项目6_防割断报警器电路

1、项目六 防割断报警器电路模拟电子技术项目化教程项目概述无论在工农业生产，还是在日常生活中，经常需要用较小的信号去控制较大的信号以推动负载进行工作；或者电路需要在高电压、大电流条件下工作。例如：利用继电器的放大作用可以用一个微小的控制量控制很大功率的电路，利用晶闸管的工作过程可以控制的特点可以用于可控整流、交流调压等等。因此控制电路是电路系统中的常用电路。控制电路在实际应用中非常普遍，本项目选择制作一款简易的防割断报警器控制电路，该电路主要依靠继电器、晶闸管的开关作用实现电路功能。项目引导教学目的教学目的：1晶闸管、继电器的结构、图形符号、导电特性和相关参数。2防割断报警器电路的组成、工作原理及

2、分析计算方法。3电路仿真软件Multisim的熟练使用，仿真电路的连接与调试。4电路装配与调试；仪器仪表的使用方法。5电路常见故障排查。项目引导项目要求：项目要求：1工作任务：防割断报警器电路的设计、制作与调试2电路功能：细漆包线（J2）末被割断时LED1、LED2不发光，音乐报警芯片IC不发声；J2被割断后LED1、LED2发光，同时音乐报警芯片IC发声。项目引导参考电路：参考电路：项目引导项目咨询：项目咨询：工作任务学习目标任务一认识晶闸管1了解晶闸管的种类、外形；掌握晶闸管的内部结构、图形符号及其工作原理；2熟悉晶闸管的伏安特性曲线及其主要参数；3能正确使用万用表对普通晶闸管进行检测；4

3、掌握单相可控整流电路的电路构成及工作原理，以及参数的计算； 5掌握单相可控整流电路中晶闸管的正确安装方法；能正确使用双踪示波器观察信号波形；6.能排除整流电路常见故障。任务二认识继电器1了解继电器的种类、外形；掌握继电器的内部结构、图形符号及其工作原理；2. 熟悉继电器基本应用电路、外接元器件作用；3掌握继电器的正确安装方法，能应用仿真软件Multisim进行仿真电路的连接，并使用示波器观察信号波形。任务1：认识晶闸管6.1.1 晶闸管基础知识 1晶闸管的分类及型号命名 1)晶闸管的特点与分类 晶闸管全称硅晶体闸流管，又称可控硅（简写为SCR），它是一种大功率半导体器件，具有体积小、重量轻、抗

4、震动、效率高、容量大、耐高压、无火花、寿命长、可控性能好等优点。 晶闸管的种类很多，有单向型、双向型、可关断型、光控型、温控型、快速型、逆导型等。任务1：认识晶闸管6.1.1 晶闸管基础知识 1晶闸管的分类及型号命名 2)晶闸管的型号命名 国产晶闸管的型号有两种表示方法, 即KP系列和3CT系列。 例如，KP200-10D，表示IF=200A、UD=1000V、UF=0.7V的普通型晶闸管。任务1：认识晶闸管6.1.1 晶闸管基础知识 2单向晶闸管 1)单向普通晶闸管的类型及特点 单向普通晶闸管根据外形可把晶闸管分为螺栓式、平板式和小电流塑封式，外形图如图6-2(a)、(b)、(c)所示。 （

5、a）螺栓式 （b）平板式 (c)塑封式 图6-2 单向晶闸管的外形任务1：认识晶闸管6.1.1 晶闸管基础知识 2单向晶闸管 2)单向晶闸管的内部结构及工作原理 单向晶闸管的内部结构示意图如图6-3（a）所示，由PNPN四层半导体通过一定工艺制造而成。(a) (b) (c)图6-3 晶闸管内部结构及外形图任务1：认识晶闸管6.1.1 晶闸管基础知识 2单向晶闸管 2)单向晶闸管的内部结构及工作原理工作原理：（1）晶闸管的正向阻断特性。当外加正向电压时管子还不能导通，晶闸管触发导通的条件是阳极和阴极间须施加正向电压UAK，门极对阴极施加一定的正向触发电压UGK。（2）晶闸管的关断条件是阳极阴极间

6、电流iAK小于晶闸管的维持电流IH，可采用降低阳极电源电压，或增加阳极回路电阻的方法来实现。（3）晶闸管一旦触发后，门极便失去控制作用，属于半控型电力电子器件。（4）晶闸管在阳极阴极间施加正向电压UAK时，可通过门极触发电流iG来控制晶闸管的导通和关断，当晶闸管施加反向电压UAK时，无论门极触发电流iG脉冲如何，晶闸管则完全处于关断状态，因而晶闸管具有单向导电性。 任务1：认识晶闸管6.1.1 晶闸管基础知识 2单向晶闸管 3)单向普通晶闸管的伏安特性曲线及其主要参数（1）伏安特性正向特性正向阻断状态、负阻状态和触发导通状态反向特性反向阻断状态、反向击穿状态任务1：认识晶闸管6.1.1 晶闸管

