電類綜合試驗

1、而右窿2大學NANJING UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY電類綜合實驗學生姓名：學號：學院：專業(yè)：實驗題目：自動定時汽車閃光燈電路設計與仿真2016年5月20日研究與實踐自動定時汽車閃光燈電路設計與仿真目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 一、研究目的2. HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 二、研究背景2. HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 三、研究內容2. HYPERLINK

2、l bookmark16 o Current Document 四、實驗原理3. HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 五、實驗儀器與元件5. HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 六、實驗電路的設計與仿真6 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 七、遭遇問題及解決方法 8. HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 八、實驗總結與體會 8. HYPERLINK l bookmark26 o Current Docu

3、ment 九、參考文獻9. HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 十、致謝9.第1頁共10頁研究與實踐自動定時汽車閃光燈電路設計與仿真研究與實踐自動定時汽車閃光燈電路設計與仿真一、研究目的.學習繼電器和雙極晶體管特性及使用方法；.利用RC一階電路時間常數(shù)的概念實現(xiàn)閃爍時間的自動控制；.培養(yǎng)查閱資料、選定電子器件的能力；.學會使用multisim軟件。二、研究背景隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，汽車在人們日常生活中的作用愈發(fā)重要。然而， 隨著汽車數(shù)量的急劇增加，汽車行駛的道路安全越來越引起人們的關注。 近年來, 由于汽車故障引發(fā)的交通事故逐年增加，而汽車車燈

4、故障率在汽車行駛過程中所 占比率很高，車燈故障時不能正確反映汽車駕駛員的行車意識而給安全行車埋下 事故隱患1。止匕外，隨著電子技術的迅速發(fā)展，汽車控制電路已經從過去的全人 工開關發(fā)展到智能控制，大大保證了控制系統(tǒng)的自動化，汽車智能化技術在汽車 產品得到廣泛應用。因此，探究一套既快又可靠更加合理的設計方法， 進行高性 能汽車閃光燈控制系統(tǒng)的設計研究，具有非常深遠的實際意義。三、研究內容.實驗部分查閱資料，設計自動定時汽車閃光燈電路；計算元件參數(shù)，選定器件，搭建線路；調整電容和電阻的大小，觀察發(fā)光二極管閃光間隔的變化；調試，記錄參數(shù)及實驗現(xiàn)象。.仿真部分學習multisim軟件；設計由繼電器實現(xiàn)開

5、關的功能的自動定時汽車閃光燈仿真電路；設計由雙極晶體管實現(xiàn)開關功能的自動定時汽車閃光燈仿真電路；利用仿真優(yōu)勢，優(yōu)化電路功能。第2頁共10頁研究與實踐自動定時汽車閃光燈電路設計與仿真四、實驗原理1、閃光燈電路原理實現(xiàn)閃光功能的電路理論是一階電路的充電和放電，通過儲能元件電容器的充電和放電的控制，可以實現(xiàn)閃光燈功能。具簡化模型的電路圖如圖1所示，該 電路圖由直流電源Us、限流電阻R、電容器C和白熾燈Rl組成。閃光燈的控制 用開關S表示，當S斷開時，電容充電，此時時間常數(shù) p=RC,當開關閉合時， 電容器放電，止匕時 支=(R/Rl) Co通過調節(jié)1、支的大小，可以改變電容的充 放電時間，從而改變閃

6、光燈的閃光的時間間隔2。arArn +RlUs OC &圖1實現(xiàn)閃光功能的簡化模擬電路圖2、時間繼電器工作原理時間繼電器是一種利用電磁原理或機械原理實現(xiàn)延時控制的控制電器。它的圖3時間繼電器線路圖種類很多，有空氣阻尼型、電動型和電子型等。時間繼電器可分為通電延時型和 斷電延時型兩種類型3。空氣阻尼型時間繼電器的延時范圍大(有 0.460s和 0.4180s兩種)，它的結構簡單，但準確度較低。時間繼電器的外形和電路圖 分別如圖2和圖3所示，在圖3中，接線頭1和9相連表示常閉，5和9相連表 示常開；接線頭4和12相連表示常閉，8和12相連表示常開，13和14表示電 源輸入時間繼電器的正負極。圖2時

