入时，极为容易进行。2.按照不同的特性干簧管按如下分类：1）触点构造A型：属于经常开离型簧片开关。在施加外部磁场时接点才闭合，而在平常时，保持开离状态。B型：属于经常闭合型簧片开关。在施加外部磁场时接点才开离，而在平常时，保持闭合状态。C型：转接开关型。（2）机能

非自行保持型：具有可依外部磁场之有无而起作用之特征(单稳定型)。自行保持型：一但起作用以后，即使除掉外部磁场，仍可保持原来状态(双稳定型)。（3）形状大型：玻璃管长30～60mm，玻璃管径3.5～6mm。中型：玻璃管长20～30mm，玻璃管径2.5～3.5mm。小型：玻璃管长5～20mm，玻璃管径1.5～2.5mm。另外，对于簧片之形状，接点部之构造等，常有不同的设计，但只要是使用簧片，均属于磁簧开关的范围。3.优点

干簧管的优点是其体积小、重量轻，这使得它们易于安装且不显眼。由于操作开关体积很小，因而无需复杂的凸轮或曲柄，所以不会出现金属疲劳现象，保证了几乎无限的使用寿命。并且能够安装在有限的空间里，很适合用于微型设备。磁簧开关和合适的磁铁价格便宜且容易获取。干簧管最主要的是一种非接触式的密封开关。磁簧开关的开关元器件被密封于惰性气体中，不与外界环境接触，这样就大大减少了接点在开、闭过程中由于接点火花而引起的接点氧化和碳化。并防止外界蒸气和灰尘等杂质对接点的侵蚀。工作寿命长。簧片细而短，有较高的固有频率，提高了接点的通断速度，其开关速度要比一般的电磁继电器快5~10倍。4.缺点

首先，触点和簧片是相当小而精致的，所以它们难以承受高压或大电流。电流过大时，簧片会因过热失去弹性。即开关容量小，接点易产生抖动以及接点接触电阻大。干簧管有电压和电流额定值。虽然功率W=电压I*电流U，同样的功率可能由不同的电压和电流组合得到。切记不要超过额定电流。例如，10V*1A=10W，同时1V*10A=10W，在第2种情况下，电流会太大。如果您要使用大电流，由继电器线圈与磁簧开关组成的继电器电路是更合适的选择。故障排查工序多。故障干簧管需要用专用仪器（如AT值测试器、绝缘耐压测试器、内阻测试器等）检测。不适合误差范围小的产品设计：AT值范围大，从成本角度考虑不能保证批量产品的AT值都相同，并且配套磁石也不尽相同。由于磁簧开关是相当脆弱的，如果引出线焊接到较厚器件上，很容易破损玻璃和密封件。如果你需要弯曲引出线，需要恰当选择引出线的弯曲点。5.应用

干簧管可以作为传感器用，用于计数，限位等等。例如，有一种自行车公里计，就是在轮胎上粘上磁铁，在一旁固定上干簧管构成的。把干簧管装在门上，可作为开门时的报警用。也可作为开关使用。干簧管在家电、汽车、通讯、工业、医疗、安防等领域得到了广泛的应用。除此之外，还可应用于其它在传感器及电子器件，如液位计、门磁、干簧继电器等。干簧管可用于簧片继电器、油位传感器、接近传感器（磁性传感器），也可用于高危环境。知识链接2可控硅MCR100-61.主要用途单向可控硅用于继电器与灯控制、小型马达控制、较大晶闸管的门极驱动、传感与检测电路等，其引脚排列如图4-10所示。2.判断其好坏用万用表R×1k档测量普通晶体管阳极A与阴极K之间的正、反向电阻，正常时均应为无穷大（∞）若测得A、K之间的正、反向电阻值为零或阻值较小，则说明晶闸管内部击穿短路或漏电。3.触发能力检测

