电子电路实训.docx
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电子电路实训.docx
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电子电路实训
目录
前言3
一、电路功能及用途4
二、作品照片5
1、整流滤波电路5
2、传感器6
3、放大比较电路6
4、控制电路7
5、整体电路7
三、电路组成8
1、传感器8
2、放大电路8
3、比较电路9
4、控制电路9
四、电路图10
1、变压整流(电源)10
2、整体电路10
五、电路工作原理11
六、元器件选择11
1、三极管11
2、电压比较器12
3、电阻13
4、电容13
七、制作调试过程14
八、使用说明书15
九、心得体会16
十、谢词17
十一、参考文献18
附:
基础实验18
附一:
传感器特性试验18
附二:
放大电路实验19
附三:
发光二极管(LED)正向特性实验19
前言
时值信息时代,科学与技术的飞速发展,大力推动生产力的发展并创造巨大经济价值,同时,也丰富和改善人们的生活。
在电子电气与信息技术领域,知识与技术也在迅速的膨胀着。
电子电路设计,就是已完成特定的功能为目的,对电子元器件进行合理的组合,电路的组合及每个电子元器件的选择都是有根有据,可以是理论依据,也可以是实验结果的依据。
此次电子电路实训目的就是培养我们的动手和创新能力,还有就是把我们以前学的知识进行综合性的运用,就像老师和我们说的所谓设计就是“模仿别人一大点,自己创造一小点”。
当然,此次实训我的题目是“电子过电流(交流)继电器”,它主要由传感器、放大电路、比较电路和控制电路组成,它的功能就像空气开关,当电路中有短路即电流过大的情况,控制部分就会自动断开,而且不会当电流减小时又恢复,需要人手动进行恢复,它可以用于许多电路中进行电流的监测。
由于我的基础知识掌握的不是很牢固,因此,在设计中有许多的不足,许多地方需要改进,当然这也会在报告中表现出来,希望老师看后可以给我指点。
一、电路功能及用途
首先继电器是一种电子控制器件,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),通常应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“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。
热继电器是用于电动机或其它电气设备、电气线路的过载保护的保护电器。
电动机在实际运行中,如拖动生产机械进行工作过程中,若机械出现不正常的情况或电路异常使电动机遇到过载,则电动机转速下降、绕组中的电流将增大,使电动机的绕组温度升高。
电流继电器的过流保护,当线路发生短路或严重过载电流时,短路电流超过瞬时脱扣整定电流值,电磁脱扣器产生足够大的吸力,将衔铁吸合并撞击杠杆,使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开,锁扣在反力弹簧的作用下将三副主触头分断,切断电源。
然而我做的是“电子过电流(交流)继电器”,它主要由传感器、放大电路、比较电路和控制电路组成,它的功能就像空气开关,当电路中有短路即电流过大的情况,控制部分就会自动断开,而且不会当电流减小时又恢复,需要人手动进行恢复,而且它可以用于电路中监测电流的大小,同时它又能像继电器一样起着自动调节、安全保护等作用。
接通电源后,首先要按下电路中的按键,此时调节调压器,由于继电器设定最大电流为0.4A,当电流超过0.4A时,继电器就会动作,此时再调节调压器,减小电流,继电器也不会恢复,需要再次按下按键,继电器才能恢复,若先调节调压器使电流固定在0.4A, 此时调节电路中的电位器,当调到指针所指示的位置(0.4A)时,继电器就会动作,需要手动按键才能使继电器恢复,若先调节调压器使电流固定在0.3A, 此时调节电路中的电位器,当调到指针所指示的位置(0.3A)时,继电器也会会动作,需要手动按键才能使继电器恢复,它的功能就像空气开关,当电路中有短路即电流过大的情况,控制部分就会自动断开,而且不会当电流减小时又恢复,需要人手动进行恢复,而且它可以用于电路中监测电流的大小,同时它又能像继电器一样起着自动调节、安全保护等作用。
