大一星火杯拟作品.docx
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大一星火杯拟作品
1、LED运动方向显示器
2、二、三极管检测器
此电路可以检测出PN结型（NPN、PNP），用以判断出管子是否良好，检测方便，简单实用。
555集成电路和R1、R2、C1等组成一个无稳态多谐振荡器，其振荡频率为f=1.44/（R1+R2）C1,将待测的晶体三极管相应极插入管座相对应的e、b、c极孔中（若为二极管，则插入e、c中）。
如果被测管是PNP型，且良好，它只能在555输出振荡方波为低电平时，为PNP管提供导通通路，即在方波低电平时导通，与之串联的LED2发光管得电发光；而在振荡方波为高电平时，截止，LED1、LED2均不会发光。
如果被测晶体管是NPN型，其管子工作及导通情况，正好与上述的管子相反，若为好管，LED1亮。
对于被损坏断路的三极管，LED1、LED2均不会发光；而对于被击穿c、e的三极管，则在振荡方波的高、低电平会轮流点亮，由于人视觉的滞留作用，看起来两者都亮。
三、光电告警电路
图11是555光电告警电路。
它使用556双时基集成电路，有两个独立的555电路。
前一个接成施密特触发器，后一个是间接反馈型无稳电路。
图中引脚号码是556的引脚号码。
图中R1是光敏电阻，无光照时阻值为几～几十兆欧，所以555a的输入相当于R=0、S=0，输出V0=1，三极管VT导通，VT的集电极电压只有0.3伏，加在555b的复位端（MR），使555b处于复位状态，即无振荡输出。
当R1受光照后，阻值突然下降到只有几～几十千欧，于是555a的输入电压升到上阀值电压以上，输出翻转成V0=0，VT截止，VT集电极电压升高，555b被解除复位状态而振荡，于是扬声器BL发声告警。
555b的振荡频率大约是1千赫。
如果把整个装置放入公文包内，那么当打开公文包时，这个装置会发声告警而成为防盗告警装置。
四、用555制作的D类放大器
我们知道D类放大器具有体积小、效率高的特点。
这里介绍一个用555电路制作的简易D类放大器。
它是利用555电路构成一个可控的多谐振荡器，音频信号输入到控制端得到调宽脉冲信号（如图），基本能满足一般的听音要求。
由IC555和R1、R2、C1等组成100KHz可控多谐振荡器，占空比为50%，控制端5脚输入音频信号，3脚便得到脉宽与输入信号幅值成正比的脉冲信号，经L、C3接调、滤波后推动扬声器。
五、简易催眠器
时基电路555构成一个极低频振荡器，输出一个个短的脉冲，使扬声器发出类似雨滴的声音（见附图）。
扬声器采用2英寸、8欧姆小型动圈式。
雨滴声的速度可以通过100K电位器来调节到合适的程度。
如果在电源端增加一简单的定时开关，则可以在使用者进入梦乡后及时切断电源。
六、555触摸定时开关
集成电路IC1是一片555定时电路，在这里接成单稳态电路。
平时由于触摸片P端无感应电压，电容C1通过555第7脚放电完毕，第3脚输出为低电平，继电器KS释放，电灯不亮。
当需要开灯时，用手触碰一下金属片P，人体感应的杂波信号电压由C2加至555的触发端，使555的输出由低变成高电平，继电器KS吸合，电灯点亮。
同时，555第7脚内部截止，电源便通过R1给C1充电，这就是定时的开始。
当电容C1上电压上升至电源电压的2/3时，555第7脚道通使C1放电，使第3脚输出由高电平变回到低电平，继电器释放，电灯熄灭，定时结束。
定时长短由R1、C1决定：
T1=1.1R1*C1。
按图中所标数值，定时时间约为4分钟。
D1可选用1N4148或1N4001。
七、LM324制作的确高灵敏度声音监听器
LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。
两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
LM324的引脚排列见下图。
下面介绍一例LM324应用电路:
高灵敏度探听器（其实和助听器一个道理）
利用本装置，可以听到远处极微弱的声音，它的极强的指向性和极高的灵敏度，能将运动场上运动员和教练员的低声细语尽收耳底，使用起来十分有趣。
工作原理
电路见上图,装在特制筒子里的话筒，将一定方向上的声音接收下来（其他方向的声音被抑制），送入放大器放大。
放大器由两级组成，第一级由LM324四运放中的一运放构成，有110倍增益的放大量，第二级由另一运放构成，有500倍增益的放大量。
这样高的放大能力，足以将极微弱的声音信号放大，由耳机输出。
利用它就能听到很远处人耳无法直接听到的微弱声音。
注意事项
1、LM324内集成了四个运放，这里只用了A和D，接线方法可参照上图
2、R1=R2，取值范围在10K---100K间
3、供电+6V---9V，可将两个（或三个）电池夹串联起来使用，
4、本机灵敏度极高，试机时不要靠近MIC讲话!
