第4章实用电子电路设计与制作课件.ppt

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1、第4章 实用电子电路设计与制作,4.1 集成可调直流稳压电源4.2 集成功率放大器4.3 函数信号发生器4.4 数显抢答器4.5 超温报警4.6 触摸与声光报警电路,第4章 实用电子电路设计与制作,4.7 逻辑笔4.8 二路防盗声光报警电路4.9 声光控制照明灯开关4.10 路灯开关模拟制作4.11 热释电红外报警器4.12 市电过、欠电压保护电路,下一页,返回,第4章 实用电子电路设计与制作,4.13 用电负载限制电路4.14 电子生日蜡烛电路4.15 数控直流稳压电源电路4.16 触摸消隐4.17 频率计4.18 简易声控照明电路,下一页,返回,上一页,第4章 实用电子电路设计与制作,4.

2、19 电风扇温控调速电路4.20 闪烁警示灯电路4.21 电流流动方向演示电路,返回,上一页,下一页,4.1 集成可调直流稳压电源,4.1.1电路设计要求该直流稳压电源输出电压要求在1.515V之间连续可调，输出电流为200300mA。4.1.2电路设计及原理说明根据设计要求可选一种用集成稳压器件LM317制作的直流稳压电源。该电源输出电压可在1.2537V之间连续可调，输出最大电流可达1.5A，电路简单，效果良好。但本电路只要求其输出电压在1.515V之间连续可调，输出电流为200300mA，故电源变压器可用5W、220V/18V即可。,下一页,返回,上一页,4.1 集成可调直流稳压电源,图

3、4-1为本设计电源的电路原理图。交流220V市电经变压器变压（降压）、二极管桥式整流、电容C2滤波后送入LM317第3脚（输入端），第2脚输出稳定的直流电压。第1脚为调整端，调整端与输出端之间为1.5V的基准电压。为了保证稳压器的输出性能，R2阻值应小于240。为了使输出电压可调，调整端与地之间接可变电阻器RP1，改变RP1阻值即可改变输出电压。输出电压计算公式为 Uo=1.25（1+ RP1/R2）。C1用于滤除由交流市电引入的高频干扰，选用瓷介电容器。C2（1000uF）组成电容滤波电路，C3（10uF）用于旁路基准电压的纹波电压，提高稳压电源的纹波抑制性能。在使用中，若负载为500500

4、0PF的容性负载，稳压器的输出端会发生自激现象，电解电容器C4（220uF）正是为此而设，它可进一步改善输出电压的纹波。,下一页,返回,上一页,4.1 集成可调直流稳压电源,VD5、VD6是保护二极管，若输入端发生短路，C4的放电电流会反向流经LM317，使LM317有可能被冲击而损坏。VD5的接入可旁路反向冲击电流，使LM317得到保护。同理，若输出端短路，C3上的放电电流被VD6短路，从而起到保护LM317的作用。图中R1与LED1构成工作指示电路，当电源线插上市电插座后，若变压、整流、滤波、稳压正常时，发光二极管LED1发光，R1为LED1的限流电阻。4.1.3 元件选择（1） VD1V

5、D4为IN4007整流管，VD5、VD6选用开关二极管IN4148。（2） R1：1k，R2：200，RP1：4.7k。（3) C1选用瓷介电容，C2选用耐压大于50V的电解电容器，C3、C4选用耐压大于25V的电解电容器。,下一页,返回,上一页,4.1 集成可调直流稳压电源,4.1.4 电路制作与调试 把所有的元器件及变压器都设计、安装在专用的万能板或印制电路板上。制作时，LM317外配散热器使用，注意散热器要放在电路板边沿，可调电阻器也要方便调节。焊接时，应使R2、C2、C3尽可能靠近LM317的引脚。检查元器件焊接无误后，用万用表R10电阻档测试电源输出正、负极间电阻值，应有几十至几百欧

6、姆（不能为0）。然后将变压器的电源插头插入220V的交流电源插座上，印制板上发光管发亮，表明电源接通。再用万用表直流电压档接在电源输出正、负极上，调节可变电阻器，万用表所测电源输出电压应随之改变，制作即结束。,返回,上一页,4.2 集成功率放大器,4.2.1电路设计要求采用双电源供电，要求输出功率大于5W、保真性好、稳定性高。4.2.2电路设计及原理说明集成电路TDA2030是一块高保真集成音频功率放大器芯片，它输出功率大于10W，频率响应为101400Hz，输出电流峰值可达3.5A，符合本电路设计要求。图4-2所示为本制作的电路图。集成电路TDA2030内部电路包含有输入级、中间级、输出级及

