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1、黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页1 一、设计电路的结构和框图由于臭氧比空气重， 在正常使用时一般将发生器放置在比较高的位置，为方便使用，需要增加遥控切换电路。其设计框图如下：输入控制电路震荡及功率放大电路“清新”控制电路“消毒”控制电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页2 二、臭氧发生器主电路设计1主电路由三部分组成：震荡电路，要求震荡频率f 为 2030KHz
2、。 功率放大电路。升压变压器，将输出电压变到3000V，供给放电器件。这里规定采用电压比为 10：3000的高频变压器。采用高电压下尖端放电或陶瓷沿面放电技术产生臭氧，可以提高效率。 本设计实例规定采用200mg/h 的陶瓷放电器件，型号为N-20。采用小型风机将产生的臭氧从机器内排出。2.控制电路设计“清新”方式：控制震荡器工作5min，停止 30min，如此交替。“消毒”方式：控制震荡器连续工作1h 后，停止工作。两挡的切换用遥控器控制操作（或用开关手动操作）。3 遥控电路设计a控制“清新”、 “消毒”两挡遥控切换。b 简单的切换状态显示。4 电源电路设计本设计供电电源的电压为交流220V
3、，功率不超过 20W。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页3 三、单元电路设计1. 震荡及功率放大电路?=1.44/(R1+2R2+C1) 2. “清新”控制电路“清新”控制电路根据要求采用占空比1：7 的多谐振荡器， 即 5min 输出高电平，30min 输出低电平，交替循环。可以采用多种方法实现，这里采用555 定时器和电阻 R1 、R2及二极管 D1 、D2组成震荡电
4、路，如图1.32 所示。刚通电时，由于 C1上的电压不能跃变， 即 2 脚起始为低电平， 555 定时器置位， 3 脚呈高电平。晶体管 T 饱和导通，继电器KA线圈通电，其动合触点闭合，可以接通高频震荡器和功放电源，电路工作，生成臭氧。此后通过R1、D1对 C1充电，通电时间为 t 充。当 C1上的电压充到电平2/3Vcc 时，555 定时器复位， 3 脚转呈低电平，三极管 T 截止， KA线圈失电，动合触点复位断开，停止发出臭氧。在3 脚为低电平后， C1通过 D2 、R1及 555定时器内部的放电管放电，放电时间为：t 放。另外，R3为基极限流， D3并联在 KA线圈两端，可以在三极管T关
5、断时，形成续流通路，避免晶体管上出现高电压造成击穿，起到保护作用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页4 3 “消毒”控制电路“消毒”控制电路为单稳延时电路， 采用 555 定时器组成单稳态电路是比较方便的，如图 1.33 所示。单稳态电路的暂态过程为1h，555 定时器的 2 脚要求低电平触发，因此加了一级晶体管反相器。T1 基极通过微分电路加入高电平时刻 555 定时器
6、触发， 3 脚输出高电平（暂态），1h后则翻转为低电平（稳态） 。单稳态的暂态时间为t 。4控制电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页5 图 1.34 遥控电路控制电路多设计要求不高，即可=借用现有的电路和环节稍加改造即可，如图 1.34 所示。其中上图所示的为发射器，以555 定时器为核心，组成多谐振荡器，按下按钮 S，从 IC1 的 3 脚输出的脉冲电平驱动红外发射器
7、LED发出红外脉冲信号。下图所示的是接收器，红外接收管D1是与红外发射管LED配套的， D1将接收到的红外光脉冲变成电信号，经T1 放大触发 IC2。IC2 是声控集成电路，型号为 BH-SK-2 。它工作于双稳态模式，受触发后12 脚输出高电平，使 T2饱和导通，继电器 KA线圈通电。再按一下发射器按钮S，则 IC2 内的触发器翻转，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页6
8、 输出低电平，使 T2截止，KA线圈失电。这样，就可以通过KA控制“清新” 、 “消毒”的切换。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页7 四、元件的选择本设计中震荡、功放、升压和放电部分选用IC555 组成多谐振荡器。1. 电路组成由图 12.4 可以看出， 555 定时器电路可分成电阻分压器、电压比较器、基本 RS触发器、放电管和缓冲器。电阻分压器由 3 个 5K的电阻组成
