【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖 8 路燈控 制電路 該模塊采用節(jié)能的 1W LED 燈，當(dāng)電路出現(xiàn)故障時(shí)，單片機(jī)通過(guò)內(nèi)部 AD采集電路采樣點(diǎn)的電壓變化量后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 。 （ 5） 聲 光報(bào)警模塊 R618Q190 12L1be e pV C CP D 0 R65 10D1V C CPD0 圖 9 聲光報(bào)警電路 天津電子信息職業(yè)技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 當(dāng) 系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，同時(shí)報(bào)警指示燈也會(huì)點(diǎn)亮。 （ 6） 電源模塊 V i n1GND2V o u t 3U8 7 8 0 512J9C30 .1 UC80 .1 UC44 7 0 UC71 0 0 U+ 5 V 圖 10 5V穩(wěn)壓電路 電源是系統(tǒng)中最重要的模塊之一， 輸入電源經(jīng)穩(wěn)壓塊后輸出穩(wěn)定的 +5V 電源 ，用以驅(qū)動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)。 （ 7） 恒流源模塊 1. 原理介紹： 恒流源是輸出電流保持不變的電流源，而理想的恒流源為： a)不因 負(fù)載 (輸出電壓 )變化而改變。 b)不因環(huán)境溫度變化而改變。 c)內(nèi)阻為無(wú)限大。 （ 31） 恒流源之電路符號(hào)： 理想的恒流源 實(shí)際的流源 圖 11 恒流源 理想的恒流源，其內(nèi)阻為無(wú) 限大，使其電流可以全部流出外面。實(shí)際的恒流源皆有內(nèi)阻 R。 天津電子信息職業(yè)技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 ： 圖 12 三極管恒流特性 從三極管特性曲線可見(jiàn)，工作區(qū)內(nèi)的 IC 受 IB 影響，而 VCE 對(duì) IC 的影響很微。 因此，只要 IB值固定， IC 亦都可以固定。 輸出電流 IO 即是流經(jīng)負(fù)載的 IC。 （ 32） 電流鏡 電路 Current Mirror： 電流鏡是一個(gè)輸入電流 IS 與輸出電流 IO 相等的電路： 圖 13 電流鏡電路 Q1 和 Q2 的特性相同，即 VBE1 = VBE2， β1 = β2 。 （ 33） 天津電子信息職業(yè)技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 三極管之 β 受溫度的影響，但利用電流鏡像恒流源，不受 β 影響，主要依靠外接電阻 R經(jīng) Q2 去決定輸出電流 IO（ IC2 = IO）。 方案 1: 圖 14 恒流源電路 從左邊看起 :基極偏壓 （ 34） 所以 VE=VB = （ 35） 又因?yàn)樯錁O電阻是 1K,流經(jīng)射極電阻的電流是 （ 36） 所以流經(jīng)負(fù)載的電流就就是穩(wěn)定的 1mA 方案 2. 天津電子信息職業(yè)技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 圖 15 恒流源電路 這是個(gè)利用穩(wěn)壓二極管提供基極偏壓 ， VE=VB =， 流經(jīng)負(fù)載的電流 （ 37） 方案 3. 圖 16 恒流源電路 這個(gè) 有一點(diǎn)不同 :利用 PNP 三極管供應(yīng)電流給負(fù)載電路 .首先 ,利用二極管 V的壓降 ,提供 V基極偏壓 (10 – 3 x = ). K電阻只是用來(lái)形成通路 ,而且不希望 (也 不會(huì) )有很多電流流經(jīng)這個(gè)電阻。 VE=VB + =， PNP 晶體的 560歐姆電阻兩端電位差是 , 所以電流是 2mA。 天津電子信息職業(yè)技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 如果只用一個(gè)三極管不能滿足需求 ,可以用兩個(gè)三極管架成 : 圖 17 恒流源 或是 圖 18 恒流源 方案 4. 