7、短路保护、过热保护电路。RP1是音量调节电位器，C1为输入耦合电容器，R1为TDA2030同相输入端偏置电阻。R2、R3、C2为负反馈电路，其中C1仅起隔直流通交流作用，使电路直流为100%的负反馈，确保直流工作点稳定性好。,下一页,返回,4.2 集成功率放大器,而交流负反馈的强弱及闭环增益决定于R2与R3的阻值，该电路的闭环增益为（R2+R3）/R2=（0.68+22）/0.68=33.3倍。C4、C5为电源的高频旁路电容，防止高频自激。R4、C3用以在电路接有感性负载扬声器时，确保高频的稳定性。VD1、VD2为TDA2030的保护二极管，起钳位作用，防止输出电压峰值过高损坏TDA2030。

8、4.2.3 元件选择（1） VD1、VD2选用二极管IN4148。（2） R1：22k，R2：680，R3：22k，R4：1，RP1：10k。（3） C3、C4、C5选用瓷片电容，C1、C2选用电解电容器。（4） B：8、15W全频扬声器。,下一页,返回,上一页,4.2 集成功率放大器,4.2.4 电路制作与调试 把所有的元件都设计、安装在万能板或印制电路板上。注意TDA2030需要加散热片，其负电源的引脚应与散热器相连，散热器远离其他元件为妥。,返回,上一页,4.3 函数信号发生器,4.3.1电路设计要求设计一款函数信号发生器电路，使该电路能自动生成频率在一定范围内连续可调的正弦波、三角波及

9、方波等电压信号。4.3.2电路设计与原理说明根据设计要求可设计如图4-3所示函数信号发生器电路。该电路由集成运算放大器与三极管差分放大电路共同组成。图中比较器IC1A与积分器IC1B组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波。C1为加速电容，可加速比较器的翻转。三角波-正弦波的变换由差分放大器完成。只要电路接线正确，加上电后，UO1的输出为方波，UO2的输出为三角波，微调RP1使三角波的输出幅度满足设计指标要求，调节RP2，则输出频率在对应波段内连续可变，RP3调节三极管的幅度，RP4调整电路的对称性，其并联电阻R9用来减少差分放大器的线性区。,下一页,返回,4.3 函数信号发生器,4.3.3

10、元件选择（1） IC1：LM358双运算放大器。（2） V1、V2、V3、V4：可选用NPN型小功率三极管9014。（3） R1、R2、R5：10 k，R3：20 k，R4：5.1 k。其他的元器件可参考原理图中的参数进行选择。 4.3.4 电路制作与调试根据原理图将电路设计安装在万能板或印制电路板上，注意把可调电阻器放在电路板边沿，使之调节方便。安装完毕并检查无误后，用示波器观测其输出的波形。,返回,上一页,4.4 数显抢答器,4.4.1电路设计要求 设计制作一个简易实用的8路数字显示抢答器。要求该电路具有抢答、编码、优先、锁存、数显及复位等功能。4.4.2电路设计与原理说明 根据设计要求，

11、可选用一片含BCD-七段锁存/译码/驱动电路于一体的芯片CD4511作为核心的电路。图中SB1SB8组成18路抢答键，D1D12组成数字编码器，任意抢答键按下，都须通过编码二极管编成BCD码，将高电平加到CD4511所对应的输入端。从图4-4可看出，引脚6、2、1、7分别为BCD码的D、C、B、A位（D为高位，A为低位，即D、C、B、A分别代表BCD码8、4、2、1位）。,下一页,返回,4.4 数显抢答器,例如当SB8键按下，则高电平仅通过一只二极管加到CD4511的6脚，而2、1、7脚，保持低电平，此时CD4511输入的BCD码为 “1000”。又如当SB5键按下，此时高电平便通过两只二极管

12、加到CD4511的2脚与7脚，而6、1脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码“0101”。依此类推，按下第几号抢答键，输入的BCD码就是按键的号码并自动地由CD4511内部电路译码为十进制数在数码管上显示。由于抢答器都是多位的（满足多位参赛者抢答的要求），这就有一个判定先后的优先锁存电路，确保第一个抢答号码被锁存，且数码管显示该号码，同时拒绝后面抢答信号的干扰。CD4511内部电路与V1、VD13、VD14、R7、R8组成的控制电路可完成这一功能。当抢答键都未按下时，因CD4511的BCD码输入端都有接地的电阻（10 k），所以此时BCD码输入端为“0000”，则CD4511输出端a、b、

13、c、d、e、f均为高电平，g为低电平。,下一页,返回,上一页,4.4 数显抢答器,通过对09这10个数的分析可以得到，只有当数字为“0”时，才出现为d高电平而g为低电平，这时V1导通，VD13、VD14的阳极均为低电平，使CD4511的5脚，即LE端为低电平，这种状态下CD4511没有锁存且允许BCD码输入。在抢答准备阶段，主持人会按复位键，数显为“0”状态，此时，抢答开始，当SB1SB8任一键按下时，CD4511输出端d为低电平或输出端g为高电平，这两种状态必有一个存在或都存在，使CD4511的LE端（第5脚），由“0”“1”反应抢答信号的BCD码允许输入，并使CD4511的a、b、c、d、

