由電壓比較器構成的光動報警器

1、模擬電子課程設計報告 題目名稱：由電壓比較器構成的光動報警器姓 名： 班 級： 學 號： 指導教師 ： 電氣與電子工程學院 2013年7月4日 摘要電子電路種類很多，設計方法也不盡相同，尤其是隨著集成電路的迅速發(fā)展，各種專用功能的新型器件大量涌現(xiàn)，使電路設計工作發(fā)生了巨大的變革。原始的分立元件電路的設計方法，已漸漸被集成塊直接組裝所取代。所以，要求設計者應把精力從單元電路的設計與計算，轉移到整體方案的設計上來，不斷熟悉各種集成電路的性能、指標，根據(jù)總體要求恰當選取集成器件，合理地進行連接實驗，完成總體的系統(tǒng)設計。本設計是一個由LM741集成運算放大電路組成的光動報警器，在設計中運用了比較器的知

2、識，結合放大電路與光敏電阻對光照的特殊反應實現(xiàn)光控。關鍵詞：LM741放大器、比較器、同相比例放大、光敏電阻、二極管、蜂鳴器目錄摘要2正文4一、設計要求4二、總體設計方案論證與選擇4三、單元電路設計與主要元器件選擇4四、設計方案5.總體電路圖：52分電路圖及原理說明：5五、電路焊接 .7焊接7六、問題分析7七、結果分析8課程設計評分標準9附錄10參考文獻10正文一、設計要求當光照達到某一門限以上時喇叭發(fā)出音樂報警；當光照低于門限值時音樂電路不工作。二、總體設計方案論證與選擇方案1：感光電路響應電路單限比較器方案2：感光電路放大電路響應電路單限比較器在設計時首先想到了使用方案1，在理論上可以實現(xiàn)

3、了電路的驅動，但在購買元件時，不能完全符合設計參數(shù)，尤其響應電路需要電壓很高，而穩(wěn)壓管的擊穿電壓也不能正好符合這一高電壓。如果不能很好的協(xié)調參數(shù)，就會對整個電路的靈敏度造成影響。為了提高整個電路的靈敏度就放棄此方案。 在方案2中克服了方案的不足，加入放大電路，可以對輸入到響應電路的電壓進行調解，方便實際應用。且放大電路簡單，元件易購買、便宜。三、單元電路設計與主要元器件選擇對感光電路，開始設想由電源接光敏電阻直接與后面的回路構成串聯(lián)關系，但經(jīng)模擬發(fā)現(xiàn)這樣就破壞了單限比較器，于是改用感光電路獨構成回路，去回路中電阻的分壓為比較器的輸入信號。模擬證明此法可行。比較器單元就選用單限比較器，此比較器接

4、觸多，理論知識學的充分，也剛好可以借此機會實踐一下理論與實踐的結合。比較器中比較電壓選用伏，是為了防止電路誤差過大引起電路靈敏度下降。由比較器的比較電壓確定感光回路的電源為伏。放大電路采用正相比例放大電路。不用反相比例放大是為了電路分析方便。至于響應電路部分，考慮成本問題，當然簡單一點，選用蜂鳴器來使用。不過在實際操作中，意外收獲了發(fā)光二極管這一分路，這樣整個電路就不只是在光照增強時報警，還可以在黑暗時變成光控燈，且這樣也不會改變電路的原功能。四、設計方案通過對各方案的模擬分析比較，最終選擇了方案2。.總體電路圖：.原理及說明：本圖有四部分構成。（1）感光電路。光敏電阻隨光照的增加電阻減小，在

5、中進行模擬用滑動變阻器代替光敏電阻進行仿真。（2）單限電壓比較器如圖所示即為單限電壓比較器，當當反相輸入電壓大于同相輸入電壓時，輸出端輸出電壓為-；當反相輸入電壓大于同相輸入電壓時，輸出端輸出電壓為+，下圖為在仿真時的示波器記錄的波形。（3）放大電路上圖即為放大電路。該放大電路的作用是將電壓放大。從而確保響應電路的正常運行。（4）響應電路。響應電路分為兩部分，當輸入正電壓時，lLED發(fā)光二極管開路，蜂鳴器工作發(fā)出“吱吱”的報警聲音，而當光照較弱輸入負電壓時，與蜂鳴器串聯(lián)的二極管斷路，蜂鳴器不工作，而放光二極管正向連接，發(fā)光。五、電路焊接對模擬成功的電路進行實物焊接時，要合理布線，盡可能的防止各

