【正文】 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 30 參考文獻(xiàn) [1]傅勁松 . 電子制作實例集錦 [M]. 福建科技技術(shù)出版社 , 2020. [2]廖先蕓 . 電子技術(shù)實踐與訓(xùn)練 [M]. 高等教育出版社 , 2020. [3]孫梅升 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 [M]. 高等教育出版社 ,2020. [4]楊素行 . 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程 [M]. 高等教育出版社 ,2020. [5]雷躍 , 譚永紅 . NI Multisim11 電路仿真應(yīng)用 [M]. 電子工業(yè)出版社 ,2020. [6]沈任元 , 吳勇 . 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) [M]. 機械工業(yè)出版社 ,2020. [7]劉南平 , 白明 . 電路分析 [M]. 人民郵電出版社 ,2020. [8]呂國泰 , 吳項 . 電子技術(shù) [M]. 高等教育出版社 ,2020. [9]王成安 , 畢秀梅 . 電子產(chǎn)品工藝與實訓(xùn) [M]. 機械工業(yè)出版社 ,2020. [10]馮民昌 . 數(shù)字集成電路系統(tǒng) （第二版） [M]. 中國鐵道出版社 ,2020. [11]劉潤華 . 現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計 [M]. 石油大學(xué)出版社 ,1998. [12]何希才 , 伊兵 . 實用電子電路設(shè)計 [M]. 電子工業(yè)出版社 ,1998. [13]席德勛 . 現(xiàn)代電子技術(shù) [M]. 高等教育出版社 ,1999. [14]李小堅 , 趙山林 , 馮小君等 . Protel DXP 電路設(shè)計與制版實用教程（第二版） [M]. 人民郵電出版社 ,2020. 。同時我要感謝畢業(yè)設(shè)計制作過程中我們小組的全體成員，感謝他們給了我大量的意見和幫助。 在整個畢業(yè)設(shè)計的制作和論文撰寫的過程中，許老師著重培養(yǎng)了我的自學(xué)能力和自我解決問題的能力，使我對電路設(shè)計及電路仿真和以前學(xué)過的知識有了 一個全新的認(rèn)識。由于閱歷不足及知識水平有限，在設(shè)計過程中還有不足或者欠缺的地方望廣大專家學(xué)者、老師、同學(xué)提出寶貴的意見或建議。通過這次設(shè)計提高了我認(rèn)識問題、分析問題、解決問 題的能力。讓我發(fā)揮主觀能動性獨立的查閱資料、尋找數(shù)據(jù)、設(shè)計實驗方案，并將理論知識應(yīng)用到實踐中去。畢業(yè)設(shè)計要求我們完全依靠自己的能力去學(xué)習(xí)和設(shè)計，而不是像以往課程那樣一切由教材和老師安排。 在電路仿真過程中，由于所學(xué)的 MATLAB 和 Proter DXP 兩種軟件不能夠很好的對電路進行仿真，所以我還自學(xué)了 Multisim仿真軟件，在仿真的過程中遇到了不少困難，但是通過借閱圖書館的教材 以及通過觀看互聯(lián)網(wǎng)上的視頻教程，使我初步掌握了 Multisim 仿真軟件的使用并很好的對電路進行了仿真。更重要的是，我拓展了思路，開闊了視野，活躍了思想。通過這次學(xué)習(xí)，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應(yīng)該自己動手實際操作才會有深刻理解。其中整流濾波電路用到的是單相橋式整流濾波電路，自動開關(guān)電路中用到了 TX05D 型紅外反射開關(guān)和 TWH8778 型高速集成開關(guān)。 電網(wǎng)中 220V 的交流電壓 V1 經(jīng)過變壓器 T1 變壓后進入單相橋式整流電路中，經(jīng)過濾波電容 C1 濾波后輸出自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 26 平滑的 12V直流電壓， 12V電壓為 TX05D型紅外開關(guān)（圖 LED1）和 TWH8778 集成開關(guān)（圖 中 J2）供電，當(dāng)人手出現(xiàn)在紅外開關(guān)的感應(yīng)范圍內(nèi)即圖 中 J2 閉合，紅外開關(guān)輸出一個高平信號至TWH8778 集成開關(guān)，從而導(dǎo)通電磁閥（圖 中 LED2），水龍頭出水。 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 24 電路開關(guān)部分仿真電路圖 電路開關(guān)部分仿真電路圖如圖 所示 圖 電路開關(guān)部分仿真電路圖 電路開關(guān)部分仿真結(jié)果 仿真開始后， LED1 燈亮，表示其 TX50D 型紅外反射開關(guān)開始工作，發(fā)射出紅外線，當(dāng) J2單刀單擲開關(guān)按下，表示有物體進入到 TX50D開關(guān)的范圍內(nèi)， TX50D 輸出一個電壓信號進入 TWH8778 集成開關(guān)的控制端（即圖 中的 J1）， TWH8778 集成開關(guān)閉合，使之通水電磁閥（即圖 中的 LED2）導(dǎo)通，繼而水龍頭開始出水。 