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电子分检仪课程设计规划正文
电阻分检仪电路设计
摘 要
随着电子技术的飞速发展,出现不少全新的仪器类型和测试系统体系,各类分立电子元器件以及其所构成的相关功能单元已逐渐被功能更强大,性能更稳定,使用更方便的集成电路所取代。本设计应用桥式整流桥、LM324、或非门发光二极管等器件实现电阻分检电路的设计。本装置的设计构思巧妙,其结构简单、控制可靠、引脚数量少、使用方便,具有很高的控制灵敏度,又不易产生误动作。在做一般控制时,不需另加控制电源,与外部设备配合使用时,具有良好的隔离性,因而它具有很高的使用价值。 关键词:稳压管, LM324 ,或非门目 录
1 课题描述 1
2 方案设计 1
2.1电源电路设计 2
2.2检测电路设计 3
2.3显示电路设计 5
3 元件选择 6
3.1三端集成稳压器 6
3.2 LM324四运放集成芯片 6
3.3四2输入或非门芯片 7
总 结 8
致 谢 9
参考文献 10
1 课题描述
如今工业化加速发展,许多产品得以大规模批量化生产。而与此同时,如何快速高效地对其进行检测也成为受关注的问题。例如,生产的电阻范围应在0.95~1.05倍标准电阻为合格电阻,否则为不合格产品。本次设计电路是对电阻进行检测,此电路可以直接接到220V上,电路内部由电源部分,检测部分,显示部分组成。其中电源部分主要是利用整流桥和三态稳压管输出+/-5V直流电压,供检测电路模块工作电源。检测部分只要选定门限电压、测试的标准电阻,由窗口比较器对电信号进行比较,这样就可以准确快速检测出被测电阻是否符合生产要求。
2 方案设计
整个电路系统如图1所示。本系统由电源电路、检测电路、显示电路三部分组成。其中电源电路部分是由变压器、整流桥、电容和三端集成稳压器组成,电源供四运算放大器LM324工作。检测电路部分包括由LM324组成的电压跟随器和双门限窗口比较器以及电阻、保护元件等组成。显示电路是由或非门、发光二极管组成。
图1 系统方框图
电路设计图如图2所示。其中电源电路由单相桥式整流、电容滤波、三端集成稳压器W7805、W7905等部分组成,可使其输出电压为+/-5V。
检测电路部分由LM324四运放集成芯片组成,其中一个运放作为电压跟随器实现阻抗变换,另外两个运放组成窗口比较器。由门限电压与阻值的关系,求出上下门限电压。经窗口比较器输出两个不同电平,即高电平和低电平。当标准电阻Rz改变时,不影响电阻选择的精度。当电源电压改变时,也不影响电阻选择的精度。
显示电路部分由或非门、发光二极管组成。当两个不同电平经窗口比较器送出电信号时,会导通相应发光二极管,使其发光,以显示检测电阻是否合格。
图2 电阻分检仪电路图
2.1电源电路设计
电源电路包括变压、整流、滤波与稳压四部分。电源电路图如图3所示。
图3 电源电路图
电源电路使220V交流电压经单相桥式整流电路的整流处理,将双向脉冲电压变为单向电压。单相电压再经电容滤波操作,大大减弱输入信号的脉动成分。最后由三端集成稳压器W7805、W7905输出,其输出电压Ui=5V、-Ui=-5V。
桥式整流电路作用是利用具有单方向导电性能的整流元件将正负交替的正弦交流电压整流成为单向脉动电压。
滤波电路由电容元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中交流成分滤掉,使输出电压成为比较平滑的直流电压。
稳压电路的作用使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。
2.2检测电路设计
检测电路工作原理如下:A1作为电压跟随器,其输出电压等于Ux,电压跟随器是同相比例运算的一种特殊形式。同相比例运算电路如图4所示:
图4 同相比例运算电路
同相比例运算电路的比例系数总是大于或等于1。当
图5 电压跟随器
由于这种电路的输出电压与输入电压不仅幅值相等,而且相位相同,二者之间是一种“跟随”关系,所以又称为电压跟随器。由于引入了深度电压串联负反馈,,因此电路的输入电阻很高,输出电阻很低。
A2、A3两个运放组成窗口比较器,其电路及传输特性如图6所示。这种比较器有两个门限电平:上门限电平UTH和下门限电平UTL,故也称为双限比较器。在本电路中,UTH=U1,UTL=U2。经窗口比较器输出两个不同电平,即高电平和低电平。
图6 窗口比较器及其传输特性
检测电路如图7所示。由图7可知, Ux随Rx阻值的增大而增大,且很显然U1>U2:
当Ux>U1时,A2输出高电平,A3输出低电平。
当U1>Ux>U2时,A2输出低电平,A3输出为低电平。
当Ux<U2时,A2输出低电平,A3输出高电平。
即可通过A2、A3输出的高低电平使对应的发光二极管导通或截止,来显示待测电阻是否合格。
图7 检测电路图根据以上分析,当Ux与U1和U2满足以下条件时:
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