表箱户表巡视检查要求 电子电工实践指导x

1）

实训电路

使用安全方便、控温效果理想并有这里介绍的温控器线路简单、无机械触电、温控范围宽、 超温指示。电路原理如图 14.54所示。

使用安全方便、控温效果理想并有

BT201A r

R63J

-nu

vn

WI5

11） 电路工作原理

图中TC620是一种新型智能温度传感器，它的感温元件设置在芯片的内部。其内部主要 由感温元件、放大器、比较器所构成。 TC620的基本功能是：当温度超过下限的温度点时，

⑦脚输出高电平，直到温度回落到下降控温点时， 才输出低电平。在②脚和③脚与正电源端

分别接上两个可调电阻，可设置下限控温点和上线控温点。

平时IC的⑤脚输出低电平，使得 V3导通，且VD7被点亮，则VS开通，升温负载通电工

作。当环境温度高于上限控温点时， IC的⑤脚跳变到高电平，使得 VT3截止，VD7熄灭，

VS关断，所以使负载断电停止工作，。这时，IC的⑤脚将一直保持高电平，只有当环境温 度降到下限控温点时，才输出低电平，从而从使负载通电工作。这样， 不断地周而复始的重

复以上控制过程，致使环境温度始终保持在一定的范围内。

TC620型智能温度控制传感集成电路采用标准的⑧类直插塑料硬封装， 其外引出脚功能：①

为悬空；②③别为下限控温点和上限控温点调整端； ④脚为负电源端；⑤⑥⑦脚均为输出端；

脚为正电源端；调整 RP1和RP2可分别改变下限与上限控温点。 VD5亮点表示温度超过下

限控温点，VD6点亮表示温度超过上限控温点。双向晶闸管 VS的额定 工作电流应根据被

控制负载功率大小而选取。

3）元器件选择

R1,R4:820 ;R2、 R3、 R5 : 1k ;R6:51 ; R7 : 68 ;RP1、 RP2、

1M ;C1:470Uf;C2:0.22Uf;VD1~VD4:1N4001;VD5~VD7:BT201A;VT1 、 VT2:9013 ；

VT2:9015;IC:TC620;VS:800V 。

14. 14. 2超温报警模拟电路的装置（江西省第 15届学生电子设计

制作赛题）

1）题意

在现实生活中，常有一种工程技术，及带有自动温度补偿的设备，在规定温度内正常工作。

　但是为设备安全， 需设定工作的上限温度， 万一温控补偿失效， 设备温度一旦超出上限温度 时，便立即切断工作电源并报警。而待设备修复之后，再投入使用。

2） 模拟制作实训要求 为了能让作品在很短的时间内模拟上述过程，将题目适当修改，即用数显电路代替工作件， 当其接通市电后，数显电路会周二复始地按顺序“ 0-1-2-4-8-0-8-4-2-1 ”显示数字。用插上电 源的电烙铁（ 20W 或 25W ）代替发热件，党发热的点烙铁外壳靠近热敏原件，约几秒钟后， 热敏原件感受的温度超过工作件温度的上限， 控温电路便工作， 首先切断发热件电源。

　红色 发光二极管点亮， 1 秒钟后再切断工作件数显电路的电源，数显电路停止工作，并同时发出 断续（不是连续）的报警声。随后点烙铁远离热敏原件，让其感受的温度在上限温度以下， 温控电路恢复常态， 红色发光二极管熄灭， 电烙铁重新得电， 报警声停， 数显电路重新工作。

　当点烙铁再次靠近热敏原件 远离热敏原件，作品重复上述过程。

3） 参考电路

图 14.55 是实现上述模拟功能的电子制作电路图。原件数值均在图上标明，读者可根据各自 情况设计电路、制作、演示。

4） 电路工作原理

交流 220V 经熔断丝 F 给电源变压器供电，变压器次级输出约 12V 交流电，经 VD2~VD5 ，

桥式整流， C1 滤波， 7809 稳压后得到稳定的 9V 直流供电路工作。

　IC1A 、、 IC1B 为电压比 较电路， R3、R4 与 R9、R10 分别为 IC1A 、IC1B 的反相端提供比较基准电压。当工作件温 度在规定范围内， 相当点烙铁远离热敏原件 R5,R5 阻值较大。

