电子产品创作设计.ppt
2023/9/27,任课教师：余柏生 刘清华 何晓川,电子产品创作设计课程,2023/9/27,1、课程学习参考资料,参考资料及相关通知 password:electronic Book：Practical Electronics for Inventors,Second Edition.谢自美主编.电子线路设计.实验.测试.华中理工大学出版社汤元信等编.电子工艺及电子工程设计.清华大学出版社.李哲英等编.实用电子电路设计.电子工业出版社傅劲松主编.电子制作实例集锦陈永甫主编.电子电路智能化设计实例与应用,一、关于课程,2023/9/27,2目的：提高电子产品设计的工程意识及设计制造能力(基本技能:电路设计、元件选择与识别、安装、调试、包装设计),培养和提高解决问题能力、创新能力,培养电子竞赛人员。A、培养综合设计和实践能力。B、培养查阅资料文献和仿真技术应用的能力。C、培养工艺素质。D、培养团队精神。E、培养市场素质。,2023/9/27,3.任务：由4-5人合作成立项目设计组，选择设计题目(或自选)一个，并完成电子产品设计制作作品一件,设计报告一份(约5000字左右),作品参加今年校“星火怀”/“挑战杯”竞赛，记课程学分2分。,2023/9/27,4.授课方式：讲课、讨论和指导式相结合;5.课程开课时间:9月28日至11月2日；6作品和报告验收时间:10月29日至11月2日下午2：005：30;7制作场地:新校区E楼222实验室,开放时间10月15日后每天下午、晚上；8.管理方式:器件各组自行解决,制作作品归个人所有,制作工具、仪器、导线、焊锡、器件手册由实验室提供;,2023/9/27,二时间安排,1.方案设计安排:时间9月28日至10月12日;任务:完成方案设计,电路设计,包装方案设计;2、设计方案讨论课安排;a.时间:10月13日至10月14日(参加22日提交院竞赛作品的同学提前联系，国庆期间安排时间讨论)；b.讨论内容:设计方案(与应用场合和功能扩展、包装创新内容为讨论重点);对电路组成及工作原理理解程度;元器件选择依据和应用方法;包装设计方案预案;例出应购置器件清单，由导师审核。,2023/9/27,3、选购元器件、通用板和IC插座、包装机壳;时间：10月15月至10月17日4、安装调试时间安排:10月18日至11月2日开放时间安排：每天下午2：00至21：30点，周六周日全天开放,每天上午8:30至11:30,下午:2：00至21：30。,2023/9/27,5、实验地址：新校区E楼222实验室；实验室使用及管理办法：每一个组值一天班,负责实验室开放和实验设备、工具管理;交班时间：每天晚上21:30;辅导时间:每周一五下午2:00至5:30;6、作品和设计报告验收时间：作品先完成先验收和设计报告可随后发至导师邮箱，验收时间：10月29日至11月2日有导师的辅导时间中即可。,2023/9/27,三 选题,每45人为一组,选一个组长参于组织管理,选择一个题目;自拟题目：请携带自拟题目相关资料找老师讨论。非自拟题目：请从老师所发资料中选择题目。不同组可重复选题。每班班长用exel统计。格式为：题目，姓名，学号，手机，邮箱。红色字体标出组长。班长统计后，交给科协做全级统计。统计后发邮箱。,2023/9/27,本课程是一门理论和实践紧密结合的课程。它利用基本电子电路原理，设计、制作出合乎要求的具有实用价值的电子装置的过程。是考察学生电子技术基本应用技能、实践创新能力的重要实践过程。主要侧重以下方面：设计内容具有实际意义和应用背景，并考虑到目前教学的基本内容和新技术的应用趋势。学习者综合运用基础知识进行理论设计的能力、创新精神和独立工作能力。,4.1性质和目的,四 电子产品创作设计基础,2023/9/27,4.2 设计的基本原则,满足系统功能和性能的要求。