触摸式报警器的设计
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触摸报警器课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解触摸报警器的基本原理和功能,掌握触摸报警器的安装、调试和维护方法,培养学生动手操作能力和创新思维能力。
具体目标如下:1.知识目标:(1)了解触摸报警器的工作原理和主要组成部分;(2)掌握触摸报警器的安装、调试和维护方法;(3)了解触摸报警器在生活中的应用场景。
2.技能目标:(1)能够独立完成触摸报警器的安装和调试;(2)能够对触摸报警器进行简单的故障排查和维修;(3)能够运用触摸报警器进行创新设计。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生对科技创新的兴趣和热情;(2)培养学生团队协作和沟通交流的能力;(3)培养学生安全意识,提高防范风险的能力。
二、教学内容本课程主要内容包括触摸报警器的基本原理、组成部分、安装调试方法以及在生活中的应用。
具体安排如下:1.第一课时:触摸报警器的基本原理和组成部分;2.第二课时:触摸报警器的安装和调试方法;3.第三课时:触摸报警器的维护和故障排查;4.第四课时:触摸报警器在生活中的应用场景。
三、教学方法本课程采用讲授法、实践操作法和小组讨论法相结合的教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法:用于讲解触摸报警器的基本原理和组成部分;2.实践操作法:用于触摸报警器的安装、调试和维护实践;3.小组讨论法:用于探讨触摸报警器在生活中的应用场景和创新设计。
四、教学资源教学资源包括教材、实验设备、多媒体资料等。
1.教材:选用《触摸报警器教程》作为主教材,辅助以相关参考书籍;2.实验设备:触摸报警器实验套件、工具箱等;3.多媒体资料:教学PPT、短视频、网络资源等。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分,以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现:通过课堂参与、小组讨论、提问等方式评估学生的学习态度和理解程度,占总评的30%。
2.作业:布置与课程内容相关的实践性作业,如触摸报警器的安装与调试,占总评的30%。
触摸式多路报警器的设计与制作电子技术实训设计任务书一、设计目的1.掌握各种不同类型二极管在电路中的作用;2.掌握三极管的原理与应用;3.熟悉555时基电路的功能和作用。
二、设计任务1.设计一个触摸式多路报警器,可将触摸片直接安置在被防护的物体上,当有人接触物体时,电路被触发,发出报警声。
2.报警形式为声光报警,并且,报警声音要实现高低起伏。
三、设计要求1.利用555时基电路实现报警声音的高低起伏;2.选择合适的电阻、二极管、三极管等器件;3.完成全电路理论设计、制作、调试,并画出电路原理图;4.撰写设计报告(包括调试总结报告);5.上交制作产品一件。
四、电路简介及原理框图防盗报警器的关键部分是报警控制电路,由控制电路控制声、光报警信号的产生。
该电路采用三极管与可控硅进行控制,无偷盗情况时,使三极管处在截止状态,则被控器的声、光信号产生电路不工作;一旦有偷盗情况,立即使三极管导通,被控器的声、光信号产生电路产生声、光报警信号,呼叫值班人员采取相应措施。
(1)原理框图报警器的原理框图如图2-1所示:交流电源→控制电路→报警电路(2) 、工作原理触摸式多路报警器可将触摸片直接安置在被防护的物体上,当有人直接接触物体时,电路被触发,发出警报声。
本电路由六组触摸电路组成,可以根据需要增加若干组,但后面的报警声相电路不必变动。
(3)控制电路触摸片A~F与集成反相器F1~F6组成触摸信号输入控制门,VD1~VD6组成隔离电路,将触摸片与电源单向隔离。
当电路处于检测状态时隔离二极管使触摸片保持高电平状态,当触摸片被触摸时可使触摸片保持低点平以第一路为例,当触摸片A被触摸后,触摸片A变为低电平,由于VD1的隔离,A保持低电平。
当触摸形成的低电平经F1变向后变为高电平。
