簡(jiǎn)易窗簾自動(dòng)開閉電路課程設(shè)計(jì)

1、 鄭州輕工業(yè)學(xué)院鄭州輕工業(yè)學(xué)院電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目 簡(jiǎn)易窗簾自動(dòng)開閉電路 學(xué)生姓名 王 杰 專業(yè)班級(jí) 材料物理 10-01學(xué) 號(hào) 541011020122 院 （系） 技術(shù)物理系 指導(dǎo)教師 黃 春 完成時(shí)間 2012 年 12 月 27 日 鄭州輕工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目題目 簡(jiǎn)易窗簾自動(dòng)開閉電路簡(jiǎn)易窗簾自動(dòng)開閉電路 專業(yè)專業(yè) 材料物理材料物理 10-110-1 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào) 541011020122541011020122 姓名姓名 王杰王杰 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：主要內(nèi)容主要內(nèi)容1閱讀相關(guān)科技文獻(xiàn)。2學(xué)習(xí) p

2、rotel 軟件的使用。3學(xué)會(huì)整理和總結(jié)設(shè)計(jì)文檔報(bào)告。4學(xué)習(xí)如何查找器件手冊(cè)及相關(guān)參數(shù)。技術(shù)要求技術(shù)要求1.要求電路能夠通過(guò)感應(yīng)裝置，檢測(cè)到光線的強(qiáng)弱。2.要求電路根據(jù)光線的強(qiáng)弱，自動(dòng)將窗簾打開和關(guān)閉。3.要求電路能夠在窗簾接觸到邊沿時(shí)，自動(dòng)切斷電源。主要參考資料主要參考資料1何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，浙江大學(xué)出版社，2001 年 6 月2姚福安，電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001 年 10 月3王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐，東南大學(xué)出版社，1999 年 10 月4李銀華，電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社，2005 年 6 月5康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社，2003完完

3、 成成 期期 限：限： 20122012 年年 1212 月月 3131 日日 指指導(dǎo)導(dǎo)教教師師簽簽章章： 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽章：專業(yè)負(fù)責(zé)人簽章： 20122012 年年 1212 月月 2424 日日目 錄摘 要.i1 概述.12 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) .22.1 系統(tǒng)組成框圖 .22.2 主要單元電路的設(shè)計(jì)及功能 .22.2.1 電源電路 .22.2.2 光信號(hào)處理電路 .42.2.3 繼電器控制電路 .72.2.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 .83 元器件選型 .113.1 變壓器 .113.2 整流橋堆 .113.3 三端穩(wěn)壓器 lm7805.123.4 555 定時(shí)器.123.5.1 固態(tài)繼電器 .133.5

4、.2 熱敏干簧繼電器.133.5.3 磁簧繼電器.133.5.4 光繼電器 .133.5.5 時(shí)間繼電器.144 結(jié)論 .155 總結(jié) .17參考文獻(xiàn) .19附錄 .20簡(jiǎn)易窗簾自動(dòng)開閉電路摘 要本簡(jiǎn)易窗簾自動(dòng)開閉電路由光信號(hào)處理電路、繼電器控制電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路組成。光信號(hào)處理電路包括由光敏電阻組成的分壓器和由 555 定時(shí)器組成的施密特觸發(fā)器。光敏電阻構(gòu)成的分壓器把把連續(xù)變化的光強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)變化的電壓電信號(hào)，利用施密特觸發(fā)器對(duì)閾值電壓和分壓器輸入的電壓進(jìn)行比較，施密特觸發(fā)器根據(jù)分壓器電路輸出電壓的高低不同輸出對(duì)應(yīng)的高低電平。光信號(hào)處理電路輸出的高低電平根據(jù) bjt 的開關(guān)特性控制繼電

