中国石油大学华东电工电子实习报告.docx

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中国石油大学华东电工电子实习报告

中国石油大学（华东）电工电子实习报告

第一部分继电控制电路设计与组装

1、电路原理与设计

电路原理图如上图。

SB1、SB2为点动开关，KM为交流触发器，KT为时间继电器。

实验电压为380V，而灯泡的额定电压为220V，所以电路中串联两个灯泡。

操作过程：

闭合SB1，灯泡通电发光；交流触发器的线圈KM通电，常开开关KM闭合，实现了KM的自锁；时间继电器的线圈KT通电，由于延时作用，常闭开关KT延时打开。

KT打开后，交流继电器的线圈KM断电，常开开关KM打开，灯泡断电熄灭。

闭合SB2有同样的效果。

由此实现了异地控制与延时熄灭。

2、收获与建议

（1）电路设计部分，通过对课本中理论知识的回顾，正确设计出实验电路，加深了对理论知识的理解与掌握。

（2）电路组装部分。

第一，再次意识到了安全在实验中的重要性，本实验为380V强电实验，实验电路必须准确无误才能保证实验的安全性，这就要求在实验中严格按照设计的原理图连线，以确保安全。

第二，意识到了合作的重要性。

两人一组的实验，注重分工，更需要默契的配合。

本实验中，固定器件，连线等等均需要合作才能很好的完成。

第三，实验器件的合理布局对最后的连线有着重要的影响。

实验中，我们多次更换器件的位置，最终使导线交叉弯折尽可能少，布线比较合理美观。

第二部分温度检测与报警电路

1、电路原理

实验电路原理图如图所示，可以分为信号检测，声音报警和继电控制三部分。

信号检测部分完成对温度的检测，利用热敏电阻实现温度信号到电信号的转换，然后利用两个比较器，实现对报警条件的控制，即越线报警，并通过电容的充放电来延长报警时间。

原理图中，R1、R2、R3、R5、R6用于分压，RP1、RP2用于调节比较器两输入端的电位以实现对输出信号的控制，C1、D1、R4用于实现延长报警时间。

声音报警部分接收来自信号检测部分8脚的信号实现报警。

当温度过高时，8脚输出高电平，555处于工作状态。

555的输出端3脚输出为方波，即有高低电平之分，利用两个三极管Q1、Q2的分别导通即可实现报警器的连续报警。

继电控制部分同样接收来自信号检测部分8脚的信号。

通过三极管Q3的放大截止来控制电路导通开路。

继电器中的电感线圈有储能作用，在其两端并联二极管，在断电后保护继电器。

具体过程：

当温度过高时，U1A的3脚电位高于2脚，1输出高电平，对电容C1充电，使U1C的10脚的电位逐渐升高，当10的电位高于9脚时，8输出高电平，555工作，Q3导通。

555输出高电平时，Q2截止，Q1通对信号放大，当555输出低电平时，Q1截止，Q2导通对信号放大。

两个过程循环，实现报警器持续报警。

Q3导通，发光二极管通电发光，继电器线圈通电，常开开关闭合，风扇启动，降温。

温度低于温度线时，U1A的3脚电压低于2脚，输出低电平，电容C1放电，使10脚的电位逐渐降低，即实现报警时间延长，当10脚电位低于9脚电位时，555停止工作，Q3截止。