这时LED1发光,VT1 VT2导通,VT3接着导通。
VT3导通后,通过VD7 R4又使VT4导通。
由于VT4相当于电源的开关,控制者报警声响的电源回路,VT4导通后报警声响电路的电源回路被接通,报警声响电路发出报警声(电路图如下)A BC D FVTE9014VT29014LED~~LED6R12409014VT4R6100KR510KR32KR22KR4180KICE(F1~~F6)CD4069B 1F1IF2IF3IF4IF5IF6VD7C210u(4)报警电路IC2、IC3组成调制型报警声响电路,其中IC2与R5、R6及C2组成低频锯齿波发生器,输出的锯齿波通过VT5加至IC3的⑤脚,对IC2产生的矩形波进行调制,使其发出高低起伏的报警声响(电路图如下)IC2 NE555IC3 NE5559014 VT4C4100uR810KR74.7KR975KC30.01uVT5901212V(5)总体电路图如下IC2 NE555IC3 NE555A BC D FVTE9014VT29014LED~~LED6R12409014VT4C4100uR810KR74.7KR975KC30.01uVT59012R6100KR510KR32KR22KR4180KICE(F1~~F6)CD4069B 1F112VIF2IF3IF4IF5IF6VD7C210u五、单元电路简介(1)CD4069 芯片简介(1)NE555芯片简介NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号,555系列IC的接脚功能及运用都是相容的,只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同;而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC,只需少数的电阻和电容,便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉冲信号。
触摸式报警灯的设计方案苏霞1、研究目的、意义和必要性:报警器随着时代的发展进入了千家万户,它与人们生活密不可分。
它具有灵敏度高、轻便、实用等特点,可以安装在门或窗上,该报警器一经触发便能自动报警,并能在预定时间后自动停报。
该触摸式防盗报警器设计时,可以针对不同的场合,进行系统的改进。
考虑到实际现场环境和用户的安全防范要求,具有一定的抗干扰能力,可以防止各种误报现象的发生。
系统的灵敏度和可靠性很高。
2、研究目标:制作触摸报警器可以防止小偷,保护客户的财产安全,节省成本,而且省电等优点。
3、主要研究开发内容:触摸式报警器的制作:包括DXP画图、PCB制板,焊接与组装调试,采用SGL8022W芯片。
4、项目创新点及拟解决的关键技术问题:安全,节能,价格低廉,安装方便且不影响房子美观。
5、工作原理:6、研究方法和工艺技术路线:7.项目进度安排:三个月内完成此项目,一个月用来查找资料,与老师.同学讨论,交流,设计出可行方案,一个月自己购买元件,元件购买齐全后,进行安装与焊接;一个月调试进行改进;经过改进后,无线门铃产品上市。
8.设计项目的基本条件:现有电脑,电子书籍用来查找资料,姜老师指导,同学们的相互讨论,安装、焊接工具齐全。
9.总经费预算、资金筹措方式及来源:此产品需二百元左右,经费由学校支付.10.项目负责人及主要成员简介:项目负责人:苏霞,就读学校:江西省电子技师学院。
姜老师,江西省电子技师学院教师。
11.项目的组织管理及相关保障措施:安全用电、文明生产、节约成品、保证质量。
12.风险分析:注意安全用电、文明生产、产品研发成功销售有保证。
