江西省第17届电子设计大赛电路原理图
《数显调速调光电路》江西省第17届电子设计大赛电路原理图
1、题意：
现提供一批器材，请在其中选择适当的元器件，设计制作一个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220V，50Hz〗
2、模拟制作要求：
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(供电导线从提供给作品用的电源线上剪下一段即可)。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(或电扇)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）一强电（灯光正常亮度）一弱电（灯光暗淡） 循环往复的过程，可形成自然风的模式。
该文章版权归DIY乐园电子制作网所有。作者：蔡国瑞 转载请保留链接
3、参考电路图：
《数显调速调光电路》设计方案1
《数显调速调光电路》设计方案2
方案2电路说明 一、赛题分析 电路设计制作：杨谢行，指导：蔡国瑞 按赛题要求，白天不工作，只有用手按开关才会调光，晚上自动调光，开始从失电到强电然后到弱电，循环反复，用光控和手动去控制NE555振荡器，当NE555第4脚为高电位时，电路才会工作。按照电路要求,画出电路波形图如图所示。通过电路工作图形画出电路方框图。
《数显调速调光电路》设计方案2-电路波形图
《数显调速调光电路》设计方案2-电路方框图 二、赛题设计
将电路分成六大模块设计，电源电路、译码\驱动\显示电路设计、计数\编码电路、手控和光控电路、计数脉冲发生器。电路分析如下
1、电源电路设计
市电电压通过保险丝，采用变压器降压、IN4007二极管整流、电容滤波、LM7809稳压输出、利用红色发光二极管指示电源电路工作状态。
220V市点经过变压器降压，二极管路桥式整流，C4用于滤除由市电引入的高频干扰，用瓷片电容104， 电容C2滤波后送入LM7809第1脚，第2脚接地，第3脚输出稳定的电压，电压为9V。C6滤除高频干扰，C3滤波得到稳定9V电压，给电路工作，红色发出二极管是电源指示灯，R11是发光二极管的限流电阻，阻值的范围是（510Ω~1K）发光二极管的正常工作电流为10mA，如果发现发光二极管不亮，那说明你的电路有故障，你要看一下保险丝有没有坏，如果没有就检查桥式整流，检查是二极管有没有接反，重主要的是LM7809的管脚有没有接反，限流电阻也不能过大，过大发光二极管也不会亮，检修时最好用万用表，用电压法检测，这样就会很快的找到故障。
2、译码\驱动\显示电路设计
CD4511是一块含BCD—七段锁存/译码/驱动/消隐电路于一体的集成电路，其引脚见图4。CD4511的1、2、6、7脚为BCD码输入端，在本电路中用于输入二极管编码输出的BCD码；译码输出端分别是“a-b-c-d-e-f-g”，其输出端接数码管显示，数码管每段的工作电流为10mA左右，所以必须在CD4511的输出端接上7个限流电阻，计算方法为：（9-2）V÷10mA≈700Ω；由于大赛没有700左右电阻，我们可以选用（510Ω~1K）的电阻，第3脚为测试端（LT），当LT为“0”时，输出为“8”，此端可以用来在制作时测试数码管的好坏和显示故障，第4脚为消隐端（BI）当BI为“0”时，输出全为“0”显然还可以清除锁存器内的数值。第五脚为锁存允许端（LE），第16脚接电源正极，第8脚接电源负极，根据CD4511的真值表可知，LT、BI、VCC本电路接高电；LE为锁存端，高电平锁存，本电路接低电平。
3、计数\编码电路