7、間繼電器外形圖第3頁共10頁研究與實踐自動定時汽車閃光燈電路設計與仿真當線圈通電時，時間繼電器中的銜鐵及托板被鐵心吸引而瞬時下移，使瞬時動作觸點接通或斷開。但是活塞桿和杠桿不能同時跟著銜鐵一起下落，因為活塞桿的上端連著氣室中的橡皮膜，當活塞桿在釋放彈簧的作用下開始向下運動時， 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。經過一定時間，活塞桿下降到一定位置，便通過杠桿推動延時觸點動作，使動斷觸點斷開，動合觸點閉合。從線圈通電到延時觸點完成動作， 這段時間就 是繼電器的延時時間。延時時間的長短可以用螺釘調節(jié)空氣室進氣孔的大小來改 變。3、直流繼電器工作原理直流繼電

8、器由線圈、鐵芯和幾組常開、常閉觸電組成。當繼電器線圈接通額 定電壓的直流電時，線圈產生磁場，吸引鐵芯動作，與鐵芯相連的常開觸點閉合， 同時常閉觸點斷開。當繼電器線圈斷電時，線圈失去磁場，被吸引的鐵芯在彈簧 的作用下回復原位，與鐵芯相連的常開觸點斷開，同時常閉觸點閉合。繼電器就 是通過控制線圈的通/斷電，實現(xiàn)觸點的接通與斷開，從而達到對設備的邏輯控 制。直流繼電器的外形圖與線路圖分別如圖 4和圖5所示。圖4直流繼電器外形圖圖5直流繼電器線路圖4、面包板工作原理面包板的2構如圖4所示，它由上電源區(qū)、中元器件區(qū)、下電源區(qū)等三部分 組成，這三部分由一塊鋁板固定結合在一起。其中，元器件區(qū)由若干個 5孔”

9、孤 島”組成，“孤島”在內部是一個銅條，保證 5個孔之間是相通的。每個孔內是 一個有彈性的銅片，當元器件的管腳插入孔內，就和孤島有了電連接。第4頁共10頁研究與實踐自動定時汽車閃光燈電路設計與仿真冏I 1040459?？凇口。0口口|口130口?？?1口口口?？诳?o oaoo do a a?？?o3 P 60000 o 0 o e o d q a a o ips0tt iBDipQQ iia w 0 q 4 a a * o o b do aavoo DQo-saoooo 0 qq oaauootiaeoaaiOooDQDaioc oooocic n c a c a a QAaoAoai S

10、rl0OOOa9OGCi3iOC!OOOQOOQQaQOiGaiti*iafiiQ!QQDDODOaiDOa0!QaDDCiaEiDaQa0niCigDBCDI3OOnQ ieiaaaQSQiiasigafiaDQCioaaiaDaaQQiQggQ apofioooqooaC EtnaoooaoDaODaociQaD-DDfie 000 0 00000 E 9 0 0 CIOGOC DO 90SQ ODO DCIOOO 00 D aOOOeflfliaiaiBOfllDGOaiOl 199000 QBOeG的QQQoaBciDDsaaoi&sp aoaioaioccaoaafiaoaaagiG

11、Q&aqiagQepQ 4 QDDa9nacPQnQ 09000 0 p a 00 0 0 6 D o 0 & iOhQsoQQOiQQOiQ. adoqoa aaaiaaDoadoeodc-3 baraimnDaiQDQDnDOiDnQB0 6000000000 110&口。00。=口。0口口。口3?？?。00口。9。0。口0口01口口口口口00010!口口口口口口11，13naanDD F；a o c a a a ac oco a qood oDsaaaQa ,。虹中001。00。01。010。0。19 口 251540 JSs a a d 0 b a o e a a a e o a o o

12、 ci d o d s 00 oc c q o c ooo a d o 口o o o qqiDO mf 口。e白 ocfo c q aaufl Ab圖6面包板構造圖圖6所示面包板中，將10個5孔“孤島”劃分成2部分，每部分內部是連 接的，2部分之間不連接。這種布局相當于上下電源區(qū)共由 8個25孔“孤島” 組成。為了確定面包板的結構，在電源區(qū)使用前，我們通常先用萬用表對不同排 和列的孔進行測量，如果所測的孔是連接的，萬用表聚會出現(xiàn)短路情況而報警， 如果所測的孔是斷開的，則萬用表中不會有電流通過。五、實驗儀器與元件實驗儀器與元件見表1所示：表1實驗儀器及元件一覽表器件名稱器件數(shù)量備注時間繼電器2個