5、器線圈回路的通斷，繼而控制繼電器各觸點(diǎn)的開閉。當(dāng)常閉觸點(diǎn)閉合時(shí)直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)，當(dāng)常開觸點(diǎn)閉合時(shí)電流從相反方向流入直流電機(jī)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。同時(shí)配合限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)窗簾接觸到邊沿時(shí)自動(dòng)切斷電源。關(guān)鍵詞 電機(jī) 光敏電阻 分壓器 555 定時(shí)器 施密特觸發(fā)器 繼電器 限位開關(guān)1 概述窗簾的主要作用是與外界隔絕，保持居室的私密性，同時(shí)它又是不可或缺的裝飾品?；竟δ?、保護(hù)私隱。 對(duì)于一個(gè)家庭來(lái)說(shuō)，誰(shuí)都不喜歡自己的一舉一動(dòng)在別人的視野之內(nèi)。從這點(diǎn)來(lái)說(shuō)，不同的室內(nèi)區(qū)域，對(duì)于私隱的關(guān)注程度又有不同的標(biāo)準(zhǔn)。客廳這類家庭成員公共活動(dòng)區(qū)域，對(duì)于私隱的要求就較低，大部分的家庭客廳都是把窗簾拉開，大部分情況下處于裝飾狀態(tài)。

6、而對(duì)于臥室、洗手間等區(qū)域，人們不但要求看不到，而且要求連影子都看不到。2、利用光線。 其實(shí)保護(hù)私隱的原理，還是從阻攔光線方面來(lái)處理的。這里所說(shuō)的利用光線，是指在保護(hù)私隱的情況下，有效地利用光線的問(wèn)題。3、裝飾作用。 裝飾墻面窗簾對(duì)于很多普通家庭來(lái)說(shuō)，是墻面的最大裝飾物。猶其是對(duì)于一些四白落地的一些簡(jiǎn)裝家庭來(lái)說(shuō)，除了幾幅畫框，可能墻面上的東西就剩下窗簾了。所以，窗簾的選擇漂亮與否，可能往往有著舉足輕重的作用。4、吸音降噪。 我們知道聲音的傳播部分，高音是直線傳播的，而窗戶玻璃對(duì)于高音的反射率也是很高的。所以，有適當(dāng)厚度的窗簾，將可以改善室內(nèi)音響的混響效果。同樣，厚窗簾也有利于吸收部分來(lái)自外面的噪

7、音，改善室內(nèi)的聲音環(huán)境。 傳統(tǒng)的窗簾需要人為每天早上打開窗簾晚上關(guān)閉窗簾，因此，早晚開閉窗簾就非常麻煩。簡(jiǎn)易窗簾自動(dòng)開閉電路從根本上解決了這一問(wèn)題。簡(jiǎn)易窗簾自動(dòng)開閉電路能根據(jù)外部光線強(qiáng)度自動(dòng)在早上光線強(qiáng)時(shí)打開窗簾，晚上外部光線弱時(shí)自動(dòng)關(guān)閉窗簾。它實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，不用人參與。并且此電路閾值電壓可調(diào)，用以調(diào)節(jié)在什么亮度范圍內(nèi)窗簾打開，使此電路的應(yīng)用更加靈活。2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)組成框圖簡(jiǎn)易窗簾自動(dòng)控制電路系統(tǒng)框圖如圖 2-1圖 2-1 系統(tǒng)組成框圖此系統(tǒng)由光信號(hào)處理電路、繼電器控制電路、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電源電路和直流電機(jī)組成。光信號(hào)處理電路主要由光敏電阻和由 555 定時(shí)器組成的施密特觸

8、發(fā)器構(gòu)成。利用光敏電阻阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小的特性。在光敏電阻阻值變化的同時(shí)影響由光敏電阻和電位器構(gòu)成的分壓器的電位大小。把分壓器得到的電壓值輸入 555 定時(shí)器，繼而得到一個(gè)由光敏電阻控制的電平信號(hào)。繼電器控制電路根據(jù)555 定時(shí)器輸出的高低電平和 bjt 的開關(guān)特性控制繼電器的開閉。電機(jī)控制電路利用繼電器的開閉和限位開關(guān)控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)。2.2 主要單元電路的設(shè)計(jì)及功能2.2.1 電源電路如圖 2-2 所示是電源電路光強(qiáng)監(jiān)測(cè)電 路光強(qiáng)信號(hào)處理電路控制電路電機(jī)開關(guān)電路電源電路d3vinvoutgndvr17805t1transp1lp2nc1100uf/25vc2103c347