八、红外线反射式电子门铃
本例介绍的红外线反射式电子门铃，可在来客距房门一定距离时发出音频信号，以告知主人“有客来访”。
该门铃还可兼作报警器用。
电路工作原理
该红外线反射式电子门铃电路由红外线发射电路、红外线接收电路、低频振荡器、音频振荡器和音频输出电路等组成，如图3-107所示。
电路中，红外线发射电路由红外发射管（红外线发光二极管）VLl、驱动晶体管V1、集成电路IC1的6脚的内电路及有关外围元器件组成；红外线接收电路由红外接收管（红外线光敏晶体管）V2和IC1的3脚内电路组成；低频振荡器由四或非门数字集成电路IC2（CD4001）电部或非门D1与D2和电阻器R5,电容器C4等组成；音频振荡器由IC2内部的或非门D3与D4和电阻器R6、电容器C5等组成；音频输出电路由放大晶体管V3、电阻器R7和扬声器BL等组成。
接通电源后，IC1的6脚输出振荡信号，该信号经V1放大后，驱动红外发射管VLI向空间发射一定距离的红外光。
在房门前无人（VLI的前方无障碍物）时，光敏晶体管V2接收不到反射信号，IC1的8脚输出低电平，音频振荡器和低频振荡器均不工作，扬声器BL不发声。
当有人靠进房门时，VLI发射的红外光信号将被人体反射回来，使V2接收到红外线信号。
V2接收到的红外线信号经IC1处理后，使IC1的8脚由高电平变为低电平，低频振荡器和音频振荡器均不工作，扬声器BL发出“嘟、嘟”声，告知主人门外有人。
当主人外出时，可将开关S接通，此时若有客来访，则发光二极管VL2闪亮，提示主人不在家。
调节电位器RP的阻值，可增加VLI的辐射距离，这样可将门铃作为报警器使用。
元器件选择
R1一R8均选用1/4W碳膜电阻器。
RP选用膜式可变电阻器。
C1、C2和C4均选用耐压值大于lOV的铝电解电容器；C3选用瓷介电容器；C5选用涤纶电容器或独石电容器。
VLI和V2选用配套的红外线发射二极管和红外线接收光敏晶体管。
VL2选用Φ5mm的红色高亮度发光二极管；V1和V3均选用硅NPN型晶体管。
IC1选用LM567型集成电路；IC2选用CD400一或TC4001型四或非门集成电路。
九、LM358双运算放大器电路的典型应用（红外线探测报警器）
脚位排列图
概述（Description）:
LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
LM358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。
特性（Features）:
∙内部频率补偿
∙直流电压增益高（约100dB）
∙单位增益频带宽（约1MHz）
∙电源电压范围宽：
单电源（3—30V）；
双电源（±1.5一±15V）
∙低功耗电流，适合于电池供电
∙低输入偏流
∙低输入失调电压和失调电流
∙共模输入电压范围宽，包括接地
∙差模输入电压范围宽，等于电源电压范围
∙输出电压摆幅大（0至Vcc-1.5V）
下载资料（英文PDF-477K）
红外线探测报警器
该报警器能探测人体发出的红外线，当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警声，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。
工作原理
该装置电路原理见图1。
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。
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②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IC2①脚输出的信号已足够强。