报警停止，发光二极管熄灭，继电器线圈断电，常闭开关断开，降温过程结束。

2、电路仿真及结果

电路仿真同样将电路分为三部分。

（1）信号检测。

用电位器RP1代替热敏电阻，以其阻值的变化模拟温度变化。

U1C的8脚接指示灯X1，用以表示输出电位的高低，输出高电平时，红灯亮，输出低电平时，红灯不亮。

电路图如下：

仿真过程：

调节电位器RP2到50%，固定U1A的2脚电位，用万用表测得2脚电位为2.907V，U1C的9脚电位为3.6V。

调节电位器RP1使其阻值逐渐增大（模拟温度升高过程），观察指示灯X1的变化，当RP1增大到60%~65%时，红灯亮，说明8脚输出高电平。

再调节电位器RP1，使其阻值减小到0%（模拟降温过程），观察x1，延时熄灭。

下图为达到越线温度时3、10脚输入信号和1、8脚输出信号的波形变化。

（2）声音报警。

用灯泡代替报警器，利用单刀双掷开关和稳压电源模拟信号检测部分8脚输出的高低电平。

当开关接通稳压电源时，输出高电平，开关将稳压电源短路时，输出为低电平。

用示波器观察输出波形。

电路图如下：

仿真过程：

接通稳压电源，4脚输入高电平，555处于工作状态，3脚输出方波，波形如图。

当3脚输出高电平时，三极管Q2截止，Q1通对信号放大，当3脚输出低电平时，三极管Q1截止，Q2导通对信号放大，三极管输出波形如图。

电解电容C4滤掉直流信号，保留交流信号，其输出波形如图。

将稳压电源短路后，4脚输入低电平，3脚无输出。

（3）继电控制。

同样利用单刀双掷开关和稳压电源模拟信号检测部分8脚输出的高低电平，用灯泡代替风扇。

电路图如下：

仿真过程；接通稳压电源，Q3导通，发光二极管通电发光，继电器线圈通电，常开开关闭合，灯泡发光。

将稳压电源短路后，Q3截止，发光二极管熄灭，继电器线圈断电，常闭开关断开，灯泡熄灭。

3、电路调试与结论

调试：

将RP1的阻值调为4.7kΩ，此时U1A的3脚电位为3V。

加热热敏电阻，阻值减小，U1A的3脚电位增大，当3脚电位高于2脚时，1输出高电平，二极管D1导通，对电容C1充电，使U1C的10脚的电位逐渐升高，当10的电位高于9脚时，8输出高电平，555工作，Q3导通。

555输出高电平时，Q2截止，Q3导通对信号放大，当555输出低电平时，Q1截止，Q2导通对信号放大。

两个过程循环，实现报警器报警。

Q3导通，发光二极管通电发光，继电器线圈通电，常开开关闭合，风扇启动，降温。

随着温度的降低，热敏电阻阻值增大，U1A的3脚电压降低，当低于2脚，输出低电平，电容C1通过R4放电，使10脚的电位逐渐降低，即实现报警时间延长，当10脚电位低于9脚电位时，555停止工作，Q3截止。

报警停止，发光二极管熄灭，继电器线圈断电，常闭开关断开，降温过程结束。

4、收获与建议

收获：

（1）电路仿真环节，通过绘制原理电路，检测输出信号的波形等，对温度报警与检测电路的原理有了比较全面的理解。

（2）Protel的学习使用过程中，电路的布置连线最为困难，从一开始的毫无头绪，到最后修改电路得心应手，我觉得，总重要的还是对实验原理图的把握。

只有在全面的掌握之后，布置电路才会又快有合理。

（3）电路焊接过程最为顺利。

电路的实际布置与自己设计的PCB图有一定的差距，觉得实际布线更优。

在实习过程中总结出，要想焊接不出错误，就要以支路为单位进行焊接，按部就班的进行，这样才能做到不缺不漏，做到心中有数。

建议：

优化一下实习时间安排，仿真环节的两天过于轻松，大部分人都很闲，PCB图的绘制时间却相对太少，课上时间很难完成，需要熬夜作图。

对软件的使用环节再详细的介绍一下，PCB图做不出来很大一部分原因在于不能熟悉使用软件，很多功能不会用，操作起来很慢。

附件一PCB图

一、声音报警

二、信号检测

三、继电控制

附件2元件资料

一、三极管

1、9012

结构：

PNP

集电极-发射极电压-30V

集电极-基电压-40V

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、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

二、运放LM324

LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。

与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。

该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。

共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。

每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。

两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。

LM324的特点：

　　1.短路保护输出

　　2.真差动输入级

　　3.可单电源工作：

3V-32V

　　4.低偏置电流：

最大100nA

　　5.每封装含四个运算放大器。

　　6.具有内部补偿的功能。

　　7.共模范围扩展到负电源

　　8.行业标准的引脚排列

9.输入端具有静电保护功能

三、555定时器

（1）、低触发：

当输入电压Vi2

（2）、保持：

若Vi2>VCC/3且Vi1<2VCC/3，则VTR=1、VTH=0、S=R=1,基本RS触发器保持，V0和T状态不变；

（3）、高触发：

若Vi2>2VCC/3，则VTH=1,比较器C1输出为低电平，无论C2输出何种电平，基本RS触发器因R=0，使Q=1，经输出反向缓冲后，V0=0，T导通；

四、继电器

1、工作电压　是指继电器正常工作时线圈所需要的电压，也就是控制电路的控制电压。

根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。

2、电阻是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。

3、电流是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。

在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。

而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。

4、电流是指继电器产生释放动作的最大电流。

当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。

这时的电流远远小于吸合电流。

5、切换电压和电流是指继电器允许加载的电压和电流。

它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。

附件3

一、设计一个稳压管稳压的直流电源电路，按下列要求设计电路，通过仿真运行进行测试验证。

1、稳压管采用1N5993（5.1V，0.5W，83mA）

2、U1=220V若要求U2=7V,确定变压器的变压器比、整流二极管的型号、滤波电容的参数；

3、若要求U1的范围为220V±10%，负载为0.5W，确定限流电阻的参数（阻值、功率）；

实验原理图如下

输出波形如下图

二、用设计一个多谐荡器。

1、电容C=0.01Uf;

2、振荡频率为4kHz；

3、占空比为60%