14、e、f、g七个输出状态锁存，且保持LE为“0”时输入的BCD码显示状态。例如SB1键第一个按下，数码管应显示“1”，此时仅b、c为高电平，而d 为低电平。此时三极管V1的基极为低电平，集电极为高电平，经VD13加至CD4511第5脚，即LE“0”“1”状态。则在LE为“0”时输入给CD4511的第一个BCD码数据，被判定优先锁存。所以数码管显示对应的SB1键送来的信号,SB1键之后任意按键信号都不显示。,下一页,返回,上一页,4.4 数显抢答器,为了进行下一题的抢答，主持人须先按下复位键SB9，清除锁存器内的数据，数码管先是消隐一下,再复显“0”状态。此后，若SB5键第一个按下，这时数码管应显

15、数为“5”，与此同时CD4511的输出端14脚g为高电平（10脚d为低电平，12脚b为低电平，VD13截止），并通过VD14使CD4511的第5脚为高电平，此时LE由“0”“1”状态，于是电路判定优先锁存，后面其它的按键信号被封锁。由此可见电路一旦判定“优先锁存”后，任何抢答键均失去作用。本电路除核心电路外，还有电源电路和讯响电路。电源电路采用LM317构成直流可调稳压电源，提供8V左右的直流电压给核心电路与讯响电路（UDD=8V），这两部分的接地端（GND）彼此相连。,下一页,返回,上一页,4.4 数显抢答器,抢答器的讯响电路由多谐振荡电路稍作改进成音频多谱振荡器，其中R16=R17=10

16、k，扬声器（1/4W、8）通过100uF电容接在NE555的3脚与地（GND）之间，C=0.1uF，而R16没有直接电源VCC，而是通过4只IN4148组成的二极管或门电路，4只二极管的阳极分别接CD4511的1、2、6、7引脚。任何抢答按键按下，讯响电路都能振荡发出讯响声。4.4.3 元件选择1） 二极管选用IN4148，三极管选用9014 。2）SB1SB9选用按钮开关。3） 数码管选用共阴极数码管。4）扬声器选用1/4W、8。5）IC1选用CD4511，IC2选用NE555。其它元器件选择可参照电路图。,下一页,返回,上一页,4.4 数显抢答器,4.4.4 电路制作与调试8路数显抢答器可

17、焊在一块电路板上。为了操作的方便，按键SB1SB8及扬声器用适当长度的导线连接到电路板相应的接点上。只要整个电路元件良好，装配无误，本制作一般不必调试，当电路通电，按下任意抢答键，就能听到扬声器发出讯响声，同时数码管显示相应按键的号码。为了兼顾电路的正常工作及声音清脆，通常输入电压应选用8V的直流电源。,返回,上一页,4.5 超温报警,4.5.1电路设计要求设定一上限温度，当电路通电后，在规定温度内电路正常工作，但当温度一旦超出上限温度时，便立即断电并报警。为了模拟上述电路过程，将题目进行如下修改：用数显电路代替电路工作，当电路通电工作后，在规定温度内电路会周而复始地按顺序“0-1-2-4-8

18、-0-8-4-2-1”显示数字；用插上电源的电烙铁（20W或25W）代替发热件，当发热电烙铁靠近热敏元件，约几秒钟后，热敏元件感受的温度超过温度的上限，温控电路便工作，首先切断发热元件电源，红色发光二极管点亮，1秒钟后再切断数显电路的电源，数显电路停止工作，并同时发出报警声。随后电烙铁远离热敏元件，让其所感受的温度在上限温度以下，温控电路恢复常态，红色发光二极管熄灭，电烙铁重新得电、报警声停，数显电路重新工作。当电烙铁再次靠近热敏元件，重复上述过程。,下一页,返回,4.5 超温报警,4.5.2电路设计及原理说明分析题意，根据设计要求可设计如图4-5和图4-6所示超温报警电路。该电路工作原理如下

19、：电路采用9V直流电源供电；XS为发热件电烙铁（20W或25W）的电源插座 ；IC1A、IC1B为电压比较电路，R1、RP1与R9、RP2分别为IC1A、IC1B的反相输入端提供比较基准电压。当工作温度在规定范围内，相当于电烙铁远离热敏元件RT，RT阻值较大，IC1A的1脚输出低电平，IC1B的7脚也为低电平，三极管V1、V2截止，继电器K1、K2的线圈无电流通过，它们的动接点不动作。9V电压经K22-1给IC2、IC3及数码管供电，IC1B的3脚输出经K21-1传递给IC2。IC2 振荡器，其振荡频率由RP3、R7、C5决定，IC3为十进制计数/分频器，IC2的振荡波形（矩形波）输到IC3的

