由電壓比較器構(gòu)成的光動報警器

1、模擬電子課程設(shè)計報告 題目名稱：由電壓比較器構(gòu)成的光動報警器姓 名： 班 級： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師 ： 電氣與電子工程學(xué)院 2013年7月4日 摘要電子電路種類很多，設(shè)計方法也不盡相同，尤其是隨著集成電路的迅速發(fā)展，各種專用功能的新型器件大量涌現(xiàn)，使電路設(shè)計工作發(fā)生了巨大的變革。原始的分立元件電路的設(shè)計方法，已漸漸被集成塊直接組裝所取代。所以，要求設(shè)計者應(yīng)把精力從單元電路的設(shè)計與計算，轉(zhuǎn)移到整體方案的設(shè)計上來，不斷熟悉各種集成電路的性能、指標(biāo)，根據(jù)總體要求恰當(dāng)選取集成器件，合理地進(jìn)行連接實驗，完成總體的系統(tǒng)設(shè)計。本設(shè)計是一個由LM741集成運(yùn)算放大電路組成的光動報警器，在設(shè)計中運(yùn)用了比較器的知

2、識，結(jié)合放大電路與光敏電阻對光照的特殊反應(yīng)實現(xiàn)光控。關(guān)鍵詞：LM741放大器、比較器、同相比例放大、光敏電阻、二極管、蜂鳴器目錄摘要2正文4一、設(shè)計要求4二、總體設(shè)計方案論證與選擇4三、單元電路設(shè)計與主要元器件選擇4四、設(shè)計方案5.總體電路圖：52分電路圖及原理說明：5五、電路焊接 .7焊接7六、問題分析7七、結(jié)果分析8課程設(shè)計評分標(biāo)準(zhǔn)9附錄10參考文獻(xiàn)10正文一、設(shè)計要求當(dāng)光照達(dá)到某一門限以上時喇叭發(fā)出音樂報警；當(dāng)光照低于門限值時音樂電路不工作。二、總體設(shè)計方案論證與選擇方案1：感光電路響應(yīng)電路單限比較器方案2：感光電路放大電路響應(yīng)電路單限比較器在設(shè)計時首先想到了使用方案1，在理論上可以實現(xiàn)

3、了電路的驅(qū)動，但在購買元件時，不能完全符合設(shè)計參數(shù)，尤其響應(yīng)電路需要電壓很高，而穩(wěn)壓管的擊穿電壓也不能正好符合這一高電壓。如果不能很好的協(xié)調(diào)參數(shù)，就會對整個電路的靈敏度造成影響。為了提高整個電路的靈敏度就放棄此方案。 在方案2中克服了方案的不足，加入放大電路，可以對輸入到響應(yīng)電路的電壓進(jìn)行調(diào)解，方便實際應(yīng)用。且放大電路簡單，元件易購買、便宜。三、單元電路設(shè)計與主要元器件選擇對感光電路，開始設(shè)想由電源接光敏電阻直接與后面的回路構(gòu)成串聯(lián)關(guān)系，但經(jīng)模擬發(fā)現(xiàn)這樣就破壞了單限比較器，于是改用感光電路獨(dú)構(gòu)成回路，去回路中電阻的分壓為比較器的輸入信號。模擬證明此法可行。比較器單元就選用單限比較器，此比較器接

4、觸多，理論知識學(xué)的充分，也剛好可以借此機(jī)會實踐一下理論與實踐的結(jié)合。比較器中比較電壓選用伏，是為了防止電路誤差過大引起電路靈敏度下降。由比較器的比較電壓確定感光回路的電源為伏。放大電路采用正相比例放大電路。不用反相比例放大是為了電路分析方便。至于響應(yīng)電路部分，考慮成本問題，當(dāng)然簡單一點(diǎn)，選用蜂鳴器來使用。不過在實際操作中，意外收獲了發(fā)光二極管這一分路，這樣整個電路就不只是在光照增強(qiáng)時報警，還可以在黑暗時變成光控?zé)?，且這樣也不會改變電路的原功能。四、設(shè)計方案通過對各方案的模擬分析比較，最終選擇了方案2。.總體電路圖：.原理及說明：本圖有四部分構(gòu)成。（1）感光電路。光敏電阻隨光照的增加電阻減小，在

5、中進(jìn)行模擬用滑動變阻器代替光敏電阻進(jìn)行仿真。（2）單限電壓比較器如圖所示即為單限電壓比較器，當(dāng)當(dāng)反相輸入電壓大于同相輸入電壓時，輸出端輸出電壓為-；當(dāng)反相輸入電壓大于同相輸入電壓時，輸出端輸出電壓為+，下圖為在仿真時的示波器記錄的波形。（3）放大電路上圖即為放大電路。該放大電路的作用是將電壓放大。從而確保響應(yīng)電路的正常運(yùn)行。（4）響應(yīng)電路。響應(yīng)電路分為兩部分，當(dāng)輸入正電壓時，lLED發(fā)光二極管開路，蜂鳴器工作發(fā)出“吱吱”的報警聲音，而當(dāng)光照較弱輸入負(fù)電壓時，與蜂鳴器串聯(lián)的二極管斷路，蜂鳴器不工作，而放光二極管正向連接，發(fā)光。五、電路焊接對模擬成功的電路進(jìn)行實物焊接時，要合理布線，盡可能的防止各