对于小功率（工作电流为5A以下）的普通晶闸管，可用万用表R×1档测量。测量时黑表笔接阳极A，红表笔接阴极K，此时表针不动，显示阻值为无穷大（∞）。用镊子或导线将晶闸管的阳极A与门极短路（见图），相当于给G极加上正向触发电压，此时若电阻值为几欧姆至几十欧姆（具体阻值根据晶闸管的型号不同会有所差异），则表明晶闸管因正向触发而导通。再断开A极与G极的连接（A、K极上的表笔不动，只将G极的触发电压断掉），若表针示值仍保持在几欧姆至几十欧姆的位置不动，则说明此晶闸管的触发性能良好。其电参数如表4-5所示：表4-5MCR-100电参数知识链接4三端集成稳压器

三端集成稳压器是一种串联调整式稳压器,如图4-11所示，内部设有过热、过流和过压保护电路。它只有三个外引出端(输入端、输出端和公共地端),将整流滤波后的不稳定的直流电压接到集成三端稳压器输入端,经三端稳压器后在输出端得到某一值的稳定的直流电压.图4-11三端集成稳压器实物图一、三端集成稳压器的分类

集成三端稳压器因其输出电压的形式、电流的不同有不同的分类。1.根据输出电压能否调整分类

集成三端稳压器的输出电压有固定和可调输出之分。固定输出电压是由制造厂预先调整好的,输出为固定值。例如,7805型集成三端稳压器,输出为固定+5V。可调输出电压式稳压器输出电压可通过少数外接元件在较大范围内调整,当调节外接元件值时,可获得所需的输出电压。例如:CW317型集成三端稳压器,输出电压可以在12～37V范围内连续可调。2.固定输出电压式根据输出电压的正、负分系列

输出正电压系列(78××)的集成稳压器其电压共分为5～24V七个挡。例:7805、7806、7809等,其中字头78表示输出电压为正值,后面数字表示输出电压的稳压值。输出电流为15A(带散热器)。

输出负电压系列(79××)的集成稳压器其电压共分为-5～-24V七个挡。例:7905、7906、7912等,其中字头79表示输出电压为负值,后面数字表示输出电压的稳压值。输出电流为15A(带散热器)。3.根据输出电流分挡

三端集成稳压器的输出电流有大、中、小之分,并分别有不同符号表示。

输出为小电流,代号"L"。例如,78L××,最大输出电流为0.1A。

输出为中电流,代号"M"。例如,78M××,最大输出电流为05A。

输出为大电流,代号"S"。例如,78S××,最大输出电流为2A。二、固定三端稳压器的外形图及主要参数

固定三端稳压器的封装形式:有金属外壳封装F-2)和塑料封装(S-7),常见的塑料封装(S-7)外形图参见图4-12所示。图4-12固定三端稳压器的外形图下表4-6中列出几种固定三端稳压器的参数:参