《安全监测与监控》课程设计班级:专业:安全工程课程名称:安全监测与监控指导教师:孙兰会刘章现万祥云学号:姓名:市政学院2014年5月目录一前言 (2)二设计内容与目的 (3)2.1 目的与任务 (3)2.2内容概要 (3)三总体设计方案 (3)3.1方案比较及论证 (4)3.1.1信号采集模块 (4)3.1.2 延时模块 (4)3.1.3 音频模块 (4)3.1.4 音频功率放大模块 (5)3.1.5 电源模块 (5)3.2 方案选择 (5)四电路设计原理 (5)4.1 总体电路设计原理框图 (5)4.2.1 信号采集模块 (6)4.2.2 延时模块 (6)4.2.3 音频模块 (8)4.2.4 音频功率放大模块 (10)4.2.5 电源模块 (10)4.3 总体电路与工作说明 (10)五总结 (12)参考资料 (12)一前言随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展,人类不断研究,不断创新纪录,人们生活水平得到很大的提高,对私有财产的保护意识及自身的安全保护意识在不断的增强,因而对安防措施提出了新的要求。
本设计就是为了满足安防的需要而设计的电子报警系统。
这几年随着改革开放的不断深入和市场经济的迅猛发展,各种贵重物品以及高档家电产品为越来越多的家庭所拥有,并且人们手中尤其是城市居民的积蓄数额也十分可观。
而城市外来流动人口大量增加,增加了许多不安定因素刑事案件特别是入室盗窃、抢劫居高不下,现代安全防范措施势在必行。
安全是至关重要的,离开了安全,那么生活就会毫无幸福、快乐可言,它关系到每个人的生活及财产是否得以保障,没有人希望自己辛辛苦苦的来的成果、所拥有的一切在突然间变得一无所有。
所以说安全是美好生活的前提条件,安全标志着生活的质量。
目前,许多家庭都使用了较为安全的防盗门,如果再设计和生产一种廉价、性能灵敏可靠的防盗报警器用于居民家中,必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。
报警器随着时代的发张展进入了千家万户。
University of South China电子技术课程设计题目:触摸防盗报警器学院:电气工程学院专业:自动化班级:07级2班学号:************名:***指导教师:**2010年1月17日设计课题题目:触摸防盗报警器一、设计任务与要求1)设计一个简单的触摸式防盗报警器,以起到触摸防盗报警的功能。
2)该防盗报警器,适用于仓库、住宅等地的防盗报警。
3) 防盗路数可根据需要任意设定。
4) 一旦小偷触摸报警器,该报警器通过扬声器发出报警声响。
二、电路原理分析与方案设计1.1总体方案设计题目要求设计一个触摸式防盗报警系统,整个系统可以划分为几个模块。
首先为电源模块,考虑到我所使用的芯片电压为4.5伏,所以可采用先通过桥堆整流,然后滤波,选用比较常用的电源稳压芯片7805便可以得到实验所需要的4.5v 电压。
其次为单稳态触发模块,用来控制输出的电压,以驱动报警集成电路。
最后为三声模拟声报警集成电路,可直接驱动扬声器发声。
可产生三种不同的模拟报警声响,是制作各种报警器的良好声源。
模块框图如图2.1所示。
图2.11.2.1电路原理:触摸式防盗报警器的电路见图2-1。
A1中与非门I和Ⅱ组成了单稳态触发器,A 2与R2、B组成了模拟音响发生器。
平时,与非门Ⅱ输出高电平,经与非门Ⅲ接成的反相器后变为低电平,所以A2无电不工作,整机静态电流仅几个μA。
当人体碰到触摸电极M时,人体从周围空间感应到的杂波信号经VD整流在与非门I 的一个输入端a获得负脉冲信号,使单稳态电路翻转进入暂态,与非门Ⅱ的输出端突变为低电平,经与非门皿反相后输出高电平,使A2得电工作,B即发出“伍一呜一”警报声。
当暂态时间一过,单稳态电路恢复稳态,A2就停止工作,警报声消失。
本电路的暂态时间由RICI时间常数决定,约20s左右。
即每触摸一次M,B 发警报声20s左右;再次触碰,再次发声。
如要延长暂态(报警)时间,可加大R 1或C1;反之应减小R1或C1数值。
设计题目:触摸式防盗报警器一、设计任务与要求1)设计一个简单的触摸式防盗报警器,以起到触摸防盗报警的功能。
2)该防盗报警器,适用于仓库、住宅等地的防盗报警。
3) 防盗路数可根据需要任意设定。
4) 一旦小偷触摸报警器,该报警器通过扬声器发出报警声响。
二、电路原理分析与方案设计1.1总体方案设计题目要求设计一个触摸式防盗报警系统,整个系统可以划分为几个模块。
首先为电源模块,考虑到我所使用的芯片电压为4.5伏,所以可采用先通过桥堆整流,然后滤波,选用比较常用的电源稳压芯片7805便可以得到实验所需要的4.5v 电压。