这是电子电路系统设计时必须满足的基本条件。电路简单，成本低，体积小。系统集成技术是简化系统电路的最好方法。电磁兼容性好。电磁兼容特性是现代电子电路的基本要求。可靠性高、性价比高。系统的集成度高、节能。调试简单方便。生产工艺简单。,2023/9/27,（1）电磁兼容特性是指确保仪器或者系统正常工作时对周围电磁环境和内部电路相互之间电磁作用的限制、要求和特点。（抗干扰能力，干扰源）（2）在电路设计时应注意：选用电磁兼容特性好的集成电路；尽量提高系统集成度；只要条件允许尽量降低系统工作频率；为系统提供足够功率的电源；电路布局、布线要合理，做到高低频分开、功率电路与信号电路分开数字电路与模拟电路分开。,4.3电路兼容设计,2023/9/27,4.4 电子产品设计步骤,2023/9/27,4.4.1 电子电路的基本设计方法自顶向下,2023/9/27,1、明确系统设计任务和要求 对设计任务分析，了解性能、指标、内容及要求。这点十分重要，充分理解题目的要求、每项指标的含义，这是完成综合设计和实验的前提。,2、制订方案与构筑总体框图 对于同一个题目，实现的方案可能是多个，实现的途径和技术路线也可能是多方面的。可以将不同的方案与途径加以对比。从中选择一种方案来实现。选择的原则一般是“相对容易，相对巧妙，性价比高”。,4.4.2 电子电路的基本设计方法自顶向下,2023/9/27,3、单元电路设计 设计单元电路的一般方法和步骤如下：(1)根据设计要求和已选定的总体方案原理框图，确定对各单元电路的设计要求，拟定主要单元电路的性能指标、与前后级之间的关系、分析电路的构成形式。应注意各单元电路之间的相互配合，注意各部分输入信号、输出信号和控制信号的关系。(2)拟定好各单元电路的要求后，按信号流程顺序分别设计各单元电路。,2023/9/27,（3）选择单元电路的组成形式。一般情况下，应查阅有关资料，以丰富知识，开阔眼界，（4）从已掌握的知识和了解的各种电路中选择一个合适的电路。如确实找不到性能指标完全满足要求的电路时，也可选用与设计要求比较接近的电路，然后调整电路参数。（5）在单元电路的设计中特别要注意保证各功能块协调一致地工作。,2023/9/27,此外还要注意前后级单元之间信号的传递方式和匹配，尽量少用或不用电平转换之类的接口电路，并考虑到各单元电路的供电电源尽可能统一，以便使整个电子系统简单可靠。另外，尽量选择现有的、成熟的电路来实现单元电路的功能。有时找不到完全满足要求的现成电路，可在与设计要求比较接近的某电路基础上适当改进，或自己进行创造性设计。为了使电子系统的体积小，可靠性高，电路单元尽可能用集成电路组成。,2023/9/27,选择元器件可从“需要什么”和“有什么”两个方面来考虑。所谓“需要什么”是指根据具体问题的要求所选择的方案需要什么样的元器件，即每个元器件各应具有哪些功能和什么样的性能指标。所谓“有什么”是指有哪些元器件，哪些在市场上能买得到，它们的性能如何、价格如何、体积多大等。众所周知，电子元器件的种类繁多，而且不断出现新产品，这就需要用户经常关心元器件的新信息和新动向，多查资料。大量了解各种元器件特性、规格、参数、价格。一般优先选用集成电路。建议：在保证电路性能的前提下，尽量选用常见的、通用性好的、价格相对低廉、手头有的或容易买到的。,4、器件的选择,2023/9/27,应该根据器件自身特性和电路要求选择合适的器件。（如工作频率、功率、工作电压等其他指标，可以参阅器件技术手册）一般情况下，在元、器件选择方面，建议在保证电路性能的前提下，尽量选用常见的、通用性好的、价格相对低廉、手头有的或容易买到的。尽量采用集成电路和新器件将可起到事半功倍的效果。