9、0uf/16vc4103vccgndd4d5d6圖 2-2 電源電路此電源是一個(gè) 220v 工頻電源。它由變壓器、整流橋、前級(jí)濾波、三端穩(wěn)壓器和后級(jí)濾波組成。圖示的變壓器變比是 220:9，變壓器把 220v 的交流電壓變成 9v 的交流電壓。整流器的作用是將降低后的工頻交流電壓變換為直流電壓。在交流的正半周，變壓器次級(jí)上正下負(fù)，電流從正極經(jīng) d4、負(fù)載和 d5 流回變壓器的負(fù)極，這樣若忽略二極管的導(dǎo)通電壓，在負(fù)載上得到一個(gè)大小與變壓器次級(jí)相同的電壓波形，極性為上正下負(fù)；在交流的負(fù)半周，變壓器次級(jí)上負(fù)下正，電流從正極經(jīng) d6、負(fù)載和 d3 流回變壓器的負(fù)極，這樣在負(fù)載也得到一個(gè)大小與變壓器次級(jí)

10、相同的電壓波形，極性與正半周一樣,也為上正下負(fù)。因此在交流信號(hào)的正負(fù)半周的分別作用下，整流器均輸出單極性的脈動(dòng)電壓，該輸出的直流成份已大于零經(jīng)整流后的電壓有比較大的波紋。前級(jí)濾波器由大電容 c1 和小電容 c2 并聯(lián)組成，我們知道電容能夠?yàn)V除交流信號(hào)，整流器輸出的單極性脈動(dòng)電壓經(jīng)過(guò)該濾波器后，就變成了直流信號(hào)了。大電容c1 的作用主要是交流成份和儲(chǔ)存電能，小電容 c2 的作用是濾除高頻干擾。輸出的直流電壓是不穩(wěn)定的，它的輸出電壓值會(huì)隨著電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載的輕重而變化，并不適合直接應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和電子電路，因此還必須進(jìn)行穩(wěn)壓。圖 2-3 是三端穩(wěn)壓芯片 7805 的實(shí)物圖。 圖 2-3 78

11、05 實(shí)物圖集成穩(wěn)壓器 7805 是一個(gè)固定 5v 輸出的集成三端線性穩(wěn)壓器，是它的實(shí)物照片。它內(nèi)部有一個(gè)類似穩(wěn)壓管的電壓基準(zhǔn)源，且利用深度負(fù)反饋電路將輸出穩(wěn)定控制在5v，在一定范圍內(nèi)不受電網(wǎng)電壓和負(fù)載輕重的影響。它的最大輸出電流為 1a，最高輸入電壓為 36v，輸入管腳和輸出管腳之間的最大壓差為 2.5v，最低輸入電壓為7.5v。中后級(jí)濾波器由 c3 和 c4 構(gòu)成，它的作用是進(jìn)行進(jìn)一步的濾波，為防止電源在穩(wěn)壓過(guò)程中和負(fù)載變化過(guò)程中所產(chǎn)生的直流輸出電壓波動(dòng)。2.2.2 光信號(hào)處理電路如圖 2-4 所示是光信號(hào)處理電路。trig2q3r4cvolt5thr6dis7vcc8gnd1u1555v

12、ccgndr3vccgndr21mr510kr620kvccgndvo圖 2-4 光信號(hào)處理電路此電路由光敏電阻分壓器和 555 定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器組成。光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化） 。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá) 110m 歐,在強(qiáng)光條件（100lx）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對(duì)光的敏感

13、性（即光譜特性）與人眼對(duì)可見光（0.40.76）m 的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。光敏電阻 r3 和電位器 r2 組成分壓器。如圖 2-5 所示是施密特觸發(fā)器的符號(hào)及輸入輸出波形。圖 2-5 施密特觸發(fā)器符號(hào)及輸入輸出波形施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個(gè)閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓。在輸入信號(hào)從低電平上升到高電平的過(guò)程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為正向閾值電壓，在輸入信號(hào)從高電平下降到低電平的過(guò)程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為負(fù)

