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《數(shù)顯調(diào)速調(diào)光電路》江西省第17屆電子設計大賽電路原理圖 1、題意： 現(xiàn)提供一批器材，請在其中選擇適當?shù)脑骷?，設計制作一個至少有三級變速的簡單的電扇調(diào)速器。其要求是當分別數(shù)顯0、1 、2三個數(shù)字時，電扇相應處在失電、強電(市電電壓）、弱電(小于市電電壓）三檔級的供電狀態(tài)?！荚O市電電壓為220V，50Hz〗 2、模擬制作要求： 由于不可能給每一位參賽者提供一臺電扇，只好給各位提供220伏交流40瓦的白熾燈泡及塑殼燈頭一套(供電導線從提供給作品用的電源線上剪下一段即可)。用燈泡的熄、亮、暗代替電扇的失電、強電、弱電的三種狀態(tài)使之成為調(diào)光（調(diào)速)器。要求該調(diào)光（調(diào)速)器有如下功能： 白天，手動（自動控制失效）控制燈泡的供電，即每當用手按一次調(diào)光（調(diào)速）器的按鍵時， 顯示的數(shù)碼變動一字，對應的燈泡(或電扇)供電變化一檔。 晚上，自動(手動失效)控制燈泡的供電，即當調(diào)光〈調(diào)速)器得電后，自行數(shù)顯"0- 1 -2"循環(huán)往復顯字的同時，對應有燈泡"失電（燈泡失亮）一強電（燈光正常亮度）一弱電（燈光暗淡）" 循環(huán)往復的過程，可形成"自然風"的模式。 該文章版權(quán)歸DIY樂園電子制作網(wǎng)所有。作者：蔡國瑞 轉(zhuǎn)載請保留鏈接 3、參考電路圖：  《數(shù)顯調(diào)速調(diào)光電路》設計方案1  《數(shù)顯調(diào)速調(diào)光電路》設計方案2 方案2電路說明 一、賽題分析 電路設計制作：楊謝行，指導：蔡國瑞 按賽題要求，白天不工作，只有用手按開關(guān)才會調(diào)光，晚上自動調(diào)光，開始從失電到強電然后到弱電，循環(huán)反復，用光控和手動去控制NE555振蕩器，當NE555第4腳為高電位時，電路才會工作。按照電路要求,畫出電路波形圖如圖所示。通過電路工作圖形畫出電路方框圖。  《數(shù)顯調(diào)速調(diào)光電路》設計方案2-電路波形圖  《數(shù)顯調(diào)速調(diào)光電路》設計方案2-電路方框圖 二、賽題設計 將電路分成六大模塊設計，電源電路、譯碼\驅(qū)動\顯示電路設計、計數(shù)\編碼電路、手控和光控電路、計數(shù)脈沖發(fā)生器。電路分析如下 1、電源電路設計 市電電壓通過保險絲，采用變壓器降壓、IN4007二極管整流、電容濾波、LM7809穩(wěn)壓輸出、利用紅色發(fā)光二極管指示電源電路工作狀態(tài)。 220V市點經(jīng)過變壓器降壓，二極管路橋式整流，C4用于濾除由市電引入的高頻干擾，用瓷片電容104， 電容C2濾波后送入LM7809第1腳，第2腳接地，第3腳輸出穩(wěn)定的電壓，電壓為9V。C6濾除高頻干擾，C3濾波得到穩(wěn)定9V電壓，給電路工作，紅色發(fā)出二極管是電源指示燈，R11是發(fā)光二極管的限流電阻，阻值的范圍是（510Ω~1K）發(fā)光二極管的正常工作電流為10mA，如果發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管不亮，那說明你的電路有故障，你要看一下保險絲有沒有壞，如果沒有就檢查橋式整流，檢查是二極管有沒有接反，重主要的是LM7809的管腳有沒有接反，限流電阻也不能過大，過大發(fā)光二極管也不會亮，檢修時最好用萬用表，用電壓法檢測，這樣就會很快的找到故障。 2、譯碼\驅(qū)動\顯示電路設計 CD4511是一塊含BCD—七段鎖存/譯碼/驅(qū)動/消隱電路于一體的集成電路，其引腳見圖4。