知识点制作脚本.docx
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知识点制作脚本
工程实践案例
【工程实践案例名称】
晶闸管直流调光(调压)电路制作(实训)
【工程应用背景】
在学习了电子技术基础中的晶闸管及其应用电路之后,为了让学生在学中做,做中学,我们进行了晶闸管直流调光(调压)电路安装、调试及故障排除,通过这一实践,巩固所学理论知识,提高学生的动手能力和学习兴趣。
选用该电路进行实训的理由:
1、电路难易适中,直观,教学效果好;
2、安全,工作电压仅为12V;
3、不使用万用表、示波器,也可通过观察灯泡的亮度变化也能取得较好的效果,比较适合中职学生;
4、对于层次稍高的学生,可使用万用表进行检测,同时提高了万用表的应用水平;
5、对于层次较高的学生,可用示波器进行观测,同时提高了示波器的应用水平。
6、让学生在实作中填写实习报告,记录各点的电压、波形,然后再复习单结晶体管触发电路、单向晶闸管的工作原理,进一步提高了理论水平,达到了一体化的教学目的。
【案例内容】
1.电路图
2.参数说明
(一)、电路元件与作用
1.电路
调光电路原理如图所示,该电路由整流电路、触发电路和晶闸管调压电路构成,一般情况下,可使灯泡两端电压在2伏至8伏范围内变化,调光效果明显。
2.元件作用
(1)V1-V4:
桥式整流电路,当电路接通后,220V交流经变压器变为12V,再经过整流,产生一个全波脉动直流电压,输入电压波形如图8(a),输出电压波形如图8(b)所示。
(2)V6、R2、R3、R4、RP、C:
单结晶体管等组成触发电路。
(3)RP:
旋转电位器,可以改变触发电路电容C充电的快慢,改变尖脉冲频率,从而改变可控硅V5导通角的大小,即改变了晶闸管流过的平均电流,达到调节灯泡HL亮度的目的。
3.电路工作原理
接通电源时,电容C经由R4、RP充电而电压Ve逐渐升高,当Ve达到峰点电压时,单结晶体管V6开始导通,电容上电压经e-b1而向电阻R3放电,在R3上输出一个尖脉冲电压,其电压波形如图8(c)所示。
R3两端的尖脉冲电压去触发晶闸管V5的控制极,使晶闸管导通,灯泡获得电压发光。
晶闸管导通后,触发电路停止工作,当输入电压经过零点时,晶闸管自动关断。
当脉动电压下一个周期到来时,电容C又重新充电,V6再次导通,从而使晶闸管也导通,如此反复,则在白炽灯泡两端形成图8(d)所示的电压波形。
当RP较大时,电容C充电电压Ve达到单结晶体管V6导通电压值所需要的时间较长,触发尖脉冲频率较低,到来较慢,则晶闸管控制角α较大,导通角θ较小,负载灯泡两端的直流平均电压较小,灯泡较暗;反之,灯泡较亮。
这样就有效地控制灯泡亮暗,调节了亮度。
3.应用方法
文本
实训项目名称
晶闸管直流调光(调压)电路制作
图片
图1晶闸管直流调光电路效果图a
图2晶闸管直流调光电路效果图b
文本
实训目标
1、认识晶闸管(外形见图3)、单结晶体管(外形见图4)、(引脚见图5);
2、认识晶闸管导通与关断的特性;
3、认识单节晶体管触发电路;
4、掌握晶闸管在调压方面的简单应用;
5、能安装、调试简单的晶闸管应用电路并进行故障排除。
图片
图3晶闸管外形图图4单结晶体管外形图图5单结晶体管引脚图
表格
实训条件准备
(一)、电路元器件选择
序号
名称
规格、型号、参数
1
V1~V4
二极管1N4007×4
2
V5
可控硅CR3AM(3A/400V)
3
V6
单结晶体管BT33
4
R1
电阻100Ω
5
R2
电阻470Ω
6
R3
电阻100Ω
7
R4
电阻1k
8
RP
电位器100k
9
C
涤纶电容器0.15μ
10
HL
灯泡12V/1-5W
11
电源线
若干
12
安装线
若干
13
万能电路板
1
(二)、测试用器材
序号
名称
规格
1
常用工具
2
示波器
通用
3
220V交流电源及开关
4
变压器
220V/12V/10W
5
万用表
通用
文本
实训过程
通过观看晶闸管直流调光电路效果视频,初步认识晶闸管调光(调压)电路
图片
图6晶闸管直流调光电路效果图(点此播放视频)
图片
图7晶闸管直流调光电路原理图
文本
参数说明
(一)、电路元件与作用
1.电路