一切从实际需求出发，将分壹元件与集成电路巧妙地结合起来，而且尽量应用集成电路，以使系统简化，体积小，可靠性提高。,2023/9/27,在元器件应用中，必须注意以下几个方面：,电源电压的范围是多少？是单电源供电还是需要双电源供电？这点十分重要。若不注意，将+3.3 V电源的器件加+5 v，将+5 V器件加+9 V，甚至更高，那器件是必烧无疑。注意元器件的主要技术指标。不要以为只要是运放就能作放大器、滤波器。例如要求做一个2MHz带宽的放大器，如果选用LM741，结果无论如何都达不到要求，因为LM741的单位增益带宽积只有1MHz。元器件互相之间的电平匹配如何？元器件的输入阻抗，允许的输入电压、电流范围以及输出驱动负载的能力等等。如音频功放LM386是不能推动0.5W以上的负载。这一方面会涉及器件的安全，另一方面又可能影响到系统的某些指标能否达到。,2023/9/27,可单电源工作的运放LM324;LM358;AD822;OP295,运算放大器的使用细节和单电源供电,2023/9/27,单电源放大电路设计,2023/9/27,0V输出：多数运放不能输出0V值LM358;LM324特殊运放可以0V输出。例如OP295等满幅输出:普通运放不能满幅输出 LM324,LM358,AD711特殊运放能够满幅输出 AD822,POA350,运放的输出幅度和“轨至轨”满幅输出,2023/9/27,为保证单元电路达到功能指标要求，常需计算某些参数。例如放大器电路中各电阻值、放大倍数，振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数。只有很好地理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。一般来说，计算参数应注意以下几点：(1)各元器件的工作电压、电流、频率和功耗等应在允许的范围内，并留有适当的裕量.(2)对于环境温度、交流电网电压等工作条件，计算参数时应按最不利的情况考虑。,5、参数计算,2023/9/27,（3）涉及元器件的极限参数必须留有足够的裕量，一般按1.5倍左右考虑。（4）对于电阻、电容参数的取值，应选计算值附近的标称值。电阻值一般在1M欧姆内选择；非电解电容器一般在100pF0.47uF选择；电解电容一般在1uF2000uF范围内选用。（5）在保证电路达到功能指标要求的前提下，尽量减少元器件的品种、价格、体积等。,2023/9/27,随着计算机的普及和EDA技术的发展，电子电路设计中的实验演变为仿真和实验相结合。仿真具有下列优越之处：(1)对电路中只能依据经验来确定的元器件参数，用电路仿真的方法很容易确定，而且电路的参数容易调整。(2)由于设计的电路中可能存在错误，或者在搭接电路时出错，可能损坏元器件，或者在调试中损坏仪器，从而造成经济损失。而电路仿真中也会损坏元器件或仪器，但不会造成经济损失。(3)电路仿真不受工作场地、仪器设备、元器件品种、数量的限制。,6、计算机仿真和实验验证,2023/9/27,尽管电路仿真有诸多优点，但其仍然不能完全代替实验。对于电路中关键部分或采用新技术、新电路、新器件的部分，一定要进行实验最终确定可行方案。仿真和实验验证要完成以下任务：检查各元器件的性能、参数、质量能否满足设计要求。检查各单元电路的功能和指标是否达到设计要求。检查各个接口电路是否起到应有的作用。把各单元电路组合起来，检查总体电路的功能、性能是否最佳。,2023/9/27,7、电路图和PCB图的绘制,总体电路图是在总框图、单元电路设计、参数计算和元器件选择的基础上绘制的，它是组装、调试、印刷电路板设计和维修的依据。目前绘电路图一般是在计算机上利用绘图软件完成。绘制电路图时主要注意以下几点：,（1）总体电路图通常按照信号的流向，从输入端画起，由左至右或由上至下按信号的流向依次画出各单元电路；,（2）注意总体电路图的紧凑和协调，要求布局合理，排列均匀。