二、作品照片
1、整流滤波电路
整流滤波电路
2、传感器
传感器
3、放大比较电路
放大比较电路
4、控制电路
控制电路
5、整体电路
整体电路
三、电路组成
“电子过电流(交流)继电器”主要由传感器、放大电路、比较电路和控制电路组成。
1、传感器
此次设计电路中所运用的传感器,类似像电流互感器,运用一个直径15mm,长10mm的铁管,在上面绕上直径0.4mm的漆包线,它的原理就是法拉第电磁感应定律,当通电导线穿过线圈时会有感应电动势产生,再将所产生的感应电动势送入放大电路。
2、放大电路
放大电路由一个4.7u的电容,两个型号为9013的三极管,四个阻值分别为4.7K、1M、10K、4.7K的电阻组成。
如图所示,图中线圈就是传感器,A、B端为输出,当传感器有信号输入时,通过三极管放大,会从AB端输出,相对较高的电压。
此电路是由声控电路改过来的,将声控电路中的麦克换成传感器,将发光二极管换成A、B间4.7K的电阻。
3、比较电路
比较电路由一个5K的电位器、3.3K的电阻和一个OP07电压比较器组成,图中A端是输入端,B端是输出端,当A端有信号输入时,调节滑动电阻可以控制B端的输出。
电压比较器的功能:
比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平,表示两个输入电压的大小关系):
当”+”输入端电压高于”-”输入端时,电压比较器输出为高电平;当”+”输入端电压低于”-”输入端时,电压比较器输出为低电平。
4、控制电路
控制电路由一个5V继电器,一个1K电阻,一个可控硅,一个按键,一个光敏电阻,一个发光二极管,一个2.2K电阻组成。
当前一级电路中发光二极管亮时,使热敏电阻阻值变化,触发可控硅,进而使继电器动作,并且保持,需要手动按键复位。
四、电路图
1、变压整流(电源)
2、整体电路
五、电路工作原理
首先,传感器根据法拉第电磁感应定律感应出电动势,经过放大电路放大,再经过比较电路,电压比较器的功能:
比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平,表示两个输入电压的大小关系):
当”+”输入端电压高于”-”输入端时,电压比较器输出为高电平;当”+”输入端电压低于”-”输入端时,电压比较器输出为低电平。
当有高电平输出时,发光二极管发光是光敏电阻阻值减小,驱动可控硅,进而驱动继电器动作。
接通电源后,首先要按下电路中的按键,此时调节调压器,由于继电器设定最大电流为0.4A,当电流超过0.4A时,继电器就会动作,此时再调节调压器,减小电流,继电器也不会恢复,需要再次按下按键,继电器才能恢复,若先调节调压器使电流固定在0.4A, 此时调节电路中的电位器,当调到指针所指示的位置(0.4A)时,继电器就会动作,需要手动按键才能使继电器恢复,若先调节调压器使电流固定在0.3A, 此时调节电路中的电位器,当调到指针所指示的位置(0.3A)时,继电器就会动作,需要手动按键才能使继电器恢复。
六、元器件选择
1、三极管
9013是一种NPN型硅小功率的三极管它是非常常见的晶体三极管,在收音机以及各种放大电路中经常看到它,应用范围很广,它是NPN型小功率三极管。
也可用作开关三极管。
注意:
9013功率小于9014,相互替代时应考虑电流大小。
9013结构:
NPN
集电极-发射极电压25V
集电极-基电压45V
射极-基极电压5V
集电极电流0.5A
耗散功率0.625W
结温150℃
特怔频率最小150MHZ
放大倍数:
D64-91E78-112F96-135G122-166H144-220I190-300
2、电压比较器
op07的功能介绍:
Op07芯片是一种低噪声,非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。
由于OP07具有非常低的输入失调电压(对于OP07A最大为25μV),所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。