13、直流繼電器1個電容1個220 d F電阻10K?發(fā)光二極管6個導線面包板1個直流穩(wěn)壓電源1個12V三用表1個第5頁共10頁研究與實踐自動定時汽車閃光燈電路設計與仿真六、實驗電路的設計與仿真1、模擬仿真通過查閱相關資料4-6,根據(jù)繼電器的工作原理設計了自動定時汽車閃光燈 的電路圖，如圖7所示。圖7自動定時汽車閃光燈的電路圖在multisim軟件中將繪制模擬電路圖，如圖 8所示，點擊run按鈕運行后的 示波器顯示結果見圖9。圖8 multisim界面中的模擬電路圖第6頁共10頁研究與實踐自動定時汽車閃光燈電路設計與仿真OttilloEcope XSCJQscilloscope-XSCI圖9模擬過程

14、中示波器顯示結果2、實驗操作實驗操作過程中，連接好線路后的實物電路圖如圖10所示。圖10實驗電路圖3、實驗結果分析：仿真電路和用multisim軟件對自動定時汽車閃光燈電路電路進行模擬仿真,第7頁共10頁研究與實踐自動定時汽車閃光燈電路設計與仿真試驗結果如圖9所示。 開始調試后，元件K1、K2、X1分別呈現(xiàn)周期性變化規(guī)律。K1和K2兩個時間繼電器一直為相反狀態(tài)，當 K1閉合時K2斷開，當 K1斷開時K2閉合。并且當K2閉合瞬間電容器放電，小燈泡 X1閃爍一次。由連接電路的兩個示波器的波形驗證了電路的周期性變化規(guī)律，實現(xiàn)了 自動定時閃光的功能。七、遭遇問題及解決方法1、仿真部分遭遇問題：初次接觸

15、multisim軟件時，會感覺對其使用比較陌生，在仿真過 程中畫電路圖時，會出現(xiàn)難以迅速找見所需元件圖標的情況。 在模擬過程中發(fā)現(xiàn) 示波器顯示的增益很小，且信號出現(xiàn)周期長，得不到預期的結果。解決方法：在老師及師兄的悉心指導下才獲知，通過multisim菜單欄里place component下面的方框可輸入查找所需要的元器件，這樣便可快速準確的完成電 路圖的繪制。在仿真過程中，可通過改變示波器界面里Y pos上面的Scale值來調節(jié)示波器顯示圖的增益大小，通過改變直流計數(shù)器界面上的Frequency值大小來調節(jié)示波器里面信號出現(xiàn)的周期。2、實驗部分遭遇問題：第一次連接線路時，時間繼電器和直流繼電

16、器由于接線復雜而容 易弄混和接錯，最終導致通電后二極管不工作。第二次重新連線后發(fā)現(xiàn)三個繼電 器是工作的，周期性的通電和閉合，而二極管始終不工作。解決方法：連接線路時首先在面包板上先定正負極，然后在草稿紙上標記各導線接頭對應的標號，最后按照設計的電路圖依次連接各回路。通電后發(fā)現(xiàn)二極 管不工作，我們采取的解決辦法是利用萬用表依次測定各元器件以以及旁路接線 間的電流或電壓，最后發(fā)現(xiàn)是二極管處的面包板接觸不良， 通過重新將二極管插 緊后發(fā)現(xiàn)所有元件正常工作，從而成功將問題解決。八、實驗總結與體會本次試驗通過時間繼電器、直流繼電器、電容以及電阻等元器件的組合設計 了自動定時汽車閃光燈電路，利用 mult

17、isim軟件模擬和仿真該電路的工作過程。第8頁共10頁研究與實踐自動定時汽車閃光燈電路設計與仿真最后，通過具體實驗來論證了模擬的結果，發(fā)現(xiàn)理論模擬和實際操作結果一致， 實現(xiàn)了模擬仿真與具體實驗的統(tǒng)一。對于非電類專業(yè)的學生來說，設計這樣的一個電路圖還是有一定難度的。 雖 然本科時學過電工原理方面的相關課程，但對于繼電器和面包板等以前從未結束 過的元器件依然感覺陌生和茫然，對實驗室擺放的各電路模塊感覺“似曾相識”。 所幸，通過老師和師兄們的悉心指導，以及自己孜孜不倦的查閱文獻和搜索相關 知識，最終在短時間內順利完成了該實驗的設計與操作。實驗不是目的，本次課程中我的真正收獲在于接觸了不同專業(yè)領域的知識，了解了 multisim軟件模擬與 仿真過程，拓寬了自己的視野和眼界。九、參考文獻1吳韓飛.汽車尾燈自動控制電路的設計與仿真J.機械工程師,2014,08:153-155.2黃錦安等.電工技術基礎.北京：電子工業(yè)出版社，20113華成英等.模擬電子技術基礎.北京：高等教育出版社，20154趙家松，嚴偉榆，張海濤.基于Multisim