7、基础知识 2单向晶闸管 3)单向普通晶闸管的伏安特性曲线及其主要参数（2）晶闸管的主要参数电压参数：正向转折电压UBO、断态重复峰值电压UDRM、反向转折电UBR 反向重复峰值电压URRM、额定电压UT、通态正向平均电压UF电流参数：通态平均电流 IF、维持电流IH、掣住电流IL控制极参数：门极触发电流IG、门极触发电压UG任务1：认识晶闸管6.1.1 晶闸管基础知识 3双向晶闸管图6-8 双向晶闸管的结构与符号图6-9 双向晶闸管的伏安特性任务1：认识晶闸管6.1.1 晶闸管基础知识 4用万用表检测双向晶闸管电极与触发能力1）判定T2极2）区分G极与T1极图6-10 区分G极和T1极的方法任

8、务1：认识晶闸管6.1.2 晶闸管的应用电路 1单向半波可控整流电路1）电路组成：如图6-11（a）所示。2）工作原理：如图6-11（b）所示。图6-11 单相半波整流电路及波形（a）任务1：认识晶闸管6.1.2 晶闸管的应用电路 1单向半波可控整流电路3）输出直流电压和电流任务1：认识晶闸管6.1.2 晶闸管的应用电路 1单向半波可控整流电路4）晶闸管上的电压和电流晶闸管上承受的最高正向电压为晶闸管上承受的最高反向电压为 据晶闸管额定电压的取值要求，晶闸管的额定电压应取其峰值电压的23 倍。流过晶闸管的平均电流为 额定电流为任务1：认识晶闸管6.1.2 晶闸管的应用电路 2单向半控桥式整流电

9、路1）电路组成：如图6-12（a）所示。2）工作原理：如图6-12（b）所示。图6-12 单相半控桥式整流电路及波形任务1：认识晶闸管6.1.2 晶闸管的应用电路 2单向半控桥式整流电路3）输出电压和电流任务1：认识晶闸管6.1.2 晶闸管的应用电路 2单向半控桥式整流电路4）晶闸管上的电压和电流 晶闸管和二极管承受的最高反向工作电压以及晶闸管可能承受的最大正向电压均等于电源电压的最大值，即流过每个晶闸管和二极管电流的平均值等于负载电流的一半, 即要准确地了解一只晶闸管类型、 性能与参数, 可用专门的测量仪器进行测试, 但一般粗略判别晶闸管的类型和管脚, 可直接通过晶闸管的型号简单判断, 也可

10、利用万用表测量方法判断.下面具体介绍利用万用表判断晶闸管管脚的方法。 单向晶闸管极性及质量的判断技能训练：自动调光台灯电路的连接单向晶闸管触发能力的判断（1）单向晶闸管极性及质量的判断技能训练：自动调光台灯电路的连接 单向晶闸管的三个引脚可用指针式万用表R1k档或R100档来判别。根据单向晶闸管的内部结构可知，G、K之间相当于一个二极管，G为二极管正极，K为负极，所以分别测量各引脚之间的正、反向电阻。（2）单向晶闸管触发能力的判断技能训练：自动调光台灯电路的连接对110A的晶闸管，可用万用表的R1挡，红表笔接A极，黑表笔接K极，表针不动；然后在使红表笔与A极相接的情况下，同时与控制极G接触。对

11、10100A的晶闸管，其处于大电流的控制极触发电压、维持电流都应增大。对100A以上的晶闸管，其处于更大电流的控制极触发电压、维持电流也更大。（3）电路的搭接及调试技能训练：自动调光台灯电路的连接图6-15 自动调光台灯电路原理图（3）电路的搭接及调试技能训练：自动调光台灯电路的连接开关S打在上面（手控位置）时，调节RP电位器便会达到手动调光的目的。开关S打在下面（自动位置）时，由R2和光敏电阻RL构成的分压电路通过二极管VD1向C充电，改变R2和RL的分压便能改变单向晶闸管的导通角。当周围环境光线较暗时，RL呈现高阻，使C充电速度加快，VS导通角增大，灯泡H两端电压升高，亮度增强。当周围环境

12、亮度较强时，RL阻值减少，C充电速度变慢，VS导通角减小，灯泡H的亮度也就减弱了。任务2：认识继电器6.2.1 继电器基础知识 1.继电器的分类及型号命名1）继电器的分类按输入信号的性质可分为：电压继电器、电流继电器等；按工作原理可分为：电磁式继电器、电动式继电器等；按输出方式可分为：有触点式和无触点式；按用途可分为：控制用与保护用继电器等；按继电器触点负载分类可分为：微功率继电器、弱功率继电器等；按继电器的外形尺寸分类可分为：微型继电器、超小型继电器、小型继电器；按继电器的防护特征分类可分为：密封继电器、封闭式继电器等。任务2：认识继电器6.2.1 继电器基础知识 1.继电器的分类及型号命名