IC3作电压比较器，它的第⑤脚由R10、VD1提供基准电压，当IC2①脚输出的信号电压到达IC3的⑥脚时，两个输入端的电压进行比较，此时IC3的⑦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⑦脚变为低电平时，C6通过VD2放电，此时IC4的②脚变为低电平，它与IC4的③脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时，IC4的①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⑦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①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9－12V直流电源供电，由T降压，全桥U整流，C10滤波，检测电路采用IC578L06供电。
本装置交直流两用，自动无间断转换。
元器件选择与制作
元器件清单见下表。
编 号
名 称
型 号
数 量
编 号
名 称
型 号
数 量
R1
电阻
47K
1
C10
电解电容
470u/25V
1
R2
电阻
1M
1
C11
涤纶电容
0.1u
1
R3
电阻
1K
1
VD1－VD5
整流二极管
IN4001
5
R4
电阻
4.7K
1
U
全桥
2A/50V
1
R5、R6、R9、R12、R13、R15、
电阻
100K（R12为线性微调电阻）
6
VT1
晶体三极管
9014
1
R7、R10、R11、R17
电阻
10K
4
VT2
晶体三极管
MPSA130.5A30V
1
R8、R16
电阻
300K
2
VT3
晶体三极管
8050
1
R14
电阻
470K
1
IC1
红外线传感器
Q74
1
R18
电阻
2.4K
1
IC2
运算放大器
LM358
1
R19
电阻
220Ω
1
IC3
比较器
LM393
1
R20
电阻
560K
1
IC4
三端稳压器
78L06
1
C1、C2、C6、C8、C9
电解电容
47u/16V（C2、C5用钽电解）
5
BL
电磁讯响器
U=12V
1
C3、C5
电解电容
22u/16V
2
T
电源变压器
12V5W
1
C4
涤纶电容
0.01u
1
S
钮子开关
1
C7
电解电容
220u/16V
1
IC1采用进口器件Q74，波长为9－10um。
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。
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0.1－10Hz，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7－10m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。
十、电子蜡烛
传统的蜡烛是火柴点火，风吹熄灭。
用电子蜡烛取代传统蜡烛可以避免火患，又有仿真性。
图1电子蜡烛电路图
工作原理电子蜡烛的电路如图1所示。
VT1、VT2成电流开关电路。
电源接通时，VT1截止，VT2导通，VT2的工作点是：
Ub2＝E·R8／（R7＋R8）＝1.46V，Ue＝Ub2－0．7V＝0．76V，Ic2≈Ie＝Ua／R6＝3．8mA，Ue2＝E－Ic2R5＝1.82V。
VT1的基极电位Ub1的情况是：
暂且先认为光敏电阻R1的阻值为无穷大，R3是常温下阻值为150欧的负温度系数热敏电阻（NTC）。
电源接通，R3中有电流流过，其阻值有所减小，通过调整W总可以使Ub1＞Ub2=1．46V或Ubl＜Ub2=1.46V。
若电源接通时Ub2＞Ubl，则的VT2先导通，VT1截止。
此时用火柴光照一下R1，则R1下降，Ubl上升，当Ubl＞1．46V时，VTI导通，进而有Ue增加，Ube2下降导致VT2截止。
VT2截止后，Ie完全从VT1流来。
因此，VT1与VT2组成的电路中，电流Ie可以从VT1流来，也可从VT2流来，好像有一开关在转换，因此叫电流开关电路。
又由于输入端电位Ubl与输出端电位Ue2反相，因此也叫差动倒相电路。