20、CP端，IC3对矩形脉冲计数，其输出经VD2VD9至译码驱动器CD4511，数码管按顺序“0-1-2-4-8-0-8-4-2-1”显示。,下一页,返回,上一页,4.5 超温报警,若将发热的电烙铁靠近热敏电阻RT，几秒钟后热敏电阻受到较高的温度的影响，其阻值突然下降，使R5两端的电压下降，RP2两端电压上升，则IC1A的同相端电压大于反相端电压，IC1A的1脚输出高电平，这电压一路输给V1的基极，另一路经延时电路R4、C2输给IC1B的同相端，使IC1B的同相端电压大于反相端电压。于是V1、V2的基极都得到高电平而导通，使电磁继电器的线圈有电流通过，动接点动作，K1的动接点脱开K1-1而与K1-

21、2接通，红色发光二极管得电发光。K2的两组动接点都动作，其中K21的动接点脱离K21-1而与K21-2接触，IC2的振荡输出给有源讯响器发出断续报警声，在K21动作的同时K22的动接点也动作，脱离K22-1，使IC3的CP端无输入脉冲的同时，IC3、IC4及数码管没有工作电源，不显任何笔划。随后，将电烙铁运离RT，则RT感受的温度降低，阻值又变大，导致V1、V2截止，K1、K2的线圈失电无电流流过，它们的动接点复位，讯响器停止报警，数显电路重新工作，按顺序周而复始地显示“0-1-2-4-8-0-8-4-2-1”。,下一页,返回,上一页,4.5 超温报警,4.5.3 元件选择（1）IC1：LM3

22、24。（2）IC2 ：NE555。（3）IC3：CD4017。（4）IC4：CD4511。其它元件选择可参照原理图。4.5.4 电路制作与调试把电路元件按设计要求安装在万能板或印制电路板上。由于电路元件比较多，制作时应注意电路的合理排版，可调电阻器要方便调节。,返回,上一页,4.6 触摸与声光报警电路,4.6.1电路设计要求设计一触摸声光报警电路，电路的声光信号有无，可通过手指触摸去控制。4.6.2电路设计及原理说明根据要求可选用六反相器CD4069芯片为核心进行设计。具体电路如图4-7所示，触摸声光发生器由触摸记忆开关和音频振荡器两部分组成，反相器IC1、IC2、IC3构成触摸记忆开关，S为

23、触摸电极片。假定初始状态是反相器IC1输入端1脚为低电平，经三级反相后6脚输出高电平，发光二极管LED导通发光，VD反相截止，反相器IC4、IC5组成的振荡器起振，10脚输出的音频振荡信号经R5送至V放大，扬声器B2就发出响亮的“嘟”音频响声。同时电容C1因2脚为高电平而充满电荷。故C1的左端即触摸电极片S的下电极为高电平。,下一页,返回,4.6 触摸与声光报警电路,如果这时用手指按住电极S，则C1左端的高电平就通过人体电阻和C2加到反相器的输入端5脚，使5脚为高电平，反相后6脚输出低电平，振荡器停振，此时，LED发光二极管熄灭，同时二极管VD导通，反相器IC4输入端9脚被钳位低电平，振荡器停

24、振，B2不发声。同时4脚为高电平经电阻R2反馈到反相器的1脚，使1脚为高电平，所以即使人手离开电极S后，1脚仍能保持高电平不变，电路的状态就被记忆下来。这时2脚为低电平，C1储存的电荷就通过R1向2泄放，使C1的左端变为低电平。再用手按一下电极S，LED又会被点亮，扬声器又会发声。这是因为手指按住S时，C1左端的低电平通过人体电阻和C2加到5脚，反相后6脚输出高电平，使LED导通发光，VD截止，振荡器又起振，扬声器又发声。图中B1为蜂鸣器，若用B1代替B2，则可由反相器IC5的输出10脚直接驱动蜂鸣器发出响声。如上所述，电路的声光信号有无，可通过手指触摸S去控制。,下一页,返回,上一页,4.6

25、 触摸与声光报警电路,4.6.3 元件选择（1）V：可选三极管9013。（2）IC1：选用CD4069。（3）VD: 选用二极管 IN4148。（4） C2 、C3瓷介电容，C1、C4选用耐压大于25V的电解电容器。其它元器件可参考电路图中的参数进行选择。4.6.4 电路制作与调试 由于本电路结构简单，只要元器件符合要求、焊接无误，一般不需调试即能正常工作。但如果你觉得扬声器发声频率不理想，可改变C3和R4的大小即可。,返回,上一页,4.7 逻辑笔,4.7.1电路设计要求要求制作的逻辑笔能方便地显示四种逻辑状态。即当被测电压uI为直流低电平(uI0.4V)时，显示“0”;当被测电压uI为直流高