9、，为电压比较器C1和 C2提供基准电压。电压比较器图 3-1 中 C1和 C2为电压比较器。 当 U+U- 时，Ucc输出高电平， 反之则输出低电平。 CO为控制电压输入端。当 CO悬空时， UR1=2/3Ucc ， UR2=1/3Ucc 。 当 CO=Uco时，UR1=Uco ，UR2=1/2Uco ，TH称为低触发端。基本 RS触发器、由 G1和 G2构成基本 RS触发器。R是低电平有效的复位输入端。 正常工作时，必须使 R处于高电平。放大管 V 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -
10、- - - 第 7 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页8 V是集电极开路的三极管。相当于一个受控电子开关。输出为0 时，V导通，输出为 1 时，V截止。缓冲器缓冲器由 G3和 G4构成，用于提高电路的负载能力。2工作原理TH接至反相输入端，当UTHUR2 时，Uc1输出低电平，使触发器置0，故称为高触发端（有效时置0） ；TR接至同相输入端，当UTRUR2 时，UC2输出低电平，使触发器置1，故称为低触发端（有效时置1） 。555 逻辑真值表如表 12.3 所示。3555 定时器的应用举例 555定时器是一种用途很广的集成电路，除了
11、能构成施密特触发器 （555定时器构成的施密特触发器的电路及工作波形如图12.5 所示） 、 单稳态触发器和多谐振荡器以外， 还可以接成这种应用电路。 读者可参阅有关书籍或自行设计出所需的电路。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页9 图 12.5 555定时器构成的施密特触发器的电路及工作波形构成施密特触发器施密特触发器具有回差特性： 上升过程和下降过程有不同的转换电平UT
12、+ 和UT-。如何与555 定时器发生联系？内部比较器有两个不同的基准电压UR1和UR2 。如果在 UIC加上控制电压，则可以改变电路的UT+ 和 UT-。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页10 构成单稳态触发器555 构成单稳态触发器的电路及工作波形如图12.6 所示。构成单稳态触发器思路：外触发自动返回。得到负脉冲。外触发：使高触发置0 端 TH有效暂稳态 0。自动返
13、回：通过电容C的充放电使高触发置0 端 TH有效稳态 1。得到正脉冲。外触发：使低触发置1 端 TR有效暂稳态 1。自动返回：通过电容C的充放电使高触发置0 端 TH有效稳态 0 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页11 图 12.6 555构成单稳态触发器的电路及工作波形当触发脉冲 ui 为高电平时， Ucc通过 R对 C充电，当 UTH=uc 2/3Ucc 时，高触发
14、器端 TH有效置 0；此时，放电管导通， C放电，UTH=uc=0 。稳态为 0 状态。工作原理介绍如下：当触发脉冲ui 为高电平时， Ucc 通过 R对 C充电，当UTH=uc 2/3Ucc 时， 高触发器 TH有效置 0； 此时， 放电管导通，C放电， UTH=uc=0 。稳态为 0 状态。当触发脉冲 ui 下降沿到来时，低触发端 TR有效置 1 状态， 电路进入暂稳态。此时放电管 T 截止， Ucc通过 R对 C充电。当 UTH=uc 2/3Ucc 时， 使高触发端 TH有效，置 0 状态，电路自动返回稳态，此时放电管 V导通。电路返回稳态后， C通过导通的放电管V放电，使电路迅速恢复到
15、初始状态。构成多谐波振荡器555 构成多谐波振荡器的电路及工作波形如图12.7 所示。其设计思想为：它是无稳态电路，两个暂稳态要不断地交替。利用放电管 V作为一个受控电子开关，使电容充电、放电而改变TH=TR ，则交替置 0、置 1。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页12 图 12.7 555构成多谐振荡器的电路及工作波形震荡器输出脉冲 u0 的周期为：T0.7 （R1
16、+2R2 ）C 2.W7812 7812引脚图及参数 ,7812 稳压电路图W7812 为三端固定正 12V输入的集成稳压器 ,7812 引脚图如下图所示 . 7812主要参数有：输出直流电压 U012V，输出电流 L:0.1A ，M:0.5A，电压调整率 10mV/V，输出电阻 R00.15 ，输入电压 UI的范围 1517V 。因为一般 UI要比 U0大 35V ，才能保证集成稳压器工作在线性区。图 1 三端稳压器 7812引脚图及外形图图 2 是用三端式稳压器W7812构成的单电源电压输出串联型稳压电源的实验电路图。其中整流部分采用了由四个二极管组成的桥式整流器成品( 也叫整流名师资料总
17、结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页13 堆, 型号为 2W06),当然也可以自己用四个速流二极管( 如,IN4001) 组成。滤波电容 C1、C2一般选取几百几千微法。当稳压器距离整流滤波电路比较远时，在输入端必须接入电容器C3（数值为 0.33 F ），以抵消线路的电感效应，防止产生自激振荡。 输出端电容 C4(0.1 F)用以滤除输出端的高频信号， 改善电路的暂态响应。由 7
