电子分检仪课程设计正文_电阻分检仪课程设计

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课题描述

如今工业化加速发展，许多产品得以大规模批量化生产。而与此同时，如何快速高效地对其进行检测也成为受关注的问题。例如，生产的电阻范围应在0.95~1.05倍标准电阻为合格电阻，否则为不合格产品。本次设计电路是对电阻进行检测，此电路可以直接接到220V上，电路内部由电源部分，检测部分，显示部分组成。其中电源部分主要是利用整流桥和三态稳压管输出+/-5V直流电压，供检测电路模块工作电源。检测部分只要选定门限电压、测试的标准电阻，由窗口比较器对电信号进行比较，这样就可以准确快速检测出被测电阻是否符合生产要求。方案设计

整个电路系统如图1所示。本系统由电源电路、检测电路、显示电路三部分组成。其中电源电路部分是由变压器、整流桥、电容和三端集成稳压器组成，电源供四运算放大器LM324工作。检测电路部分包括由LM324组成的电压跟随器和双门限窗口比较器以及电阻、保护元件等组成。显示电路是由或非门、发光二极管组成。

电源电路检测电路显示电路整流电路滤波电路稳压电路电压跟随器窗口比较器或非门发光二极管

图1 系统方框图

电路设计图如图2所示。其中电源电路由单相桥式整流、电容滤波、三端集成稳压器W7805、W7905等部分组成，可使其输出电压为+/-5V。

检测电路部分由LM324四运放集成芯片组成，其中一个运放作为电压跟随器实现阻抗变换，另外两个运放组成窗口比较器。由门限电压与阻值的关系，求出上下门限电压。经窗口比较器输出两个不同电平，即高电平和低电平。当标准

电阻Rz改变时，不影响电阻选择的精度。当电源电压改变时，也不影响电阻选择的精度。

显示电路部分由或非门、发光二极管组成。当两个不同电平经窗口比较器送出电信号时，会导通相应发光二极管，使其发光，以显示检测电阻是否合格。

R1220V+Ra1W780532+UiU1RzUx+A_1U2R3+_A2R2RbD1红0.33μF0.1μF绿D2100μF100μF0.33μF0.1μF2W790531Rx-Ui+A_3RcD3黄

图2 电阻分检仪电路图

2.1电源电路设计

电源电路包括变压、整流、滤波与稳压四部分。电源电路图如图3所示。

Ra1W7805320.33μF++220VUi0.1μF100μF100μF0.33μF0.1μF2W790531-Ui

图3 电源电路图

电源电路使220V交流电压经单相桥式整流电路的整流处理，将双向脉冲电压变为单向电压。单相电压再经电容滤波操作，大大减弱输入信号的脉动成分。最后由三端集成稳压器W7805、W7905输出，其输出电压Ui=5V、-Ui=-5V。

桥式整流电路作用是利用具有单方向导电性能的整流元件将正负交替的正弦交流电压整流成为单向脉动电压。

滤波电路由电容元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中交流成分

滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。

稳压电路的作用使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。

2.2检测电路设计

检测电路工作原理如下：A1作为电压跟随器，其输出电压等于Ux，电压跟随器是同相比例运算的一种特殊形式。同相比例运算电路如图4所示：

UiR2+A_UoR1RF

图4 同相比例运算电路

同相比例运算电路的比例系数总是大于或等于1。当RF=0或R1=∞时，比例系数等于1，此时电路如图5所示：

Ui+A_图5 电压跟随器

Uo

由于这种电路的输出电压与输入电压不仅幅值相等，而且相位相同，二者之间是一种“跟随”关系，所以又称为电压跟随器。由于引入了深度电压串联负反馈，因此电路的输入电阻很高，输出电阻很低。

A2、A3两个运放组成窗口比较器，其电路及传输特性如图6所示。这种比较器有两个门限电平：上门限电平UTH和下门限电平UTL，故也称为双限比较器。在本电路中，UTH=U1，UTL=U2。经窗口比较器输出两个不同电平，即高电平和低电平。