14、向閾值電壓。正向閾值電壓與負(fù)向閾值電壓之差稱為回差電壓。它是一種閾值開關(guān)電路，具有突變輸入輸出特性的門電路。這種電路被設(shè)計(jì)成阻止輸入電壓出現(xiàn)微小變化（低于某一閾值）而引起的輸出電壓的改變。 利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的正反饋?zhàn)饔?，可以把邊沿變化緩慢的周期性信?hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號(hào)。輸入的信號(hào)只要幅度大于 vt+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號(hào)。此電路中所用施密特觸發(fā)器由 555 定時(shí)器構(gòu)成。555 定時(shí)器的內(nèi)部構(gòu)造和引腳如圖 2-6 所示。圖 2-6 555 定時(shí)器內(nèi)部構(gòu)造圖和引腳分布圖它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) rs 觸發(fā)器，一個(gè)放電管

15、 t 及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓 vcc /3 和 2vcc /3 555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 rs 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 c1 的同相輸入端的電壓為 2vcc /3，c2 的反相輸入端的電壓為 vcc /3。若觸發(fā)輸入端 tr 的電壓小于 vcc /3，則比較器 c2 的輸出為 0，可使 rs 觸發(fā)器置 1，使輸出端 out=1。如果閾值輸入端 th 的電壓大于 2vcc/3，同時(shí) tr 端的電壓大于 vcc /3，則 c1 的輸出為 0，c2 的輸出為 1，可將 rs 觸發(fā)器置 0，使輸出

16、為 0 電平。圖 2-7 為 555 定時(shí)器的主要引腳功能。inputsoutputsmrsteodn圖 2-7 555 定時(shí)器的主要引腳功能圖 2-4 所示電路中，夜晚來(lái)臨光線由強(qiáng)變?nèi)鯐r(shí)，光敏電阻阻值增大，555 定時(shí)器第 2 引腳和第 6 引腳電位升高，當(dāng)電位大于時(shí) 555 定時(shí)器的第 3 引腳輸出高電平；早上光線由弱變強(qiáng)時(shí)，光敏電阻阻值逐漸減小，555 定時(shí)器第 2 引腳和第 6引腳電位降低，當(dāng)電位小于時(shí) 555 定時(shí)器的第 3 引腳輸出低電平。由 r5 和r6 組成的分壓器可以調(diào)節(jié)施密特觸發(fā)器的回差電壓范圍。2.2.3 繼電器控制電路如圖 2-8 所示是繼電器控制電路。d11n4148

17、d21n4148q19013gndvccr43k87k5vo87k6r71k圖 2-8 繼電器控制電路繼電器控制電路主要由兩個(gè)開關(guān)二極管 1n4148、兩個(gè)電阻、一個(gè) npn 三極管和繼電器的線圈組成。其中 vo 是 555 定時(shí)器的輸出端第 3 引腳。此電路實(shí)現(xiàn)的功能主要是通過(guò) 555 定時(shí)器的輸出高低電平的不同狀態(tài)對(duì)三極管q1 的影響，繼而使得電磁線圈得電或者失電，影響繼電器的動(dòng)作。當(dāng)白天時(shí) 555 定時(shí)器的輸出引腳輸出低電平，此時(shí)三極管 q1 處于截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)繼電器線圈不通電，繼電器的常閉觸點(diǎn)閉合，常開觸點(diǎn)斷開。當(dāng)晚上時(shí)，555定時(shí)器第 3 引腳輸出高電平，則三極管 q1 處于飽和狀態(tài)

18、，此時(shí)繼電器線圈通電，繼電器的常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合。此電路中的 d1 的作用是保證白天時(shí) q1 可靠截止，d2 的作用是為了保護(hù)繼電器。繼電器線圈在通電時(shí)儲(chǔ)存能量，當(dāng)繼電器突然斷電時(shí)，線圈兩端會(huì)產(chǎn)生很大的電壓，這樣可能會(huì)使線圈損壞，線圈串聯(lián)的元件受到?jīng)_擊，這時(shí)只要在線圈兩端加上二極管，便可以使它產(chǎn)生一個(gè)回路，使得線圈儲(chǔ)存能量放完。這個(gè)二極管在此起續(xù)流作用，因此通常稱它為續(xù)流二極管。由此，繼電器控制電路可以使我們?cè)谔炝習(xí)r常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通；晚上常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。繼而為繼電器的開關(guān)電路為控制電機(jī)的工作做準(zhǔn)備。2.2.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖 2-9 所示。mg1mo