26、电平(uI1/2VCC)时，显示“1”，当被测电压uI为交流电平时(uI18V)，显示“P”；当输入为高阻态时，不显示。4.7.2电路设计及原理说明根据设计要求可设计如图4-8逻辑测试笔电路。整个电路主要由三极管V1 、V2 、CD4511、数码管等元器件组成。当输入电平低于0.4V时，三极管V1截止，IC1输入端A、D为低电平，B、C为高电平，则IC1的输出端a、b为低电平，c、d、e、f、g为高电平。由于IC1的输出端a、f未接数码管，数码管只有c、d、e、f、g为高电平，因为数码管做了倒置，故显示状态为上半部的0。,下一页,返回,4.7 逻辑笔,当输入为高电平时，三极管V1饱和，uI通过

27、二极管VD1加入，使IC1输入端A、B、C、BI均为高电平，D为低电平，相当于DCBA输入为0111状态，IC1输出端d、e、f、g为低电平，a、b、c为高电平，由于IC1输出端a未接数码管，数码管上只有b、c极得到高电平，故显示1。当输入端为高阻态时，三极管V1饱和，IC1各输入端A、B、C、D、BI均为低电平。故IC1各输出端均为低电平，数码管不显示。当输入为交流信号时，若频率较高时，数码管显示P，频率较低时，P字作闪烁显示。三极管V1与发光二极管LED等组成恒流源，电容C1为加速电容使测试笔能测试较高的频率。电容C2为储能电容。,下一页,返回,上一页,4.7 逻辑笔,4.7.3 元件选择

28、（1） V1、V2：可选三极管9014。（2） IC1：选用COMS集成BCD-七段锁存/译码/驱动器CD4511。（3） VD1：选用二极管2AP9。（4） 数码管：共阴极数码管。（5） C1、 C2瓷介电容，C3选用耐压大于25V的电解电容器。其他元器件可参考电路图中的参数。4.7.4 电路制作与调试 制作时，可将所有元器件焊接在一块小长方形的电路板上，外形做成笔的形状。由于电路简单，只要整个电路元件良好，装配无误，一般不需调试即可使用，但必须注意被测电压的范围 。,返回,上一页,4.8 二路防盗声光报警电路,4.8.1电路设计要求设计一款具有二路防盗声光报警功能电路（该电路采用断线报警形

29、式）。4.8.2电路设计及原理说明 图4-9为设计的二路防盗声光报警电路原理图，现以第一路为例，说明其工作原理，另一路与它相同。V1为控制管，在警戒状态时，由于控制引线将A、B两端相连（视为短路），所以三极管V1处于截止状态，可控硅VS1控制极无触发电压，故不导通。Vk点电位为零，或门输出端Vd点电位亦为零，报警区域显示发光二极管LED1不发光。同时电子开关管V3亦截止，报警发声部分无电源而不工作。,下一页,返回,4.8 二路防盗声光报警电路,当出现盗情时，置于暗处的控制引线开关被撞开，造成图中A、B两端开路。V1管瞬间由原来截止变为导通，触发VS1控制极，VS1导通。此时Vk点电位约为6V，

30、由于Vk点电位升高，使得LED1被点亮，指示出被盗区域。同时，Vd点电位亦升高，三极管V3导通，报警发声部分发出变调警笛声，进行报警，引起值班人员注意。每一路VS晶闸管控制极加有一电容，用于抗外界干扰。V3导通后，由V6、V7组成的音频振荡器发出一种音频声，同时V4、V5组成的无稳态多谐振荡器按一定的周期和规律变化，故报警发声部分可发出双频率声音。4.8.3 元件选择（1）V1V6：选用9014NPN型三极管。（2）V7：选用9015PNP型三极管。,下一页,返回,上一页,4.8 二路防盗声光报警电路,（3）VS1VS2：选用MCR100-6型单向晶闸管。（4）VD1VD3：选用1N4148型

31、二极管。（5）B：选用8的扬声器。其他元器件参数如4-9图所示。4.8.4 电路制作与调试 制作时注意单向可控硅的极性，如果觉得扬声器发出的声音不理想，可以改变C4，C5的大小来调节，其它部分一般不需调试。,返回,上一页,4.9 声光控制照明灯开关,4.9.1电路设计要求设计一声光控制照明灯开关电路，实现白天自动关灯，夜晚声控灯亮，延时约50秒后灯灭。4.9.2电路设计及原理说明根据设计要求可选用CD4011芯片为核心制作如图4-10电路。图中集成电路IC1A和IC1B接成与门输入，用以鉴别输入动态。按逻辑功能只有当IC1A的两输入端都呈高电平时，IC1B的输出端为高电平，再经IC1C、IC1