其次为单稳态触发模块,用来控制输出的电压,以驱动报警集成电路。
最后为三声模拟声报警集成电路,可直接驱动扬声器发声。
可产生三种不同的模拟报警声响,是制作各种报警器的良好声源。
模块框图如图2.1所示。
图2.11.2.1电路原理:触摸式防盗报警器的电路见图2-1。
A1中与非门I和Ⅱ组成了单稳态触发器,A 2与R2、B组成了模拟音响发生器。
平时,与非门Ⅱ输出高电平,经与非门Ⅲ接成的反相器后变为低电平,所以A2无电不工作,整机静态电流仅几个μA。
当人体碰到触摸电极M时,人体从周围空间感应到的杂波信号经VD整流在与非门I 的一个输入端a获得负脉冲信号,使单稳态电路翻转进入暂态,与非门Ⅱ的输出端突变为低电平,经与非门皿反相后输出高电平,使A2得电工作,B即发出“伍一呜一”警报声。
当暂态时间一过,单稳态电路恢复稳态,A2就停止工作,警报声消失。
本电路的暂态时间由RICI时间常数决定,约20s左右。
即每触摸一次M,B 发警报声20s左右;再次触碰,再次发声。
如要延长暂态(报警)时间,可加大R 1或C1;反之应减小R1或C1数值。
1.2.2触摸式防盗报警器电路原理图如下图2.2 触摸式防盗报警器电路原理图1.2.3电路说明此触摸报警器,具有电路简单、制作容易,性能稳定、可靠等特点。
1.2.4总体方案分析:本设计利用与非门和KD9561四声模拟声电路设计并制作触摸式防盗报警装置。
摘要目前,我国国内生产总值稳定而快速的增长,人们的生活水平有了很大的提高,但与此同时,社会人口的流动性大大增加了,社会结构和社会治安都日趋复杂,入室抢窃、偷盗等诸多社会问题的频繁发生,使人们对家庭生命财产的安全越来越重视。
传统的机械式(防盗网、防盗窗)家居防卫系统在实际使用中暴露了很多隐患,但先进的技术总为人带来很多的便利,触摸式报警器有着传统防盗系统所不可及的优势,其自动化程度高,是防盗的一道有力武器。
此次电子技术课程设计我的选题是触摸式报警器,触摸式报警器用途十分广泛,不仅可用于私家的住宅、车辆的安全防盗,也可以用于企事业单位厂房、贵重物品等防盗,省去了过去的大量金属电网等等它的设计对于安全防盗是非常有必要的。
同时也对电子专业的课程有了进一步的了解与掌握,并能够应用有关的专业理论去完成电子课程设计。
本课程设计设计通过触摸电极片,经电容处理所得尖波信号触发IC1NE555的2脚使定时器进入暂稳态,达到定时30S的效果,输出端3脚输出高电平触发IC2NE555振荡电路产生周期为T的振荡信号,振荡信号经LM386芯片构成的集成功率放大电路放大驱动扬声器发出报警声,30S后,IC1的3脚输出高低电平,报警声消失,直至下一次触摸电极片。
关键词:触摸式报警器;NE555;LM386芯片目录1绪论...........................................................11.1前言....................................................11.2整体电路设计...................................12设计内容及要求........................................22.1设计任务及要求.......................................22.2总体方案设计.........................................22.3元器件介绍.......................................23设计原理及参考电路..................................63.1单稳态电路..........................................63.2音频振荡电路..........................................63.3功率放大电路........................................73.4整体电路...........................................94设计总结及心得体会................................................11参考文献...................................................121 绪论1.1前言目前,我国国内生产总值稳定而快速的增长,人们的生活水平有了很大的提高,但与此同时,社会人口的流动性大大增加了,社会结构和社会治安都日趋复杂,入室抢窃、偷盗等诸多社会问题的频繁发生,使人们对家庭生命财产的安全越来越重视。