调光电路原理如图7所示,该电路由整流电路、触发电路和晶闸管调压电路构成,一般情况下,可使灯泡两端电压在2伏至8伏范围内变化,调光效果明显。
2.元件作用
(1)V1-V4:
桥式整流电路,当电路接通后,220V交流经变压器变为12V,再经过整流,产生一个全波脉动直流电压,输入电压波形如图8(a),输出电压波形如图8(b)所示。
(2)V6、R2、R3、R4、RP、C:
单结晶体管等组成触发电路。
(3)RP:
旋转电位器,可以改变触发电路电容C充电的快慢,改变尖脉冲频率,从而改变可控硅V5导通角的大小,即改变了晶闸管流过的平均电流,达到调节灯泡HL亮度的目的。
积件内容区
图片
图8晶闸管直流调光电路工作波形
文本
3.电路工作原理
接通电源时,电容C经由R4、RP充电而电压Ve逐渐升高,当Ve达到峰点电压时,单结晶体管V6开始导通,电容上电压经e-b1而向电阻R3放电,在R3上输出一个尖脉冲电压,其电压波形如图8(c)所示。
R3两端的尖脉冲电压去触发晶闸管V5的控制极,使晶闸管导通,灯泡获得电压发光。
晶闸管导通后,触发电路停止工作,当输入电压经过零点时,晶闸管自动关断。
当脉动电压下一个周期到来时,电容C又重新充电,V6再次导通,从而使晶闸管也导通,如此反复,则在白炽灯泡两端形成图8(d)所示的电压波形。
当RP较大时,电容C充电电压Ve达到单结晶体管V6导通电压值所需要的时间较长,触发尖脉冲频率较低,到来较慢,则晶闸管控制角α较大,导通角θ较小,负载灯泡两端的直流平均电压较小,灯泡较暗;反之,灯泡较亮。
这样就有效地控制灯泡亮暗,调节了亮度。
应用方法
(一)、电路装配
(1)按装配图(图9)正确安装各元器件;
(2)用导线在背面按电气连接关系连接(图中黑粗线);
(3)灯泡用导线连接到电路板上;
(4)在左端设置交流12V输入点;
(5)万能电路板四周用四个螺丝固定、支撑。
积件内容区
图片
图9晶闸管直流调光电路装配图(正面)
图10晶闸管直流调光电路装配图(反面)
积件内容区
文本
(二)、调试与检测
(1)由于变压器一次侧与市电相连,调试时应注意安全,防止触电。
调试前认真、仔细检查各元器件安装情况,最后接上灯泡,进行调试。
(2)接通220V电源,人体远离变压器一次侧,旋转电位器,观察电压变化,灯泡亮度变化(点此播放视频)(可同时用万用表直流档测量灯泡两端电压)。
(3)调节RP使灯泡亮度适中,用示波器测试电路中a、b、c、d各点波形并与图8波形图对照。
(三)、常见故障及原因
(1)由BT33组成的单结晶体管张弛振荡器停振,可能造成灯泡不亮,灯泡不可调光。
造成停振的原因可能是BT33损坏,R2、R3、R4、RP、C参数不对等。
(2)电位器顺时针旋转时,灯泡逐渐变暗,可能是电位器中心抽头接反造成。
积件内容区
表格
实训结果记录与评价
一、实训报告
班级
姓名
学号
学年
学期
日期
实验(实训)指导教师
实验(实训)名称
一、实验(实训)目的
1、认识晶闸管、单结晶体管;
2、认识晶闸管导通与关断的特性;
3、认识单节晶体管触发电路;
4、掌握晶闸管在调压方面的简单应用;
5、能安装、调试简单的晶闸管应用电路并进行故障排除。
二、实验(实训)器材(清单)
序号
名称
规格型号
1
V1~V4
二极管1N4007×4
2
V5
可控硅CR3AM(3A/400V)
3
V6
单结晶体管BT33
4
R1
电阻100Ω
5
R2
电阻470Ω
6
R3
电阻100Ω
7
R4
电阻1k
8
RP
电位器100k
9
C
涤纶电容器0.15μ
10
HL
灯泡12V/1-5W
11
电源线
若干
12
安装线
若干
13
万能电路板
1
三、实验(实训)电路原理及电路图
工作原理:
接通电源时,电容C经由R4、RP充电而电压Ve逐渐升高,当Ve达到峰点电压时,单结晶体管V6开始导通,电容上电压经e-b1而向电阻R3放电,在R3上输出一个尖脉冲电压。
R3两端的尖脉冲电压去触发晶闸管V5的控制极,使晶闸管导通,灯泡获得电压发光。
晶闸管导通后,触发电路停止工作,当输入电压经过零点时,晶闸管自动关断。
当脉动电压下一个周期到来时,电容C又重新充电,V6再次导通,从而使晶闸管也导通,如此反复。