　IC1A 同相端电压， VR6 较低， 使 V+<V-（ 同相端电压小于反相端电压 ） ， IC1A 的①脚输出低电平， IC1B 的⑦脚亦为低电平， 三极管 VT1 、VT2 截止，继电器 K1、K2 的线圈无电流通过，它们的动接点不动作。交流 电经 K1~1 给单相电流插座供电，让插在其上的点烙铁得电； DC9V 经 K22~1 给 IC3 、IC4 及数码管供电，IC2的③管脚输出经 K21~1传递给IC3 °IC2为震荡器，其震荡频率由R12R13、 C6决定，IC3为十进制计数/分计器，IC2的震荡波形（矩形波）输至 IC3德CP端，IC3对 矩 形 脉 冲计 数 ， 其 输 出 经 VD8~VD15 至 译 码 驱 动 器 CD4511 ， 数 码 管 按 顺 序 “0-1-2-4-8-0-8-4-2-1 ”显示。

若将发热的点烙铁靠近热敏电阻 R5，几秒钟后热敏电阻感受到较高的温度，其阻值突然下

降，使 VR5 下降， VR6 上升，则 IC3 的 V+>V- （同相端电压大于反相端电压） ， IC1A 的① 脚输出高电平，这电压一路输给 VT1 的基极，另一路经延时电路 R8、 C4 输给 IC1B 的同相

端，使 IC1B 得同相端电压大于反相端电压。于是 VT1 、 VT2 的基极都得到高电平而导通， 使电磁继电器的电压线圈有电流通过，动接点动作， K1 的动接点脱开 K1~1 ，而与 K1~2 接

通，单相电插座得电，红色发光二极管得电发光。

　K2 的两组动接点都动作，其中 K21 的动 接点脱离 K21~1 而与 K21~2 接触， IC2 的震荡输出给有源讯响器又发出断续报警声， 在 K21 动作的同时，K22的动接点也动作，脱离 K21~1，使IC3的CP端无输出脉冲的同时，IC3、 IC4及数码管失去工作电源，不显示任何笔画。随后，将点烙铁远离 R5。则R5感受的温度

降低，阻值又变大， VR6 变小，导致 VT1 、 VT2 截止， K1 、 K2 的线圈失无电流流过，它们 的动接点复位， K1 动接点回到 K1~1；点烙铁重新得电，红色发光二极管熄灭； K21 的动触 点回到 K21~1， K22 的动触点回到 K21~2 ，讯响器停止报警， 数显电路重新工作， 按顺序周 而复始地显示“ 0-1-2-4-8-0-8-4-2-1 ”。

　CD4017 个输出端至 CD4511 的 DCBA（ 入端）间二极管 编码如表 14.5。

4017

4511

D(8)

C(4)

B(2)

A(1)

Q0

0”

0

0

0

0

Q1

“ 1 ”

0

0

0

1

Q2

“ 2 ”

0

0

1

0

Q3

a A ?

4

1

1

0

0

Q4

“ 8 ”

0

0

0

0

Q5

“ 0 ”

1

0

0

0

Q6

8 ”

0

0

0

0

Q7

4 ”

0

1

0

0

Q8

2 ”

0

0

1

0

Q9

1 ”

0

0

0

1

14. 5电力载波通信电路

利用电力线路载波能传输语言、遥控、报警等信号，方便、实用、通信距离远，可以在同一 电力变压器供电区域内传输信号。

实训电路

实训电路包括发射与接收两部分，图 14.56( a)为电力线载波发射电路， Vi表示ICi的输入

调制信号，可以是正弦信号也可以是矩形脉冲信号；图 14.56(b)为电力线载波接收电路。

电路工作原理

调制信号vi送入集成电路IC1的输入端，经IC1放大，再经三极管 VT1震荡变压器TI等 组成的电容三点式震荡电路进行调制， 其震荡频率约为200KHZ。经调制器调制后的调幅信

