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东北石油大学课程设计任务书
课程低频与数字电路课程设计
题目电网电压异常报警器设计
专业电子信息工程姓名学号
主要内容、根本要求、主要参考资料等
主要内容:
设计一个电网电压异常报警电路,掌握电网电压异常报警电路的工作原理。
根本要求:
1.用压电陶瓷蜂鸣片作为电声元件。
2.设电网电压的正常波动范围为190~250V〔单相交流有效值〕,在此范围内,报警器不发声。
3.当电网电压高于250V〔误差不超过±5V〕时,报警器发出两种频率交替的“滴—嘟、滴—嘟”声响。
4.当电网电压低于190V〔误差不超过±5V〕时,报警器发出间歇式声响。
主要参考资料:
[1]童诗白,华成英.模拟电子技术根底[M].北京:高等教育出版社,2001.
[2]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京:高等教育出版社,1997.
[3]孙梅生.电子技术根底课程设计[M].北京:高等教育出版社,1998.
完成期限2010年7月31日
指导教师
专业负责人
2010年7月22日
一.任务技术指标
1.用压电陶瓷蜂鸣片作为电声元件。
2.设电网电压的正常波动范围为190~250V〔单相交流有效值〕,在此范围内,报警器不发声。
3.当电网电压高于250V〔误差不超过±5V〕时,报警器发出两种频率交替的“滴—嘟、滴—嘟”声响。
4.当电网电压低于190V〔误差不超过±5V〕时,报警器发出间歇式声响。
二.总体设计思想
1.根本原理:
降压电路采用变压器直接变压,输出12V交流电。曾想用电容降压,但考虑到比拟危险,故最后采用变压器变压。采用转换效率高,漏磁少的变压器,以减少整机功耗。
整流电路一般分为半波和全波整流。全波整流与半波整流相比,在相同的变压器的副边电压下,对二极管的参数要求是一样的,并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点,因此得到相当广泛的应用,其中桥式整流最为常用。鉴于以上优点,本设计采用了桥式整流。
交流电190--250经整流滤波后的直流电压大约在266-350V左右;
R1和R2为1瓦的电阻.分压后能得到6--8V的直流电压;
当电压低于6V时,U3的4脚与地开路〔因为:6V=〔1+R4/R5〕2.5〕;
当电压高于8V时,U4的4脚与地短路〔因为:8V=〔1+R6/R7〕2.5〕;
因此,U3的4脚用于欠压输出,"高电平"有效;U4的4脚用于过压输出,"低电平"有效;
关于报警电路:用555吧,用2片555做2个音长不一样的2种报警〔如:嘀.嘀.嘀.嘀和嘀-嘀-嘀-嘀-〕;
最后用U3和U4的4脚分别控制555的4脚完成.
当输入电压为220V时,通过变压器变成低电压,再经过整流桥的作用,将交流电变成直流电,再稳压芯片的作用下,将电压稳定,用滤波电容将低频振荡除掉,接着进入电压比拟器,电压比拟器能够分辨电压的上下,调试电位器,如果电压高于250V,电流经过三极管放大产生嘀嘟-嘀嘟的警报声,如果电压低于190V,那么发出间歇性声响.
555时基电路是一种多用途的数字——模拟混合集成电路,利用它能极方便的构成施密特触发器,单稳态触发器和多谐振荡器等。由于它使用方便,故本电路使用555组成报警电路。由比拟电路的输出信号来控制其发声类型,以区别电压异常是过压或欠压。
2.系统框图:
由变压器,整流桥构成的输入电压系统
由变压器,整流桥构成的输入电压系统
稳压系统
电压比拟系统
电压高于250V
电压低于190V
嘀嘟-嘀嘟
间歇声响
图1电网电压异常报警系统组成框图
三、具体电路设计:
1.原理图:
综合以上设计,并做好各模块电路的接口设计,就得到了电亚电压异常报警器的总图,如下〔图2〕
图2原理图
2模块设计
〔1〕电源电路
本设计采用变压器式电源。
本电路后级要由稳压芯片稳压后给集成运放供电〔供电电压为6V〕以及给比拟器提供基准电压,并且要在稳压前取样电压的变化,为了方便起见,选择稳压值的二分之一作为采样电路在电网电压为220V时的电压。
图2电源电路
〔2〕.比拟电路
由于本设计为上下限报警,所以用LM324搭成两组比拟器分别用作上限和下限比拟。二极管D4~D6起到保护运放LM324的作用,使得运放两输入端电压差不致过高。
有电网采样到的电压分别与上下限基准电压比拟,高于上限那么给超压报警电路一个信号输出,反之,低于下限那么给欠压报警电路一个信号输出。上下限的基准电压可由以下公式计算得到:
U上=电网电压上限×分压比;U下=电网电压下限×分压比。
分压比是指正常电网电压下采样电压与正常电网电压的比值。本设计中,电网电压上限为250V,下限为190V,正常电网电压下采样电压为3V,代入上述公式得:
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