電路圖 如下所示： 天津電子信息職業(yè)技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 圖 19 恒流源電路 圖中的第一組運(yùn)放電路是跟隨器，對(duì)輸入的電壓取樣電路進(jìn)行阻抗變換。最前面的雙向開(kāi)關(guān)負(fù)責(zé)將正負(fù) 12V 電壓接入，這個(gè)電壓是運(yùn)放的供電電壓，并提供給其他線路作為電源輸入， C24 和 C25 電容是運(yùn)放正負(fù)電源端的濾波電容，緊靠運(yùn)放電源引腳。 R11 和電位器 RW4組成了一個(gè)電壓取樣電路，通過(guò)改變電位器 RW4 滑動(dòng)端的位置取出不同的電壓值，同時(shí)這個(gè)取出的電壓值也是輸出電流的正比例控制值，電位器滑動(dòng)頭的電壓就按照串聯(lián)分壓的方式計(jì)算得出，后端的 R15 和電容 C20 作為取出電壓信號(hào)的阻容濾波電路，因?yàn)楹蠖私拥氖沁\(yùn)放的正端，電位器的滑動(dòng)頭不輸出電流。運(yùn)放的 1 腳輸出的電壓等于 3腳的電壓，既是電位器滑動(dòng)端的電壓值。運(yùn)放上面的 R12 和 D9 是供電電源 12V的指示電路， 12V 通過(guò)開(kāi)關(guān)供給后 D9發(fā)光指示電壓正常 。 后面的一組運(yùn)放是實(shí)現(xiàn)電壓到恒流的轉(zhuǎn)換，電路中有正反饋也有負(fù)反饋，但線路是穩(wěn)定的狀態(tài)，計(jì)算的時(shí)候運(yùn)放也是按照虛短和虛斷的分析方式， C21 是電壓信號(hào)的濾波電容，假設(shè)第一組運(yùn)放 1腳輸出的電壓是 V，第二組運(yùn)放 5腳正端的電壓是 V1，那么電阻 RS1 左端的電壓值為 2V1，因?yàn)殡娮?R16 和 R18 是相同的數(shù)值。電阻 RS1 右端的電壓按照 R13 和R14 分壓電路計(jì)算的話數(shù)值是 V1(VV1)=2V1V，這樣我們就可以計(jì)算出 RS1 兩端的電壓是 V，所以流過(guò) RS1 電阻的電流是恒定的，另外考慮到 RX1 和 R13 相對(duì) RS1 和負(fù)載的阻值不在同一個(gè)數(shù)量級(jí)，比他們大好多倍，因此流過(guò) RS1 的電流基本都流向負(fù)載，很少量的電流流向 R13和 RX1，所以輸出的電流基本是恒定的。在以上的計(jì)算中 V1 的數(shù)值是不確定的，他是根據(jù)負(fù)載的大小變化的，但是不論 V1 的數(shù)值怎么變化，通過(guò)計(jì)算可以知道流過(guò)電阻RS1 的電流是不變的，以為它兩端的電壓是 V，而 V 這個(gè)電壓值是第一組運(yùn)放的輸出，在電位器不調(diào)節(jié)的時(shí)候 V的數(shù)值是固定的，流過(guò) RS1 的電流不變，所以輸出電流也不變，實(shí)現(xiàn)恒流控制。 后面一組運(yùn)放電路中 Q4三極管的作用時(shí)增大運(yùn)放的電流輸出能力，因?yàn)樨?fù)載比較小，運(yùn)放驅(qū)動(dòng)能力可能不 夠， R19 基本沒(méi)有作用在電路中， RX1 可能是負(fù)載或者假負(fù)載，比如輸出不接任何負(fù)載，電流基本都流過(guò) RX1，如果不接 RX1，在沒(méi)有負(fù)載的情況下輸出就是電壓最大值接近 12V，在這種電壓輸出下，運(yùn)放的正負(fù)端會(huì)有較大的壓差，有可能會(huì)損壞運(yùn)放 358。同時(shí)在線路的設(shè)計(jì)上也要保證負(fù)載流過(guò)恒定電流產(chǎn)生的電壓值不能超過(guò) 12V，如果超過(guò)電源供電電壓，不能實(shí)現(xiàn)恒流工作性能。 RX1 不取吧，估計(jì)也沒(méi)事，取小了對(duì)負(fù)載不好，要比負(fù)載大 10倍以上啊，要忽略流過(guò)他的電流 天津電子信息職業(yè)技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 本系統(tǒng)采用方案四的恒流源電路，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。 系統(tǒng)流程圖如下： 圖 1