触摸防盗报警器课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解触摸防盗报警器的基本工作原理,掌握相关的电子元件知识,如触摸传感器、蜂鸣器等。
2. 学生能描述触摸防盗报警器的电路连接方式,并解释其电路图的构成。
3. 学生了解触摸防盗报警器在生活中的应用,认识到科技与日常生活的紧密联系。
技能目标:1. 学生能够独立完成触摸防盗报警器的组装,并正确进行电路连接。
2. 学生能够运用已学知识分析并解决触摸防盗报警器组装过程中遇到的问题。
3. 学生能够通过实际操作,提高动手实践能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标:1. 学生通过触摸防盗报警器的制作,培养对科学技术的兴趣和求知欲,激发创新意识。
2. 学生在实践过程中,学会尊重事实,遵循科学规律,树立正确的科学态度。
3. 学生通过团队合作,培养沟通协调能力和集体荣誉感,增强自信心。
课程性质:本课程为信息技术与电子技术的跨学科综合实践活动,旨在培养学生的动手实践能力、创新意识和科学素养。
学生特点:五年级学生对电子技术有一定的基础知识,好奇心强,喜欢动手实践,但需进一步引导和培养团队协作能力。
教学要求:教师需结合学生特点,采用启发式教学,引导学生主动探究,注重培养学生的动手实践能力和创新能力。
在教学过程中,关注学生的个体差异,给予个性化的指导和评价。
通过本课程的学习,使学生能够将所学知识应用于实际生活,提高学生的综合素养。
二、教学内容1. 触摸传感器原理:介绍触摸传感器的工作原理、特性及应用场景,结合课本相关章节,让学生了解触摸传感器在防盗报警器中的作用。
2. 电子元件知识:回顾并拓展课本中涉及的电子元件,如电阻、电容、二极管、三极管等,重点讲解蜂鸣器的工作原理及使用方法。
3. 电路连接与电路图:讲解触摸防盗报警器的电路连接方式,让学生掌握电路图的阅读与绘制方法,结合实际操作,学会正确连接电路。
4. 触摸防盗报警器组装:根据教材内容,设计详细的组装步骤,让学生动手实践,掌握触摸防盗报警器的组装方法。
项目二:触摸式防盗报警器一、题目:设计一个触摸式防盗报警器,,触摸感引起为一金属小片,当有人触摸时,蜂鸣器发出声音,持续发出报警信号,直到断开电源为止,根据上述要求,设计出电路,并确定元件参数二、题目分析:该题目可以使用场效应管,双极性三极管,可控硅等元器件。
电路设计思路是可用场效应管将人体感应信号转换为电压的变化,经过晶体管放大,触发可控硅,再接通电路。
三、方案设计与选择:(一)方案方案一:直接触发器接在发光二极管上方案二:利用单片机编程实现检测目的方案三:使用场效应管,双极性三极管,发光二极管,可控硅等元件。
将人体感应信号转换为电压的变化,经过晶体管放大,触发可控硅,再接通电路。
(二)优缺点方案一:信号未放大,误差很大方案二:部分内容还未学,而且工作不稳定方案三:方案最佳,可以消除感应信号的干扰,将人体感应信号转换为电压的变化,经过晶体管放大,触发可控硅,再接通电路,从而达到触发报警的效果。
(三)选择方案我选择方案三进行设计,方案最佳,可以消除感应信号的干扰,通过场效应管,人体感应信号转换为电压的变化,经过晶体管放大,触发可控硅,再接通电路,从而达到触发报警的效果。
四、设计方框图五、设计电路图(一)原理电路图(二)电路原理如图所示触摸报警器的电路,主要由电源电路、触摸延迟电路、可控硅开关电路及负阻振荡器等四大部组成。
电源电路由VD1、VD2、C1、C2等触摸 电极 电压 放大 交流 放大 锁存 报警组成,为触摸延迟电路提供约12V直流工作电压。
触摸延迟电路主要由VT1等元件组成,平时VT1处于截止状态,可控硅VS因无触发电压而处于关断状态,后续电路无电不工作。