19、tor ack1k3k2k4s2位位位位位位s1位位位位位位vccgndc5104圖 2-9 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路該電路是由限位開關(guān)、繼電器開關(guān)、電機(jī)與電容組成。此電路利用限位開關(guān)以及繼電器開關(guān)的開斷來(lái)完成電機(jī)的正轉(zhuǎn)倒轉(zhuǎn)以及停轉(zhuǎn)。繼電器是一種電控制器件。如圖 2-10 所示是繼電器的內(nèi)部構(gòu)造圖。圖 2-10 繼電器內(nèi)部構(gòu)造圖它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。限位開關(guān)又稱行程開關(guān)，可以安裝在相對(duì)靜止的物體（如固定架、門框等，簡(jiǎn)稱靜物

20、）上或者運(yùn)動(dòng)的物體（如行車、門等，簡(jiǎn)稱動(dòng)物）上。如圖 2-11 所示是限位開關(guān)內(nèi)部構(gòu)造圖。圖 2-11 限位開關(guān)內(nèi)部構(gòu)造圖當(dāng)動(dòng)物接近靜物時(shí)，開關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_的接點(diǎn)閉合。由開關(guān)接點(diǎn)開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)。限位開關(guān)可廣泛應(yīng)用于建筑、港口、礦山等行業(yè)的起重、傳輸機(jī)械的空間三坐標(biāo)的控制和限位，限位開關(guān)由高精度的大傳動(dòng)比減速器和與其輸出軸同步的機(jī)械記憶控制機(jī)構(gòu)、傳感器組成，因 wtau 系列限位開關(guān)具有體積小、功能多、精度高、限位可調(diào)、通用性強(qiáng)及維護(hù)安裝和使用調(diào)整方便等特點(diǎn)在工程機(jī)械中應(yīng)該極其廣泛。本電路中選用的是常閉限位開關(guān)。當(dāng)繼電器線圈通電時(shí)，繼電器常閉開關(guān)

21、 k2 和 k4 斷開，常開觸點(diǎn) k 1 和 k3 閉合電流由限位開關(guān)流入電機(jī)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)；當(dāng)繼電器線圈沒有電流通過(guò)時(shí)，繼電器常閉觸點(diǎn) k2 和 k4 閉合，常開觸點(diǎn) k 1 和 k3，電機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。當(dāng)窗簾到達(dá)任何一個(gè)邊框時(shí)對(duì)應(yīng)的限位開關(guān)斷開，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。因此實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和到達(dá)邊沿停止的目的。3 元器件選型3.1 變壓器變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，是一種在電子電路，以及電力系統(tǒng)中非常常見的器件，小到收音機(jī)，大到我們?nèi)粘Ｉ钪写笮碗娋W(wǎng)，用來(lái)升壓降壓的電力變壓器等。變壓器的原理是電磁感應(yīng)技術(shù),變壓器有兩個(gè)分別獨(dú)立的共用一個(gè)鐵芯的線圈。分別叫做變壓器的次級(jí)線圈和初級(jí)線圈。當(dāng)一個(gè)交

22、流電壓( v1)供應(yīng)至初級(jí)繞組的線圈時(shí)，由于交流電的強(qiáng)度和極性是不停地正、負(fù)交替變化，因此初級(jí)繞組的線圈所產(chǎn)生的磁力線數(shù)目也不停改變。由于磁場(chǎng)強(qiáng)度的不斷變化，促使纏繞在同一鐵芯上的另一端線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) v2變壓器只能改變交流電壓,不能改變直流電壓,因?yàn)橹绷麟娏魇遣粫?huì)變化的,電流通過(guò)變壓器不會(huì)產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，所以次級(jí)線圈只能在直接接通的一瞬間產(chǎn)生一個(gè)瞬間電流和電壓。把直流電壓強(qiáng)加于變壓器上會(huì)有燒毀變壓器的可能。3.2 整流橋堆整流橋堆就是由兩個(gè)或四個(gè)二極管組成的整流器件。橋堆有半橋和全橋兩種，半橋又有正半橋和負(fù)半橋兩種，橋堆的文字符號(hào)為 ur。橋堆的基本組成：全橋由四只二極管組成，有四個(gè)引出