32、D两级反相后触发晶闸管VS导通、接通灯L。白天因光敏电阻RG受光线照射电阻变小，IC1A的输入脚1脚呈低电位、IC1D的输出端为低电平，VS阻断、灯L熄灭，这时无论有多大声响都不会亮灯。,下一页,返回,上一页,4.9 声光控制照明灯开关,到夜晚RG的阻值随光线减弱而增大，IC1A的输入脚1脚变成高电平，当有人走动的脚步声传到传声器BM时，声波转换成电信号经三极管V1放大，使IC1A的输入脚2脚电位也由低变高，IC1B输出高电平，通过二极管VD1向C2迅速充电到阈值电压，IC1D输出高电平，VS导通、灯亮。人过声息，IC1B输出电平变低，由C2电压维持IC3输入高电平，IC1C、IC1D输出状态

33、不变、灯不熄。这时由VD1隔离C2经R5缓慢放电，约50秒后，电压降到关断电压值时IC1C、IC1D翻转、VS截止、灯自动熄灭。二极管VD2VD5将串接灯泡的220V交流市电经桥式整流与晶闸管VS形成回路，同时由R7，DW限流稳压，向CD4011等部分的电路提供约7.5V直流电压和0.7mA工作电流。本制作静态功耗甚微。,下一页,返回,上一页,4.9 声光控制照明灯开关,4.9.3 元件选择（1） V1: 选用放大倍数大于100的小功率三极管9013。（2） VD1：选用二极管IN4148； VD2VD5选用二极管IN4007。（3） C1为瓷介电容，C2 、C3选用耐压大于25V的电解电容。

34、（4） VS: 选用97A6型双向晶闸管。（5） IC1: CD4011。（6） DW: 7.5V稳压管。（7） 驻极体传声器BM：选用CM1-8W型高灵敏传声器。（8） RG：为亮阻小于1k,暗阻大于2M的MG45型光敏电阻。其它元器件可参考电路图4-10中的参数进行选择。,下一页,返回,上一页,4.9 声光控制照明灯开关,4.9.4 电路制作与调试 只要元器件符合要求，本制作装好即能工作。但由于元器件性能及参数误差，如导致出现光控时间偏早或偏晚，可调节R4阻值，使RG两端的电压，在阀值附近变化。若声控灵敏度偏低，可适当增大R1阻值或更换高放大倍数的三极管，但灵敏度过高易受杂声干扰出现误触发

35、、误动作现象，应以适度为宜。若要变动延时的长短，可酌情改变C2的容量。,返回,上一页,4.10 路灯开关模拟制作,4.10.1电路设计要求某一镇街道路灯，以高压汞灯与钠灯交叉安排在街道两旁，为了节约用电，当行人稀少的后半夜，将钠灯关闭，仅保留汞灯。这就是说，傍晚全部亮，约6小时后隔盏关灯，第二天清早路灯全部关闭，傍晚路灯又自动开启，后半夜隔盏关灯，清早关闭，如此循环。为了设计方便，令红色发光二极管模拟高压钠灯，绿色发光二极管模拟高压汞灯，6秒钟模拟6小时，由于用的是发光二极管，则应按发光二极管的电性能采用直流供电。,下一页,返回,4.10 路灯开关模拟制作,4.10.2电路设计及原理说明 分析

36、题意，根据设计要求可设计如图4-11所示电路。该电路工作原理如下：1白天RG见日光（演示可用灯光替代），阻值很小，RG的分压很少，即CD4011的1、2脚为低电位，3脚为高电位，4脚为低电位，10脚为高电位，于是一方面CD4011的11脚为低电位，V1截止，继电器K1的线圈无电流通过，其动接点不动，常开点K1-2不得电，绿色发光二极管不亮；另一方面，由NE555构成的单稳态电路由于2脚为高电平，则3脚输出低电平，继电器K2的线圈无电流通过，红色发光二极管不亮，这就模拟白天路灯不亮的情景。,下一页,返回,上一页,4.10 路灯开关模拟制作,2随着傍晚天色渐渐变暗，RG失光（也可用电工黑胶布遮住R

37、G表面进行演示）阻值变大，VRG电位升高，即CD4011的1、2脚变为高电位，3脚变为低电位，4脚变为高电位，10脚变为低电位，此时CD4011的11脚为高电平，三极管V1导通，继电器K1的线圈有电流通过，动结点动作，脱离静接点K1-1，接触静接点K1-2，绿色发光二极管得电发亮（这就模拟着高压汞灯被点亮）；另外，在CD4011的10脚变为低电平的同时，意味着一负脉冲触发IC2的2脚，则IC2的3脚输出高电平，则继电器K2的线圈有电流通过，K2动接点动作，脱离静接点K2-1，接触静接点K2-2，红色发光二极管得电、发亮（这意味着高压钠灯被点亮）。,下一页,返回,上一页,4.10 路灯开关模拟制

