窗帘自动开闭电路 课程设计(2)

2019-04-08 18:05

简易窗帘自动开闭电路

1.2.2 设计原理

由光敏电阻器RG与运算放大器IC、电位器RPl、等组成控制电路。 如图1-2所示,在清晨,环境光线较强,光敏电阻器RG呈低阻值状态,使IC的2脚(放大器ICa的反相输人端)电压较3脚(放大器ICa的同相输入端)电压高,IC的5脚(放大器ICb的同相输人端)电压较6脚(放大器ICb的反相输入端)电压高,IC的1脚的低电平,7脚输出高电平,使晶体管V1一V3均导通,V4-V6截止,电动机M正转,驱动窗帘拉开。当窗帘拉开到位后,滑动触头开关(位置开关)S1被触动而接通,使V1的基极变为低电平,V1一V3均截止,电动机M停转。

当夜幕降临时,环境光线较弱,光敏电阻器RG的阻值变大,使IC的3脚电压高于2脚电压,1脚输出高电平,使晶体管V4一V6均导通,电动机M反转,驱动窗帘拉合。当窗帘拉合到位后,滑动触头开关S2被接通,使V4的基极变为低电平,V4一V6截止,电动机M停转。

调节电位器RP1、RP2的电阻值,改变IC的2脚电压和5脚电压的高低,使清晨时IC的7脚输出高电平,1脚输出低电平;而傍晚时IC的1脚输出高电平,7脚输出低电平即可。

。+12VR61K8675RP2RP14.7KVS1R11K24TL072V631R5VS3V4V5R12KRG1KR2S247KM+12VVS2R31KV2V1S1R41KV3。

图1-2简易光控自动窗帘原理图

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2 元器件选择

2.1 光敏电阻器

光敏电阻器是利用半导体光电效应制成的一种特殊电阻器,图2-2为光敏电阻符号,它对光线十分敏感,它的电阻能随着外界光照强弱变化而变化,当没有光照射时,呈高阻状态;有光照射时,其电阻值迅速减小,图2-1为验证光敏电阻性质的实验图。它广泛应用于各种自动控制电路(如自动照明灯控制电路、自动报警电路等)、家用电器(如电视机的亮度自动调节、照相机中的自动曝光控制等)及各种测量仪器中。

图2-1 光敏电阻实验图 图2-2 光敏电阻符号

2.2 四运算放大器TL084

集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输入电阻的多级直接耦合放大电路,它的种类很多,电路也不一样,但结构具有共同之处,如下图2-3表示集成运放的内部电路组成的原理框图:

差分输入级 电压放大级 输出级 偏置电流 图2-3集成运放的内部电路组成的原理框图

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其代表符号如图2-4所示:

图2-4代表符号

集成运放的输入级一般是由BIT、JFET等组成的差分式放大电路,利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能。它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。电压放大级的主要作用是提高电压增益,它可由一级或多级放大电路组成。输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成,以降低输出电阻,提高带负载能力。偏置电路是为个级提供合适的工作电流。

TL084是一款高输入电阻的四运放,精度不高。管脚信息如图2-5,1、2、3脚是通道1的输出端、反相输入端、同相输入端,5、6、7脚是通道2的同相输入端、反相输入端、输出端,8、9、10脚是通道3的输出端、反相输入端、同相输入端,12、13、14脚是通道4的同相输入端、反相输入端、输出端,4脚是正电源,11脚是负电源(或单电源使用时的电源地)。

TL084作为比较器时,运放便形成一个电压比较器,其输出如不是高电平(V+),就是低电平(V-或接地)。当正输入端电压高于负输入端电压时,运放输出高电平。

图2-5 芯片管脚示意图

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2.3 碳膜电位器

碳膜电位器是在马蹄形的纸胶板上涂上一层碳膜制成。其阻值变化和中间触头位置的关系有直线式、对数式和指数式三种。碳膜电位器有大型、小型、微型几种,有的和开关一起组成带开关电位器。

电阻体是用经过研磨的碳黑,石墨,石英等材料涂敷于基体表面而成,该工艺简单,是目前应用最广泛的电位器。特点是分辨力高耐磨性好,寿命较长。缺点是有电流噪声,非线性大,耐潮性以及阻值稳定性差。

碳膜电位器阻值连续可变,因此它的分辨率很高,阻值范围很宽,易于制作出符合要求的阻值变化特性,工作频率范围较宽。它的缺点是额定功率较小,一般只能加工到2w,此外,膜片受湿度和温度影响较大,图2-6为电位器符号表示。

图2-6电位器符号

2.4 稳压二极管

稳压二极管又称齐纳二极管,是一种特殊工艺制造的面结型硅半导体二极管,在直流稳压电源中获得广泛的应用。它具有一般二极管单向导电的特性,即二极管加正向电压,则导通,有较大的正向电流;加反向电压则截止,只有很小的反向电流;当反向电压大到一定程度,反向电流突然增大,这时二极管就进入了击穿区。进入此区后,反向电流在很大范围内变化时,二极管两端的反向电压能基本保持不变,如图2-7所示。当反向电流大到一定数值后,二极管就因彻底击穿而损坏了。一般二极管是不允许使用在击穿区的,而稳压管正是利用反向击穿后,在一定反向电流范围内反向电压不随反向电流变化这一特点进行稳压的。 其主要特性参数如下:

第一: 最大整流电流 是指二极管长期工作时,允许通过的最大的正向的电流 第二:反向击穿电压指管子反响击穿时的电压值。一般手册上给出的最高工

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作电压约为击穿电压的一半,以确保管子安全运行。

第三:反向电流指管子没被击穿时的工作电流,其值越小,管子的单向导电性能越好。

图2-7 稳压二极管伏安特性及符号

2.5 三极管

晶体三极管(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, 其符号如图2-8,2-9所示,(其中,N表示在高纯度硅中加入磷,是指取代一些硅原子,在电压刺激下产生自由电子导电,而p是加入硼取代硅,产生大量空穴利于导电)。两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的。

图2-8 NPN型三极管符号 图2-9 PNP型三极管符号

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,如图2-10所示

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