模电课程设计报告定时式电子催眠器

1、0 / 22 文档可自由编辑打印郑州科技学院郑州科技学院模拟电子技术课程设计 题 目 定时式电子催眠器 学生姓名 - 专业班级 11 级电科（1）班 学 号 201131001 院（系） 电气工程学院 指导老师 李月英 完成时间 2013 年 5 月 17 日 1 / 22 文档可自由编辑打印目 录1 课程设计的目的.12 课程设计的任务与要求.22.1 课程设计的要求.22.2 课程设计的任务.23 设计方案与论证.23.1 方案一.33.2 方案二.43.3 方案三.54 设计原理及功能说明.65 单元电路的设计.86 硬件的制作与调试.96.1 仿真软件 MULTISIM的简要介绍.96

2、.2 焊技术.136.2.1 焊接工具及焊接材料的介绍.146.2.2 手工焊接方法.147 总结.152 / 22 文档可自由编辑打印参考文献.17附录 1：总体电路原理图.18附录 2：元件清单.191 / 22 文档可自由编辑打印1 课程设计的目的随着人们生活节奏的加快， 失眠应经不仅仅是困扰老年人的问题，许多年轻人由于工作、家庭等问题也渐渐得加入了失眠大军的行列。以前人们解决失眠最直接也是最有效的方法就是服用安眠药，但是安眠药不仅容易产生副作用容易让人产生依赖性而且长期服用会严重摧毁人得整个生理结构。在这样一种形势下为了解决人的失眠问题而又尽可能小的伤害人得身体，让失眠的人们更加容易地

3、进入梦乡我和我的小组成员设计了这款定时式电子催眠器。这款定时式电子催眠器采用分类元件搭接而成，使电路的信号更加均匀稳定，在其工作时会发出“嗒嗒嗒”声同时二极管也会随之闪烁，这适度而有节奏的响声可以安静情绪，镇静神经，使人的大脑处于松弛状态，具有一定的催眠作用，使失眠能够快速地进入梦乡。入睡后，催眠器由于电容的储电量的有限性能自动关机，不再消耗电能。经过大量的临床试验表明定时式电子催眠器能对 99%的患者起到一定的催眠作用，而且在使用该装置的时候不会对人的身体产生副作用所以属于绿色疗法，既无毒副作用，又能使患者易接受，且效果明显。该装置制作简单，元件低廉易得，且操作方法简单，实为一种值得推广的方

4、法所以具有良好的应用前景。现在市场上已经大量的出现了该产品，而且形式和功能也各不尽相同，在这次模电课程设计中我和我的小组希望通过该装置的设计、组装、测试、调试与研究，力求找到一种功能效果更加明显组装调试更加简单便捷的产品。2 / 22 文档可自由编辑打印2 课程设计的任务与要求2.1 课程设计的要求1.本次课程设计分为三人一组。2.Q1 和 Q2 用 9011 NPN 型硅三极管，放大倍数大于 100 倍，Q3 用 9013 NPN 型硅三极管，放大倍数大于 100 倍，Q4 用 9012型 PNP 型硅管，放大倍数大于 50 倍。3.可以改变 R1 和 C1 的值来改变电路的工作时间。4.C

5、1 和 C2 为电解电容，SB 为小型按键开关。5.设计时间为一周。6.制作出 PCB 板。7.打印出课程设计报告。2.2 课程设计的任务1.理解定时式电子催眠器的工作原理。2.理解各元件在电路中的工作原理。3.首先要进行课题的选择与讨论，然后进行电路设计和仿真再进行电子元器件的组装。4.会使用万用表对二极管、三极管等元件的各个银角的极性的识别。5.掌握各个元件的插装技术及 PCB 电路板的印刷技术。6.掌握基本的电子焊接工艺。7.对已经组装好的产品进行测评和调试以完善其缺陷。3 设计方案与论证3 / 22 文档可自由编辑打印3.1 方案一定时电路与超频振荡电路，如图 3-1 所示。由三极管

