电网电压异常报警器设计

PAGE一、任务技术指标设计一个电网电压异常报警电路，掌握电网电压异常报警电路的工作原理。基本要求：1.用压电陶瓷蜂鸣片作为电声元件。2.设电网电压的正常波动范围为190～250V（单相交流有效值），在此范围内，报警器不发声。3.当电网电压高于250V（误差不超过±5V）时，报警器发出两种频率交替的“滴—嘟、滴—嘟”声响。4.当电网电压低于190V（误差不超过±5V）时，报警器发出间歇式声响。二、总体设计思想1.基本原理日常生活中，我们不可避免地要用到家用电器等各种各样的电器设备。由于电网电压的波动，在较高的电压下很有可能使电器设备受到损坏，而在低压时电器设备不能正常工作。在这种情况下就需要有一个电压报警指示设备，其可以及时准确地对电网电压进行分段指示并对过、欠压进行指示报警，使用户可以放心的使用各种电器设备。该电路的设计原理是运用桥式电路先将电网上的交流电转换成直流电以提供采用信号，并通过稳压电路得到稳定度较高的直流电压为各种器件提供工作电压。比较电路可以使用集成电压比较器，也可以使用集成运算放大器搭成（本设计使用集成电压比较器）。报警电路既可以采用555芯片构成的自激多谐振荡器，也可以使用逻辑电路搭成环形振荡器（本设计采用555芯片构成自激多谐振荡器）。同时用逻辑电路控制报警电路和指示电路的工作。2.系统框图图1系统框图三、具体设计1.模块分析（1）降压电路降压电路采用变压器直接变压，输出12V交流电。想用电容降压，但考虑到比较危险，所以最后采用变压器变压。采用转换效率高，漏磁少的变压器，以减少整机功耗。（2）整流电路整流电路一般分为半波和全波整流。全波整流与半波整流相比，在相同的变压器的副边电压下，对二极管的参数要求是一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点，因此得到相当广泛的应用，其中桥式整流最为常用。鉴于以上优点，本设计采用了桥式整流。（3）滤波电路电容滤波电路是最常见也是最简单的滤波电路，在整流电路的输出端（即负载电阻的两端），并联一个电容即构成电容滤波电路。滤波电容容量较大，利用其充放电作用，使输出电压趋于平滑。本设计采用RCπ型滤波器进行滤波，并配合后级的电解电容和瓷片电容使输出的直流电压更加平滑，纹波电压更小。（4）稳压电路稳压电路有稳压二极管型稳压电路、串联型稳压电路和集成稳压器电路等类型。本着使电路简单化、高效化、稳定化的思想，本设计采用了集成稳压器型稳压电路进行稳压，为集成运放提供工作电压以及为比较器提供稳定的基准电压，保证了电网电压报警的准确性。（5）采样电路采样电路的功能是从电网电压分压后采样当前电压，然后送至比较器进行比较，检测电压是否异常。本设计采用两个电阻分压采样。（6）比较电路比较电路是由两组电阻降压后的6V电压分压后分别给比较器提供基准电压，改变此基准电压即可改变报警上下限（电压的上下限为190V－250V）将采样电路采样到的电压与两基准电压分别进行比较，即可检测出电网电压是否异常，并输出相应信号驱动后级报警系统。设计时应当注意尽量不使运放的两输入端电压高于其电源电压。使用电压表测量两个基准电压点的电压，调节可变电阻W8，使上下限电压分别为3.41V和2.59V，观察此时可变电阻的接入值，与理论计算相差不大，为3.17K。（7）报警电路555时基电路是一种多用途的数字——模拟混合集成电路，利用它能极方便的构成施密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器等。由于它使用方便，故本电路使用555组成报警电路。本报警电路可发出“嘀嘟……”和“嘀——嘀……”参考资料[1]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001.[2]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社，1997.[3]杨欣.电子设计从零开始[M].北京：清华大学出版社，2005.[4]孙梅生.电子技术基础课程设计.北京：高等教育出版社，1998.[5]阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001.五、附录1.原理图2.仿真图3.元件清单名称规格数量备注变压器220－12V1T1整流桥二极管1B1电阻1K3R4、R10、R11电阻10K5R3、R5、R7、R9、R13电阻30K1R1电阻47K1R2电阻100K1R12电阻150K1R6电位器51W8瓷片电容0.01u2C6、C8瓷片电容0.12C3、C4电解电容101