图中元器件的符号应标准化，元件符号旁边应标出型号和参数。,2023/9/27,（3）连线一般画成水平线和垂直线，并尽可能减少交叉和拐弯。对于相互交叉的线，应在交叉处用圆点标出。,2023/9/27,PCB设计要求,电路的形式确定后,用Protel99SE制板软件进行PCB板制作,在本课程中对较简单的电路一般建议不制印制板,选用通用板直接用导线焊接完成;印制板制作过程一般为：A:原理图输入;B:pcb板元件布局设计：按功能模块分区布局和处理顺序布局；按外形包装进行布局；对外连接方便,元件重心居中、布局合理、整齐等;C:PCB连线：电源线加粗;1mm5mm;信号线:0.3mm1mm;避免走直角,走线整齐；干忧源屏蔽布线。,2023/9/27,PCB图示例,2023/9/27,A、组装、布局注意器件极性注意信号之间的相互干扰，连线最短做好输入、输出和其他必要的关键点标示布局合理、美观、整齐,8、电路组装与调试,2023/9/27,设计电路完成以后要进行电路的安装，一般采用印刷电路板、通用电路板和面包板，在进行安装时注意以下方面：,（1）准备好常用的工具和材料。要将各种各样的电子元器件及结构各异的零部件装配成（2）所有电子元器件在安装前要全部测试一遍，有条件的还要进行老化，以保证元器件的质量。符合要求的电子产品，一套基本的工具是必不可少的。如烙铁、钳子、改锥、镊子和焊锡。正确使用得心应手的工具，可大大提高工作效率，保证装配质量。,2023/9/27,（3）有极性的电子元器件安装时其标志最好方向一致，以便于检查和更换。集成电路的方向要保持一致，以便正确布线和查线。,（4）在电路板上组装电路时，为了便于查线，可根据连线的不同作用选择不同颜色的导线。如正电源采用红色线、负电源采用蓝色导线、地线采用黑色导线、信号线采用黄色导线等。,（5）布线要按信号的流向有序连接，连线要做到横平竖直，不允许跨接在集成电路上。另外，选择导线粗细要适中，避免导线与面包板插孔之间接触不良。,（6）印刷电路板的设计原则是性质相同的电路安排在一块板上。例如模拟电路或小信号电路安排在一块板上；大功率电路、高压电路、发射电路单独配置，甚至要安排必要的屏蔽盒、绝缘盒、散热装置等。,2023/9/27,整个调试过程最好也分层次进行，先单元电路，再模块电路，最后系统联调。按照分配的指标、分解的模块，一部分一部分调试，然后将各模块连接起来总调。这一阶段，要充分利用电子仪器来观察波形，测量数据，发现问题，解决问题，以达到最终的目标。通电前检查：连接是否错误通电检查：加入正常电压，观察电路情况有无异常单元电路调试：利用信号源或其他实验仪器判断各单元电路的工作状态整机联调：从最前端到末级进行统调，检查各级动态信号工作情况，分析是否满足设计要求。,B、调试,2023/9/27,（1）调试电路的常用仪器,万用表。它可以测量交直流电压、交直流电流、电阻、电容及半导体二极管和三极管。具有精度高，使用方便，应用广泛等特点。,示波器。示波器可以对电路中的各点电位进行测量和观察波形，同时可比较任意两点波形的相位关系。示波器具有高的灵敏度、高的交流阻抗、对负载影响小等特点。在使用示波器应注意的是所用示波器的频带一定要大于被测信号的频率。,信号发生器。因为经常要在加信号的情况下进行测试，则在调试和故障诊断时最好备有信号发生器。如函数发生器，它可产生正弦波、三角波、方波等波形。,2023/9/27,（2）调试电路前的检查。,电路安装完毕后，不要急于通电，首先要根据电路原理图认真检查电路接线是否正确。主要直观检查电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无短路，连线有无接触不良，元器件有无漏焊，二极管、三极管和电解电容极性有无错误。