38、作,3后半夜：当IC2的2脚获得负脉冲，红色发光管发亮的同时，IC2的6、7脚上电容C4也开始充电，约6秒（模拟6小时）钟后，C4充电电压2/3VDD（即8V），则IC2的3脚变为低电平，K2的线圈电流切断，K2的动接点便脱离K2-2，回到K2-1，使红色发光二极管失电不亮，（这就模拟后半夜隔盏关灯）4第二天清晨，此时回到了白天（演示时将黑胶布揭去，让RG见光），光敏电阻RG见光阻值变小，使RG的分压变为低电平，从而V1截止，绿色发光二极管失电不亮，与此同时IC2的2脚获得高电平，使IC2的3脚输出为低电平，K2的线圈无电流通过，确保了红色发光二极管失电不亮，即白天路灯全部关闭。,下一页,返回

39、,上一页,4.10 路灯开关模拟制作,4.10.3 元件选择（1） VD1VD4为IN4007整流二极管，DW选用3V的稳压管，红、绿发光二极管各9只。（2）V1选用小功率三极管9013，继电器选9V。 （3）IC1为CMOS二输入的四与非门CD4011，IC2为NE555 。（4）RG为亮阻小于1k，暗阻大于2M的MG45型光敏电阻。其它元器件可参考电路图4-11中的参数进行选择。4.10.4电路制作与调试 通电如果指示灯LED1没亮，可检查桥式整流二极管是否接反或稳压芯片7809三端是否焊接正确。若要提高发光管的亮度，可适当减小限流电阻R1、R3。,返回,上一页,4.11 热释电红外报警器

40、,4.11.1电路设计要求采用新型的敏感元件热释电红外线传感器，设计制作一款防盗报警电路。要求在210m范围内探测到人体所发出的红外线，从而控制报警器的工作。4.11.2电路设计及原理说明 根据设计要求设计如图4-12所示电路。该电路工作原理如下： IC1是一只热释电红外线传感器，它能以非接触形式检测出物体放射出来的红外线能量变化，并可将其转换成电信号输出。人体可辐射出中心波长为910um的红外线，而这种探测元件的波长灵敏度特性在0.220um范围内几乎是稳定不变的。在硅片表面上贴上截止波为710um的滤光片，使波长超过710um的红外线通过，而让小于7um的红外线被吸掉，于是就可得到只对人体

41、敏感的热释电红外线传感器。,下一页,返回,4.11 热释电红外报警器,在此波长范围内，光线不被空气所吸收，因而可以高效地侦测到红外线。如果利用菲涅尔透镜配合放大电路将信号放大6070dB，就可以探测到1020m处人的活动。如不加菲涅尔透镜，它的探测距离只有2m左右。当热释电红外线传感器IC1探测到人体红外线信号时，输出一个微弱的低频电信号，其频率大约为0.33Hz，由V1和IC2A等组成两级放大器将此信号放大。IC2B等组成电压比较器。设定一个参考电压，这一电压高出静态输出电压，有RP1调节。当没有探测到人体发出的红外线时，末级没有电压输出。一旦有人进入警戒区域时，传感器IC1便有信号输出，经

42、放大后，电压高于比较器所设定的参考电压，IC2B输出高电平，三极管V2饱和导通，继电器K得电吸合，接通报警装置报警。为防止开机时侦测到使用者的存在，电路设置了由V3等组成的开机延时电路，当开机时，V3导通，V2基极为低电平，使V2截止约20s时间，待使用者离开警戒区后电路才进入守候状态。,下一页,返回,上一页,4.11 热释电红外报警器,4.11.3元件选择（1）C1: 热释电红外线传感器，其接收波长为6.514um。（2）IC2：LM324。（3）V1、V2、V3可采用9013。（4）K可用9V的微型继电器,其他元件可参考原理图。4.11.4电路制作与调试由于本电路结构简单，又采用了高可靠的

43、集成电路及高灵敏度的传感器，一经装成，几乎不用调试即可正常工作。具体报警装置可根据实际情况选定。,返回,上一页,4.12 市电过、欠电压保护电路,4.12.1电路设计要求设计一电路，使其在市电电压低于或高于一定电压值时，能自动断开负载（用电器）的工作电源，以防止负载因过压或欠压而损坏。4.12.2电路设计及原理说明分析题意，根据设计要求可设计如图4-13所示电路。该电路工作原理如下：电源电路由电源变压器、整流桥堆、滤波电容器C1、电源调整管V1、稳压二极管DW和电阻器R3组成。电压检测电路由电阻器R1和R2、电位器RP1与RP2、非门集成电路CD4069（IC1AIC1C）和二极管VD5、VD

44、6组成。控制电路由晶体管V2 、电阻器R4和继电器K组成。,下一页,返回,4.12 市电过、欠电压保护电路,市电电压经变压器降压、整流桥堆整流及C1滤波后，其一路经V1、DW稳压调整为+12V电压，供给V2和CD4069使用；另一路经R1、RP1和R2、RP2分压后，为IC1B、IC1A等组成的电压比较器提供取样电压。当市电电压为190240V时，IC1B和IC1C均输出高电平，使VD5和VD6截止，V2饱和导通，K通电吸合，其常开触点将负载的工作电源接通。当市电电压低于下限电压（如190V）时， IC1A输出为高电平，IC1C输出为低电平，VD6导通，使V2截止，K处于释放状态，其常开触电断