CD4511的1、2、6、7腳為BCD碼輸入端，在本電路中用于輸入二極管編碼輸出的BCD碼；譯碼輸出端分別是“a-b-c-d-e-f-g”，其輸出端接數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管每段的工作電流為10mA左右，所以必須在CD4511的輸出端接上7個限流電阻，計算方法為：（9-2）V÷10mA≈700Ω；由于大賽沒有700左右電阻，我們可以選用（510Ω~1K）的電阻，第3腳為測試端（LT），當LT為“0”時，輸出為“8”，此端可以用來在制作時測試數(shù)碼管的好壞和顯示故障，第4腳為消隱端（BI）當BI為“0”時，輸出全為“0”顯然還可以清除鎖存器內(nèi)的數(shù)值。第五腳為鎖存允許端（LE），第16腳接電源正極，第8腳接電源負極，根據(jù)CD4511的真值表可知，LT、BI、VCC本電路接高電；LE為鎖存端，高電平鎖存，本電路接低電平。 3、計數(shù)\編碼電路 按題目要求循環(huán)顯示“0--1--2”，而計數(shù)器CD4017是5位Johson計數(shù)器，具有10個譯碼輸出端，需要通過IN4148編碼輸出，其編碼電路如圖所示。當CD4017的3腳輸出“1”時，通過二極管編碼輸出的8421BCD碼為0；當2腳輸出“1”時，通過二極管編碼輸出的8421BCD碼為1；當4腳輸出“1”時，通過二極管編碼輸出的8421BCD碼為2；當7腳輸出“1”時，對計數(shù)器的復位端（15腳，高電平復位）進行復位，計數(shù)器重新開始計數(shù)；C1為復位電容，同樣也可以對計數(shù)器的15腳進行復位；CP、CR、INH輸入端，時鐘輸入端的施密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制。INH為低電平時，計數(shù)器在時鐘上升沿計數(shù)；反之，計數(shù)功能無效。 4、手控和光控電路 LM358內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。 LM358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。內(nèi)部頻率補償 、直流電壓增益高(約100dB) 、單位增益頻帶寬(約1MHz) 、電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)、雙電源(±1.5一±15V) 、低功耗電流，適合于電池供電 、低輸入偏流 、低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 、共模輸入電壓范圍寬，包括接地 、差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 、輸出電壓擺幅大(0至Vcc-1.5V) LM358雙運放比較器，通過R1、R3、R5、R6開關(guān)組成一個運放比較器，LM358第2腳反相輸入端，第3腳為同相輸入端，R5和R6是組成分壓電阻，R1光敏電阻常光照時電阻10K左右, 沒有光照時幾兆,當晚上時電阻很大,這時3腳電壓比2腳高,LM358第1腳輸出為高電平到了白天,光敏電阻阻值10K左右,第2腳電壓是9/2=4.5V，當白天1腳輸出為高電平時2腳相當于接地，R5被短路，可以調(diào)節(jié)R3的大小就可以改變3腳電壓觸摸開關(guān)和R5并聯(lián)，當按下開關(guān)時，此時3腳電壓高于2腳電壓，1腳輸出為1，工作指示燈亮。 5、計數(shù)脈沖發(fā)生器 NE555在電路中是最常見，NE555(內(nèi)部有分壓器\比較器\RS觸發(fā)器\輸出極,放電開關(guān)構(gòu)成)可以組成很多種電路，用途廣闊，在這個電路是多諧振蕩器，它電路簡單、性能穩(wěn)定，波形標準，CP輸出可以驅(qū)動繼電器，其最大振蕩周期T為； T=0.69(R4+R8)C1 =0.69(50 000+10 000) ×0.00001F =0.3519S NE555電源電壓與靜態(tài)電流，NE555電路 使用電源電壓為4.5V~16V,當電壓為15V時,靜態(tài)電流約為10mA;它1腳為公共地端GID,2腳為同相輸入端TR￣,3腳為輸出端U0,4腳為總復位端MR,5腳為控制端UC,6腳為閥值輸入端TH,7腳為放電端DIS,8腳為電源正極端USS。