查线时最好用数字万用表的蜂鸣器挡来测量。,（3）调试步骤。,对于电子系统的调试一般采用化整为零，分块调试：,通电观察。在确认电路连接没有错误的情况下，接通电源。电源接通后不要先急于测量数据，而应首先观察有无异常现象，如有无冒烟，是否闻到异常气味，手摸元器件是否发烫，电源是否有短路现象等。如有异常，应立即关断电源，待故障排除后方可重新通电。,2023/9/27,分块调试。把电路按功能分成不同的模块，分别对各模块进行调试。通常调试顺序是按照信号的流向进行，这样可把前级测试过的输出作为后一级的输入信号，为最后联调创造条件。分块调试包括静态和动态调试。静态测试是在没有外加信号的条件下测量电路各点电位，通过静态测试可以及时发现已经损坏的元器件或其他故障。动态测试是在信号源的作用下，借助示波器观察各点波形，进行波形分析，测量动态指标。把静态和动态测试的结果与设计的指标加以比较，经深入分析后对电路与参数提出合理的修整。调试电路过程应对测试结果作详尽记录。,整机联调。各单元电路调试好以后，还要将它们连接成整机进行统调。整机统调主要观察和测量动态特性，把测量的结果与设计指标逐一对比，找出问题及解决办法，然后对电路及参数进行修正，直到整机的性能完全符合设计要求为止。,2023/9/27,信号寻迹法：逐级检查对分法：缩小故障范围分割测试法：切断电路间的相互联系，查找原因电容器旁路法：用于自激或排查干扰的时候对比法：相同电路对比替代法：用已知正常的电路、器件代替怀疑的电路静态测试法：确定单一故障元件动态测试法：观察动态工作状况,C、故障诊断与排除方法,2023/9/27,撰写总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告的能力训练，通过编写设 计报告，不仅把设计、组装、调试的内容进行全面总结，以提高学生的文字组织表达能力，而且也把实践内容上升到理论高度。从设计报告中可以反映出设计人员的知识水平和层次。,9、电子产品设计文件书,2023/9/27,课程结束后要在规定的时间内交一份设计总结报告。总结报告的首页包括课题名称、课程设计时间、使用仪器及编号、学生姓名、班级和指导教师等。设计总结报告内容包括：(1)课题名称；(2)内容摘要；(3)设计指标(要求)；(4)系统框图；(5)各单元电路设计、参数计算和元器件选择；(6)画出完整的电路图，并说明电路的工作原理；,2023/9/27,(7)组装调试；包括使用的主要仪器、仪表，调试电 路的方法和技巧、测试的数 据和波形并与计算结果比较分析，调试中出现的故障、原因及排除方法；(8)实际PCB图或布线图；(9)电路的特点和方案的优缺点，提出改进意见和展望；(10)设计结果与数据处理；(11)列出参考文献；(12)设计报告的设计观点、理论分析、方案结论、计算等必须正确，尽量做到纲目分明、逻辑清楚、内容充实、轻重得当、文字通顺、图样清晰规范。,2023/9/27,五 课程选择题目,题目1热释红外照明灯控制器设计题目2锂离子电池充电器设计题目3射频感应电子门锁题目4太阳能自动跟踪控制器设计题目5热释电红外孩童监护器设计题目6超声波电子驱蚊器设计题目7简易计数式频率计设计题目8电子变压器设计题目9防盗电子狗设计题目10声光电子“骰子”设计,2023/9/27,题目11触摸式声光提示器设计题目12光控式电子发光追逐器设计题目13电子讲解员电路设计题目14红外和光照双控路障提示器设计题目15三色光交替流水闪光音乐树电路设计题目16 低成本4位数字式工频表题目17热释电红外门迎电路设计题目18触摸式声光提示游戏电路题目19房间取电、用电控制器设计题目20红外反射式音乐喷泉定时控制器,2023/9/27,题目21 