VT2导通时，Ue2＝1.82V，这时VT3、VT均不导通，灯不亮。
若用火柴光照R1几秒，则Ub1升高．当满足Ub1＞Ub2时，VT异导通，VT2截止，VT3、VT4均导通，灯亮。
VT4导通后，有一附加电流流过R3，使R3阻值进一步减小，维持Ub1升高，因而灯持续亮。
当用风吹R3或用湿布给R3降温时Ub1降低,满足Ub1＜Ub2时，灯熄。
做到“风能熄火”，确有仿真性。
元器件选择VT1－VT均选用3DG6C三极管；VT4选用3CG2F。
R1选用CdS光敏电阻。
ZD选用6.3V电珠。
其他元器件选用如图2所示。
制作与调试本电路制作后的外形图可参照图。
蜡烛火焰选用仪器指示灯，包括灯座、灯罩（红色）和6.3V电珠。
4节5号电池装在底座内，印板装在圆柱简内。
电路调整以调w使蜡烛刚好不自发点火为宜。
读者在制作时可自行调整R3、R1及ZD的位置，以使仿真蜡烛更加逼真。
十一、电子萤火虫
工作原理
电子萤火虫电路原理图如图2一50所示。
电路中RPI与光敏电阻器RL组成光控电路，白天RL呈低电阻，555时基集成电路4脚为低电平，．555时基集成电路复位不工作，到了夜晚，RL呈高阻态，555时基集成电路即开始起振，3脚交替输出高电平与低电平，当3脚输出低电平时，电源经发光二极管VL1向C3充电，VL1发光。
随着充电进行，充电电流减小，VL1渐暗直至熄灭；当3脚输出高电平时，C3通过VD1放电，同时电源通过VL2向C4充电，同理VLZ发光亮度由亮渐暗，直至熄灭；当3脚又输出低电平时，VU又开始发光，同时C4可通过VD2放电。
周而复始，VU、VL2能像萤火虫一样闪亮，调节RP2可改变其闪烁频率以获得理想的效果。
调RP1可改变光控灵敏度，当电路处于复位状态时，由于C3的隔直作用，电荷充满后，发光管不再发光。
十二、用555制作的多波形信号发生器
多波形信号发生器:
由555芯片组成，可产生正弦波，三角形波，方波。
众所周知,555集成定时器用途十分广泛,要想把它们的应用实例全部罗列出来,并非易事。
这里介绍一种以555定时器为核心制作的方波、钟形波、三角波和正弦波的信号发生器,波形的频率为1kHz、输出电压为0～200mVpp,电路如附图所示。
附图电路中,IC1为555集成电路,其外围元件R1、R7、C3及其相关元件产生的方波由③脚输出。
R8和R2组成分压器,其分压器的输出接到B点。
R4、C5和R5、C6分别是积分电路。
R11、C2和T1组成正弦波形成电路。
积分电路和正弦波的输出,分别接到C、D和E点。
T2管和R3、R10组成波形信号的射极输出器,其输出电压经C8耦合到电位器RV1,由RV1输出上述的四种波形。
图中的A点与B、C、D和E点构成线桥,J1、J2、J3和J4为跳线。
这些跳线是为波形切换用的。
以上所述已较清楚555多波形发生器的电路结构。
IC1的③脚跨接的分压器R8、R2,其输出波形至B点,通过切换跳线J1短接时,由T2发射极经耦合电容C2到RV1,在输出的F点即可获得方波信号。
IC1③脚输出的方波信号,经RC积分电路R4、C5积分成钟形波,其输出到C点,再经切换跳线J2的短接后,送到T2的基极,同前一样由F点输出钟形脉冲。
若适当调整IC1方波发生器的电阻参数R1、R7,使其③脚输出的方波尽可能对称,则跳转J2短接后,其F点的输出会形成准正弦被。
同理,C点信号再经R5、C6的积分电路,此时由于RC对C点信号的过渡历程较长,由R6、C6形成三角形波,再由跳线J3短接后,经射极T2输出到F点,即可输出三角形波。
最后D点的三角形波,经R6、C2和T1放大处理后,由T1的集电极形成正弦波,再由跳线J4短接经T2射极输出到F点,即可输出正弦波。
由于T2组成的射极输出器是低阻抗的,所以该信号也是低阻抗的多波形发生
器。
附图电路的供电为9V（可用叠层电池）,其耗电为9mA。
555多波形信号发生器电路
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