6、Q1 与Q2 阻容元件 R1、C1 构成,轻轻按一下 开关 SB，Q1、Q2 通过 R1 与 SB 获得基极偏置电流迅速导通，发射极端输出高电平，三极管 Q3 与 Q4 组成,振荡器立即起震，扬声器就发出哒哒震荡声，同时 LED 还会发出与声音同步的绿色闪光。在按下 SB 的同时，电容 C1 将通过 SB 被迅速充电,因充电时间常数很小，C1 将很快充至电源电压，松开 SB 后电容 C1 将通过电阻 R1向 Q1 基极放电， 维持 Q1,Q2 继续保持导通状态，发射极端输出高电平，振荡器立即起震，扬声器 就发出哒哒震荡声，同时 LED 还会发出与声音同步的红色闪光。约一个小时后，C1 储存电荷

7、基本放完 Q1、Q2 就退出导通状态恢复截止状态Q3、Q4 因失去应有的的基极偏置电流也被迫停震，声光信号停止，催眠器就处于关机状态，基本不再消耗电能。4 / 22 文档可自由编辑打印SW-PB1000FC14.7FC247FC31.5MR19011Q19011Q29013Q3100KR23AX31BQ4B12LEDS3VC图 3-1 原理图3.2 方案二 时基电路 555 构成一个极低频振荡器如图 3-2 所示，输出一个个短的脉冲，使扬声器发出类似雨滴的声音。扬声器采用 2英寸、8 欧姆小型动圈式。雨滴声的速度可以通过 100K 电位器来调节到合适的程度，如果在电源端增加一简单的定时开关，则

8、可以在使用者进入梦乡后及时切断电源。5 / 22 文档可自由编辑打印图 3-2 原理图3.3 方案三雨滴声电子催眠器电路图如 3-2 所示，电路由高压发生器、整流器及两个氖泡弛张振荡器组成。高压发生器由三极管 VT、线圈 L1-L3 等组成，按下开关“SB”后，L1、L2 与 VT 组成的电感反馈型振荡器立即起振，振荡电压经线圈 L 升压约获得 300 V 的高压。此高压经二极管 VD 整流，向电容 C1 充电，故在电容 C1 两端可获得高压直流源。氖泡 V1、压电陶瓷片 B1、电阻R2 及 V2、B2、R3 分别组成两个张弛振荡器。其起振原理：C1的直流高压源经电阻 R2、R3 分别向压电陶

9、瓷片 B1、B2 充电(HTD27 A 型陶瓷片约有 0.017uF 的电容量)，当此电压充至氖泡 V1(或 V2)的启辉电压时(约 6080 V)，氖泡放电导通，压电陶瓷片上积累的电荷就被泄放，电压下降，当降至氖泡的启辉电压时，氖泡停止辉光呈关断状态，压电陶瓷片将继续通过电阻R2、R3 充电使电压不断上升如此周而复始形成振荡。压电陶瓷片在放电过程中，其两端电压有较大的变化，由于压电效应，压电陶瓷发生机械振动，因而就发出类似雨滴声的“喀、喀”响6 / 22 文档可自由编辑打印声。 图 3-3 原理图3.4 结论及选取方案方案一的元件选取、电路图及原理都较方案二、方案三简单且都是由简单的三极管、

10、电阻、电容等这些我们所熟悉的元件组成便于我们的组装而成，而且具有造价低廉、能够很好地实现其催眠效果等优点，所以我们选取了方案一。4 设计原理及功能说明定时电子催眠器的电路图如 4-1 所示，电路主要有定时电路与超频振荡电路组成。7 / 22 文档可自由编辑打印SW-PB1000FC14.7FC247FC31.5MR19011Q19011Q29013Q3100KR23AX31BQ4B12LEDS3VC图 4-1 原理图图中三极管 Q3 与 Q4 组成互补型超低频自激多谐振荡器，电路起震与否主要取决于电阻 R2 左端即三极管 Q2 发射极的电位高低，三极管 Q1 与 Q2 阻容元件 R1，C1 构