N为触摸电极片,当人手触碰时,人体泄漏电流经电阻R1、R2注入VT1的发射结,使VT1导通,C2上的12V直流电压经VT1、VD3向可控硅VS门极提供正向门极电流,使VS迅速开通,电容C4两端可获得300V左右的直流高压。
VT2、R4、R5、RP及B组成的负阻振荡器立刻起振,压电陶瓷片B就发出响亮的报警声。
ΞΞΞΞΞΞ学院
ΞΞΞΞ
综合性实验报告
实验项目名称触摸式防盗报警器
所属课程名称电子工程
实验日期
班级
学号
姓名
成绩
电子工程系
触摸式警报器工作原理图
电路中单稳态触发器有导线M,场效应晶体管和一个555组成。
多谐振荡器由一个555电阻R4、R5和电容器C3组成,CS为电解电容,B为扬声器。
无人触摸M时单稳态触发器中的555中的2引脚为高电平。
3引脚输入低电平,多谐电路不工作扬声器不发声。
当人触摸M时使单稳态触发器中2引脚变为低电平,3输出的高电平使多谐振荡器电路工作扬声器发声。
【实验环境】(使用的软件)
实验元器件的选择:
电子实验箱、万用表、导线、导线、9伏直流电、示波器。
触摸式防盗报警器的设计Touch alarm system design姓名:李丽丽指导老师:刘维庆Name: Li lili Teacher: Liu weiqing1. 概述1.1课题来源随着我国科技进步,人民生活水平的不断提高,为了更好地保障人们在工作、生活中的人身财产的安全预防各种事故发生显得日趋重要,因而这触摸感应式防盗报警电路适用于家庭门锁、保险柜等各种金属物品的报警用。
1.2研究内容及相关技术本设计介绍的防盗报警器由触摸电极、开关电路等组成,是种线路简单、灵敏度高、性能稳定的触摸式防盗报警器。
它可用于家庭保险柜以及门窗钡等地方,当人体碰到所保护的金属物品时,警铃就会长鸣,直到切断电源为止。
2.触摸式报警器的电路设计2.1电路原理图1-1是一种高灵敏度的触摸式报警电路。
当人手甚至于戴着手套触摸到电极片M时,它都会发出响亮的“嘟……”报警声,响声可一直持续30s左右。
如再次触摸,则再发一次声音。
图1-1 触摸式报警器电路该报警器由单稳态电路、音频振荡器和音频功率放大器等组成。
与非门U:A、U:B构成单稳态电路,与非门U:C、U:D构成音频内振荡器,V2和V3组成互补型音频功率放大器。
由于CMOS电路具有极高的输入阻抗,虽然二极管V1反相连接,但它的反相电阻仍小于CMOS电路的输入阻抗,所以,A门的1脚处于高电平。
与非门B的两个输入端5脚与6脚处于低电平。
根据“见0出1”的逻辑关系,可知B门的4脚输出高电平,所以A门的2脚也为高电平。
根据“全1为0”的逻辑关系,A门的3脚输出低电平。
这时C1两端都为低电平,电容C1没有充电,这是单稳态电路的稳定状态。
与非门C、D构成音频振荡器,由于C门的9脚与B门的5、6脚相连并为低电平,所以振荡器停振,故扬声器SP无声。
如果人手触摸一下电极片M时,人体感应的杂波信号经V1整流,获得一个负压,即给A门的1脚输入一个负脉冲,单稳态电路就翻转进入暂态。
其过程是:根据“见0出1”的逻辑关系,当A门的1脚输入负脉冲时,3脚就输出高电平,此高电平经C1加到B门的5、6两脚,使其4脚输出低电平,此低电平又反馈到A门的2脚。
所以人手离开M时,A门的3脚仍保持高电平输出。
但这一状态是不稳定的,因为A门的3脚输出的高电平将经R1向电容C1充电,充电结果会使R1的上端即B门的5、6两脚的电平不断下降。
当电平降至1/2V DD时,B门的4脚就输出高电平,电路恢复到原来的稳定状态。
电路暂态时间主要取决于R1和C1的充电时间常数(本电路约30s)。
当R1上端输出高电平时,与非门C、D组成的振荡器起振,D门的11脚输出振荡信号,经V2和V3功放后,通过C4推动扬声器SP 发出响亮的“嘟……”报警声。
V2和V3分别采用两种导电特性不同的三极管,一个用来放大正半周期信号,另一个用来放大负半周期信号,所以称这种电路为互补型推挽放大器。
