課程設計汽車蓄電池過壓欠壓告警電路的設計一、設計說明設計一個12V汽車蓄電池電壓過電壓、欠電壓告警電路，當蓄電池電壓大于13V和低于10V時，各由一個發光二極管LED發光告警。可調電壓源要求自己設計。其中電源部分由電源變壓器、整流濾波、穩壓電路組成，輸出電壓Uo給電壓比較器部分供電，其原理框圖如圖1所示。220V50Hz220V50Hz電源變壓器T整流濾波電路穩壓電路Uo圖1集成直流穩壓電源的原理框圖二、技術指標1．電壓源輸出電壓+5V~+15V連續可調。2．蓄電池電壓>13V一個二極管亮；蓄電池電壓<10V另外一個二極管亮。三、設計要求1.在選擇器件時，應考慮成本。2.根據技術指標通過分析計算確定電路形式和元器件參數。3.畫出電路原理圖。四、實驗要求1．根據技術指標制定實驗方案；驗證所設計的電路。2．進行實驗數據處理和分析。五、推薦參考資料[1]高吉祥主編.電子技術基礎實驗與課程設計.[M]北京：電子工業出版社，2005年[2]趙淑范，王憲偉編著.電子技術實驗與課程設計.[M]北京：清華大學出版社，2006年六、按照要求撰寫課程設計報告指導教師年月日負責教師年月日學生簽字年月日目錄1.概述 頁汽車蓄電池過壓欠壓告警電路的設計摘要：本文介紹了一種汽車蓄電池過壓欠壓告警器。其中，可調直流穩壓電源為電壓比較器供電，通過電壓比較器對輸入電壓的判斷比較，決定各集成運放輸出端的電壓輸出情況。再通過發光二極管LED燈檢測，如果電壓小于10V，則黃燈亮；如果輸入的電壓大于10V而小于13V，兩燈均不亮；如果電壓大于13V，紅燈亮。經過實驗驗證，所設計的電路檢驗靈敏，價格較低，具有很強的實用功能。關鍵詞：整流濾波；穩壓；電壓比較1.概述本課程設計題目涉及的內容為模擬電子技術基礎以及電路基礎的一些知識。在我們的日常生活中有很多地方都會用到蓄電池，比如汽車，電動自行車，電冰箱等都用得到，蓄電池給人們帶來了很多方便。但是，由于老化和人為損壞問題，一些蓄電池是不穩定，要對其供電情況做出監控，因此，設計一個過壓欠壓告警器非常必要。此系統的技術指標為：（1）電壓的輸出范圍在5V~15V可調；（2）在10V~13V內正常工作；大于13或小于10V只有一個燈亮。2.方案論證2.1可調直流穩壓電源電路方案一：穩壓電路主要由集成穩壓器構成集成穩壓電路如圖1所示。圖1集成穩壓電路方案二：穩壓電路主要由穩壓管構成穩壓電路如圖2所示。圖2穩壓管穩壓電路分析：方案一雖然調節方便，輸出電壓穩定性強，但是它功耗大，效率低，體積大笨重，成本高，不利于小型簡單成本低的元器件使用。相比之下，方案二簡單、實用、成本低，對于電壓波動范圍不大的電路不會造成穩壓管擊穿的問題。因此，選擇方案二。2.2電壓比較器電路方案一：電壓比較器電路主要由單限比較器構成電壓比較器電路如圖3所示。圖3單限比較器電路電壓傳輸特性如圖4所示。圖4電壓傳輸特性方案二：電壓比較器電路主要由滯回比較器構成滯回比較電路如圖5所示。圖5滯回比較器電路電壓傳輸特性如圖6所示。圖6電壓傳輸特性方案三：電壓比較器電路主要由窗口比較器構成窗口比較電路如圖7所示。圖7窗口比較器電路電壓傳輸特性如圖8所示。圖8電壓傳輸特性分析：方案一采用單限比較可以輸出正電壓和負電壓，并且單限比較器的靈敏度比較高，電路構成簡單，但是抗干擾能力比較差無慣性區；方案二滯回比較器的靈敏度比較低，但是卻有一定的抗干擾能力因為它有一個滯回的過程，即慣性區，但在慣性區內的電壓并不是穩定的，可以是正值，也可以是負值，也可以是零，無法知道其具體狀態；方案三采用窗口比較器同樣具有穩定的高低電平的輸出特性，具備抗干擾的能力，具有一定的慣性區，反應速度也比較快，能夠靈敏的輸出高電平和低電平。綜合來看，選擇方案三。3.電路工作原理及說明3.1可調直流穩壓電源電路3.1.1電源變壓器電路電源變壓器電路如圖9所示。圖9電源變壓器電路1、主要指標：原副線圈砸數比為6：1輸入電壓為市壓有效值為220V，頻率為50Hz輸出電壓有效值為：（1）3.1.2整流濾波電路整流濾波電路如圖10所示。圖10整流濾波電路工作原理：當時，有一對二極管導通，對電容充電，非常小。當時，所有二極管均截止，電容通過放電，。濾波后，輸出電壓平均值增大，脈動變小。輸出電壓波形如圖11所示。圖11理想情況下輸出電壓波形主要指標及元器件選擇：電容的選擇：為了獲得較好的濾波效果，在實際電路中應選擇電容的容量滿足T/2的條件，此時。二極管的選擇：變壓器輸入的電壓峰峰值為：（2）變壓器輸入的電流峰峰值為：（3）考慮到電網電壓波動范圍為±10％，二極管的極限參數應滿足：（4）3.1.3穩壓電路穩壓電路如圖12所示。圖12穩壓電路工作原理：電網電壓（）利用的變化來補償的變化。主要指標及元器件選擇：輸出電壓：＝穩壓系數：由于要使輸出電壓從5V到15V變化，因此，穩壓管的穩壓值為15V。