6、線之間的干擾。元件不要放置過緊，這樣方便焊接。在焊接集成電路時要見焊點盡可能的焊小一點，防止引腳間的短路。焊接時間不宜過長，以防元件過熱燒壞。六、問題分析.在電路設計時要充分考慮各單元的協(xié)調，否則會破壞其他單元的正常工作。.在模擬時，若運行的不是新搭建的電路，而是上次保存的電路，很有可能出錯，解決此問題只需重新連一遍。.模擬時，蜂鳴器本該響時卻不響。這可能是蜂鳴器接反了（模擬中蜂鳴器也有正負極之分），調一下蜂鳴器的極性可以解決。.模擬好的電路焊接成實物后，不正常運行。這可能有虛焊的地方，找到虛焊點重新焊接即可。.在設計與調試電路時，要特別注意各元件的參數(shù)，特別是蜂鳴器與的耐壓。蜂鳴器需要工作，

7、而比較器輸出受穩(wěn)壓管限制，不可能完全達到，可以加一個放大電路將電壓放大。實際購買的為.，而分路電壓達到了，這很容易吧燒掉，解決此問題的方法是給串聯(lián)一個分壓電阻。.在焊接實物時，要將各元件參數(shù)盡可能的重新測一遍。因其標稱值與實際值不一定一樣，有時會相差很大。.光敏電阻固定為歐，但實際工作時不一定向理想的那樣工作。本次用到的光敏電阻在普通光照下只是在到范圍內變化靈敏，為了提高光控靈敏度，感光回路的固定電阻選用了的電阻。此固定電阻可以用電位器替代，這樣還可以手動調節(jié)電路的靈敏度。.對于新買來的元件，首先要區(qū)分好各引腳，否則很容易燒壞元件，區(qū)分的方法可以在網(wǎng)上搜并結合萬用表測量。.焊接時布線合理，防止

8、相互之間的干擾。如信號的出入先分開或垂直。.在焊接元件時，不能在焊點處焊的時間太長，否則元件會過熱燒壞。.在實際檢測時，若電路中有元件出現(xiàn)過熱或冒煙，應立即給電路斷電。檢查電路，可能是電路中用短路的地方。如導線短路或焊接點短路。.要使電路正常工作，必須給運算放大器LM加上正、負伏的電壓，這樣運算放大器才會正常工作。.在實測中會遇到單限比較器無法正常工作，遇到此問題時，可能是電路的實際參數(shù)不正確，可以改換電阻，調節(jié)比較電壓來實現(xiàn)。.若單限比較器輸出電壓不正常，應檢查穩(wěn)壓管是否完好，很有可能是它被燒壞了。七、結果分析課程設計是讓我們通過解決一、兩個實際問題，鞏固和加深在模擬電子技術基礎課程中所學的

9、理論知識和實踐技能，基本掌握電子電路一般設計方法，提高電子電路的設計和實踐能力，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎。我做的課程設計是一個光控報警器，里面用到比較器。經(jīng)過不斷地改進與調試，最終達到預定功能。它不僅可以感光報警，還具有一定的靈敏度。它兼顧光控報警和光控燈于一體，可應用于多方面。如用于監(jiān)控對光照敏感的物品，此時與光控燈（放于不影響物品的地方）配合，可以實時監(jiān)控物品與電路的工作狀態(tài)。通過這次課程設計，發(fā)現(xiàn)了不少自身存在的弱點。在開始時，雄心勃勃，以為很容易做好。但真正開始做后才發(fā)現(xiàn)理論與實踐不能很好的結合。且一些基本的元件的引腳都無法辨別。在焊接時不是虛焊就是加熱時間過長將元件燒壞

10、。經(jīng)過不斷的練習，終于掌握了一些焊接的技巧，可以焊接出理想的焊點了。通過這次的課程設計，我掌握了不少知識。當然，先親自驗證了理論知識，并將它們用于實踐。如將比較器的知識充分的運用，掌握了比較器的工作原理，并將它用于實踐，運用它的跳變可以設計出像光控報警電路這樣的很多類型的電路。通過自己動手，最直接的是學了不少元件的型號，懂得了怎么分辨的引腳，怎么測出二極管的正負方向。知道不是所有阻值的電阻都有，實際中需要自己協(xié)調試用。還知道了蜂鳴器的兩個引腳是區(qū)分正負極的，接反了就不能正常工作。當然，通過自己動手設計，也提高了我的動手能力，為自己打了不少信心。發(fā)現(xiàn)自己不是那樣的笨拙，至少還會自己動手設計電路，這也調起了我對電子電路設計的不少興趣。以后也不會只看著別人設計東西自己只好奇了，至少會自己動動手實踐一下了。附錄（）主要材料清單元件型號規(guī)格數(shù)量歐電阻個歐電阻個電阻個光敏電阻個 電位器個集成運算放大器LM個蜂鳴器（）個（紅色）紅色個二極管個穩(wěn)壓管個直流電源直流臺直流電源直流臺+直流電源直流臺-直流電源直流臺（）的引腳識別：輸出端調零調零空端LM+-同相輸入端反相輸入端參考文獻、清華大學電子學