走廊定时灯初稿

设计要求 1 1 1 方案论证与对比 1 1 1 1 方案一 走廊定时灯电路 1 1 2 方案二 简易延迟灯电路 2 1 3 方案比较 2 2 走廊定时灯的制作流程 2 2 2 1 走廊定时灯的设计原理图 PCB 图及器件列表 2 2 2 变压器工作原理及电路图 5 2 3555 集成电路的工作原理 6 2 4 继电器的工作原理 8 2 5 桥式整流的工作原理及电路图 10 3 总结 1111 4 参考文献 1111 1 走廊定时灯 设计要求设计要求 要求 制作一个走廊定时灯 该定时灯每次控制亮灯的时间为 3 分钟左右 可以设 置多处控制开关 使用十分方便 1 1 方案论证与对比 方案论证与对比 1 1 方案一 走廊定时灯电路 走廊定时灯的原理图如图 1 所示 控制按钮开关 AN1 AN4 可安装在走廊不同位置 只要按动 AN1 AN4 任意一只按钮 照明灯 L 马上点亮 同时经变压器降压 整流滤波 给 555 集成电路供电 555 集成电路第 脚所连接 220 F 电容器上初始电压为零 于是 555 集成电路第 脚输出高电平 继电器 J1 吸动 使常开接点 J1 1 闭合 整个 电路进入定时自锁状态 此后电源对 555 集成电路第 脚上的电容器充电 电压 上升 当电容器充电约 2 3 直流电源电压时为定时时间 约需 3 分钟 此时 555 集成 电路第 脚输出翻转为低电平 于是 J1 释放 接点开关 J1 1 自动断开 电灯 L 熄灭 只需再按动 AN1 AN4 中任意一只按钮 又会重新定时 开启电灯 1 图 1 走廊定时灯电路图 2 1 2 方案二 简易延迟灯电路 图 2 是另一种接法的简易延迟灯电路 开灯时 按下 SB 电源经 SB VD5 向 电容 C 迅速充电 晶闸管 VT 开通 电灯 E 即点亮 松开 SB 电容 C 储存电荷通过 电阻 R 向 VT 的门极放电 所以仍能保持 VT 开通 灯 E 仍处于正常发光状态 当 C 电荷基本放完后 VT 因失去触发电流 当交流电过零时即关断 灯 E 熄灭 VT 可采用 ZN6565 MCR 00 8 型等微触发单向晶闸管 以获取较长的延迟时 间 增减 C 数值可以调节电路的延迟时间 电容 C 仍需采用耐压为 300V 的电解电容 器 在本电路中 电解电容器的漏电流大小不会造成灯关不死现象 2 图 2 简易延迟电路 1 3 方案比较 通过比较方案一和方案二 发现方案二中使用的是高电压 所需的电容要求高 而方案一中 555 定时器的比较器灵敏度高 输出驱动电流大 功能灵活 555 定时器组 成的多谐振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小 所以选择方案一 为了简化电 路 本产品只设计了一个开关 2 走廊定时灯的制作流程 2 1 走廊定时灯的设计原理图 PCB 图及器件列表 1 新建项目和电路原理图 启动 DXP 2004 SP2 软件 为了方便管理 建立一个专用于该项目的专用文件夹 在项目进行中所长生的 所有于此相关的所有文件都保存在此文件夹中 单击 文件 创建 项目 PCB 项目 新建一个项目文件夹 单击 文件 保存项目 命令 将新建的文件保存在相应的文件夹中 在新建的 PCB 项目文件中 单击 文件 创建 原理图 新建一个原 3 理图文件 执行新建原理图文件操作后 进入默认的原理图编辑界面 执行 文件 保存 菜单命令 保存原理图对话框 2 在原理图放置元件并对选择适当的元件封装 在元件库中找到所用的元件 在选中所用的元件放置原理图上之前对元件进行属性编辑 打击左键放置 对所有元件进行布局调整并接线 得到原理图如下图所示 图 3 走廊定时灯的电路原理图 3 制作 PCB 图 将原理图导入 PCB 适当调整元件封装的位置 设置导线 焊盘 过孔 文字 圆和圆弧的属性 