檢測與變換報告

PAGEPAGE19目錄第1章 緒論 11.1 目的 11.2 任務(wù) 11.3 方案 11.3.1 方案一：光敏百靈鳥 11.3.2 方案二：雙色閃光燈 1第2章 元器件介紹 22.1 元器件列表 22.1.1 光敏百靈鳥 22.1.2 雙色閃光燈 22.2 元器件介紹 32.2.1 電阻 32.2.2 光敏電阻 32.2.3 電容 42.2.4 電解電容 42.2.5 三極管 42.2.6 555定時器 4第3章 原理 63.1 電路構(gòu)成 63.1.1 光敏電阻 63.1.2 雙色閃光燈 63.2 工作原理 63.2.1 原理圖 63.2.2 原理 7第4章 系統(tǒng)實現(xiàn) 94.1 焊接 94.1.1 光敏百靈鳥焊接圖 94.1.2 雙色閃光燈焊接圖 94.2 仿真 104.2.1 光敏百靈鳥仿真 104.2.2 雙色閃光燈仿真 114.3 調(diào)試 124.3.1 光敏百靈鳥調(diào)試 124.3.2 雙色閃光燈調(diào)試 13第5章 系統(tǒng)分析 155.1 仿真分析 155.1.1 光敏百靈鳥仿真分析 155.1.2 雙色閃光燈仿真分析 165.2 調(diào)試分析 165.2.1 光敏百靈鳥調(diào)試分析 165.2.2 雙色閃光燈調(diào)試分析 17實訓總結(jié)………………………….17參考文獻…………………………..18緒論目的了解元件的功能的機會，并且對元器件在電路中的要有更多的認識，注重理論與實際相結(jié)合，了解只有理論知識是遠遠不夠的，使學生把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，真正為社會服務(wù)，從而提高學生的實際動手能力和獨立思考的能力。任務(wù)完成兩個方案的布線、元器件檢測、焊接、仿真、調(diào)試、仿真和調(diào)試分析以及實訓報告的書寫方案方案一：光敏百靈鳥由光線的變化，引起蜂鳴器不同的聲響；可以用此來感應(yīng)光線的變化，從而產(chǎn)生報警。方案二：雙色閃光燈因為此電路中兩個發(fā)光二極管可以交替閃亮，所以可以用作彩燈，起裝飾作用；也可以自制成青少年假性近視預(yù)防治療儀:將兩管放置在一個長0.5m長的紙筒里,D1放置在紙筒最里面,D2放置在紙筒中間,單眼從紙筒端向里看,眼睛注視著燈的閃亮,可以有效調(diào)節(jié)眼肌,每天使用10分鐘,可以預(yù)防和治療青少年的假性近視。元器件介紹元器件列表光敏百靈鳥表2.1.1序號名稱標號規(guī)格1電阻R110kΩ2電阻R2100Ω3光敏電阻RG14555定時器555D5揚聲器6電源Vcc5V7電容C10.01μF8電容C20.01μF9三極管VT1NPN型9013雙色閃光燈序號名稱標號規(guī)格1電阻R11kΩ2電阻R21kΩ3電阻R5200kΩ4電阻R62k5電阻R7200kΩ6555定時器555D7發(fā)光二極管D1LED8發(fā)光二極管D2LED9電源Vcc5V10電容C10.01μF11電解電容C24.7μF表2.1.2 元器件介紹電阻碳膜電阻器是膜式電阻器(Film

Resistors)中的一種。它是采用高溫術(shù)真空鍍膜技術(shù)將碳緊密附在瓷棒表面形成碳膜，然后加適當接頭切割，并在其表面涂上環(huán)氧樹脂密封保護而成的。其表面常涂以綠色保護漆。碳膜的厚度決定阻值的大小，通常用控制膜的厚度和刻槽來控制電阻器。

碳膜電阻誤差率一般分為三個等級：I級的誤差率為5%，II二級的誤差率為10%，III級的誤差率為20%

碳膜電阻器常用符號RT作標志，R代表電阻器，T代表材料是碳膜，例如，一只電子槍外殼上標有RT47kI的字樣，就表示這是一只阻值為47kΩ，允許偏差為±5%的碳膜電阻器。