U1UiU2RRRR+_AUoUo+_ARL0UTLUTHUi

图6 窗口比较器及其传输特性

检测电路如图7所示。由图7可知，Ux随Rx阻值的增大而增大，且很显然U1＞U2：

当Ux＞U1时，A2输出高电平，A3输出低电平。当U1＞Ux＞U2时，A2输出低电平，A3输出为低电平。当Ux＜U2时，A2输出低电平，A3输出高电平。

即可通过A2、A3输出的高低电平使对应的发光二极管导通或截止，来显示待测电阻是否合格。

图7 检测电路图

根据以上分析，当Ux与U1和U2满足以下条件时：

当Rx=1.05Rz时，令 Ux=U1。

当Rx=0.95Rz时，令 Ux=U2。便能检测出范围在0.95~1.05Rz（标准电阻）的生产电阻。按电路图可得式：

1.05Rz/(Rz+1.05Rz)×2Ui=(R2+R3)/(R1+R2+R3)×2Ui

（2.2.1）

0.95Rz/(Rz+0.95Rz)×2Ui= R3/(R1+R2+R3)×2Ui

(2.2.2)由2.2.1式和 2.2.2式可得：

(R2+R3)/(R1+R2+R3)=1.05/2.05 R3/(R1+R2+R3)=0.95/1.95 只要在R1,R2,R3中选定一个电阻值，便可由上列式求出另两个电阻值。例如：取R1=10KΩ,则R3=10KΩ,R2=526Ω

不论Rz取何值，Rx的选择范围都是0.95Rz~1.05Rz，因此，同一电阻分检仪可以接入选择任意标准值的电阻，只要改变Rz即可。2.3显示电路设计

显示电路由或非门和发光二极管组成，电路如图8所示：

红D1绿 D2黄D3

图8 显示电路图

当两个不同电平经窗口比较器送出电信号时，会导通相应发光二极管，使其发光，以显示检测电阻是否合格。有以下三种情况：

当Ux＞U1时，A2输出高电平，A3输出低电平。D1导通，D2、D3截止，此时红灯亮，说明待测电阻Rx阻值高于1.05Rz，不符合生产要求。

当U1＞Ux＞U2时，A2输出低电平，A3输出为低电平。D2导通，D1、D3截止，此时绿灯亮，说明待测电阻Rx阻值在0.95~1.95Rz之间，符合生产要求。

当Ux＜U2时，A2输出低电平，A3输出高电平。D3导通，D1、D2截止，此时黄灯亮，说明待测电阻Rx阻值低于0.95Rz，同样不符合生产要求。元件选择

3.1三端集成稳压器

三端集成稳压器分为固定输出和可调输出两种不同的类型。其中固定输出集成稳压器又分为正输出和负输出两大类。本设计所采用的W7805和W7905即分别是固定正输出和负输出集成三端集成稳压器。它们的输出电压值通常可分为七个等级，即5V、6V、8V、l2V、15V、18V以及24V。以W7805图为例，如图9所示:

图9 W7805引脚图

三端集成稳压器芯片只引出三个端子，分别接输入端、输出端和公共端，基本上不需要外界元件。芯片内集成了各种保护电路，使用更加安全、可靠。3.2 LM324四运放集成芯片

LM324为四运放集成电路芯片，电路功耗很小，LM324工作电压范围宽，可用正电源3～32V，或正负双电源±1.5V～±16V工作。它的输入电压可低到零电位，而输出电压范围为0～32V。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。其引脚排列如图10所示：

图10 LM324引脚排列图

3.3四2输入或非门芯片

本设计选用CD4001四2输入或非门芯片，它的内部包含四组形式完全相同的或非门，除电源共用外，四组或非门相互独立。其引脚排列如图11所示：

图11 CD4001引脚排列图

总

结

通过本次课程设计我对电阻分检仪的原理及应用都有了一个很好的掌握，同时也提高了自己应用资料的能力、创造能力。在方案设计过程中，我通过查找资料，对电路进行分析总结，最终确定电路图及所用元器件。在运用软件绘制电路图的过程中，我初步了解并基本掌握了绘图方法及注意事项。

这次课程设计让我把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，并运用结合在一起。另外，我在课程设计中碰到了很多的问题，通过查阅相关书籍、资料，自己分析研究，最终克服困难，完成此次课程设计。我在图书馆和网络上查阅了大量的资料,同时也认识到了图书馆和网络的重要作用。在今后的学习过程中,应该多到图书馆和网络上看一些专业方面的资料，以丰富自己的知识。当然，通过这次课程设计，我也发现了自身的很多不足之处，在以后的学习中，我会不断的完善自我，不断进取，能使自己在这方面有一个大的发展。

致

谢

由于是第一次课程设计，由于没有太多的经验可谈，难免有许多考虑不全的地方，幸好有老师的督促指导和同学们的帮助，我才能在这么短时间内完成这个设计。在此谨向贺老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意，感谢贺老师的细心教导，给予了我很大的帮助，不仅使我思路开阔，还让我认识到了自己对以前所学知识的不足方面及需要提高的方面。在此向您深深鞠躬：贺老师，您辛苦了！

参考文献

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