号再经耦合电容 C1、C2传送到电力线路中向外输送。

由电力线路传送来的载波中频信号通过耦合电容 C3、C4及中频变压器T2构成的谐振回

路接收，经三极管 VD1检波，成为语言音频或遥控脉冲信号，再经效应管 VT2放大后，由

集成电路IC2放大输出。调成 C5可改变接收谐振频率，细心调整 C5和T2，可是输出幅度 达 最 大。

13） 原件选用

14） IC1、IC2 :选用 UA741

VT1:选用NPN高频硅三极管，如 9018。

VT2 :选用2SK117，可以3DJ代用。

VT1、VT2:选用半导体收音机中频变压器即中周。

C1、C2、C3、C4：选用耐压为630V的高性能电容器

14. 6数显式调速、调光电路（江西省第17届学生电子设计制作赛题）

1）题意

现提供一批器材，请在其中选择适当的元器件， 设计制作至少有三级变速的简单的电扇调速

器。其要求是当分别数显 0、1、2三个数字时，电扇相应处在失电、强电、 （市电电压）、弱

电（小于市电电压）三档级的供电状态。 （设市电电压为 220V50HZ ）。

由于不可能给每一位参赛者提供一台电扇， 只好给各位提供220伏交流40瓦的白炽灯泡及

塑壳灯头一套（供电线从提供给作品的电源线上剪掉一段即可） 。用灯泡的熄、亮、暗代替

电扇的失电、强电、弱电的三种状态使之成为调光（调速）器。要求该调光（调速）器有如 下功能：

白天，手动（自动控制失效）控制灯泡的供电，即每当用手按一次调光（调速）器 的按键时，显示的数码变动一字，对应的灯泡（或风扇）供电变化一档。

晚上，自动（手动失效）控制灯泡的供电，即当调光（调速）器得电后，自行数显

“ 0-1-2 ”循环往复显字的同时，对应有灯泡“失电（灯泡失亮）一强光（灯光正常亮度）

—弱光（灯光暗淡）”循环往复的过程，可形成“自然风”的模式。

2） 赛题分析

按照题意，首先自己要做一个直流稳压电源（可用 78 系列稳压芯片配合经典电源电路

解法制作）。题目要求有白天和晚上的不同控制状态，所以要用一个光敏元件参与控制；还 要求显示“ 0-1-2 ”的数字，所以数码管显示及其驱动编码电路必不可少；并且还要求有显 示数字及灯泡暗度程度自动对应变换，所以脉冲分配（这里用 CD4017 ）和提供脉冲的555

振荡电路也是不可少的。至于控制交流的部分，我们选择了具有交流控制功能的双向可控制 硅来控制。对于手动控制部分，可用一个按键开关来控制。

3） 作品设计方案

直流稳压电源7809电压采样及比较LM358 继电器开关K 脉冲振荡器

直流稳压电源7809

数码显示灯泡显示手动控制单元（按键开关）脉冲分配CD401f二极管编辑单元译码驱动CD4511

数码显示

灯泡显示

手动控制单元（按键开关）

脉冲分配CD401

f

二极管编辑单元

译码驱动CD4511

交流控制单元（双向可控硅）

功率控制单元

（1） 方案一，见图14.57

（2） 方案二

方案二是在方案一的基础上去掉了继电器控制开关，用电压比较器 LM358的输出去控制三

极管工作状态，然后由三极管的射极输出来控制 555电路的4脚供电，起到开关的作用，其

它部分和方案一一样。

4）单元电路的设计

（ 1 ） 电 源 电 路

220V知册fi入工按变辭変 U 9皑子

220V

知册fi入

工按变辭

変 U 9

皑子

采用变压器降压，二极管整流、电容滤波、 7809稳压输出、利用黄色发光二极管指示电源

工作状态，电路如图 14.58所示。

（2）电压采样及电压比较

比较基准电压的确定

比较基准电压的确定，可见图 14. 59, U0代表的是电源电压， U1是代表R1的电压，U2是

代表R2的电压，因为电阻的串联具有分压作用，基准电压主要是指从 R1与R2两个电阻中

间取出的电压，其实际上就是相当于 R2的电压。可以用公式表示成 U1+U2=U0 U2一般就是 我们的比较基准电压.在设计时，基准电压可根据具体情况而确定，一般我们都会将基准电 压设为电源电压 U0的一半，也就是U0/、2,这样做可以更方便我们后面的电压比较以及电 路的设计与制作。列如：电源电压为 12V,我们就可以使 R1和R2的电阻值相同，得出 6V

