项目1_电力线一对多路分配器设计与制作.

1、综合实训综合实训主讲：孙敏办公室：S1-507手机目项目1：电力线：电力线一对多路分配器设计与制作一对多路分配器设计与制作 1.1.11.1.1项目需求分析项目需求分析客厅灯有两组：中间的主灯和周围的小灯；墙上开关只有一个；需求：一个开关控制两组灯开关开关控制客厅灯的规律一般为：1）当开关第一次接通时，主灯和小灯同时点亮；2）迅速关闭开关并第二次接通开关，只有主灯点亮，周围小灯不亮；3）当开关第三次接通时，主灯不亮，周围小灯点亮。 开关控制客厅灯1.1.21.1.2项目意义项目意义电力线一对多路分配器主要用于家庭屋面装潢时用一个开关循环控制多个灯组的不同组合，避免进行

2、墙内电力线的重新铺设，节省工时，降低造价。本项目欲实现的功能是，由墙壁开关处送一组220V交流电至远程控制装置，该控制装置控制三路电力回路，可分别使三路电路一路一路有电，也可使任意的两路有电，还可使三路同时有电。这各种“有电”的组合，均由这一个墙壁开关控制，这就避免錾墙送三路电至远程需电场合。1.1.31.1.3任务单任务单 设计一个灯具控制器，要求用一个墙壁开关循环控制三盏灯，通过快速关闭和接通开关，实现以下功能：（1）三个灯一个一个点亮；（2）任意两个灯点亮；（3）三个灯同时点亮；（4）三个灯同时熄灭。【方案设计提示】：模拟电路与数字电路混合；模拟电路与单片机混合。 1.2.1 1.2.1

3、 整体方案设计整体方案设计 想到的问题： 客厅用灯怎样才能亮/灭？通电才可； 通什么样的电？220V交流电； 怎样控制通电？开关； 开关如何运作？接通/断开（手动、电子开关） 如何控制灯的亮灭情况？数字电路（电子开关） 电源从何处来？变压器将强电转换为弱电总结：电子开关、计数器、变压器？1)功能要求与数字电路内容相似，可用逻辑表表示；2）灯怎样才能亮/灭：开关接通/断开； 数字电路用什么开关：电子开关；3）灯用什么样的电：弱电直流电；强交流电怎么转化弱直流电。图1-3 电力线一对多路分配器整体方案控制电路是核心部分，要能实现开关的循环控制，本项目中采用的是数字计数芯片；电源电路主要解决在开关断

4、开时，如何给控制电路继续供电；驱动电路的作用是如何利用控制电路输出的弱电去驱动工作电压为220V的照明灯。1.2.2 1.2.2 资讯单资讯单PZ普通照明灯泡，220额定电压220伏，100额定功率：100瓦 CMOS的转换电平是电源电压的1/2, 从4000系列的电源电压最高可达18V, 到74HC的5V,以至3.3V和将来有的比如2.5V,1.8V,0.8V等等。这是因为CMOS的输入是互补的, 保证转换电平是电源电压的1/2。TTL由于其输入多射极晶体管的结构所决定, 转换电平是2倍的PN结正向压降,大约是1.4V左右。TTL电源只有5V的, 而且输入的电流方向是向外的。CMOS器件不用

5、的输入端必须连到高电平或低电平,这是因为CMOS是高输入阻抗器件, 理想状态是没有输入电流的。如果不用的输入引脚悬空, 很容易感应到干扰信号, 影响芯片的逻辑运行, 甚至静电积累永久性的击穿这个输入端, 造成芯片失效。另外, 只有4000系列的CMOS器件可以工作在15伏电源下, 74HC, 74HCT等都只能工作在5伏电源下,现在已经有工作在3伏和2.5伏电源下的CMOS逻辑电路芯片了。TTL悬空时相当于输入端接高电平。因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。TTL电流控制，速度快，功耗大（mA级），输入阻抗小，驱动能力强。CMOS电压控制，速度慢，功耗小（uA级），输入阻抗大，驱动能力

6、小，具有比TTL宽的噪声容限。CMOS输入端注意限流。何为强电？何为弱电？ 手动开关与电子开关的区别？电容组成的微分电路和积分电路，并用波形分析电容的充放电过程？ Uo=RC(duc/dt)=RC(dui/dt)Uo=(1/c)icdt=(1/RC)icdt1.2.31.2.3驱动电路设计驱动电路设计 晶闸管（单向可控硅）晶闸管（单向可控硅）电子开关电子开关 晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅； 晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极； 晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被

7、广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。晶闸管工作原理晶闸管工作原理 晶闸管在工作过程中，它的阳极A和阴极K与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。主电路控制电路（d）负极性触发，不导通 （e）电源接反，不导通 （f）电源接反， 负极性触发，不导通 图1-5 晶闸管的导通与截止（a）无触发信号，不导通 （b）触发导通 （c）触发后维持导通晶闸管工作条件晶闸管工作条件1. 导通具备两个条件：一是可控硅阳极与阴极间接正向电压；二是控制极与阴极之间也要接正向电压；2. 可控硅一旦接通后，去掉控制极电压时，

8、可控硅仍然导通；3. 导通后的可控硅若要关断时，必须将阳极电压降低到一定程度。4. 可控硅具有控制强电的作用，即利用弱点信号（即触发信号）控制级的作用，就可使可控硅导通去控制强电系统晶闸管的控制电路晶闸管的控制电路 图1-6 晶闸管与灯泡的连接电路 灯泡的亮灭就取决于晶闸管的控制极电压VG（VG为弱电），如表1所示。当VG为负电压时，晶闸管不导通，灯泡灭；当VG为正电压时，晶闸管导通，灯泡亮。表1 晶闸管控制级电压与灯泡亮灭规律VG1 VG2 VG3L1 L2 L3负 负 负灭 灭 灭负 负 正灭 灭 亮负 正 负灭 亮 灭负 正 正灭 亮 亮正 负 负亮 灭 灭正 负 正亮 灭 亮正 正 负

9、亮 亮 灭正 正 正亮 亮 亮光电耦合器光电耦合器强电到弱电强电到弱电光电耦合器简称光耦，是把半导体红外发光二极管和光敏三极管器件（光敏二、三极管）封装在一起的集成器件。发光和接收之间的隔离电压达数千伏特，比如TLP521系列光耦的隔离电压为2500V，光耦6N137为3000V，光耦4N25为3750V。TLP521外观图（带圆点的为1脚） 由光耦、晶闸管控制灯泡亮灭的驱动电路由光耦、晶闸管控制灯泡亮灭的驱动电路 G1、G2、G3为三个光耦，R4、R5、R6为光耦输入端的限流电阻；DZ1为稳压管，R7为限流电阻，其作用是保护光耦的CE之间避免反向击穿。图1-8 驱动电路表2 光耦阳极控制电压与灯泡亮灭规律VA1 VA2 VA3VG1 VG2 VG3L1 L2 L30 0 0负 负 负灭 灭 灭0 0 1负 负 正灭 灭 亮0 1 0负 正 负灭 亮