3.1.4可調直流穩壓電源電路直流可調穩壓電路如圖13所示。圖13直流可調穩壓電路1、工作原理：直流可調穩壓電路由電源變壓器電路、整流濾波電路及穩壓電路組成，通過電源變壓器變壓使有效值為220V的市電變為較小的電壓值，然后經過整流濾波器使其變為脈動系數較小的電壓，再由穩壓電路變成值為15V的直流電壓，最后調節滑動變阻器的阻值使兩端電壓從5V到15V變化。2、主要指標及元器件選擇：為阻值從0到2k變化的滑動變阻器阻值為1k3.2電壓比較器電路電壓比較器電路如圖14所示。圖14電壓比較器電路1、工作原理：當時，；導通，截止；。當時，；導通，截止；。當時，；、均截止；。2、主要指標及元器件選擇：==1k4.電路性能指標的測試測試過程：改變滑動變阻器的阻值從0到2k變化,使輸出端電壓從5V到15V變化，電路變化情況依次為綠燈亮、兩燈都不亮、紅燈亮。 4.1可調直流穩壓電源電路測試過程：改變滑動變阻器的阻值從0到2k變化,使輸出端電壓從5V到15V變化。1、電壓輸出的最小值電路如圖15所示。圖15電壓輸出的最小值電路2、電壓輸出的最大值電路如圖16所示。圖16電壓輸出的最大值電路4.2電壓比較器電路測試過程：引入可變直流穩壓電壓源，使其電壓從5V到15V變化，電路情況依次為綠燈亮、兩燈都不亮、紅燈亮。1、欠壓電路如圖17所示。圖17欠壓電路2、正常工作電路如圖18所示。圖18正常工作電路3、過壓電路如圖19所示。圖19過壓電路4.3汽車蓄電池過壓欠壓告警電路測試過程：改變滑動變阻器R2的阻值從0到2k變化,使R3兩端電壓從5V到15V變化，電路變化情況依次為綠燈亮、兩燈都不亮、紅燈亮。汽車蓄電池過壓欠壓告警電路如圖20所示。圖20汽車蓄電池過壓欠壓告警電路上述調節過程記錄在表1、表2中表1測試結果匯總表1U0/V5.1186.1047.0128.0029.898紅燈(L1)滅滅滅滅滅綠燈(L2)亮亮亮亮亮表2測試結果匯總表2U0/V10.34211.23212.01213.56814.972紅燈(L1)滅滅滅滅滅綠燈(L2)滅滅滅亮亮5.結論通過以上的測試可以看出，結果與理論值基本相同，能夠達到當蓄電池電壓高于13V和低于10V時，各由一個發光二極管LED發光告警的目的。6.性價比本次課程設計的過壓欠壓告警電路從總體來看工作穩定，基本符合設計的要求和技術指標。從選取的電路元件來看，個數比較少，且均為常見的電路元件，價格都很便宜，電路實用，易于調試，可以應用到實際中去。7．課設體會及合理化建議通過本次課程設計，我對模擬電子技術基礎有了更深入的理解，并且進一步了解到模擬電子技術基礎及所有專業課的重要。這段時間我查閱了很多關于汽車蓄電池的資料，感覺到每一項課題都是博大精深的，同時也深知自己的能力有限，需要不斷地加強鍛煉。以前，我曾用Mnltisim進行過仿真，但對其并不是很了解，通過這次課程設計，對Multisim有了更多的接觸，對其使用方法掌握的比較好，相信這段經歷一定會令我受益終生。一周的時間雖然短暫，但在這一周里我所學到的東西卻是很多的。在仿真中不可避免會遇到很多問題，比如程序不能運行，連出的電路不能使燈發亮，數據錯誤等等，經過老師、同學的幫助，仿真電路終于可以正常運行了。我覺得出現錯誤并不可拍，重要的是要學會改正和排錯的過程，在這個過程中，我鍛煉了自學的能力并且培養出了堅強的信念，而這些恰恰是我日后工作所需要的。最后，非常感謝這次課程設計，希望今后能多開設這樣的課程。同時，也向我的指導教師致以深深的謝意，感謝您的耐心指導和無微不至的關懷。附錄Ⅰ元器件清單 序號編號名稱型號數量V11交流電源220V1T12變壓器6：11D23二極管MDA25011C14電容10μF1R15電阻1.5k1D16穩壓管15V1R27電位器0～2k1R38電阻1k1V29直流電源13V1V310直流電源10V1U111集成運放3288RT1U212集成運放3288RT1VCC13直流電源5V2VDD14直流電源-5V2LED115二極管red1LED216二極管yellow1R417電阻1k1R518電阻1k1附錄Ⅱ整體電路原理圖參考文獻[1]童詩白，華成英主編.模擬電子技術基礎.[M]北京：高等教育出版社，2006年[2]戴伏生主編.基礎電子電路設計與實踐.[M]北京：國防工業出版社，2002年[3]譚博學主編.集成電路原理與應用.[M]北京：電子工業出版社，2003年[4]高吉祥主編.電子技術基礎實驗與課程設計.[M]北京：電子工業出版社，2005年[5]趙淑范，王憲偉編著.電子技術實驗與課程設計.[M]北京：清華大學出版社，2006年[6]高吉祥主編.電子技術基礎實驗與課程設計.[M]北京：電子工業出版社，2005年