圖 直流電源仿真分析 仿真開始后，其負(fù)載 R1 電壓波形如圖 所示，電壓波形一直保持著一個平穩(wěn)的狀 態(tài)，其電壓值保持在 12V，符號自動感應(yīng)水龍頭總電路中對于直流電源的要求。 變壓器的參數(shù)設(shè)置 變壓器二次電壓的有效值為 VVUU O 2 ??? (53) 變壓器變比為 45 01012 ?? VVUU (54) 直流電源的仿真電路圖 圖 直流電源 主 電路圖 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 22 根據(jù) 中元器件的型號及參數(shù)，可以繪制其仿真電路圖，如圖 所示。 整流二極管的選用： 二極管選用 IN4001 塑制硅整流器，其特點為： 1. 正向?qū)妷航档? 2. 導(dǎo)通電流高 3. 泄流電流低 4. 過載電流高 5. 成本低 其電參數(shù)為： 1. 最大周期性方向峰值電壓： 50V 2. 最大有效值電壓： 35V 3. 最大直流閉鎖電壓： 50V 4. 最大正向整流電流： 電容的選用： 根據(jù)估算可以得出在整個自動水龍頭電路中的總負(fù)載大約在 120歐，要求其脈動 系數(shù)小于 10%， 則因滿足公式： 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 21 25TCRL ? (51) 式中 LR 為電路總負(fù)載， C 為濾波電容， T 為電網(wǎng)交流電壓的周期。 8. 兼容性好的信息轉(zhuǎn)換 ： 提供了轉(zhuǎn)換原理圖和仿真數(shù)據(jù)到其他程序的方法，可以輸出原理圖到 PCB布線（如 Ultiboard、 OrCAD、 PADS Layout20 PCAD 和Protel）；輸出仿真結(jié)果到 MathCAD、 Excel或 LabVIEW；輸出網(wǎng)絡(luò)表文件；向前和返回注 。Oslash。 強大的MCU 模塊 ： 支持 4 種類型的單片機芯片 ,支持對外部 RAM、外部 ROM、鍵盤和 LCD 等外圍設(shè)備的仿真，分別對 4 種類型芯片提供匯編和編譯支持；所建項目支持 C 代碼、匯編代碼以及 16 進制代碼 ,并兼容第三方工具源代碼； 包含設(shè)置斷點、單步運行、查看和編輯內(nèi)部 RAM、特殊功能寄存器等高級調(diào)試功能。 6. 獨特的射頻 (RF)模塊 ： 提供基本射頻電路的設(shè)計、分析和仿真。 它們利用仿真產(chǎn)生的數(shù)據(jù)執(zhí)行分析，分析范圍很廣，從基本的到極端的到不常見的都有，并可以將一個分析作為另一個分析的一部分的自動執(zhí)行。除了 Multisim 提供的默認(rèn)的儀器外，還可以創(chuàng)建 LabVIEW 的自定義儀器，使得圖形環(huán)境中可以靈活地可升級地測試、測量及控制應(yīng)用程序的儀器。 4. 豐富的測試儀器 ： 提供了 22 種虛擬儀器進行電路動作的測量 ： 萬用表 、 函數(shù)信號發(fā)生器 、 瓦特表 、 示波器 、 波特儀 、 字符發(fā)生器 、 邏輯分析儀 、 邏輯轉(zhuǎn)換儀 、 失真度儀 、 頻譜儀 、 網(wǎng)絡(luò)分析儀 、 測量探針 、 四蹤示波器 、 頻率計數(shù)器 、 伏安特性分析儀 、 安捷倫仿真儀器 、 安捷倫示波器 、 泰克仿真示波器 、 伏特表 、 安培表 、 電流探針 、 Lab VIEW 儀器 。 3. 強大的仿 真能力 ： 以 SPICE3F5 和 Xspice 的內(nèi)核作為仿真的引擎，通過 Electronic workbench 帶有的增強設(shè)計功能將數(shù)字和混合模式的仿真性能進行優(yōu)化。 Multisim11 作為整個系列里最新的一款，具有以下的特點： 1. 直觀的圖形界面： 整個操作界面就像一個電子實驗工作臺，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實物相似，測量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實儀器上看到的。 Multisim 提煉了 SPICE 仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的 SPICE 技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。自動感應(yīng)水龍頭的總電路圖如圖 所示。 自動感應(yīng)水龍頭的電路總體設(shè)計 自動感應(yīng)水龍頭采用電網(wǎng) 220V 交流電壓供電，經(jīng)過整流電路后變?yōu)?12V 的直流電壓，為 TX05D 紅外 線反射開關(guān)和 TWH8778 高速集成開關(guān) 提供電源。 圖 橋式整流電路 橋式整流電路的工作原理： 在 U2 的正半周，二極管 VD VD2導(dǎo)電， VD VD4 截止， iD iD2 流過 C，在負(fù)載上得到的輸出電壓極性為上正下負(fù)。 電網(wǎng)電壓 電源變壓器 整流 電路 濾波器 穩(wěn)壓 電路 負(fù)載 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 16 鑒于單相半波整流電路的缺點，本設(shè)計不予采用，取而代之的是單相橋式整流電路，如圖 所示。但是也有明顯的缺點：輸出波形脈動大；直流成分比較低；變壓器有半個周期不導(dǎo)電，利用率較低；變壓器電流含直流成分，容易飽和。在小功率直流電源中，經(jīng)常采用單相半波、單相全波和單相橋式整流