碳膜電阻的額定功率不再電阻的外殼上標出，而以電子槍的長度和直徑的大小來區(qū)別，長度大、直徑大的電阻器功率大。碳膜電阻器有軸向引線、領(lǐng)帶式引線以及不接引線等方式。

碳膜電阻器的阻值范圍為1Ω~10MΩ。額定功率有0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、5W、10W等。普通碳膜電阻的體形較大，為了適應(yīng)小體積的電阻裝置的需要，又生產(chǎn)出小型碳膜電阻器RTX型，功率僅為0.125W，大多制成色碼電阻。將萬用表打到歐姆檔，分別將兩根表棒接到電阻的兩端，正確讀出萬用表的讀數(shù)，該讀數(shù)就是電阻的阻值。光敏電阻1．定義：電阻值隨入射光強弱變化而明顯變化的光敏元件

2．光敏電阻器簡介：

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弱而改變的電阻器。主要用于光的測量、光的控制、和光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻。檢測光敏電阻時，把萬能表打到電阻檔位，觀察電阻值是否隨光照強度的改變而變化，若是，則此光敏電阻正常。電容陶瓷電容器

（ceramic

capacitor；ceramic

condenser

）

就是用陶瓷作為電介質(zhì)，在陶瓷基體兩面噴涂銀層，然后經(jīng)低溫燒成銀質(zhì)薄膜作極板而制成。它的外形以片式居多，也有管形、圓形等形狀。一般陶瓷電容器和其他電容器相比，具有使用溫度較高，比容量大，耐潮濕性好，介質(zhì)損耗較小，電容溫度系數(shù)可在大范圍內(nèi)選擇等優(yōu)點。廣泛用于電子電路中，用量十分可觀。測量電容器時用電阻檔，電容量越大所選量和越小，有充放電能力初步判斷是好的，再測量一下反向測量一下電阻越大越好，在路測量要先放電，以免損壞電表。電解電容電解電容是電容的一種，介質(zhì)有電解液，涂層有極性，分正負，不可接錯。電容(Electric

capacity)，由兩個金屬極，中間夾有絕緣材料（介質(zhì)）構(gòu)成。檢測電解電容時，用電阻檔，電容量越大所選量和越小，有充放電能力初步判斷是好的，再測量一下反向測量一下電阻越大越好，在路測量要先放電，以免損壞電表。三極管判定集電極c和發(fā)射極e。(以PNP為例)將萬用表置于R×100或R×1K擋，紅表筆基極b，用黑表筆分別接觸另外兩個管腳時，所測得的兩個電阻值會是一個大一些，一個小一些。在阻值小的一次測量中，黑表筆所接管腳為集電極；在阻值較大的一次測量中，黑表筆所接管腳為發(fā)射極。555定時器1．電路組成如圖2.2.1所示，它的電壓比較器C1和C2(包括電阻分壓器)、G1和G2組成的基本RS觸發(fā)器、集電極開路的放電管V和輸出緩沖級G3三部分組成。C1和C2為兩個電壓比較器，當CO端懸空時，他們的基準電壓為VCC經(jīng)3個5kΩ的電阻分壓后提供。UR1=2/3VCC為比較器C1的基準電壓，TH（閾值輸入端）為其輸入端。UR2=1/3VCC為比較器C2的基準電壓，TR（觸發(fā)輸入端）為其輸入端。CO為控制端，當外接固定電壓UCO時，則UR1=UC0、UR2=1/2UCO。RD