2.2元器件选择在图1-1中,集成电路选用四2输入与非门CD4011;V2选用9013、3DG12等硅NPN三极管,β≥100;V1用1N4148等硅开关二极管;R1选用1МΩ ,R2选用360КΩ ,均为RTX-1/4W 型碳膜电阻器;C1尽可能选用漏电流小的47μF ,C3选用100μF ,C4选用220μF ,均为CD11-16V 型电解电容器;C2可用4700pF 的CT1型瓷介电容器;SP 可用YD-57/8Ω电动扬声器;电源用9V 电池,如能采用9V 稳压电源供电则效果更好。
2.3主要元器件介绍 2.3.1芯片CD4011在数字电路中,所谓“门”就是实现一些基本逻辑关系的电路。
最基本的逻辑关系有与、或、非三种,所以最基本的逻辑门是与门、或门和非门。
◆ 与门是执行与功能的逻辑部件,其逻辑关系的特点是:只有当全部输入端都是高电平时,输出才是高电平;只要有一个输入端为低电平,输出端就是低电平。
两输入端与门的逻辑表达式可写成:Y =AB 。
◆ 或门是执行或功能的逻辑部件,其逻辑关系的特点是:只要有一个输入端是高电平,输出才是高电平;只有全部输入端为低电平,输出端才是低电平。
两输入端或门的逻辑表达式可写成:Y =A +B 。
◆ 非门是执行非功能的逻辑部件,其逻辑关系的特点是:输入端是高电平时,输出端是低电平;输入端为低电平时,输出端是高电平。
非门的逻辑表达式可写成:A =Y 。
在门电路中,应用最广泛的是与非门,把与门和非门连接起来就是与非门。
同理,将或门和非门连接起来,就可构成或非门。
2.3.1.1CD4011引脚图及引脚功能本设计采用2输入端四与非门,低功率4000B 系列CMOS (CD4011)。
它的引脚排列如图1-2所示。
每片集成电路中有4组独立的与非门,其构造和逻辑功能相同,每组都有两个输入端和一个输出端,与非门的逻辑符号如图1-3所示。
◆管脚功能:2A 数据输入端3A 数据输入端4A 数据输入端1B 数据输入端2B 数据输入端3B 数据输入端4B 数据输入端VDD 电源正VSS 地1Y 数据输出端2Y 数据输出端3Y 数据输出端4Y 数据输出端◆CD4011内部结构框图:CD4011电气特性:VDD电压范围:-0.5V to 18V功耗:双列普通封装 700mW小型封装 500mW工作温度范围:CD4011BM -55℃ - +125℃CD4011BC -40℃ - +85℃CD4011参数表2.3.2等硅三极管9012、90132.3.2.1三极管1)三极管的工作原理晶体三极管(以下简称三极管)按材料分有两种:锗管和硅管。
而每一种又有NPN和PNP两种结构形式,但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管,两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的,下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。
对于NPN管,它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成,发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。
当b点电位高于e点电位零点几伏时,发射结处于正偏状态,而C点电位高于b点电位几伏时,集电结处于反偏状态,集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。
在制造三极管时,有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的,同时基区做得很薄,而且,要严格控制杂质含量,这样,一旦接通电源后,由于发射结正偏,发射区的多数载流子(电子)极基区的多数载流子(空穴)很容易地越过发射结互相向对方扩散,但因前者的浓度基大于后者,所以通过发射结的电流基本上是电子流,这股电子流称为发射极电流了。