对元件真实大小封装进行调整 自动布线并检查线路是否完整并保存 得到 PCB 图如下 4 图 4 走廊定时灯 PCB 图 4 PCB 热转印 将 PCB 图打印到热转印纸 裁板并将板面打磨光滑 预热 3 4 次 5 PCB 板腐蚀 首先将腐蚀机加热到 50 左右 腐蚀并冲洗电路板 6 打孔并安装元件 选择适当钻头打孔 安装元件 焊接 修剪 7 调试 调试前检查电路焊接是否有虚焊 检查元件是否焊接正确 接通电源 观察亮灯时间是否符合要求 5 器件列表器件列表 表表 1 元件规格数量备注 变压器12V1 继电器12V1JQX 14FF3 555 集成电路 NE555 1 二极管N40075 电阻1K 1 电阻1M1 电容220uf2 开关1 2 2 变压器工作原理及电路图 变压器工作原理 变压器是变换交流电压 电流和阻抗的器件 当初级线圈中通 有交流电流时 铁芯 或磁芯 中便产生交流磁通 使次级线圈中感应出电压 或电 流 变压器由铁芯 或磁芯 和线圈组成 线圈有两个或两个以上的绕组 其中接 电源的绕组叫初级线圈 其余的绕组叫次级线圈 变压器 原边电流 容量 原边电压 副边电流 容量 副边电压 原线圈电流随副线圈电流的减小而减小 当副线圈电流为 0 时 原线圈电流为 0 实际上原线圈电流很小 但不为零 当副边电流为 0 时是指变压器不带负载了 副边 在开路状态 这种情况下电流自然为 0 也叫空载 而原边不一样原边电流不为 0 它有电流这个电流叫空载电流 这个电流很少 变压器只要通了电 它本身就要消耗 电能 在空载情况下称空损 专业叫铁损 它就是因为上述原边的电流存在而产生的 3 6 图 5 变压器电路图 2 3555 集成电路的工作原理 1 555 定时器介绍 555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件 一般用双极性工艺 制作的称为 555 用 CMOS 工艺制作的称为 7555 除单定时器外 还有对应的双定时 器 556 7556 555 定时器的电源电压范围宽 可在 4 5V 16V 工作 7555 可在 3 18V 工作 输出驱动电流约为 200mA 因而其输出可与 TTL CMOS 或者模拟电路电 平兼容 555 定时器成本低 性能可靠 只需要外接几个电阻 电容 就可以实现多谐振 荡器 单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路 它也常作为定时器广泛 应用于仪器仪表 家用电器 电子测量及自动控制等方面 555 定时器的内部电路框 图和外引脚排列图分别如图 4 和图 5 所示 它内部包括两个电压比较器 三个等值 串联电阻 一个 RS 触发器 一个放电管 T 及功率输出级 它提供两个基准电压 1 3 和 2 3 CC V CC V 7 图 6 555 电路的工作原理 图 7 555 接线引脚图 555 电路的内部电路方框图如图 4 所示 它含有两个电压比较器 一个基本 RS 触 发器 一个放电开关 T 比较器的参考电压由三只 5K 的电阻器构成分压 它们分别 使高电平比较器 A1 同相比较端和低电平比较器 A2 的反相输入端的参考电平为 CC V32 和 A1 和 A2 的输出端控制 RS 触发器状态和放电管开关状态 当输入信号输入 CC V31 并超过 触发器复位 555 的输出端 3 脚输出低电平 同时放电 开关管导通 当输入 信号自 2 脚输入并低于时 触发器置位 555 的 3 脚输出高电平 同时放电 开 CC V31 关管截止 是复位端 当其为 0 时 555 输出低电平 平时该端开路或接 CC V 8 Vc 是控制电压端 5 脚 平时输出作为比较器 A1 的参考电平 当 5 脚外 CC V32 接一个输入电压 即改变了比较器的参考电平 从而实现对输出的另一种控制 在不 