11、成定时电路，平时因按键开关 SB 处于常开状态，R1 左端为低电平 Q1、Q2 处于截止状态，R2 左端被悬空，振荡器失去应有的基极偏置电流，电路不起震整机处于静止状态。定时电路，由三极管 Q1 与 Q2阻容元件 R1、C1 构成，轻轻按一下开关 SB、Q1、Q2 通过 R1与 SB 获得基极偏置电流迅速导通，发射极端输出高电平。超频振荡电路，三极管 Q3 与 Q4 组成，振荡器立即起震，扬声器就发出“哒哒”震荡声，同时 LED 还会发出与声音同步的红色闪光，在按下 SB 的同时，电容 C1 将通过 SB 被迅速充电，因充电时间常数很小，C1 将很快充至电源电压，松开 SB 后，电容C1 将通

12、过电阻 R1 向 Q1 基极放电，维持 Q1、Q2 继续保持导通状态。晚上临睡前，只要轻轻按一下开关 SB、Q1、Q2 通过 R18 / 22 文档可自由编辑打印与 SB 获得基极偏置电流迅速导通，发射极端输出高电平，振荡器立即起震，扬声器就发出“哒哒”震荡声，同时 LED 还会发出与声音同步的红色闪光，在按下 SB 的同时，电容 C1 将通过SB 被迅速充电，因充电时间常数很小，C1 将很快充至电源电压，松开 SB 后，电容 C1 将通过电阻 R1 向 Q1 基极放电，维持Q1、Q2 继续保持导通状态，所以催眠器依然可以发出诱人入睡的哒哒声，使入睡者很快入睡，约一个小时后，C1 储存电荷基本

13、放完，Q1、Q2 就退出导通状态恢复截止状态，Q3、Q4 因失去应有的的基极偏置电流也被迫停震，声光信号停止，催眠器就处于关机状态，基本不再消耗电能。5 单元电路的设计单元电路图SW-PB1000uFC11.5MR19011Q19011Q2图 5-1 单元电路 19 / 22 文档可自由编辑打印100KR23AX31BQ49013Q34.7uFC247uFC312LED3vSW-SPST图 5-2 单元电路 2当开关 S 闭合后 C3 处于充电状态此时三极管 Q1、Q2 处于截止状态当 SB 再闭合时Ibe=3V/1.5M=0.2mA此时三极管 Q1、Q2 的基极得到一个偏置电流电流到 Q3

14、会被放大 10000 倍此时的电流 I=2A此时 C2 两端的瞬时电压为 200V此时 Q3、Q4 会在震荡电压的作用下使喇叭发出“哒哒”声。10 / 22 文档可自由编辑打印6 硬件的制作与调试6.1 仿真软件 Multisim 的简要介绍Multisim 是 Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。Multisim 对电路进行仿真分析的基本过程，只是在绘电路

15、图时还需要接入所需要的仪器仪表，构成完整的实验电路。在进行数字电路仿真或模拟电路瞬态分析时，不需要设置仿真类型和参数，只需要打开虚拟的电源开关即可进行仿真，显示仿真结果。Multisim 为用户提供了数量众多的元器件，被分门别类地存放在多个器件库中。在绘制电路图时只需打开器件库，再用鼠标左键选中要用的元器件，并把它拖放到工作区即可。当光标移动到元器件的引脚时，会自动产生一个带十字的黑点，进入到连线状态。单击鼠标左键确认后，移动鼠标即可实现连线，搭接电路原理图既方便又快捷，就像在计算机上进行实验一样。1.用 multism 仿真之后仿真图如图 6-1 所示11 / 22 文档可自由编辑打印C18

16、00FC24.7FC347FJ1Key = A R2100kQ1BJT_NPN_4T_VIRTUALLED1V13 V J2Key = A Q2BJT_NPN_4T_VIRTUALQ32N2923Q4PN5139XSC1ABExt Trig+_+_R10.5M图 6-1 仿真图2.按如下实物图进行装配12 / 22 文档可自由编辑打印图 6-2 装配图 113 / 22 文档可自由编辑打印图 6-3 装配图 23.二极管、C1、C2 长银角为正极4.9011、9013、3AX81B 用万用表测量后确定 e、b、c 三极5.电阻 R1 为棕黄蓝绿棕 1.5M，电阻 R2 为棕橙黑黑棕 100K6