為直接置0端，只要RD

=0，輸出u0便為低電平，正常工作時，RD

端必須為高電平。圖2.2.1555定時器電路組成2．引腳功能555定時器引腳圖，如圖2.2.2所示；其引腳功能為：腳1：接地端子；腳2：觸發(fā)端子；腳3：

輸出端子；腳4：

復(fù)位端；腳5：

控制電壓終端；腳6：閾值終端；腳7：放電終端；8引腳：

電源端子。圖2.2.2555定時器引腳圖原理電路構(gòu)成光敏電阻555定時器與R1，R3，C1等組成多諧振蕩器電路R2，VT1組成放大電路，放大信號以便驅(qū)動蜂鳴器R1，R3，C1為定時元件雙色閃光燈555定時器與R7，R5，C2等組成多諧振蕩器電路R1，R2為限流電阻，保護發(fā)光二極管R1，R3，C1為定時元件工作原理原理圖如下，圖3.2.1為光敏百靈鳥的原理圖，圖3.2.2為雙色閃光燈的原理圖。圖3.2.1圖3.2.2原理1．光敏百靈鳥555定時器用作多諧振蕩器，輸入為C1的充放電電壓，輸出為矩形脈沖。如圖3.2.3為多諧振蕩器工作圖，上電后，C經(jīng)R1，R2充電，則C端電壓呈指數(shù)增長，555定時器3號引腳輸出高電平；當增長到2/3Vcc時，輸出跳變成低電平，同時，C經(jīng)R2放電，C端電壓下降；當下降到1/3Vcc時，輸出電壓由低電平躍到高電平，同時，C經(jīng)R1，R2充電。所以，電容C上的電壓將在2/3Vcc和1/3Vcc之間來回充放電，從而使電路產(chǎn)生了振蕩，輸出矩形脈沖。(a)多諧振蕩器電路連接(b)輸入輸出波形圖3.2.3多諧振蕩器輸出的矩形脈沖經(jīng)過電阻限流后，經(jīng)過三極管放大后，加在蜂鳴器一端。在Vcc和輸出脈沖的作用下，蜂鳴器被驅(qū)動，產(chǎn)生蜂鳴。在光照變化時，光敏電阻發(fā)生變化。當光照射時阻值小，光照弱時阻值大。本電路利用這一光敏特性，來改變振蕩器的充放電的時間的常數(shù)，從而改變多諧振蕩器的頻率，本電路的振蕩頻率為：f=1/0.7（R1+2RG1）C光照增強，RG1減小，振蕩頻率增大；光照減小，RG1增大，振蕩頻率減小。R1，R2可以調(diào)節(jié)輸出波形的占空比，其中q=R1/(R1+R2)。由于光線的變化會引起輸出脈沖的頻率的變化，所以光線的變化會使蜂鳴器產(chǎn)生不同的蜂鳴。2．雙色閃光燈555定時器用作多諧振蕩器，輸入為C2的充放電電壓，輸出為矩形脈沖。如圖3.2.3為多諧振蕩器工作圖，上電后，C經(jīng)R1，R2充電，則C端電壓呈指數(shù)增長，555定時器3號引腳輸出高電平；當增長到2/3Vcc時，輸出跳變成低電平，同時，C經(jīng)R2放電，C端電壓下降；當下降到1/3Vcc時，輸出電壓由低電平躍到高電平，同時，C經(jīng)R1，R2充電。所以，電容C上的電壓將在2/3Vcc和1/3Vcc之間來回充放電，從而使電路產(chǎn)生了振蕩，輸出矩形脈沖。當輸出為低電平時，D1導(dǎo)通，當輸出為高電平時，D2導(dǎo)通；由于輸出為高低相間的脈沖波，所以兩個發(fā)光二極管會交替點亮。因為R1，R2可以調(diào)節(jié)輸出波形的占空比，其中q=R1/(R1+R2)。系統(tǒng)實現(xiàn)焊接光敏百靈鳥焊接圖如圖4.1.1所示，光敏百靈鳥的焊接圖。正面圖反面圖圖4.1.1光敏百靈鳥焊接圖雙色閃光燈焊接圖如圖4.1.2正面圖反面圖圖4.1.2雙色閃光燈焊接圖仿真光敏百靈鳥仿真按圖4.圖4.2.1設(shè)置光敏電阻的光照強度為1000。打開仿真開關(guān)，觀察示波器的顯示波形，如圖4.2圖4.2關(guān)閉仿真，設(shè)置光敏電阻的光照強度為10，打開仿真開關(guān)。觀察示波器波形，如圖4.2圖4.2.3雙色閃光燈仿真按圖4.2圖4.2.42．