OP07同时具有输入偏置电流低(OP07A为±2nA)和开环增益高(对于OP07A为300V/mV)的特点,这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。
特点:
超低偏移:
150μV最大。
低输入偏置电流:
1.8nA。
低失调电压漂移:
0.5μV/℃。
超稳定,时间:
2μV/month最大
高电源电压范围:
±3V至±22V
3、电阻
选择电阻一般要作如下选择:
3.1、电阻阻值;
3.2、电阻类型:
线绕电阻(一般用作保险丝)、碳膜电阻(精度一般,价格便宜,体形较大)、金属膜电阻(精度高,价格贵,体形小)、水泥电阻(精度最差,价格最便宜,体形较大)、贴片电阻(小功率场合用,精度可以做得很高,不同的封装功率是不一样的);
3.3、功率,设计时最可要保留50%的预留量;
3.4、封装,考虑到美观与生产工艺的话是要必须的;
3.5、耐压、耐流,如果要安全使用,必须要降额设计;
4、电容
滤波电容器根据负载电流的大小来选择。
负载电流越大,滤波电容应该用得越大。
一般可根据以下原则选择:
负荷电流(A) 2 1 0.5-1 0.1-0.5 0.1以下 0.05以下
滤波电容(μF) 4000 2000 1000 500 200-500 200
当电源电压大于30V时,电容值可以适当减小。
七、制作调试过程
首先是传感器部分,传感器,类似像电流互感器,运用一个直径15mm,长10mm的铁管,在上面绕上直径0.4mm的漆包线,它的原理就是法拉第电磁感应定律,当通电导线穿过线圈时会有感应电动势产生,只是这个传感器就花了不到一周的时间,第一次,弄好线圈后,犯了一个相当低级的错误,电流方向和磁感线方向平行,因此,没有感应电动势产生,然而我还一直在调试,后来,老师和我一说,重新做了一个线圈,才解决了这个问题。
其次是放大电路的调试,由于是小信号放大,一开始用的是LM386,但是放大倍数不明显,后来又加了一级三极管放大,还是没有解决问题,最终选择的声控灯的电路,将麦克换为传感器,发光二极管换为电阻,才解决了放大问题。
最后控制电路,一开始想到的是用三极管驱动继电器,但是需要继电器动作后要保持,最终选择可控硅驱动继电器,然而OP07上电时会有一个高电平输出,触发可控硅,进而使继电器动作,最后是在老师的帮助下,在可控硅的可控端和地之间加了一个按键才解决了控制问题。
在控制电路的设计中还有一个问题,就是上文所说的OP07上电时会有一个高电平输出,触发可控硅,进而使继电器动作,一开始就是老师叫我设计一个延时不导通电路,但是由于我个基础知识掌握的不好,没有设计成功,最后是老师的帮助下,在可控硅的可控端和地之间加了一个按键才解决了控制问题。
然而,在最后的演示结束后,和一位同学讨论,她也用了OP07电压比较器,她开始也是存在我所
说的这个问题,但是后来她成功的解决了这个问题,在她的帮助下,我也解决了。
如图右图所示,A、B端接前一级放大电路,C端为输入端,在OP07输出端加入一个电容,一个按键,一个电阻,一个三极管就构成一个简单的延时电路。
八、使用说明书
接通电源后,首先要按下电路中的按键,因为,刚上电时OP07会输出一个高电平,此时光电耦合中的发光二极管会发光,使热敏电阻的阻值变化,让可控硅导通,进而使继电器动作,所以,要按下按键,
此时调节调压器,由于继电器设定最大电流为0.4A,当电流超过0.4A时,继电器就会动作,此时再调节调压器,减小电流,继电器也不会恢复,需要再次按下按键,继电器才能恢复,若先调节调压器使电流固定在0.4A, 此时调节电路中的旋钮,当调到指针所指示的位置(0.4A)时,继电器就会动作,需要手动才能使继电器恢复,若先调节调压器使电流固定在0.3A, 此时调节电路中的旋钮,当调到指针所指示的位置(0.3A)时,继电器就会动作,需要手动才能使继电器恢复。
九、心得体会
在整个实习过程中,我感受颇深,从简单的焊接,到最后复杂的组装,使我从中了解到学习和实践是相互统一和相互依存的,少了哪一样,都不可能成功做好一个电路。