17、.焊接时应注意焊接方法焊接出的产品应符合焊接要求，排版布局合理避免虚焊漏焊，外观整齐美观。7.安放上电池以后先闭合 S 对电容 C3 进行充电然后再闭合按一下开关 SB 这是整个电路正常工作喇叭会发出“嗒嗒”声同时红色二极管会随声音闪烁直到电容 C3 中的电放完为止。6.2 焊技术 14 / 22 文档可自由编辑打印焊接是通过加热、加压，或两者并用，使同性或异性两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属。一个电子装置由若干个电子元件组成，各个电子元件通过焊接连接成为一个完整的电路，焊接技术的优劣直接影响装置是否正常运行和质量的好坏。6.2.1 焊接工具

18、及焊接材料的介绍1.电烙铁是焊接电子元器件的重要工具，直接影响着焊接的质量。电烙铁从结构上分为外热式和内热式两种。常用的有75W、45W、25W、20W 等。选择电烙铁要根据焊接任务的不同，选用不同功率的电烙铁。一般焊接半导体元器件选用 20W电烙铁即可。新的电烙铁使用前要进行“上锡” 。首先将烙铁头挫干净，然后把电烙铁通电加热，预热一会儿之后将烙铁头粘上松香，再用烙铁头将焊锡丝熔化，将烙铁头上薄薄的镀上一层锡。防止电烙铁长时间加热因氧化使烙铁头被“烧死”不再“吃锡” 。 2.焊料是将被焊物体牢固的焊接到电路板上。焊料熔点比被焊物熔点低很多，否则容易和被焊物连在一起。一般的电子元件用焊料是锡铅

19、比例为 3:2 的焊锡，其低熔点仅为 180 摄氏度左右，用 25W30W 的电烙铁就可以熔化。焊锡通常制作成管状焊锡丝，内芯有松香做助焊剂。助焊剂的作用是去除焊件表面的氧化物，加热时防氧化，帮助焊料流动，减少表面张力，提高焊接质量。一般用松香（固态）或松香水（松香加酒精做的液态助燃剂）6.2.2 手工焊接方法15 / 22 文档可自由编辑打印 焊接的手法为左手食指中指夹住焊锡丝，右手拿住电烙铁，烙铁头随着锡丝走。手工焊接的握电烙铁的方法，有正握、反握及握笔式三种。焊接元器件及维修电路板时以握笔式方便为主，焊接时切记要注意安全。 1.正确的焊接方法是：备施焊、加热焊件、加焊锡、去焊锡和去烙铁。

20、(1)准备施焊：准备好焊锡丝，预热好电烙铁。(2)加热焊件：将烙铁头接触到焊接点，使被焊引线和焊盘加热。(3)加焊锡：当焊件加热到一定温度后，放上焊锡丝，焊锡丝能够立即沾附到被焊件上。(4)去焊锡：当熔化一定量的焊锡后，将焊锡丝移开。(5)去烙铁：当焊锡丝安全湿润焊点后，朝大约 45 度方向迅速移开电烙铁。 2.焊接的注意事项：(1)焊件要先进行表面处理：一般焊件表面都被氧化，需要表面处理，去除表面污垢，氧化膜等等。采用机械刮磨或酒精清洗。(2)对元件引脚进行镀锡：对导线、引脚的焊接部位要进行焊锡润滑，也称上锡。(3)焊料量的控制：焊点的焊锡量要适量，不可过多或过少。(4)焊点的质量：焊接质量的好坏以焊点圆滑，光亮为好。7 总结经过一个礼拜时间从设计到仿真再到元器件的购买及焊接调试，让我真正地将模电知识转化为实践。此次制作的产品个人感觉还是比较完善的，能够较理想的发挥其催眠作用，当然也有美中不足的地方比如开关的购买不太合理，其次电路的设计太过简单等。虽然这次课程设计困难重重但16 / 22 文档可自由编辑打印在我们小组的团结努力之下都一一克服了让我体会到了成功的喜悦