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步进电压控制器的设计

作者:dolphin时间:2016-09-18

  该电路集模拟、脉冲及数字电路于一体,教学功能多样,而电路结构简单。该控制器不但可以演示各自电路的工作过程。还可以通过演示“步进计数”过程。了解各电路相互之间的关系和影响。同时对模拟信号和数字信号的区别、关系也有较好的展现。
  
  该电路由单稳态触发电路、多谐振荡电路、十进制计数器、继电器驱动电路和阶梯电压形成电路等组成。电路如附图所示。

  1.电路工作原理
  
  单稳态触发电路由NE555等组成,多谐振荡器由V2、V3、RP等组成。计数及显示电路由CD4017和LED发光管组成,V1、J组成继电器驱动电路。为后级电路提供电源电压。

  由NE555时基电路组成单稳态触发电路。暂稳延迟时间由RO×C1决定,这里约为60秒。AN是常开型轻触开关,常态下NE555输出端(3)脚为低电平0V。当AN按下瞬间,(2)脚被AN对地短路,电压降为OV,(3)脚输出转为高电平。V1导通。继电器J得电工作。接通多谐振荡器工作电源。此时多谐振荡器开始工作,即产生并向CD4017的(12)脚(CP端)送入计数脉冲,随着脉冲的输入,CD4017的Q0-Q9分别依次产生高电平,并点亮LED1—LED10。呈步进状态周而复始。由于发光管负端接入V5基极。每只发光管的限流电阻又不同,随着LED1-10点亮顺序的不同,流入V5基极的电流也不一样。事实上是在V5基极形成lO级阶梯电压(附图示),在计数过程中,LED13的亮度也由暗到亮发生跳跃式的变化。循环闪耀。每个循环周期时间由RP控制。这里所用RP为100kΩ。可以调控时间约为1.5s-3s。

  CD4017的(12)脚为10分频输出端,上半周LED11点亮,下半周LED12点亮。也是循环工作。

  CD4017的(15)脚R端为高电平复位端,在电源接通之初(瞬间),C7相当于短路。R端得到高电平。随着C7充电的完成,R端电压降为0v,复位完成。CD4017进入正常工作状态。

  改变发光管的连接顺序,可以形成循环、追逐、放射等多种形式的彩灯效果。将发光管用其他大功率驱动器代换。还可以实现音量控制、调速、公共场所彩灯控制等。

  CD4017各引脚功能如下:

  (1)~(7)脚、(9)~(11)脚为计数输出端Q0-Q9;(8)脚为GND地端;(12)脚为OUT10分频输出端:(13)脚为EN触发方式选择;(14)脚为CP触发脉冲输入端;(15)脚为R复位端;(16)脚为Vdd电源端。

  2.安装操作指导
  
  (1)在安装前需搞清楚每只集成块的内部逻辑和引脚功能。并掌握电路的工作原理,为调试和检修电路做好准备。

  (2)熟悉继电器的结构和引脚功能。正确装配。

  (3)对电阻电容和二极管三极管,在焊接之前应用万用表检查其性能好坏。并对引脚正确整形后再插装。

  (4)对所有元件的引脚(特别是集成块的电源端)要仔细正确辨认。避免装错。在通电前学生应该对比互检,尽力把安装错误消除在通电调试之前。

  (5)建议用万能实验板安装此电路。或者用铜质空心铆钉板。便于调试和修改。

  (6)建议使用IC专用插座来插接集成块。而不要将集成块直接焊在电路中。在插装前由指导老师检查。防止引脚排列错误。

  3.调试操作指导
  
  (1)在通电前必须用万用表R×100挡检查电源两端电阻值,其阻值应大于400Ω。

  (2)通电后触发开关AN动作后。发光管LED1~10应逐个跳跃式点亮,循环往复。

  (3)LED13(绿灯)由暗变亮,跳跃式逐步循环变化。
  
  (4)LED11(红灯)和LEDl2(黄灯)应交替亮暗变化。

  (5)在R19上串接电流表或并接示波器。都应该看到发光管闪亮变化时,CD4017输出电流叠加的变化情况。

  (6)用示波器观察CD4017之CP端((12)脚)信号,可以看到低频的方波。

  4.故障检修要点
  
  该电路不算复杂。只要安装正确,元件质量良好,一般通电即能正常演示。在不能实现正常功能的情况下。首先要重点检查是否有元件装错。是否有错焊漏焊。

  再就是检查电源线是否连接有误。

  故障检修时万用表是首选仪表。在教学实践中见到。绝大多数故障原因是因为学生安装错误,而非元件质量问题。



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