23、腳。兩只二極管負(fù)極的連接點(diǎn)是全橋直流輸出端的 “正極”，兩只二極管正極的連接點(diǎn)是全橋直流輸出端的“負(fù)極”。基本原理：整流橋堆產(chǎn)品是由四只整流硅芯片作橋式連接，外用絕緣朔料封裝而成，大功率整流橋在絕緣層外添加鋅金屬殼包封，增強(qiáng)散熱。整流橋品種多：有扁形、圓形、方形、板凳形（分直插與貼片）等，有 gpp 與 o/j 結(jié)構(gòu)之分。最大整流電流從 0.5a 到 100a，最高反向峰值電壓從 50v 到 1600v。 半橋是將兩個(gè)二極管橋式整流的一半封在一起,用兩個(gè)半橋可組成一個(gè)橋式整流電路,一個(gè)半橋也可以組成變壓器帶中心抽頭的全波整流電路,。選擇整流橋要考慮整流電路和工作電壓.國(guó)內(nèi)常用的有“廣州國(guó)信電子

24、”的 g 系列整流橋，進(jìn)口品牌有st、ir,臺(tái)系的 sep、gd 等。整流橋堆一般用在全波整流電路中。全橋是由 4 只整流二極管按橋式全波整流電路的形式連接并封裝為一體構(gòu)成的。 全橋的正向電流有0.5a、1a、1.5a、2a、2.5a、3a、5a、10a、20a、35a、50a 等多種規(guī)格，耐壓值（最高反向電壓）有25v、50v、100v、200v、300v、400v、500v、600v、800v、1000v 等多種規(guī)格。該電路中使用的是全橋整流電路。由于整流橋堆的內(nèi)部是由二極管構(gòu)成，因而在使用過(guò)程中必須防止其被擊穿。在本設(shè)計(jì)電路中，易知電源電路的最大瞬時(shí)電壓的 380v，因此為避免出現(xiàn)橋堆被

25、擊穿的情況，選用的橋堆的型號(hào)為 kpb304（最大擊穿電壓為 400v） 。3.3 三端穩(wěn)壓器 lm7805該穩(wěn)壓器由啟動(dòng)電路，基準(zhǔn)電壓電路，取樣比較放大電路，調(diào)整電路和保護(hù)電路等部分組成。由于它只有輸入，輸出和公共引出端，故稱之為三端穩(wěn)壓器。本電路中選用的穩(wěn)壓器型號(hào)為 lm7805，它的輸出電流高達(dá) 1a，內(nèi)部具有過(guò)熱保護(hù)、短路保護(hù)、和對(duì)輸出晶體管安全工作區(qū)的保護(hù)，并且同時(shí)具備很強(qiáng)的散熱能力，大大提高了電源電路輸出電壓的穩(wěn)定性。3.4 555 定時(shí)器555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 cmos 工藝制作的稱為 7555，除單定時(shí)器

26、外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 4.5v16v 工作，7555 可在 318v 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200ma，因而其輸出可與 ttl、cmos 或者模擬電路電平兼容。本設(shè)計(jì)所采用的 555 定時(shí)器是 ti（德州儀器）的 cmos 器件。3.5 繼電器電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)

27、的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。固態(tài)繼電器（ ssr）3.5.1 固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器是一種兩個(gè)接線端為輸入端，另兩個(gè)接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離 。固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。

28、3.5.2 熱敏干簧繼電器熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測(cè)和控制溫度的新型熱敏開關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、 干簧管、導(dǎo)熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵(lì)磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動(dòng)開關(guān)動(dòng)作。恒磁環(huán)能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。 3.5.3 磁簧繼電器磁簧繼電器是以線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)將磁簧管作動(dòng)之繼電器，為一種線圈傳感裝置。因此磁簧繼電器之特征、小型尺寸、輕量、反應(yīng)速度快、短跳動(dòng)時(shí)間等特性。 當(dāng)整塊鐵磁金屬或者其它導(dǎo)磁物質(zhì)與之靠近的時(shí)候，發(fā)生動(dòng)作，開通或者閉合電路。由永久磁鐵和干簧管組成。永久磁鐵、干簧管固定在一個(gè)不導(dǎo)磁也不帶有磁性的支架上。以永