按题目要求循环显示“0--1--2”，而计数器CD4017是5位Johson计数器，具有10个译码输出端，需要通过IN4148编码输出，其编码电路如图所示。当CD4017的3脚输出“1”时，通过二极管编码输出的8421BCD码为0；当2脚输出“1”时，通过二极管编码输出的8421BCD码为1；当4脚输出“1”时，通过二极管编码输出的8421BCD码为2；当7脚输出“1”时，对计数器的复位端（15脚，高电平复位）进行复位，计数器重新开始计数；C1为复位电容，同样也可以对计数器的15脚进行复位；CP、CR、INH输入端，时钟输入端的施密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。
4、手控和光控电路
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。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)
LM358双运放比较器，通过R1、R3、R5、R6开关组成一个运放比较器，LM358第2脚反相输入端，第3脚为同相输入端，R5和R6是组成分压电阻，R1光敏电阻常光照时电阻10K左右, 没有光照时几兆,当晚上时电阻很大,这时3脚电压比2脚高,LM358第1脚输出为高电平到了白天,光敏电阻阻值10K左右,第2脚电压是9/2=4.5V，当白天1脚输出为高电平时2脚相当于接地，R5被短路，可以调节R3的大小就可以改变3脚电压触摸开关和R5并联，当按下开关时，此时3脚电压高于2脚电压，1脚输出为1，工作指示灯亮。
5、计数脉冲发生器
NE555在电路中是最常见，NE555(内部有分压器\比较器\RS触发器\输出极,放电开关构成)可以组成很多种电路，用途广阔，在这个电路是多谐振荡器，它电路简单、性能稳定，波形标准，CP输出可以驱动继电器，其最大振荡周期T为；
T=0.69(R4+R8)C1
=0.69(50 000+10 000) ×0.00001F
=0.3519S
NE555电源电压与静态电流，NE555电路 使用电源电压为4.5V~16V,当电压为15V时,静态电流约为10mA;它1脚为公共地端GID,2脚为同相输入端TR‾,3脚为输出端U0,4脚为总复位端MR,5脚为控制端UC,6脚为阀值输入端TH,7脚为放电端DIS,8脚为电源正极端USS。如果要改变振荡频率,可调节电位器R4, NE555第4脚接信号控制端,当4脚为低电平,电路不能工作,当4脚为高电平时,电路开始工作.用黄色发光二极管指示信号工作状态。
6、97A6调光电路
双向晶闸管旧称可按硅，相当于两个单向晶闸管的反极并联而成，97A6晶闸管，最大电流可以达到1A，输出 功率为60W，双向晶闸管的结构如图所示（A）所示为小功率塑封晶闸管的外形，（B）所示，其外形有平板型、螺栓型、塑封管多种。晶闸管有三个极，第一个电极T1，第二个电极T2，控制极G，对晶闸管来说，无所谓阳极和阴极，任何一个主电极，对一个管子是阳极，对另一个管就是阴极，反过来也一样，双向晶闸管触发方式有两种，一种是调节电压、电流，另一种是用双向触发二极管。质量的判别，在识别G、T1的过程中也就检查了双向晶闸管的触发能力，如果无论怎样对T1极，G极的假设，都不能使双向晶闸管触发导通。则被测可能已损坏。在电路中R1、R2，发光二极管，组成调光电路，如果要调节灯泡亮度就可以调节R2，B1为高电平时，灯泡微亮，B2为高电平时，灯泡最亮，调节发光二极管的亮度，来改变光敏电阻的大小，来控制灯泡的亮灭。因为97A6工作在~220V中，如果共地整个电路板带电，为了安全起见，本电路通过光耦合，这样整个电路板就不会带电，但是97A6工作在市电电压中，所以要在制作过程中特别要小心，最好用黑胶布包好焊点和~220V电压处。
97A6引脚图 7、整体电路设计
单元电路设计完后，可以通过方框图和电路逻辑关系，把所有单元电路组合起来，这样就是一个完整电路图，在组合过程中各单元电路确定以后，还要认真仔细的考虑他们的结构是否完整，电路要有防干扰,稳定性好,时序配合,相互匹配,等问题，本电路整体电路原理图达到了很高的要求,电路工作使用正常。