数单位780578067815输出电压范围V4.8~5.25.75~6.2514.4~15.6最大输入电压V353535最大输出电流A1.51.51.5△V0(I0变化引起)mV100(I0=5mA~1.5A)100(I0=5mA~1.5A)150(I0=5mA~1.5A)△V0(Vi变化引起)mV50(Vi=7~25V)60(Vi=8~25V)150(Vi=17~30V)△V0(温度变化引起)mV/℃±0.6(I0=500mA)±0.7(I0=50OmA)±1.8(I0=50OmA)器件压降(Vi-V0)V2~2.5(I0=lA)2~2.5(I0=lA)2~2.5(I0=1A)偏置电流mA666输出电阻mΩ171719输出噪声电压(10~100kHz)μV404040表4-6固定三端稳压器的参数三、固定三端稳压器应用电路固定三端稳压器常见应用电路如图4-13所示。图4-13固定三端稳压器应用电路知识链接5继电器继电器（英文名称：relay），如图4-14所示，是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。图4-14继电器实物图继电器的触点有三种基本形式：1、动合型（常开）（H型）线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。以合字的拼音字头“H”表示。2、动断型（常闭）（D型）线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头“D”表示。作为控制元件，概括起来，继电器有如下几种作用：1.扩大控制范围：例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。2.放大：例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功率的电路。3.综合信号：例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。4.自动、遥控、监测：例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。如图4-15所示，只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，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。当线圈断电后，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。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。图4-15继电器工作原理继电器的检测1．测线圈电阻：可用万用电表R×10Ω档测量继电器线圈的阻值，从而判断该线圈是否存在着开路现象。继电器线圈的阻值和它的工作电压及工作电流有非常密切的关系，通过线圈的阻值可以计算出它的使用电压及工作电流。2．测触点电阻：用万用表的电阻档，测量常闭触点与动点电阻，其阻值应为0，如电阻大或不稳定，说明触点接触不良；而常开触点与动点的阻值就为无穷大如有电阻值，则为触点粘连。由此可以区别出那个是常闭触点，那个是常开触点以及继电器是否良好（尤其是用过的继电器）。3、测量吸合电压和吸合电流：用可调稳压电源和电流表，给继电器输入一组电压，且在供电回路中串入电流表进行监测。慢慢调高电源电压，听到继电器吸合声时，记下该吸合电压和吸合电流。测量释放电压和释放电流：也是像上述那样连接测试，当继电器发生吸合后，再逐渐降低供电电压，当听到继电器再次发生释放声音时，记下此时的电压和电流。一般情况下，继电器的释放电压约在吸合电压的10～50%，如果释放电压太低（小于1/10的吸合电压）时则不能正常使用了，这样会对电路的稳定性造成威胁使工作不可靠。任务二多功能控制器的调试（一）多功能控制器功能介绍多功能控制器是一种通过声光、磁、触摸控制灯亮灭，并有声音报警的装置。由直流供电电路、声光传感控制电路、门电路、放大电路、555单稳态触发电路、可控硅相关电路等构成。当光线弱且驻极体话筒有声音信号输入时，实现声光报警；当有磁体靠近干簧管时，实现声光报警；当触摸焊盘时，实现声光报警。并具有延时功能，报警延时一段时间后，自动停止。（二）多功能控制器电路工作原理多功能实用控制器由电源电路、声光传感控制电路、与非门电路CD4011、或门电路74LS32、单稳态触发器电路、可控硅电路等组成。交流电压9V经过D1～D4桥式整流、C1和C2滤波后得到直流11V电压，再经过U1（LM7805）稳压后输出直流5V电压给后面的电路供电。

声光传感控制功能：白天光线强时，光敏电阻R8阻值较小，压降低，即与非门U2A的输入端2为低电平，此时另一个输入端1不管输入任何电平，输出端3始终为高电平，那么U2B的输出端4为低电平，对后面的或门电路U3A不起作用。当晚上光线暗时，光敏电阻R8阻值很大，压降也高，即U2A的输入端2为高电平，若话筒MK1没有感应到声音时，V1饱和导通，集电极输出低电平，即U2A的输入端1为低电平，那么根据与非门的功能，U2A的输出端3输出还是为高电平，跟上述功能一致。当环境中有声音发出时，MK1感应后导致V1瞬间截止，集电极输出高电平，即U2A的输入端1为高电平，此时与非门U2A的两个输入端均为高电平，3输出低电平，U2B的输出端4输出高电平，或门电路U3A的输入端1为高电平，于是或门输出端3也为高电平，与非门U2C输出端10为低电平，该电平加到由NE555组成的单稳态触发电路的输入端（第2脚），使得输出端Q（第3脚）输出高电平，发光二极管LED2点亮，蜂鸣器FMQ发声，三极管V2、V3导通，继电器K1动作，可控硅D5由于控制极获得了触发电平后导通，使得接在J2处的小电灯点亮，经过一小段时间后，单稳态电路恢复稳定状态，输出端Q变为低电平，LED2熄灭，FMQ停止发声，继电器K1复位，D5截止，小电灯熄灭。触摸功能：当用手触摸电路板上的裸露焊盘TOUCH时，由于人体的静电效应，使得电阻R11的电压上升为高电平，即或门电路U3A的输入端2为高电平，输出端3也为高电平，此时后面电路的功能与前面描述的晚上发声功能一致。磁控功能：当有磁铁物质靠近S2处的干簧管时，其内部的舌簧片变形短路，使得NE555单稳态电路输入端（第2脚）直接接地为低电平，输出端Q跳变为高电平，于是LED2、FMQ声光报警、继电器K1动作、可控硅D5导通，小电灯发光，与触摸功能一致，直到磁铁离开干簧管一会儿，电路复位。知识链接6集成芯片NE555NE555（TimerIC）为8脚时基集成电路，如图4-16所示，大约在1971年由SigneticsCorporation发布，在当时是唯一非常快速且商业化的TimerIC，在往后的40年中非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电路，后来基于CMOS技术版本的TimerIC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原规格的NE555依然正常的在市场上供应，尽管新版IC在功能上有部份的改善，但其脚位功能并没变化，所以到目前都可直接的代用。图4-16NE555实物图3.主要特点1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。