45、开，切断负载的工作电源。,下一页,返回,上一页,4.12 市电过、欠电压保护电路,4.12.3 元件选择（1） VD1VD4为IN4007整流管，VD5、VD6选用开关二极管IN4148。（2） DW选用12V的稳压管。（3） C1选用耐压大于25V的电解电容器。（4） 继电器选用9V。其他元件可参考原理图。4.12.4电路制作与调试该电路制作完毕，调整电位器RP1的电阻值，可以设定保护器的上限电压值。调整RP2的电阻值，可以设定保护器的下限电压值。,返回,上一页,4.13 用电负载限制电路,4.13.1电路设计要求设计一电路，在负载功率超过限定值时，能切断用户电源，同时还具有防止偷电及短路保

46、护功能。4.13.2电路设计及原理说明分析题意，根据设计要求可设计如图4-14所示电路。该电路工作原理如下：用电负载限制电路由+12V稳压电路、过流检测电路和控制电路组成。+12V稳压电路由限压电容器C1、整流二极管VD1VD4、滤波电容器C2、稳压二极管DW组成。过流检测电路由电流互感器TA、二极管VD6与VD7、电容器C3 与C4和电位器RP1组成。控制电路由时基集成电路NE555、电阻器R1R3、发光二极管LED1与LED2、继电器K、电容器C4与C5和二极管VD5组成。,下一页,返回,4.13 用电负载限制电路,交流220V电压经C1降压、VD1VD4整流、C2滤波及DW稳压后，为NE

47、555提供+12V工作电压。在TA的初级绕组中有电流流过时，其次级绕组上会产生感应电压（初级绕组中流过的电流越大，其次级绕组上产生的感应电压越高）。其次级绕组上的感应电压经VD6整流、C3滤波、RP1分压后，通过VD7加至NE555的2脚和6脚。在负载功率（用户的用电功率）低于该电路的限定功率时，C4两端的电压低于4V（1/3 VCC），NE555处于稳态，其3脚输出为高电平，K通电吸合，其常开触点接通负载的供电电源，同时使LED2发光。,下一页,返回,上一页,4.13 用电负载限制电路,当负载功率超过限定功率，使C4两端的电压高8V（2/3 VCC）时，NE555内部的单稳态触发器翻转，由稳

48、态变为暂态，3脚由高电平变为低电平，使K处于释放状态，其常开触点将负载的供电电源切断。同时，LED1被点亮，LED2熄灭。随后，C4上所充电荷经R3放电，电路处于延时状态，C4两端电压开始缓慢下降。当C4两端电压低于4V时，NE555的3脚又输出高电平，K吸合，接通负载的供电回路。若此时负载功率已降至限定功率以下，则电路维持对负载供电；若负载功率仍高于限定功率，则NE555的3脚再输出低电平，使K处于释放状态，继续断电。,下一页,返回,上一页,4.13 用电负载限制电路,4.13.3 元件选择（1）VD1VD6为IN4007整流管，VD5选用开关二极管IN4148。（2）DW选用12V的稳压管

49、。（3）继电器选用9V。（4）电流互感器TA用5W变压器铁心制作：W1绕组用1.5mm的漆包线绕515匝，W2绕组用0.15mm漆包线绕1500匝。（5）C1 选用高压电容。其他元件可参考原理图。4.13.4电路制作与调试该电路制作完毕，调试时，先将电容器C4和电阻器R3断开，接入与所要限制的负载功率相同的用电器。 调节电位器RP1的电阻值，可使K处于释放状态，LED2被点亮。最后接上R3和C4即可。改变R3的电阻值或C4的容量，可以改变延时时间。,返回,上一页,4.14 电子生日蜡烛电路,4.14.1电路设计要求设计一电路使用CD4011数字集成电路等制作电子生日蜡烛，并具有一定的仿真性：火

50、柴点亮，风吹火熄。4.14.2电路设计及原理说明电子生日蜡烛分析题意，根据设计要求可设计如图4-15所示电路。该电路工作原理如下：声控电路由传声器BM、集成电路CD4011内部的与非门IC1A、IC1B和电阻器R1R3、电容器C1 C3组成。RS触发器电路由CD4011内部的与非门IC1C 与 IC1D、电阻器R4 与R5、温度传感器S、电位器RP1和电容器C4组成。声、光输出电路由晶体管V1 和V2、音乐集成电路IC、小灯泡L（仿真蜡烛的火焰）和压蜂鸣器B组成。,下一页,返回,4.14 电子生日蜡烛电路,刚接通电源时，电容器C4两端的电压不能突变，IC1C输出高电平，IC1D输出低电平，V1