三、电路制作与调试
比赛时间为7个小时，用两个小时的时间把题目设计好，然后画好方框图、原理图、连线图，画图时一定要注意用铅笔和尺子画图，画图一定要整齐，美观，还有5个小时，用半个小时排版，排版主要是让电路结构合理，元件整齐，也会减少跳线，这样就会减少焊接时间。
在制作过程中，焊接是一项最重要的工序,它不但要求将元件焊在电路板上，而且要求焊点无虚焊，焊接可靠，焊锡适当、焊点表面无裂纹、无针孔夹渣、外表具有金属光泽，表面平整成半弓形下凹，焊料与焊件交界处平滑过度，外形以焊点为中心，均匀、成裙形拉开。确保良好的导电性能。控制焊接时间，能快就快，烙铁头应修整窄一些使焊一个点时不会碰到相邻的焊接点，焊接时间在保证润湿的情况下，尽可能短，尤其是CMOS集成电路，更能掌握好焊接时间，一般时间不能超过3秒。
整个电位制作顺序是电源部分→数码显示部分→编码部分→计数部分→NE555多谐振荡器部分→手控和光控电路部分→调光电路部分.每做一个单元电路，都必须通电检修，电路工作正常再做下一个部分，不要全部一起做，如果出现故障既浪费时间，所以在制作过程中要一步一步往下做，这样成功率就很高，最主要认识芯片牌子，现在有很多种芯片牌子不同，芯片参数不同，它对CP脉冲很严格，还有复位电容，最好使用0.1uF电容。
电路整体调试，这也是一个重要环节，我们可以通过制作顺序一步一步往下调整，电源电路是用了LM7809，用万用表检测是否有9V电压，特别是光控电路，调节要稳定，最重要调光电路，因为用市电电压供电，在制作过程中，要注意安全，如果电路共地，那整个电路板带电，为了安全起见最好不要共地，我们可以通其它电路控制，这样就可以达到稳定性好、安全性强，等特点。
技术资讯 技术方案 技术应用 技术新品 技术前沿 行业资讯 行业方案 行业应用 行业新品 行业前沿
1、题意：
现提供一批器材，请在其中选择适当的元器件，设计制作一个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220V，50Hz〗
2、模拟制作要求：
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(供电导线从提供给作品用的电源线上剪下一段即可)。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(或电扇)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）一强电（灯光正常亮度）一弱电（灯光暗淡） 循环往复的过程，可形成自然风的模式。
该文章版权归DIY乐园电子制作网所有。作者：蔡国瑞 转载请保留链接
3、参考电路图：
《数显调速调光电路》设计方案1
《数显调速调光电路》设计方案2
方案2电路说明 一、赛题分析 电路设计制作：杨谢行，指导：蔡国瑞 按赛题要求，白天不工作，只有用手按开关才会调光，晚上自动调光，开始从失电到强电然后到弱电，循环反复，用光控和手动去控制NE555振荡器，当NE555第4脚为高电位时，电路才会工作。按照电路要求,画出电路波形图如图所示。通过电路工作图形画出电路方框图。
《数显调速调光电路》设计方案2-电路波形图
《数显调速调光电路》设计方案2-电路方框图 二、赛题设计
将电路分成六大模块设计，电源电路、译码\驱动\显示电路设计、计数\编码电路、手控和光控电路、计数脉冲发生器。电路分析如下
1、电源电路设计
市电电压通过保险丝，采用变压器降压、IN4007二极管整流、电容滤波、LM7809稳压输出、利用红色发光二极管指示电源电路工作状态。
