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过压报警电路的设计Read
设计报告
学院
电子与信息学院
课程名称
电子电路课程设计
设计题目
欠过压报警电路的设计报告
专业
班级
姓名
学号
指导教师
时间
欠压报警电路的设计
摘要：
该设计主要采用芯片TL082，通过输入电压与取样工作电压进行比较，来驱动警示电路。
当输入电压过低时时，报警电路发光报警，当输入电压不超过取样电压的上下限时，由555电路驱动芯片CD4017进行计数，使四个二极管顺序发光，表示电路正常工作。
关键词：
芯片TL082芯片CD4017过压报警
1设计任务与要求
1.1设计任务
设计并制作一个欠压报警电路，当工作电压超过某一设定值时，电路发出声光警示信号。
1.2设计要求：
A、能自动监测电压，并能准确工作。
B、当工作电压超出设定的电压值时电路自动报警，红灯亮，当工作电压处于设定的电压值之间时能自动停止报警并亮指示灯。
C、报警时声音要变化，红色指示灯闪烁。
2总体方案选择与论证
方案一:
欠压继电器驱动报警。
灭磁和过压保护装置发信号的继电器LJ存在灵敏度不够问题。
过压波形需大于10ｍｓ以上，LJ才能动作，灵敏度不高，对换相尖峰过电压脉宽小于1ｍｓ的电压波不能发送信号。
电路图如图1所示：
图1
方案二：
采用芯片TL082，通过输入电压与取样工作电压进行比较，来驱动警示电路。
当输入电压过低时时，报警电路发光报警，当输入电压不超过取样电压的上下限时，由555电路驱动芯片CD4017进行计数，使四个二极管顺序发光，表示电路正常工作。
该电路设计简单，易于实现，因此我们选择此方案。
3单元电路的设计
3.1电压比较电路的设计
该电路采用芯片TL082作为窗口比较器，当Vin较低。
由于R1和R2的分压，B点有一个电位值VB。
此时Vin而VC为高电平使VB的电位进一步上升，又进一步确保VC为高电平。
当Vin>VB，VC跃变为低电平。
而VC的下降造成VB的下降，使VC的进一步保持在低电平。
电路原理图2所示：
图2
电压传输特性曲线如图3所示：
图3
3.2数显电路的设计
在报警电路的设计中，我们有增加了一个功能，就是当电压处于正常工作的状态使，有指示灯能显示电路正常工作，于是我们设计了数显电路。
该电路采用十进制计数／分频器CD4017来实现其数显功能。
CL7107计数器的最大计数值为1999，当计数器满2000个数时计数器便产生进位信号而且计数器自动归零。
这段时间是0～t1（如图10所示）。
若已知时钟脉冲的周期为TC，则0～t1这段对Ui的积分时间为T1=2000Tc，0～t1时间内，积分器的输入电压U0（t1）=2000Ui/RCT。
t=t1时，计数器产生的进位信号触发控制逻辑门把S1从Ui打向-UREF，电容C开始反向充电，使U0逐渐升高，并不断向零伏接近，计数器仍持续计数。
因比较器输出从t=0开始一直保持为高电平。
当t=t2时，积分器输出电压U0升至0V，使比较器输出为低电平，控制门G关闭，时钟脉冲不能进入计数器，这样计数器在t1～t2间隔内所计数值N（12）被保留一段时间，并由二进制转换为十进制，由驱动器驱动LED显示为十进数。
反向积分时间T2=t2-t1=N（12）Tc，UREF为恒定电压，在t1～t2时间内，积分器电压的变化量U0（t1～t2）为U0（t1～t2）=（UREF／RC）×N（12）Tc，由上述已知t2时刻积分器的输出电压U0（t2）为零，又U0（t2）=U0（t1）+U0（t1～t2）=（-Ui／RC）×2000Tc+UREF／RC）×N（12）T2=0。
整理得N（12）=（Ui／UREF）×2000。
N（12）是LED数码块上显示的读数。
它与Ui成线性关系。
如（UREF／2000）=0.1mV，那么N（12）的值就是被测电压Ui的0.1mv的倍数。
如（UREF／2000）=1mV，则N（12）为Ui的毫伏数，此时7107的量程为199mV。
图4上的U0积分曲线是由两段斜率不同的直线组成的，因此又成为双斜率积分型A／D转换器。
图4
3.2电源电路设计
该电路电源的设计是采用芯片7085加以辅助电路而成的。
电路的设计简单而且输出的电压稳定且与5V的误差很小。
电源电路的设计电路如图5所示：
图5
4总体电路图的设计
4.1总电路图的工作原理
首先调节可变电阻W1和W2，使IC1+和IC2+输入分别对应VOH和VOL。
当VO>VOH时，IC1输出低电平，发光二极管LED2正向导通发光报警，同时使555时基电路输出低电平，对CD4017（上跳沿有效）的脚14而言输入是下降沿，故CD4017不工作。
IC2输出低电平，发光二极管LED1和蜂鸣器不工作。
当VO当VOL总电路图6所示：
图6
5设计心得
通过此次课程设计，我们学到了很多课本上学不到的东西。
首先在硬件电路的设计上就取得很大的进步，之前一直以为按着网上下载的电路图焊就能成功完成，其实并不然，网上很多电路图都需要修改后才能使用。
像这次我们选择的电路，就是经过很多的修改才能使用，很多器件线路的连接都需要改动，这时就需要我们上网查相关芯片的功能和使用方法。
在这次设计中，我们还学会了当一个电路焊接好后该如何去调试，如何根据电路应有的功能去测试该电路是否有实现应有的功能，该根据哪些参数去检测，检测步骤又是怎么样的。
因此，通过此次课程设计，我们不但加强了自己的电路设计和焊接能力外，还学到了很多芯片的使用方法，真的是受益非浅。
更重要的是通过此次课程设计，我们懂得了团结的力量，合作精神的重要性。
在这很感谢指导老师一直对我们的指导和帮助，虽然这次课程设计总体上来说不能说是成功完成,但相信通过这次课程设计，在以后的学习上我们会取得更大的进步。
附件A
元器件的编号列表
序号
符号与编号
名称
型号与规格
数量
1
LED1,LED2,LED3,LED4,LED5,LED6
发光二极管
6
2
蜂鸣器
1
3
Ic2,IC3
555振荡器
NC555N
2
4
Q1,Q2
三极管
S9014
2
5
C1,C3
电容
103
2
6
C2,C4
电容
104
2
7
Ic4
十进制计数器-分频器
HCF4017BE
1
8
Ic1
窗口比较器
TL082CN
1
9
W1,W2
可调电阻
502
2
10
D1
稳压管
IN1001
1
11
R1,R3
电阻
10K
2
12
R2,R6,R12
电阻
47K
3
13
R4,R5
电阻
2.2K
2
14
R7,R13
电阻
22K
2
15
R8,R9
电阻
220欧
2
16
R10,R11
电阻
330欧
2
参考文献
[１]韩克柳秀山《电子技能与EDA技术》暨南大学出版社
[２]康万新《毕业设计指导及案例剖析》清华大学出版社
[３]陆坤奚大顺《电子设计技术》电子科技大学出版社
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