接外加电压时 通常接一个 0 01uf 的电容器到地 起滤波作用 以消除外来的干扰 以确保参考电平的稳定 T 为放电管 当 T 导通时 将给接于脚 7 的电容器提供低阻放电电路 2 555 定时器应用 555 定时器组成占空比可调的多谐振荡器 555 定时器电路增加了一个电位器和两个引导二极管如图 6 所示 D1 D2用来决 定电容充 放电电流流经电阻的途径 充电时 D1导通 D2截止 放电时 D2导通 D1截 止 图 8 555 构成占空比可调的多谐振荡器 占空比 可见 若取 电路即可输出占空比为 50 的方波信号 4 2 4 继电器的工作原理 9 继电器分很多种 电磁式继电器的的原理相同 但作用不同 电磁型继电器的原 理是 当电流流入继电器时 铁心中产生磁通 铁心 空气隙和衔铁构成闭合磁路 衔铁被磁化后 产生电磁力和电磁力矩 当流入继电器的电流足够大时 电磁力矩足 以克服弹簧的反作用力矩 衔铁被吸向电磁铁 动合触电闭合 继电器动作 继电器是一种电子控制器件 它具有控制系统 又称输入回路 和被控制系统 又称 输出回路 通常应用于自动控制电路中 它实际上是用较小的电流去控制较大电流 的一种 自动开关 故在电路中起着自动调节 安全保护 转换电路等作用 继电器测试 1 测触点电阻 用万能表的电阻档 测量常闭触点与动点电阻 其阻值应为 0 而常开触点与动 点的阻值就为无穷大 由此可以区别出那个是常闭触点 那个是常开触点 2 测线圈电阻 可用万能表 R 10 档测量继电器线圈的阻值 从而判断该线圈是否存在着开路现 象 3 测量吸合电压和吸合电流 找来可调稳压电源和电流表 给继电器输入一组电压 且在供电回路中串入电流 表进行监测 慢慢调高电源电压 听到继电器吸合声时 记下该吸合电压和吸合电流 为求准确 可以试多几次而求平均值 4 测量释放电压和释放电流 也是像上述那样连接测试 当继电器发生吸合后 再逐渐降低供电电压 当听到 继电器再次发生释放声音时 记下此时的电压和电流 亦可尝试多几次而取得平均的 释放电压和释放电流 一般情况下 继电器的释放电压约在吸合电压的 10 50 如 果释放电压太小 小于 1 10 的吸合电压 则不能正常使用了 这样会对电路的稳定 性造成威胁 工作不可靠 5 10 图 9 JQX 14FF3 接线电路图 2 5 桥式整流的工作原理及电路图 桥式整流是对二极管半波整流的一种改进 半波整流利用二极管单向导通特性 在输入为标准正弦波的情况下 输出获得正弦波的正半部分 负半部分则损失掉 桥 式整流器利用四个二极管 两两对接 输入正弦波的正半部分是两只管导通 得到正 的输出 输入正弦波的负半部分时 另两只管导通 由于这两只管是反接的 所以输 出还是得到正弦波的正半部分 桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一 倍 桥式整流是交流电转换成直流电的第一个步骤 6 图 10 桥式整流电路图 11 3 总结 通过这次三星期的课程设计 初步了解了电路板的制作方式和流程 初步掌握了 电路板制作过程中 protel 软件的应用 从理论的学习中进一步深化 把我们从模拟电 子和数字电子技术基础上学到得知识原理能够学以致用 设计符合产品要求的电路 制作原理图 转化为 PCB 图 器件的选择和封装 每一步都是全新的接触 让我们学 习到了课程以外更多实用的知识 从 PCB 板的制作 打孔 焊接的过程中我们深刻得 认识在制作生产中认真的重要性 虽然 在制作的产品上我们出现了这样或那样的不 足 但是我们注重的不仅仅是是结果 更看重的是过程 制作的的过程 学习的经历 尽管时间不是很长 但这的确是一次有意义的实践活动 在指导老师的认真指导下 我们认真完成了选取的课程任务 同时我们也理性地认识到团结合作的重要 个人能 力是有限的 我们的团结合作使我们的工作更顺利 在讨