220V市点经过变压器降压，二极管路桥式整流，C4用于滤除由市电引入的高频干扰，用瓷片电容104， 电容C2滤波后送入LM7809第1脚，第2脚接地，第3脚输出稳定的电压，电压为9V。C6滤除高频干扰，C3滤波得到稳定9V电压，给电路工作，红色发出二极管是电源指示灯，R11是发光二极管的限流电阻，阻值的范围是（510Ω~1K）发光二极管的正常工作电流为10mA，如果发现发光二极管不亮，那说明你的电路有故障，你要看一下保险丝有没有坏，如果没有就检查桥式整流，检查是二极管有没有接反，重主要的是LM7809的管脚有没有接反，限流电阻也不能过大，过大发光二极管也不会亮，检修时最好用万用表，用电压法检测，这样就会很快的找到故障。
2、译码\驱动\显示电路设计
CD4511是一块含BCD—七段锁存/译码/驱动/消隐电路于一体的集成电路，其引脚见图4。CD4511的1、2、6、7脚为BCD码输入端，在本电路中用于输入二极管编码输出的BCD码；译码输出端分别是“a-b-c-d-e-f-g”，其输出端接数码管显示，数码管每段的工作电流为10mA左右，所以必须在CD4511的输出端接上7个限流电阻，计算方法为：（9-2）V÷10mA≈700Ω；由于大赛没有700左右电阻，我们可以选用（510Ω~1K）的电阻，第3脚为测试端（LT），当LT为“0”时，输出为“8”，此端可以用来在制作时测试数码管的好坏和显示故障，第4脚为消隐端（BI）当BI为“0”时，输出全为“0”显然还可以清除锁存器内的数值。第五脚为锁存允许端（LE），第16脚接电源正极，第8脚接电源负极，根据CD4511的真值表可知，LT、BI、VCC本电路接高电；LE为锁存端，高电平锁存，本电路接低电平。
3、计数\编码电路
按题目要求循环显示“0--1--2”，而计数器CD4017是5位Johson计数器，具有10个译码输出端，需要通过IN4148编码输出，其编码电路如图所示。当CD4017的3脚输出“1”时，通过二极管编码输出的8421BCD码为0；当2脚输出“1”时，通过二极管编码输出的8421BCD码为1；当4脚输出“1”时，通过二极管编码输出的8421BCD码为2；当7脚输出“1”时，对计数器的复位端（15脚，高电平复位）进行复位，计数器重新开始计数；C1为复位电容，同样也可以对计数器的15脚进行复位；CP、CR、INH输入端，时钟输入端的施密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。
4、手控和光控电路
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。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)
LM358双运放比较器，通过R1、R3、R5、R6开关组成一个运放比较器，LM358第2脚反相输入端，第3脚为同相输入端，R5和R6是组成分压电阻，R1光敏电阻常光照时电阻10K左右, 没有光照时几兆,当晚上时电阻很大,这时3脚电压比2脚高,LM358第1脚输出为高电平到了白天,光敏电阻阻值10K左右,第2脚电压是9/2=4.5V，当白天1脚输出为高电平时2脚相当于接地，R5被短路，可以调节R3的大小就可以改变3脚电压触摸开关和R5并联，当按下开关时，此时3脚电压高于2脚电压，1脚输出为1，工作指示灯亮。
5、计数脉冲发生器
NE555在电路中是最常见，NE555(内部有分压器\比较器\RS触发器\输出极,放电开关构成)可以组成很多种电路，用途广阔，在这个电路是多谐振荡器，它电路简单、性能稳定，波形标准，CP输出可以驱动继电器，其最大振荡周期T为；
T=0.69(R4+R8)C1
=0.69(50 000+10 000) ×0.00001F
=0.3519S