其引脚排列，如图4-17所示。Pin1(接地)-地线(或共同接地)，通常被连接到电路共同接地。图4-17NE555内部结构图Pin2(触发点)-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3VCC，下缘须低于1/3VCC。Pin3(输出)-当时间周期开始555的输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200mA。Pin4(重置)-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。Pin5(控制)-这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。Pin6(重置锁定)-Pin6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3VCC电压以下移至2/3VCC以上时启动这个动作。Pin7(放电)-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。Pin8(V+)-这是555计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。知识链接7集成芯片74LS3274LS32是由四个2输入端的或门电路构成。其实物和内部结构如图4-18所示。以集成芯片有缺口的一侧为左起，左下为第1引脚，以此类推，左上为第14引脚。图4-1874LS32外形与内部结构图74LS32为14引脚集成芯片，电源为VCC（第14引脚）、接地GND（第7引脚），第1、2，4、5，9、10和11、12引脚分别为四个或门电路的输入端，第3、6、8、11引脚分别为四个或门电路的输出端。每个或门电路是相互独立的，互不干扰。当有一个输入端输入高电平时，其对应的输出端就输出高电平。两个输入端同时输入低电平时，其对应的输出端也输出低电平。知识链接8集成芯片CD4011CD4011是应用非常棒广泛的数字集成芯片之一，它们内含4个独立的2输入端与非门，其逻辑功能是：输入端全部为“1”时，输出为“0”；输入端只要有“0”，输出就为“1”，当两个输入端都为0时，输出是1。其实物和内部结构如图4-19所示。图4-19CD4011实物图和内部结构图（三）多功能控制器的调试

正确调试多功能控制器，使其实现正常的功能。其电路原理图，如图4-20所示，在调试过程中重点调试当有声光、磁、触摸信号输入时，是否能控制灯亮灭并有声音报警图4-20多功能控制器原理图1．电路方框图根据电路图及各部分电路功能，多功能控制器电路方框图如图4-21所示，通过方框图正确表达各部分电路之间的关系及相互作用。图4-21多功能控制器工作电路框图请找到各功能电路的核心元器件，填入表4-7中。功能电路核心元器件声光输入电路

触摸电路

门电路

单稳态触发电路

磁控输入电路

光输出电路

表4-7功能检测表2.参数检测：测量后的参数填到表4-8中。测试点电位参考值测试点电位参考值LM78051脚

11VCD401114脚

5VLM78053脚

5V74LS327脚

0VNE5552脚（无信号输入时）

5VNE5553脚（声光报警时）

3.5V表4-8参数检测表任务三

多功能控制器常见故障的检修（一）检修方法多功能控制器的检修主要用到了以下几种方法：（1）先观察后检测先检查电路板、元器件外观有无明显裂痕、缺损、焊接缺陷、安装错误