13、2）继电器的型号命名，如表6-1所示。第一部分主称第二部分产品分类第三部分形状特征第四部分序号第五部分防护特性符号意义符号意义符号意义符号意义J继电器R小功率X小型用数字表示产品序号F封闭式Z中功率C超小型M密封式Q大功率W微型 C电磁 V温度 S时间 A舌簧 M脉冲 J特种 任务2：认识继电器6.2.1 继电器基础知识 2.继电器的应用环境条件1）温度对继电器的影响2）低气压对继电器的影响3）机械应力对继电器的影响4）绝缘耐压任务2：认识继电器6.2.1 继电器基础知识 3.电磁继电器1）电磁继电器的结构及工作原理电磁继电器的典型结构如图6-17所示。图6-17 电磁式继电器结构示意图任务2

14、：认识继电器6.2.1 继电器基础知识 3.电磁继电器2）继电器的特性 继电器的主要特性是输入输出特性，又称继电特性，继电特性曲线如图6-18所示。图6-18 继电特性曲线任务2：认识继电器6.2.1 继电器基础知识 3.电磁继电器3）电磁继电器的主要参数额定工作电压：继电器正常工作时加在线圈上的直流电压或交流电压有效值。它随型号的不同而不同。吸合电压或吸合电流：继电器能够产生吸合动作的最小电压或最小电流。直流电阻：指线圈绕组的电阻值。 释放电压或电流：继电器由吸合状态转换为释放状态，所需的最大电压或电流值，一般为吸合值的1/10至1/2。触点负荷：继电器触点允许的电压、电流值。任务2：认识继

15、电器6.2.1 继电器基础知识 4.固态继电器1）固态继电器的结构及工作原理图6-20 交流型固态继电器的工作原理框图任务2：认识继电器6.2.1 继电器基础知识 4.固态继电器2）固态继电器的特点：工作可靠性高、寿命长；无动作噪声；耐振耐机械冲击；安装位置无限制；很容易用绝缘防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮防霉防腐性能；在防爆和防止臭氧污染方面的性能也极佳。5.舌簧继电器 舌簧继电器是利用密封在管内，具有触电簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧动作来开，闭或转换线路的继电器。常见的有 ：干簧继电器 、湿簧继电器两类。任务2：认识继电器6.2.2 固态继电器的应用电路 1.多功能控制电路

16、图6-23 多功能控制电路任务2：认识继电器6.2.2 固态继电器的应用电路 2.用计算机控制电机正反转的接口及驱动电路图6-24 计算机控制三相交流电机正反转的接口及驱动电路 检测时，将两表笔分别与发光二极管的两条引线相接，如表针偏转过半（一般正向电阻为15K左右），同时发光二极管中有一发亮光点，表示发光二极管是正向接入，这时与黑表笔（与表内电池正极相连）相接的是正极；与红表笔（与表内电池负极相连）相接的是负极；再将两表笔对调后与发光二极管相接，这时为反向接入，表针应不动反向电阻无穷大。（1）发光二极管的检测技能训练：继电器延时断开电路技能训练：继电器延时断开电路（2）电路的搭接及调试U2L

17、M555CMGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRILED1LED2D11N4007GK1EDR201A05R1200R2100R3100kKey=A50 %C1100FC20.1FQ12N2222AV15V +-S2键键 = 空格空格X1120V_100WR4200V2120Vrms 50Hz 0 +-图6-25 继电器延时断开电路原理图项目实施一、设计任务要求 该电路要求警戒线使用0.1mm直径的细漆包线，具有隐蔽性，易被扯断，当有人碰撞或接触该漆包线时势必扯断细铜丝，电路就会报警。二、电路设计完成电路设计，使用Multisim完成电路仿真调试。三、元件与材料清单四、完成PCB的设

18、计五、电路装配与调试项目考核项目六 防割断报警器电路的制作与调试班级 姓名 学号 组别 项目配分考核要求评分标准扣分得分电路分析20能正确分析电路的工作原理分析错误，扣5分/处 元件清点1010min内完成所有元器件的清点、检测及调换超出规定时间更换元件，扣2分/个检测数据不正确，扣2分/处 组装焊接20工具使用正确，焊点规范元件的位置、连线正确布线符合工艺要求整形、安装或焊点不规范，扣1分/处损坏元器件，扣2分/个错装、漏装元器件，扣2分/个布线不规范，扣1分/处 通电测试20电路功能能够完全实现警戒线没被割断电路板上发光二极管亮，扣5分警戒线被割断后发光二极管不亮，扣5分 故障分析检修20能正确观察出故障现象能正确分析故障原因，判断故障范围检修思路清晰、方法得当检修结果正确故障现象观察错误，扣2分/次故障原因分析错误，或故障