课程虽然结束了,但学海无涯,知识的海洋浩瀚无边,我需要学习的还有很多。
电子原件的魅力才在我的世界刚刚开始,只有继续以电子实习的感受和经验为基础,渐渐学习总结下去,才能使自己得到更多的提高。
在此次实训中表现出了许多的不足,首先是我对以前学的知识掌握的不是很好,例如模电中的一个简单的三极管放大,对OP07电压比较器的分析不是分透彻,其次是对电路的设计和分析,当然这也是对知识点的掌握不够,像有的电路设计,只需要在原有的电路中做一点点的改变就能完成,但是却是丈二的和尚。
对于这次实习,我获得的心得体会大致总结如下:
1.我对电子技术有了更直接的认识,对放大和整流电路也有了更全面的了解,这次实训无论从原理还是实际操作上来讲都是不能和以前的实训相比的。
2.对问题的分析处理能力有了很大的进步,由于一开始的盲目行动,我犯了很多低级的错误。
随着实习的进行,我深刻体会到了事前分析规划的重要性,相信这是没有进行过这种实践活动的人所体会不到的。
十、谢词
通过此次的实训,我学到了很多知识,跨越了传统方式下的教与学的体制束缚,在实训以及报告的写作过程中,通过查资料和搜集有关的文献,培养了自学能力和动手能力。
并且由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识,这可以说是学习方法上的一个很大的突破。
在以往的传统的学习模式下,我们可能会记住很多的书本知识,但是通过实训报告,我学会了如何将学到的知识转化为自己的东西,学会了怎么更好的处理知识和实践相结合的问题。
在此,祝老师们,以及所有关心我的人和我所关心的人身体健康,工作顺利,心情愉快,幸福平安!
这次毕业设计得到了很多老师、同学和同事的帮助,其中我的导师对我的关心和支持尤为重要,每次遇到难题,我最先做的就是向赵老师寻求帮助,而赵老师每次不管忙或闲,总会抽空来找我面谈,然后一起商量解决的办法。
另外,感谢校方给予我这样一次机会,能够独立地完成一个课题,并在这个过程当中,给予我们各种方便,使我在即将放假的最后一段时间里,能够更多学习一些实践应用知识,增强了我实践操作和动手应用能力,提高了独立思考的能力。
再一次对我的母校表示感谢。
感谢在整个课程设计期间和我密切合作的同学,和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们,在大三上学期的最后的日子里,我们再一次演绎了团结合作的童话,把一个庞大的,从来没有上手的课题,圆满地完成了。
正是因为有了你们的帮助,才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识,更让我感觉到了知识以外的东西,那就是团结的力量。
十一、参考文献
1、周文良电子电路设计与实践
2、赵永康电子电路设计互动教材
附:
基础实验
附一:
传感器特性试验
漆包线直径:
0.4mm
感应电动势如下表:
线圈匝数
通电导线穿过线圈次数
直接
一圈
两圈
三圈
20
0.001V
0.002V
0.005V
0.009V
30
0.001V
0.004V
0.008V
0.014V
40
0.001V
0.005V
0.009V
0.016V
50
0.002V
0.006V
0.012V
0.022V
100
0.004V
0.012V
0.023V
0.042V
235
0.010V
0.028V
0.053V
0.089V
附二:
放大电路实验
如上图所示,传感器(线圈)是输入,A、B端是输出,所测数据如下表:
输入电流(A)
0
0-0.334
0.390
0.465
0.540
0.598
0.627
输出电压(V)
0
0
0.21
0.96
1.39
1.57
1.71
输入电流(A)
0.684
0.716
0.771
0.814
0.877
0.909
0.976
输出电压(V)
1.94
2.01
2.19
2.33
2.50
2.57
2.71
附三:
发光二极管(LED)正向特性实验
发光二极管特性实验电路图如右图所示:
发光二极管特性曲线如下图所示:
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