29、久磁鐵的南北極的連線為軸線，這個(gè)軸線應(yīng)該與干簧管的軸線重合或者基本重合。由遠(yuǎn)及近的調(diào)整永久磁鐵與干簧管之間的距離，當(dāng)干簧管剛好發(fā)生動(dòng)作（對(duì)于常開的干簧管，變?yōu)殚]合；對(duì)于常閉的干簧管，變?yōu)閿嚅_）時(shí)，將磁鐵的位置固定下來(lái)。這時(shí)，當(dāng)有整塊 導(dǎo)磁材料，例如鐵板同時(shí)靠近磁鐵和干簧管時(shí)，干簧管會(huì)再次發(fā)生動(dòng)作，恢復(fù)到?jīng)]有磁場(chǎng)作用時(shí)的狀態(tài)；當(dāng)該鐵板離開時(shí)，干簧管即發(fā)生相反方向的動(dòng)作。磁簧繼電器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，觸點(diǎn)為密封狀態(tài)，耐用性高，可以作為機(jī)械設(shè)備的位置限制開關(guān)，也可以用以探測(cè)鐵制門、窗等是否在指定位置。 3.5.4 光繼電器光繼電器為 ac/dc 并用的半導(dǎo)體繼電器，指發(fā)光器件和受光器件一體化的器件。輸入側(cè)和輸

30、出側(cè)電氣性絕緣，但信號(hào)可以通過(guò)光信號(hào)傳輸。 其特點(diǎn)為壽命為半永久性、微小電流驅(qū)動(dòng)信號(hào)、高 阻抗絕緣耐壓、超小型、光傳輸、無(wú)接點(diǎn)等。主要應(yīng)用于量測(cè)設(shè)備、通信設(shè)備、保全設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等。 3.5.5 時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器是一種利用電磁原理或機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制的控制電器。它的種類很多，有空氣阻尼型、電動(dòng)型和電子型等。在交流電路中常采用空氣阻尼型時(shí)間繼電器，它是利用空氣通過(guò)小孔節(jié)流的原理來(lái)獲得延時(shí)動(dòng)作的。它由電磁系統(tǒng)、延時(shí)機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)三部分組成。 時(shí)間繼電器可分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種類型?？諝庾枘嵝蜁r(shí)間繼電器的延時(shí)范圍大（有 0.460s 和 0.4180s 兩種） ，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但準(zhǔn)確度較低。

31、 當(dāng)線圈通電（電壓規(guī)格有 ac380v、ac220v 或 dc220v、dc24v等）時(shí)，銜鐵及托板被鐵心吸引而瞬時(shí)下移，使瞬時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)接通或斷開。但是活塞桿和杠桿不能同時(shí)跟著銜鐵一起下落，因?yàn)榛钊麠U的上端連著氣室中的橡皮膜，當(dāng)活塞桿在釋放彈簧的作用下開始向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，橡皮膜隨之向下凹，上面空氣室的空氣變得稀薄而使活塞桿受到阻尼作用而緩慢下降。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，活塞桿下降到一定位置，便通過(guò)杠桿推動(dòng)延時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作，使動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。從線圈通電到延時(shí)觸點(diǎn)完成動(dòng)作，這段時(shí)間就是繼電器的延時(shí)時(shí)間。延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短可以用螺釘調(diào)節(jié)空氣室進(jìn)氣孔的大小來(lái)改變。 吸引線圈斷電后，繼電器依靠恢復(fù)彈簧的作用而復(fù)原