18、812 构成的串联型稳压电源3. 参数计算震荡及功率放大电路中首先确定 C1=200Uf,取震荡频率 f=25KHz，若 R1取 3K，则可计算出R2=1.44-f （R1+C1 ）/2f 12.9K选取表称值为 13K 的电阻。三极管 T 选用 3DD15D 或 Tip41C，二极管 D选用 IN4007。其余元件参数为：C2=0.01uF,R3=300 。“清新”控制电路中通过 R1 、D1对 C1充电，充电时间为t 充t 充=0.7R1C1=5 60s=300s 若首先确定 C1为 1000pF，则 R1=300/（0.7 100010-6）=428.6K，R1取标称值为 430K 的电
19、阻。当 C1上的电压充到电平2/3Vcc 时，在 3 脚为低电平后， C1通过 D2 、R1及555 定时器内部的放电管放电，放电时间为t 放t 放=0.7R2C1=30 60s=1800s 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页14 前面已确定 C1为 1000uF， 则 R2=1800/ （0.7 100010-6） K=2571.4K，取标称值为 2.7M 的电阻。“
20、消毒”控制电路中单稳态的暂态时间为t t=1.1R2C1=3600s 由于延迟时间比较长， C1取值比较大，其 C1=2000uF ，则R2=3600/（1.1200010-6）1.636M，选用标称值为 1.6M 的电阻。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页15 五、设计电路总图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -
21、 - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页16 六、元器件明细表所用元器件明细表如下。序号名称符号参数单位数量备注1 电阻R、R1、R210k只3 2 分压电阻R3 600只1 3 分压电阻R4、R5 500只2 4 基极限流电阻R6 3k只1 5 电阻R7 430K只1 6 电阻R8 2.7K 只1 7 电阻R9 10K只1 8 分压电阻R10 300只1 9 电阻R11、R12 10K只2 10 电阻R13 1.6M 只1 11 电阻R14 10K只1 12 电阻
22、R15 3K只1 13 电阻R16 13K只1 14 电阻R17 300只1 15 电容C、C2、C3 0.1uF/25V 只3 16 电容C1 2000pF/35V 只1 电压不能跃变17 电容C4、C5、C6 800pF/15V 只3 18 电容C7 1000pF/18V 只1 19 电容C8、C9 0.01uF/20V 只2 20 电容C10C13 2000uF/35V 只4 21 发光二极管LED 只3 红色22 二极管VD1 只1 配套23 二极管VD2 、 VD4 、VD6VD12 只9 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -
23、- - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页17 24 二极管VD3 只1 保护作用25 光敏二极管VD5 只1 26 555 定时器IC555 IC555 片4 27 滑动变阻器Rp 20M 只1 28 直流电源E 15V 块1 29 开关S 个3 30 三极管T1T5 只6 31 三端稳压器W7812 W7812 片1 32 声控集成电路BH-SK-2 BH-SK-2 块1 工作于双稳态模式33 继电器KA1 +12V 只2 34 继电器KA +15V 只1 35 变
24、压器Tr2 10:3000 块2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 18 页 - - - - - - - - - 黑龙江工商职业技术学院电子技术课程设计第页18 六、结束语通过为期一周的实习， 我深刻体会到了自己知识的匮乏。我深深的感觉到自己知识的不足， 自己原来所学的东西只是一个表面性的，理论性的， 而且是理想化的。根本不知道在现实中还存在有很多问题。设计一个很简单的电路， 所要考虑的问题，要比考试的时候考虑的多的多。 设计电路，还要考虑到它的前因后果。
25、什么功能需要什么电路来实现。 另外，还要考虑它的可行性， 实用性等等。 这样，也提高了我的分析问题的能力。原来，我们学习的电路只是一个理论知识，通过这次实习。 使我的理论知识上升到了一个实践的过程。同时在实践中也加深了我们对理论知识的理解。总体来说，这次设计使我受益匪浅。 在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 18 页 - - - - - - - - -