演讲定时声光告诫器设计题目22电器定时断电控制电路题目23红外光控自动冲水器题目24高精度定时器题目25农用土壤湿度控制电路题目26可靠的可燃性气体报警器题目27光控触摸式多用电源开关题目28家用数字式能耗检测器题目29车辆倒车防撞告警器题目30超声波多普勒效应防盗报警器,2023/9/27,题目31剩余时间定时器题目32数字式波形信号发生器题目33单次触发的固体定时继电器题目34烟雾报警器设计题目35珍贵物品防接近声光报警器题目36优先电子呼叫器题目37数控直流稳压电源题目38电子驱鸟器题目39农作物自动防霜控制器题目40电子驱鼠器,2023/9/27,题目41沼气泄露报警器题目42温湿度超限报警器题目43电缆防盗割报警器题目44声、光、触摸三控时延照明灯题目45微波传感自动灯题目46视力保健灯题目47电子密码锁题目48超声波测距仪设计题目49直流电机调速控制器题目50汽车用DC/AC逆变器,2023/9/27,题目51航标灯控制器题目52声控防盗报警器题目53无线数显温度监控器题目54磁场强度测量仪题目55超短波物品遗留提醒器题目56无线多路遥控灯开关题目57连续可调稳压电源题目58红外线多路编码遥控灯开关题目59:袖珍型情绪放松器/静思器设计 题目60:盲人用电子指南音响器设计,2023/9/27,题目61:地下金属探测雷达题目62:LED数字显示“L、C”表的设计制作 题目63:激光通信演示装置的设计制作 题目64:盲人用电子温度计的设计制作 题目65:电热装置过零调功器的设计制作题目66:防晕车仪的设计制作 题目67:省电的LED调光台灯的设计题目68:磁场剌激式生物反馈心态调节器的设计制作,2023/9/27,六 经典电路模块分析,a、低电平驱动发光二极管,（1）开关量驱动输出接口电路（轻负载）,b、高电平驱动电路？,6.1 驱动负载,2023/9/27,（2）驱动继电器（感性负载）,二极管D的作用是什么？,2023/9/27,（3）、大电流驱动（驱动电流数安培）,当输出功率较大时，输出级的推动级，即末前级也应该是一个功率放大级。此时往往采用复合管，复合管有四种形式。,2023/9/27,模块1,6.2 电源电路,2023/9/27,模块2-78XX系列等(简称三端),模块1,模块2,V out,接地,2023/9/27,6.3信号处理电路,2023/9/27,6.4电路原理框架,电源电路,传感器,信号处理/其他功能,驱动,温度、湿度、微波、红外、光敏、气体等。,调制、解调、放大、比较、延时等。,继电器、LED、蜂鸣器、扬声器、音乐芯片电机等。,2023/9/27,七、电子设计中的一些新型器件知识和应用举例,1、常规无源器件：电阻、电容、电感等。应注意使用功率、工作频率、噪声系数、工作损耗等参数进行选择。,2023/9/27,2、常规有源器件：半导体晶体管、集成电路等。使用中应注意关键的直流、交流参数，器件手册中推荐使用的条件和典型应用电路等。例如：极限工作参数、测试工作条件等等。,2023/9/27,2、常规有源器件：半导体晶体管、集成电路等。使用中应注意关键的直流、交流参数，器件手册中推荐使用的条件和典型应用电路等。例如：极限工作参数、测试工作条件等等。,2023/9/27,3、新型器件与应用,A、气敏传感器-气敏电阻 有一种煤气泄漏报警器，在瓦斯泄漏后会报警，甚至启动脱排油烟机通风。这种报警器内就是装置了一种气敏电阻。这种半导体在表面吸收了某种自身敏感的气体之后会发生反应，而使自身的电阻值改变。它一般有四个电极，两个为加热电极，另两个为测量电极。气敏电阻根据型号对不同的气体敏感。有的是对汽油，有的是对一氧化碳，有的是对酒精敏感。,2023/9/27,B、湿敏电阻湿敏电阻对环境湿度敏感，它吸收环境中的水分，直接把湿度变成电阻值的变化。