如果要改變振蕩頻率,可調(diào)節(jié)電位器R4, NE555第4腳接信號控制端,當4腳為低電平,電路不能工作,當4腳為高電平時,電路開始工作.用黃色發(fā)光二極管指示信號工作狀態(tài)。 6、97A6調(diào)光電路 雙向晶閘管舊稱可按硅，相當于兩個單向晶閘管的反極并聯(lián)而成，97A6晶閘管，最大電流可以達到1A，輸出 功率為60W，雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)如圖所示（A）所示為小功率塑封晶閘管的外形，（B）所示，其外形有平板型、螺栓型、塑封管多種。晶閘管有三個極，第一個電極T1，第二個電極T2，控制極G，對晶閘管來說，無所謂陽極和陰極，任何一個主電極，對一個管子是陽極，對另一個管就是陰極，反過來也一樣，雙向晶閘管觸發(fā)方式有兩種，一種是調(diào)節(jié)電壓、電流，另一種是用雙向觸發(fā)二極管。質(zhì)量的判別，在識別G、T1的過程中也就檢查了雙向晶閘管的觸發(fā)能力，如果無論怎樣對T1極，G極的假設，都不能使雙向晶閘管觸發(fā)導通。則被測可能已損壞。在電路中R1、R2，發(fā)光二極管，組成調(diào)光電路，如果要調(diào)節(jié)燈泡亮度就可以調(diào)節(jié)R2，B1為高電平時，燈泡微亮，B2為高電平時，燈泡最亮，調(diào)節(jié)發(fā)光二極管的亮度，來改變光敏電阻的大小，來控制燈泡的亮滅。因為97A6工作在~220V中，如果共地整個電路板帶電，為了安全起見，本電路通過光耦合，這樣整個電路板就不會帶電，但是97A6工作在市電電壓中，所以要在制作過程中特別要小心，最好用黑膠布包好焊點和~220V電壓處。  97A6引腳圖 7、整體電路設計 單元電路設計完后，可以通過方框圖和電路邏輯關(guān)系，把所有單元電路組合起來，這樣就是一個完整電路圖，在組合過程中各單元電路確定以后，還要認真仔細的考慮他們的結(jié)構(gòu)是否完整，電路要有防干擾,穩(wěn)定性好,時序配合,相互匹配,等問題，本電路整體電路原理圖達到了很高的要求,電路工作使用正常。 三、電路制作與調(diào)試 比賽時間為7個小時，用兩個小時的時間把題目設計好，然后畫好方框圖、原理圖、連線圖，畫圖時一定要注意用鉛筆和尺子畫圖，畫圖一定要整齊，美觀，還有5個小時，用半個小時排版，排版主要是讓電路結(jié)構(gòu)合理，元件整齊，也會減少跳線，這樣就會減少焊接時間。 在制作過程中，焊接是一項最重要的工序,它不但要求將元件焊在電路板上，而且要求焊點無虛焊，焊接可靠，焊錫適當、焊點表面無裂紋、無針孔夾渣、外表具有金屬光澤，表面平整成半弓形下凹，焊料與焊件交界處平滑過度，外形以焊點為中心，均勻、成裙形拉開。確保良好的導電性能?？刂坪附訒r間，能快就快，烙鐵頭應修整窄一些使焊一個點時不會碰到相鄰的焊接點，焊接時間在保證潤濕的情況下，盡可能短，尤其是CMOS集成電路，更能掌握好焊接時間，一般時間不能超過3秒。 整個電位制作順序是電源部分→數(shù)碼顯示部分→編碼部分→計數(shù)部分→NE555多諧振蕩器部分→手控和光控電路部分→調(diào)光電路部分.每做一個單元電路，都必須通電檢修，電路工作正常再做下一個部分，不要全部一起做，如果出現(xiàn)故障既浪費時間，所以在制作過程中要一步一步往下做，這樣成功率就很高，最主要認識芯片牌子，現(xiàn)在有很多種芯片牌子不同，芯片參數(shù)不同，它對CP脈沖很嚴格，還有復位電容，最好使用0.1uF電容。 電路整體調(diào)試，這也是一個重要環(huán)節(jié)，我們可以通過制作順序一步一步往下調(diào)整，電源電路是用了LM7809，用萬用表檢測是否有9V電壓，特別是光控電路，調(diào)節(jié)要穩(wěn)定，最重要調(diào)光電路，因為用市電電壓供電，在制作過程中，要注意安全，如果電路共地，那整個電路板帶電，為了安全起見最好不要共地，我們可以通其它電路控制，這樣就可以達到穩(wěn)定性好、安全性強，等特點。 |
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