打開仿真開關(guān)。3．查看示波器顯示的輸入輸出波形，如圖4.2圖4.2.5調(diào)試光敏百靈鳥調(diào)試連接電源：電路板要求用5V的穩(wěn)壓電源，但是實驗室里不能提供5V電壓，經(jīng)過分析，可以用4V和6V的穩(wěn)壓電壓代替。觀察波形：用萬用表黑色探級接地，紅色探級接C1與RG1公共端，觀察示波器波形，如圖4.3.1。圖4.3.1自然狀態(tài)下，電容充放電波形用手擋住光線，再觀察示波器波形，如圖4.3.2所示。圖4.3.2用手擋住光線時，電容充放電波形雙色閃光燈調(diào)試連接電源：電路板要求用5V的穩(wěn)壓電源，但是實驗室里不能提供5V電壓，經(jīng)過分析，可以用4V和6V的穩(wěn)壓電壓代替。觀察兩個發(fā)光二極管的工作狀態(tài)，如圖4.3.3所示，兩個發(fā)光二極管交替點亮。D2點亮D1點亮圖4.3.3雙色閃光燈交替點亮圖系統(tǒng)分析仿真分析光敏百靈鳥仿真分析由上圖4.2.2、4.2.3可知，光照強度增大時，輸出信號頻率增大，符合理論功能。由于沒有找到哦9013的三極管，所以經(jīng)過查找，我選用了C945代替的9013。由于光敏電阻無法精確得出阻值，所以根據(jù)此電路原理，可以把光敏電阻換成不同阻值的固定電阻。我換用了100Ω和1kΩ的電阻，由仿真得到如圖5.1.1和5.1.2的波形圖。圖5.1.1100Ω時的波形圖圖5.1.21kΩ時的波形圖把光敏電阻變成固定電阻，當R3=100Ω時，輸入、輸出波形如圖5.1.1所示，由圖形可知周期為0.073ms，由計算可知T=0.7（R1+2R3）C=0.0714ms；當R3=1K時，輸入、輸出波形如圖5.1.2所示，由圖形可知周期為0.2ms，由計算可知T=0.7（R1+2R3）C=0.21ms。雙色閃光燈仿真分析1．波形分析：振蕩脈沖的來源是電容C2的充放電，電容C充電到2/3Vcc，在此過程中輸出為高電平；電容C放電到1/3Vcc，在此過程中輸出低電平；另外，電容C2經(jīng)過R5,R7充電，經(jīng)過R5放電，所以輸出的波形占空比不為50%，輸出的高電平延續(xù)的時間較長，說明電容充電較慢，放電較快，如圖5.1.3所示。圖5.1.3輸入輸出波形2．誤差分析：因為R5=200K，R7=200K，由公式T=0.7(R7+2R5)C2可知，T=0.7(200K+2*200K)*4.7uF=1.974ms，由圖可以讀出波形周期為約為2ms。因為存在觀測誤差，所以仿真結(jié)果與理論吻合。多諧振蕩器輸出的脈沖信號，高低電平不斷變化，所以導(dǎo)致兩個數(shù)碼管交替點亮。調(diào)試分析光敏百靈鳥調(diào)試分析問題解決：剛開始波形不穩(wěn)定，而且光敏電阻的功能體現(xiàn)不出來，即光源發(fā)生變化時，電容充放電波形的周期沒有變化?？赡苁窃诤附又皼]有仔細檢測光敏電阻的好壞，所以此次調(diào)試失敗。經(jīng)過老師的指點，我又換了一個光敏電阻，并用萬用表仔細檢查了光敏電阻的好壞，再次焊接成功后，我又一條一條顯得檢查了是否有虛焊和漏焊，檢查無誤后。又調(diào)試了一遍，并成功調(diào)試出了波形。誤差分析：由于無法確定光照強度和光敏電阻的確切阻值，所以只能直觀的觀測，波形周期是否隨光照強度的減弱而變大。在焊接前檢測時，元器件的阻值與元器件的標識值不同，所以輸出波形會有些誤差。雙色閃光燈調(diào)試分析此塊板子焊接的不是特別漂亮，但是，調(diào)試時一次通過，沒有發(fā)現(xiàn)問題。多諧振蕩器輸出的脈沖信號，高低電平不斷變化，所以導(dǎo)致兩個數(shù)碼管交替點亮。如圖4.3.3所示，調(diào)試結(jié)果與理論相符，此塊電路板的性能