,2023/9/27,C、压敏电阻 压敏电阻用作电路的过压保护。将压敏电阻和电路并联，其两端电压正常时电阻值很大，不起作用。一旦超过保护电压，它的电阻值迅速变小，使电流尽量从自己身上流过（很有牺牲精神！），从而保护了电路。正规的电话机中少不了压敏电阻，其实你家的电视机中也有这东西。,2023/9/27,D、霍尔器件 霍尔器件几乎是每台计算机中都用的器件，另外在各种精密的工业设备中也有它的身影。它主要用来检测磁力，而且基本上都是以“集成霍尔传感器”的形式出现。用高灵敏的霍尔器件还可以制作电子罗盘呢。,当喇叭上的磁铁靠近或移开霍尔芯片时就会交替输出方波脉冲！,2023/9/27,E、热释电红外探测器：利用人体发出的红外线进行检测，产生电信号输出，常用于防盗报警等电路中。,2023/9/27,F晶闸管(可控硅)SCR,能在高电压、大电流条件下工作，具有耐压高、容量大、体积小等优点，它是大功率开关型半导体器件，广泛应用在电力、电子线路中。,2023/9/27,G可控硅内部结构和符号,2023/9/27,单向可控硅导通和关断条件：,状 态 条 件 说 明从关断到导通 1、阳极电位高于是阴极电位 2、控制极有足够的正向电压和电流 两者缺一不可维持导通 1、阳极电位高于阴极电位 2、阳极电流大于维持电流 两者缺一不可从导通到关断 1、阳极电位低于阴极电位 2、阳极电流小于维持电流 任一条件即可,2023/9/27,观察单向晶闸管的工作特性,2023/9/27,G、喇叭，蜂鸣器，MIC：,2023/9/27,光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。,H、光电耦合器：,2023/9/27,工作原理：,在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。,2023/9/27,光电耦合器的应用光电隔离接口,光电耦合器用于隔离、控制作用高低电平转换、线性控制。可以实现“电气隔离”的信号传输,2023/9/27,八、设计题目介绍,2023/9/27,8.1设计示例,烟雾报警器红外线探测防盗报警器,2023/9/27,烟雾报警器电路,烟雾报警器由烟雾检测器、单稳态触发器、语言发生器和功率放大电路组成。,2023/9/27,烟雾报警器工作原理,气敏传感器末检测到烟雾时，其A、B 两端之间阻值较大，IC1 的2 脚为高电平(高于2Vcc/3)，3 脚输出低电平，语音发生器电路和音频功率放大电路不工作，BL 不发声。在有人吸烟、气敏传感器检测到烟雾时，其A、B 两端之司的电阻值变小，使IC1 的2脚电压下降，当该脚电压下降至VCC/3 时，单稳态触发器翻转，IC1 的3 脚由低电平变为高电平，该高电平经R3 限流、C2 滤波及VS 稳压后，产生4.2V 直流电压，供给语音集成电路IC2 和晶体臂。IC2 通电工作后输出语音电信号，该电信号经V 和IC3 放大后，推动BL 发出请不要吸烟!的语音警告声。,2023/9/27,烟雾报警器元器件选择,Rl-R7 选用1/4W 碳膜电阻器或金属膜电阻器。RP1 和RP2 可选用小型线性电位器或可变电阻器。C1、C2 和C4 均选用耐压值为16V 的铝电解电容器；C3 选用独石电容器。VS选用1/2W、4.2V 的硅稳压二极管。V 选用S9013 或C8050 型硅NPN 晶体管。IC1 选用NE555型时基集成电路；IC2 选用内储“请不要吸烟!”语音信息的语音集成电路；lC3 选用WVH68型升压功放厚模集成电路。BL 选用8、1-3W 的电动式扬声器。气敏传感器选用MQK-2型传感器。,2023/9/27,烟雾报警器调制,该禁止吸烟警示器，可以作为烟雾报警器来检测火灾或用作有害气体、可燃气体的检测报警。