的比较基准电压。当然，这样的方法也不是规定死的，可根据实际情况而改变。

电压采样

电压采样是为电压比较器输出能反映光线强弱变化而设置。电压采样的范围是一个动态的 范围（一般都小于电源电压），它通常都是一个敏感元件随着温度或湿度、明暗程度、压力、 浓度等做有规律变化。

　在做电压采样时，首先要了解这些敏感元件的变化规律。 列如本次设

计中的敏感电阻，就要知道它的电阻是随光照亮度增强或减弱而减小或变大， 在这次设计中

用光敏电阻负温度系数特性即是电阻值随光照增强而减小的。采样电路由 R4、RG组成，当

光线变化时，电路经 RG采样转为RG值的变化，RG直的变化又通过 R4 RG的分压，得到电 压采样URG的变化，然后这一变化电压与基准电压 UR3进行比较。当基准电压确定时， 只要

采样电压大于基准电压， 电压比较器就有正电压输出，反之则负。 在运用时，要先单独测出

敏感原件处于不同状态时的阻值（检测方法如图“ 11.6.3 ”章节所示），然后根据基准电压

算出与之串联的电阻值。例如：电源电压 12v，基准电压6v，光敏电阻RC如图14.60的暗

值是1.5M ,亮值是5K ,R1的电阻只要略大于 5K 的就可以了。

电压比较器

电压比较器是一个两端输入，一端输出，中间加上电源的运放电路，如图 14.61所示：

通常我们常用的电压比较器芯片主要是 LM324（四运放放大器） 和LM358 （双运放放大器）

LM358，下面重因为LM358较LM324简单，所以一般电路中电压比较用的少时都会选择 点介一下LM358这块芯片。

LM358，下面重

LM358是一个双运算放大器，如图 14.62所示它除了④脚和⑧脚接电源外, 脚是一个比较器，⑤、⑥、⑦脚是另一个比较器。

　用的时候先定好基准电压， 一般都会用②、 ⑥脚作基准电压，基准电压一般都定为电源电压的一半。

　然后③、⑤脚作采样输入，当采样 电压大于基准电压时， ①脚或⑦脚就会有电压输出， 此时就可以通过此装置去控制其它器件。

译码、驱动、及数码显示部分

具体内容可见本书 “1232 ”章节中CD4511的典型接线图和表 14.4的CD4511真值表，以 及“ 12.1 ”章节种数码管的一些知识。

手动控制开关及简单的防干扰 这次设计主要用的是手动按键开关，带锁或不带锁均可，这两种开关在本电路中应用时，

如果不注意都会有干扰， 对于按键开关主要是在它的两端并联一个的电容和串连一个电阻接 地的方法，对于带锁开关主要是采用屏蔽不用的开关将其接地。

　两两种方法如图 14.63 所示。

交流控制部分（双向可控硅）机体内容可见本书“ 5.10 ”章节双向晶闸管有关知识。

555 振荡脉冲的产生机体内容可见本书“ 7.7.4 ”章节中 555 电路的应用。

整体电路设计方案一如图 14.64 所示。

因为方案二在设计上比方案一少了一个继电器，所以在电路中也在有所不同，如图 14.65

是方案二在电路中不同于方案一的接法，但方案二其他地方与方案一相同。

14．17 红外自动计数的模拟装置（江西省第 18 届学生电子制

作赛题）

1 ）题意

在赛场提供的器材中， 选取必要的元件， 设计、 制作能模拟饮料易拉罐自动计数且数显计 数的装置。

　生产单位常采用如下红自动计数装置， 将装有饮料的易拉罐放在马达带动的传动 带上， 在传动带运动的过程中让每个易拉罐依次同一个方向地穿过红外发射、 接收系统， 形

成计数脉冲，然后计数脉冲经电加工、计数，再数显易拉罐计数结果，就知道其生产量。

限于赛场条件， 不可能每位参赛者面前提供马达传动的易拉罐， 只能模拟。

　故要求将红外 线发射、接收系统安置在作品的万能板上，二者保持 1CM以上的距离即可，用 VIP或（身份 证） 卡先插入随即抽出红外线发射、接收系统中，卡片的一进一出表示有一个个地穿过红外 线，于是在电路上同样可形成计数脉冲。

要求是，作品完工后，能按如下流程演示功能：

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