6、線之間的干擾。元件不要放置過緊，這樣方便焊接。在焊接集成電路時要見焊點(diǎn)盡可能的焊小一點(diǎn)，防止引腳間的短路。焊接時間不宜過長，以防元件過熱燒壞。六、問題分析.在電路設(shè)計時要充分考慮各單元的協(xié)調(diào)，否則會破壞其他單元的正常工作。.在模擬時，若運(yùn)行的不是新搭建的電路，而是上次保存的電路，很有可能出錯，解決此問題只需重新連一遍。.模擬時，蜂鳴器本該響時卻不響。這可能是蜂鳴器接反了（模擬中蜂鳴器也有正負(fù)極之分），調(diào)一下蜂鳴器的極性可以解決。.模擬好的電路焊接成實物后，不正常運(yùn)行。這可能有虛焊的地方，找到虛焊點(diǎn)重新焊接即可。.在設(shè)計與調(diào)試電路時，要特別注意各元件的參數(shù)，特別是蜂鳴器與的耐壓。蜂鳴器需要工作，

7、而比較器輸出受穩(wěn)壓管限制，不可能完全達(dá)到，可以加一個放大電路將電壓放大。實際購買的為.，而分路電壓達(dá)到了，這很容易吧燒掉，解決此問題的方法是給串聯(lián)一個分壓電阻。.在焊接實物時，要將各元件參數(shù)盡可能的重新測一遍。因其標(biāo)稱值與實際值不一定一樣，有時會相差很大。.光敏電阻固定為歐，但實際工作時不一定向理想的那樣工作。本次用到的光敏電阻在普通光照下只是在到范圍內(nèi)變化靈敏，為了提高光控靈敏度，感光回路的固定電阻選用了的電阻。此固定電阻可以用電位器替代，這樣還可以手動調(diào)節(jié)電路的靈敏度。.對于新買來的元件，首先要區(qū)分好各引腳，否則很容易燒壞元件，區(qū)分的方法可以在網(wǎng)上搜并結(jié)合萬用表測量。.焊接時布線合理，防止

8、相互之間的干擾。如信號的出入先分開或垂直。.在焊接元件時，不能在焊點(diǎn)處焊的時間太長，否則元件會過熱燒壞。.在實際檢測時，若電路中有元件出現(xiàn)過熱或冒煙，應(yīng)立即給電路斷電。檢查電路，可能是電路中用短路的地方。如導(dǎo)線短路或焊接點(diǎn)短路。.要使電路正常工作，必須給運(yùn)算放大器LM加上正、負(fù)伏的電壓，這樣運(yùn)算放大器才會正常工作。.在實測中會遇到單限比較器無法正常工作，遇到此問題時，可能是電路的實際參數(shù)不正確，可以改換電阻，調(diào)節(jié)比較電壓來實現(xiàn)。.若單限比較器輸出電壓不正常，應(yīng)檢查穩(wěn)壓管是否完好，很有可能是它被燒壞了。七、結(jié)果分析課程設(shè)計是讓我們通過解決一、兩個實際問題，鞏固和加深在模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中所學(xué)的

9、理論知識和實踐技能，基本掌握電子電路一般設(shè)計方法，提高電子電路的設(shè)計和實踐能力，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。我做的課程設(shè)計是一個光控報警器，里面用到比較器。經(jīng)過不斷地改進(jìn)與調(diào)試，最終達(dá)到預(yù)定功能。它不僅可以感光報警，還具有一定的靈敏度。它兼顧光控報警和光控?zé)粲谝惑w，可應(yīng)用于多方面。如用于監(jiān)控對光照敏感的物品，此時與光控?zé)簦ǚ庞诓挥绊懳锲返牡胤剑┡浜希梢詫崟r監(jiān)控物品與電路的工作狀態(tài)。通過這次課程設(shè)計，發(fā)現(xiàn)了不少自身存在的弱點(diǎn)。在開始時，雄心勃勃，以為很容易做好。但真正開始做后才發(fā)現(xiàn)理論與實踐不能很好的結(jié)合。且一些基本的元件的引腳都無法辨別。在焊接時不是虛焊就是加熱時間過長將元件燒壞

10、。經(jīng)過不斷的練習(xí)，終于掌握了一些焊接的技巧，可以焊接出理想的焊點(diǎn)了。通過這次的課程設(shè)計，我掌握了不少知識。當(dāng)然，先親自驗證了理論知識，并將它們用于實踐。如將比較器的知識充分的運(yùn)用，掌握了比較器的工作原理，并將它用于實踐，運(yùn)用它的跳變可以設(shè)計出像光控報警電路這樣的很多類型的電路。通過自己動手，最直接的是學(xué)了不少元件的型號，懂得了怎么分辨的引腳，怎么測出二極管的正負(fù)方向。知道不是所有阻值的電阻都有，實際中需要自己協(xié)調(diào)試用。還知道了蜂鳴器的兩個引腳是區(qū)分正負(fù)極的，接反了就不能正常工作。當(dāng)然，通過自己動手設(shè)計，也提高了我的動手能力，為自己打了不少信心。發(fā)現(xiàn)自己不是那樣的笨拙，至少還會自己動手設(shè)計電路，這也調(diào)起了我對電子電路設(shè)計的不少興趣。以后也不會只看著別人設(shè)計東西自己只好奇了，至少會自己動動手實踐一下了。附錄（）主要材料清單元件型號規(guī)格數(shù)量歐電阻個歐電阻個電阻個光敏電阻個 電位器個集成運(yùn)算放大器LM個蜂鳴器（）個（紅色）紅色個二極管個穩(wěn)壓管個直流電源直流臺直流電源直流臺+直流電源直流臺-直流電源直流臺（）的引腳識別：輸出端調(diào)零調(diào)零空端LM+-同相輸入端反相輸入端參考文獻(xiàn)、清華大學(xué)電子學(xué)