基于窗口比较器的断电器毕业设计.doc

四川师范大学成都学院程控交换毕业设计基于窗口比较器的断电器前言 正如很多人说的，这个自动断电器意义其实并不大，而且如果中如果仅仅要自动断电的效果，并不需要做得这么复杂，但是，每个人在做某件事之前都会有所要求，只是有些人的要求很明显，有些人则很随便不怎么明显。而我则有以下五点基本要求：l 最大兼容。做出来的东西必须在多个服务对象上能正常使用，而且尽可能地不需要对第三方设备进行调整。l 不影响保修条款。做出来的东西在安装使用的过程，不能对其它设备产生不可逆转，会影响保修的改变。l 不会使用习惯负面影响。做出来的东西在使用时必须是比以前的更简单，也不能是简单这个却麻烦了那个。l 控制成本。在考虑以上因数时还要尽量降低制作和日后使用的成本，看似报废的设备其实还是有很大的使用价值的。l 坚持到底，做到最好。既然开始做了，就要做底，不够好的地方就要改到满意为止。1 设计方案随着家用电器数量的增多和普及，用电量再逐渐的增高，有许多的家用电器使用的寿命并不长，其中最常见的原因就是，过压导致家用电器的烧毁，因此，设计这一防止电器烧毁的系统是非常必要的。 1.1 设计思想本次的设计防止电器烧毁是需要安装在电器内，通过测试输入电压的大小来控制加在电器两端的电压。若电压高于220V，加在电器中的电压就会降低，无法达到开启电压，同时报警告知顾客电压过大，以免烧坏电器应断开开关。当电压低于220V属正常时，则电器正常工作。电路的总体框图如下：电子开关报警器开启变压器开启控制系统输入电压 图1.11 总体框图 1.2 电子开关电子开关采用专业电压窗口比较器运用专业的电压比较LM311。LM311的内部采用射极接地，集电极开路的三极管集电极输出方式。在使用时，必须外接上啦电阻，这种比较器允许输出端并接在一起。比较器的工作原理： 当输入电压UiEh时，比较器A1的输出端导通，而比较器A2的输出端截止，此窗口比较器的输出电平将由比较器A1输出电平确定为低电平。当输入电压处于两者之间时，比较器A1 A2输出管均截止，窗口比较器输出是由上拉电阻决定为高电平。图1.2-1为专业电压窗口比较器。图1.2-1所示的电路元件等可以用集成芯片LM358代替。LM358包括两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作的方式，它的应用范围包括传感器放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用。LM358的特点有内部频率补偿；低输入偏流；低输入失调电压和失调电流；共模输入电压范围宽，包括接地；差模输入电压范围宽，等于电源电压范围；直流电压增益高（约100db）；单位增益频带宽（约1Mhz）；电源电压范围宽：单电源（3V-30V），双电源（1.5V-15V）;低功耗电流，适合于电池供电；输出电压摆幅大（0至Vcc-1.5V）。考虑到传感器的输出电压在1.5V到3V之间，LM358的单电源输入电压在3V到30V，所以使用专业的电压比较器而没有选择使用LM358芯片.图1.2-1 专用电压比较器 1.3 报警器报警器由三极管和扬声器组成。三极管使用NPN型三极管，三极管的发射级接在供电器的输出端，基极接在比较器的输出端。当驾驶室内的酒精浓度超过一定值时电子开关开关关闭，VT2导通，扬声器发声，提醒驾驶员不要酒后驾车驾车；当驾驶室内酒精含量不超标时，电子开关开启，这时VT2处于截止状态，扬声器不发声可以正常驾驶。 1.4 开关控制电路 由三极管与继电器组成，当三极管导通时，通过继电器给汽车的点火开关加电压，当三极管截止时，继电器断开不给汽车的点火开关加电压，无法开启2 整体电路与工作原理 2.1 整体电路 图2.1-1 总体电路 A1、A2、R3构成专业窗口比较器，其中A1、A2为LM311，R3为上拉电阻；因为LM系列电压比较器，是集电极开路输出的，所以必须加上拉电阻，才能输出高电平。 B为内阻为8的扬声器，其工作时的功率为0.25W。L为继电器，当开关K闭合，并且功率放大器输出高电平时，电路导通时则通过L耦合给点火开关12V开启电压。 2.2 工作原理本电路是由电子开关，报警器，开关控制电路组成。当加入电压时，输入电压开始升高，高于220V，报警，VT1截止电器开关不能开启，当低于220V时VT1导通，报警器不报警，通过继电器给电器加入所需电压，电器启动。 2.3 仿真波形 通过使用软件protel对电路图进行仿真。因为在库文件中无法找到酒精传感器的封装元件等，所以在仿真时用的是电位器分压方式来代替酒精传感器的输出电压。在仿真时，考虑到验证的方便性所以在专业窗口比较器中Eh接为12V的高电平，El结为5V的电压。电路图理想的仿真结果为当Vi小于5V时，负载扬声器的功率为零，即不工作，当Vi大于5V时，负载扬声器的功率逐渐变大，扬声器工作。而仿真的结果为，当Vi低于5V时，负载扬声器的功耗趋近于零但不为零，当Vi高于5V时，负载扬声器功耗的变化是理想的。图10为仿真波形，横轴为输入电压Vi，纵轴为负载扬声器的功率R【P】。 图2.3-1 仿真波形3 结束语这个关于断电器设计到此就结束了，无论完成这个设计的时间长短，都让我获益颇多，将所学的理论知识与实践相结合，不论是在知识的巩固还是对元件的了解与应用都是一个很大的提升。我的这个论题是“基于窗口比较器的断电器”，一个系统不大，结构简单，但是带给用户价值是巨大的。参考文献： 1 宋春荣:通用集成电路速查手册,山东科学技术出版社,1995.7, P258-P3672 高吉祥:电子技术基础实验与毕业设计,电子工业出版社,2002.8, P367-P4663 吕思忠:数子电路实验与毕业设计,哈尔滨工业大学出版社,2001.9, P226-P2654 谢自美:电子线路设计、实验、测试,华中理工大学出版社,2000.2, P67-P1255 王琉银:脉冲与数字电路,高等教育出版，1985.3, P189-P2566 夏路易：电路原理图与电路板设计教程，希望电子出版社，2002.7，P162-P1887 曾兴雯：高频电子线路，高等教育出版社，2004.8，P132-P1678 樊昌信：通信原理，国防工业出版社，2010.9，P223-P2899 姜志海：单片机原理及应用，电子工业出版社，2009.2，P97-P13510 贺苏宁：现代通信最新技术，清华大学出版社，2000.3，P129-P15311 康华光：电子技术,第三版,高等教育出版, 2000.2, P67-P12512 谭博学：集成电路原理与应用,第二版,高等教育出版社,2002.7，P162-P18813 夏璐义：protel与电路设计,第一版,北京希望电子出版社2006.8，P178-P204 14 李忠：电子制作,电子制作杂志社,2009.8，P132-P156 15 杨素行：模拟电子技术基础简明教程,第三版,北京教育出版社,2009.8，P132-P156 16 黄根春：电子设计,电子工业出版,2009.8，P132-P156 17 高翔宇：高频电