调整RP1 的阻值，可改变气敏传感器的加热电流(一般为130mA 左右)。调整RP2的阻值，可改变单稳态触发器电路动作的灵敏度。,2023/9/27,红外线探测防盗报警器,该装置由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路等组成。,2023/9/27,红外线探测防盗报警器工作原理,红外线探测传感器IC1 探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由IC1 的脚输出微弱的电信号，经三极管VT1 等组成第一级放大电路放大，再通过C2 输入到运算放大器IC2 中进行高增益、低噪声放大，此时由IC2脚输出的信号已足够强。IC3 作电压比较器，它的第脚由R10、VD1 提供基准电压，当IC2脚输出的信号电压到达IC3 的脚时，两个输入端的电压进行比较，此时IC3 的脚由原来的高电平变为低电平。IC4 为报警延时电路，R14 和C6 组成延时电路，其时间约为1 分钟。当IC3 的脚变为低电平时，C6 通过VD2 放电，此时IC4 的脚变为低电平，它与IC4 的脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时，IC4 的脚变为高电平，VT2 导通，讯响器BL 通电发出报警声。人体的红外线信号消失后，IC3 的脚又恢复高电平输出，此时VD2 截止。由于C6 两端的电压不能突变，故通过R14向C6 缓慢充电，当C6 两端的电压高于其基准电压时，IC4 的脚才变为低电平，时间约为1 分钟，即持续1 分钟报警。由VT3、R20、C8 组成开机延时电路，时间也约为1 分钟，它的设置主要是防止使用者开机后立即报警，好让使用者有足够的时间离开监视现场，同时可防止停电后又来电时产生误报。该装置采用912V 直流电源供电，由T 降压，全桥U 整流，C10 滤波，检测电路采用IC5 78L06 供电，交直流两用，自动无间断转换。,2023/9/27,元器件选择,IC1 采用进口器件Q74，波长为910um。IC2 采用运放LM358，具有高增益、低功耗。IC3、IC4 为双电压比较器LM393，低功耗、低失调电压。其中C2、C5 一定要用漏电极小的钽电容，否则调试会受到影响。R12 是调整灵敏度的关键元件，应选用线性高精度密封型。其它元器件按电路图所示选择即可。,2023/9/27,调试,制作时，在IC1 传感器的端面前安装菲涅尔透镜，因为人体的活动频率范围为0.110Hz，需要用菲涅尔透镜对人体活动频率倍增。安装无误，接上电源进行调试，让一个人在探测器前方710m 处走动，调整电路中的R12，使讯响器报警即可。其它部分只要元器件质量良好且焊接无误，几乎不用调试即可正常工作。本机静态工作电流约10mA，接通电源约1 分钟后进入守候状态，只要有人进入监视区便会报警，人离开后约1 分钟停止报警。如果将讯响器改为继电器驱动其它装置即作为其它控制用。,2023/9/27,8.2 创新,电路实现方法创新应用背景创新包装创新其他,2023/9/27,红外,2023/9/27,触摸电极,2023/9/27,光敏,2023/9/27,微波或超声波,2023/9/27,气体、温度、湿度,2023/9/27,8.3 所有题目基本介绍,2023/9/27,2023/9/27,2023/9/27,2023/9/27,2023/9/27,2023/9/27,2023/9/27,2023/9/27,2023/9/27,2023/9/27,2023/9/27,2023/9/27,2023/9/27,2023/9/27,2023/9/27,ENDThank You！,