32、。空氣經(jīng)出氣孔被迅速排出。本設(shè)計(jì)所選用繼電器型號(hào)為國(guó)產(chǎn)的前繼 jqc-3f(t73)-12vdc,它具有如下特性：1. 15a 觸點(diǎn)切換能力2. 具有一組常開、常閉觸點(diǎn)形式3. 超小型、標(biāo)準(zhǔn)印制板引出腳4. 塑封型和防焊劑型可供選擇5. 環(huán)保產(chǎn)品（符合 rohs)6. 外形尺寸（15.5*15.5* 19）mm4 結(jié)論本次課程設(shè)計(jì)作品是我在收集了大量的資料后反復(fù)計(jì)算分析后的設(shè)計(jì)。為了驗(yàn)證我的設(shè)計(jì)的正確性我做出了實(shí)物。如圖 4-1 所示是我用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件 altium designer 畫的單面 pcb 圖。圖 4-1 實(shí)物電路的單面 pcb 圖如圖 4-2 所示是做出的實(shí)物電路圖。圖 5

33、-2 實(shí)物電路圖經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，此電路能實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）電路能夠通過(guò)感應(yīng)裝置，檢測(cè)到光線的強(qiáng)弱。（2）電路根據(jù)光線的強(qiáng)弱，自動(dòng)將窗簾打開和關(guān)閉。（3）電路能夠在窗簾接觸到邊沿時(shí)，自動(dòng)切斷電源。所以，此簡(jiǎn)易窗簾自動(dòng)開閉電路設(shè)計(jì)方案是正確的，符合預(yù)期要求和任務(wù)目標(biāo)。5 總結(jié)為期一周的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)快要結(jié)束了，在這次課程設(shè)計(jì)中我收獲頗豐。拿到課程設(shè)計(jì)任務(wù)書后我仔細(xì)閱讀了任務(wù)書的內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上搜集和查閱了大量資料，并請(qǐng)教了高年級(jí)的學(xué)長(zhǎng)。在查閱資料的時(shí)候我發(fā)現(xiàn)很多設(shè)計(jì)采用的是用兩個(gè)輸出相反電平的單穩(wěn)態(tài)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)方案。此方案的一大問(wèn)題是無(wú)法準(zhǔn)確設(shè)定單穩(wěn)態(tài)電路的 rc 時(shí)間常數(shù)，此參數(shù)

34、需要根據(jù)窗戶的寬度反復(fù)修改，使用起來(lái)不但麻煩而且精確度不高。在綜合分析了各種電路的優(yōu)缺點(diǎn)后，我擯棄了采用單穩(wěn)態(tài)電路的設(shè)計(jì)方案，我決定采用用施密特觸發(fā)器控制繼電器的設(shè)計(jì)方案。確定設(shè)計(jì)方案后我進(jìn)行了一定的計(jì)算，以便確定電路中各器件的參數(shù)。最后我用 altium designer 畫出了單面 pcb 板，并用熱轉(zhuǎn)印法腐蝕出了實(shí)物電路板。在焊接上全部元器件后我對(duì)電路進(jìn)行了調(diào)試。但是我發(fā)現(xiàn)通電后電路不工作。電機(jī)一直工作在繼電器常閉狀態(tài)下，無(wú)論怎么調(diào)節(jié)施密特觸發(fā)器的閾值電壓或遮擋光敏電阻的光線，電機(jī)都不反向轉(zhuǎn)動(dòng)。排查問(wèn)題時(shí)我用數(shù)字示波器測(cè)量了施密特觸發(fā)器輸出電壓，測(cè)試結(jié)果證明施密特觸發(fā)器工作正常。進(jìn)一步測(cè)量發(fā)現(xiàn)由三極管構(gòu)成的繼電器控制電路也正常工作。這證明主要問(wèn)題出現(xiàn)在繼電器電路。在反復(fù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)后我終于發(fā)現(xiàn)了電路存在的問(wèn)題：繼電器線圈正負(fù)極接反了。由于 altium designer 里自帶的封裝庫(kù)和原理圖庫(kù)里的器件引腳順序不一致，導(dǎo)致畫pcb 圖時(shí)繼電器線內(nèi)圈輸入輸出接反，無(wú)論線圈有無(wú)電流通過(guò)繼電器均處于常閉觸點(diǎn)閉合、常開觸點(diǎn)斷開的狀態(tài)。