当RP较大时,电容C充电电压Ve达到单结晶体管V6导通电压值所需要的时间较长,触发尖脉冲频率较低,到来较慢,则晶闸管控制角α较大,导通角θ较小,负载灯泡两端的直流平均电压较小,灯泡较暗;反之,灯泡较亮。
这样就有效地控制灯泡亮暗,调节了亮度。
原理图:
四、实验(实训)步骤
(一)、电路装配
(1)按装配图正确安装各元器件;
(2)用导线在背面按电气连接关系连接;
(3)灯泡用导线连接到电路板上;
(4)在左端设置交流12V输入点。
(二)、调试与检测
(1)由于变压器一次侧与市电相连,调试时应注意安全,防止触电。
调试前认真、仔细检查各元器件安装情况,最后接上灯泡,进行调试。
(2)接通220V电源,人体远离变压器一次侧,旋转电位器,观察电压变化,灯泡亮度变化(可同时用万用表直流档测量灯泡两端电压)。
(3)调节RP使灯泡亮度适中,用示波器测试电路中a、b、c、d各点波形并与波形图对照。
(三)、常见故障及原因
(1)由BT33组成的单结晶体管张弛振荡器停振,可能造成灯泡不亮,灯泡不可调光。
造成停振的原因可能是BT33损坏,R2、R3、R4、RP、C参数不对等。
(2)电位器顺时针旋转时,灯泡逐渐变暗,可能是电位器中心抽头接反造成。
五、实验(实训)数据记录和分析(包括必要的算式、波形、数据对照和误差处理等)
1.一般情况下,可使灯泡两端电压在2伏至8伏范围内变化,调光效果明显。
2.当电路接通后,220V交流经变压器变为12V,再经过整流,产生一个全波脉动直流电压,输入电压波形,输出电压波形如图所示:
(3)RP:
旋转电位器,可以改变触发电路电容C充电的快慢,改变尖脉冲频率,从而改变可控硅V5导通角的大小,即改变了晶闸管流过的平均电流,达到调节灯泡HL亮度的目的。
六、实验(实训)问题(总结)及故障分析
(1)由BT33组成的单结晶体管张弛振荡器停振,可能造成灯泡不亮,灯泡不可调光。
造成停振的原因可能是BT33损坏,R2、R3、R4、RP、C参数不对等。
(2)电位器顺时针旋转时,灯泡逐渐变暗,可能是电位器中心抽头接反造成。
表格
二、评价表
序号
参考内容及要求
配分
评分标准
扣分
得分
1
正确安装电子元件
10分
电路接线不正确每处扣5分(每处)超过3处该项为零分。
2
按图焊接
10分
布局不合理每处扣3分,最多扣10分。
3
焊点平整、光亮,连线横平竖直
10分
焊点毛糙,露铜过长,连线不平直,每处扣2分,最多扣10分。
4
焊接牢固,无虚焊,接触良好
10分
不牢固,电气接触不良,有虚焊、漏焊每处扣2分,最多扣10分。
5
焊接前应严格检查元件好坏
10分
安装前未认真检查元件扣10分。
6
保护元件
10分
安装过程中每损坏一个元件扣5分,最多扣10分。
7
通电试车
20分
一次试车不成功扣10分,二次通电不成功扣15分,三次通电不成功为0分。
8
正确使用仪器仪表,测量结果正确
20分
每错误一次扣5分,最多扣10分。
9
否定项
违反安全规定,造成安全事故,元件烧坏等,该次考试为零分。
工时
500min
起始时间:
结束时间:
超时:
合计
100分
评分合计
1)已有视频:
视频名称:
KB090601-《晶闸管应用实训》晶闸管直流调光电路测试视频(1分20秒).MOV
视频位置:
19云南工业王柏辉\KB090601晶闸管应用实训\KB090601-《晶闸管应用实训》晶闸管直流调光电路测试视频(1分20秒).MOV
制作
说明
【在实训过程中遇到的问题及解决方法】
1、最初使用的电路中还有一颗6V的稳压二极管V;如下图所示:
在试车中一些同学的的制作万全正确,元件也没用问题,但试车时灯泡不亮,用示波器检测不到触发信号。
把稳压管换成8V才能工作,后来取消了稳压二极管,调光性能更好,通过查找资料,也证明了这一措施的正确性,当电源电源降低后,可以取消稳压管;
2、还应增加锯齿波监测点E;
3、用示波器观察C点的触发信号时有一定的难度,教师必须进行示范并个别指导,否则很多学生不能完成;
4、电容C的取值,从0.1-0.47μ均可,但要用无极性电容;
5、有的资料上省略了R4虽然也能工作,但容易损坏单结晶体管。
云南工业高级技校王柏辉
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