NE555电源电压与静态电流，NE555电路 使用电源电压为4.5V~16V,当电压为15V时,静态电流约为10mA;它1脚为公共地端GID,2脚为同相输入端TR‾,3脚为输出端U0,4脚为总复位端MR,5脚为控制端UC,6脚为阀值输入端TH,7脚为放电端DIS,8脚为电源正极端USS。如果要改变振荡频率,可调节电位器R4, NE555第4脚接信号控制端,当4脚为低电平,电路不能工作,当4脚为高电平时,电路开始工作.用黄色发光二极管指示信号工作状态。
6、97A6调光电路
双向晶闸管旧称可按硅，相当于两个单向晶闸管的反极并联而成，97A6晶闸管，最大电流可以达到1A，输出 功率为60W，双向晶闸管的结构如图所示（A）所示为小功率塑封晶闸管的外形，（B）所示，其外形有平板型、螺栓型、塑封管多种。晶闸管有三个极，第一个电极T1，第二个电极T2，控制极G，对晶闸管来说，无所谓阳极和阴极，任何一个主电极，对一个管子是阳极，对另一个管就是阴极，反过来也一样，双向晶闸管触发方式有两种，一种是调节电压、电流，另一种是用双向触发二极管。质量的判别，在识别G、T1的过程中也就检查了双向晶闸管的触发能力，如果无论怎样对T1极，G极的假设，都不能使双向晶闸管触发导通。则被测可能已损坏。在电路中R1、R2，发光二极管，组成调光电路，如果要调节灯泡亮度就可以调节R2，B1为高电平时，灯泡微亮，B2为高电平时，灯泡最亮，调节发光二极管的亮度，来改变光敏电阻的大小，来控制灯泡的亮灭。因为97A6工作在~220V中，如果共地整个电路板带电，为了安全起见，本电路通过光耦合，这样整个电路板就不会带电，但是97A6工作在市电电压中，所以要在制作过程中特别要小心，最好用黑胶布包好焊点和~220V电压处。
97A6引脚图 7、整体电路设计
单元电路设计完后，可以通过方框图和电路逻辑关系，把所有单元电路组合起来，这样就是一个完整电路图，在组合过程中各单元电路确定以后，还要认真仔细的考虑他们的结构是否完整，电路要有防干扰,稳定性好,时序配合,相互匹配,等问题，本电路整体电路原理图达到了很高的要求,电路工作使用正常。
三、电路制作与调试
比赛时间为7个小时，用两个小时的时间把题目设计好，然后画好方框图、原理图、连线图，画图时一定要注意用铅笔和尺子画图，画图一定要整齐，美观，还有5个小时，用半个小时排版，排版主要是让电路结构合理，元件整齐，也会减少跳线，这样就会减少焊接时间。
在制作过程中，焊接是一项最重要的工序,它不但要求将元件焊在电路板上，而且要求焊点无虚焊，焊接可靠，焊锡适当、焊点表面无裂纹、无针孔夹渣、外表具有金属光泽，表面平整成半弓形下凹，焊料与焊件交界处平滑过度，外形以焊点为中心，均匀、成裙形拉开。确保良好的导电性能。控制焊接时间，能快就快，烙铁头应修整窄一些使焊一个点时不会碰到相邻的焊接点，焊接时间在保证润湿的情况下，尽可能短，尤其是CMOS集成电路，更能掌握好焊接时间，一般时间不能超过3秒。
整个电位制作顺序是电源部分→数码显示部分→编码部分→计数部分→NE555多谐振荡器部分→手控和光控电路部分→调光电路部分.每做一个单元电路，都必须通电检修，电路工作正常再做下一个部分，不要全部一起做，如果出现故障既浪费时间，所以在制作过程中要一步一步往下做，这样成功率就很高，最主要认识芯片牌子，现在有很多种芯片牌子不同，芯片参数不同，它对CP脉冲很严格，还有复位电容，最好使用0.1uF电容。
电路整体调试，这也是一个重要环节，我们可以通过制作顺序一步一步往下调整，电源电路是用了LM7809，用万用表检测是否有9V电压，特别是光控电路，调节要稳定，最重要调光电路，因为用市电电压供电，在制作过程中，要注意安全，如果电路共地，那整个电路板带电，为了安全起见最好不要共地，我们可以通其它电路控制，这样就可以达到稳定性好、安全性强，等特点。
技术资讯 技术方案 技术应用 技术新品 技术前沿 行业资讯 行业方案 行业应用 行业新品 行业前沿
评论