由于基区很薄,加上集电结的反偏,注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic,只剩下很少(1-10%)的电子在基区的空穴进行复合,被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给,从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得:Ic=Ib+Ie这就是说,在基极补充一个很小的Ib,就可以在集电极上得到一个较大的Ic,这就是所谓电流放大作用,Ic与Ib是维持一定的比例关系,即:β1=Ic/Ib式中:β1--称为直流放大倍数,集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为:β= △Ic/△Ib式中β--称为交流电流放大倍数,由于低频时β1和β的数值相差不大,所以有时为了方便起见,对两者不作严格区分,β值约为几十至一百多。
三极管是一种电流放大器件,但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用,通过电阻转变为电压放大作用。
2)三极管的分类a.按材质分: 硅管、锗管;b.按结构分: NPN 、 PNP;c.按功能分: 开关管、功率管、达林顿管、光敏管等;d.按功率分:小功率管、中功率管、大功率管;e.按工作频率分:低频管、高频管、超频管;f.按结构工艺分:合金管、平面管;3)三极管的主要参数a. 特征频率fT当f= fT时,三极管完全失去电流放大功能.如果工作频率大于fT,电路将不正常工作.b. 工作电压/电流用这个参数可以指定该管的电压电流使用范围.c. hFE电流放大倍数.d. VCEO集电极发射极反向击穿电压,表示临界饱和时的饱和电压.e. PCM最大允许耗散功率.f. 封装形式指定该管的外观形状,如果其它参数都正确,封装不同将导致组件无法在电路板上实现.4)判断基极和三极管的类型三极管的脚位判断,三极管的脚位有两种封装排列形式,如右图:三极管是一种结型电阻器件,它的三个引脚都有明显的电阻数据,测试时(以数字万用表为例,红笔+,黒笔-)我们将测试档位切换至二极管档(蜂鸣档)标志符号如右图:正常的NPN结构三极管的基极(B)对集电极(C)、发射极(E)的正向电阻是430Ω-680Ω(根据型号的不同,放大倍数的差异,这个值有所不同)反向电阻无穷大;正常的PNP结构的三极管的基极(B)、集电极(C)、发射极(E)的反向电阻是430Ω-680Ω,正向电阻无穷大。
集电极C对发射极E在不加偏流的情况下,电阻为无穷大。
基极对集电极的测试电阻约等于基极对发射极的测试电阻,通常情况下,基极对集电极的测试电阻要比基极对发射极的测试电阻小5-100Ω左右(大功率管比较明显),如果超出这个值,这个元件的性能已经变坏,请不要再使用。
如果误使用于电路中可能会导致整个或部分电路的工作点变坏,这个元件也可能不久就会损坏,大功率电路和高频电路对这种劣质元件反应比较明显。
尽管封装结构不同,但与同参数的其它型号的管子功能和性能是一样的,不同的封装结构只是应用于电路设计中特定的使用场合的需要。
要注意有些厂家生产一些不规范元件,例如C945正常的脚位是BCE,但有的厂家出的此元件脚位排列却是EBC,这会造成那些粗心的工作人员将新元件在未检测的情况下装入电路,导致电路不能工作,严重时烧毁相关联的元器件,比如电视机上用的开关电源。
在我们常用的万用表中,测试三极管的脚位排列图:先假设三极管的某极为“基极”,将黑表笔接在假设基极上,再将红表笔依次接到其余两个电极上,若两次测得的电阻都大(约几K到几十K),或者都小(几百至几K),对换表笔重复上述测量,若测得两个阻值相反(都很小或都很大),则可确定假设的基极是正确的,否则另假设一极为“基极”,重复上述测试,以确定基极.当基极确定后,将黑表笔接基极,红表笔笔接其它两极若测得电阻值都很少,则该三极管为NPN,反之为PNP.判断集电极C和发射极E,以NPN为例:把黑表笔接至假设的集电极C,红表笔接到假设的发射极E,并用手捏住B和C极,读出表头所示C,E电阻值,然后将红,黑表笔反接重测.若第一次电阻比第二次小,说明原假设成立.体三极管的结构和类型:晶体三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把正块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN 两种,从三个区引出相应的电极,分别为基极b发射极e和集电极c。