多功能實用控制器的模塊化制作與實踐

吳曉云，俞成

（江蘇省江都中等專業(yè)學(xué)校，江蘇揚(yáng)州，225200）

多功能實用控制器電路牽涉到模擬電子技術(shù)、脈沖和數(shù)字電路等基礎(chǔ)知識，電路可以一次性統(tǒng)裝后調(diào)試檢測，也可分單元電路進(jìn)行模塊化裝接調(diào)試，制作方法更實用。

1 電路結(jié)構(gòu)、工作原理及功能分析

該電路通過變壓器降壓、橋式整流、濾波電路、三端集成穩(wěn)壓塊7805提供電路5V直流電壓，見圖1。

夜晚環(huán)境無光時，光控電路提供給集成與非門CD4011的2腳為高電平，提供了開門信號；而聲音經(jīng)駐極體話筒轉(zhuǎn)換成的高電平信號經(jīng)過門電路處理后，由CD4011的10腳輸出了有效的低電平觸發(fā)脈沖。

白天光線強(qiáng)時，集成與非門CD4011的2腳輸出低電平，關(guān)閉了門電路，聲音信號無法被傳送，實現(xiàn)了聲光控制功能。而夜晚門電路被打開，聲音信號是555定時器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的第一路低電平觸發(fā)脈沖信號。

由或門74LS32引入的人體觸摸信號和干簧管磁控信號分別給555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路提供了另外兩路有效的低電平觸發(fā)信號，使得電路在聲光控制的基礎(chǔ)上，又具備了觸摸和磁控功能。

555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路在無負(fù)脈沖觸發(fā)信號時電路處于穩(wěn)態(tài)，輸出端3腳輸出為低電平，其連接的發(fā)光二極管和蜂鳴器不工作，同時晶體管繼電器輸出電路、可控硅直流燈泡輸出電路均不工作。

R19、RP1、C14等元件組成延時回路，延時時間可調(diào)整。當(dāng)555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路2腳觸發(fā)端得到一負(fù)脈沖觸發(fā)信號時，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，輸出端立刻翻轉(zhuǎn)為高電平，其連接的發(fā)光二極管和蜂鳴器發(fā)出聲光訊號，同時高電平信號也控制晶體管繼電器、可控硅輸出電路工作。

2 元件選擇

表1是多功能實用控制器的元件清單。在此基礎(chǔ)上可用萬用表等儀器儀表做好電阻元件、電容元件、半導(dǎo)體元件、集成電路元件和其它器件的識讀與檢測。讀者可以設(shè)計PCB板自行制作，也可選用PCB板成品套件。

圖1

表1 元件清單

3 電路結(jié)構(gòu)剖析與模塊化制作

若將多功能實用控制器按模塊化單元電路分別進(jìn)行安裝，那么每一個過程均能調(diào)試檢測出相應(yīng)單元電路的電參數(shù)和指標(biāo)，增加了樂趣，也降低了學(xué)習(xí)難度。電路按模塊化單元安裝后可以進(jìn)行統(tǒng)調(diào)檢測和故障模擬，相對于一次性統(tǒng)裝而言，這樣可以讓學(xué)習(xí)者更好地掌握電子技術(shù)基礎(chǔ)知識，更容易激發(fā)電子愛好者的學(xué)習(xí)興趣。

■3.1 電源供電電路的結(jié)構(gòu)與制作

電路由降壓變壓器、橋式整流電路、電容濾波、三端集成穩(wěn)壓塊7805、電源指示等幾部分組成，如圖2所示，結(jié)合原理圖找準(zhǔn)印制板區(qū)域，進(jìn)行元件成形與插裝、元件焊接操作。

檢測:檢測變壓器初、次級、7805的輸入端、輸出端電壓是否正常，檢查電源指示燈是否正常顯示。

■3.2 聲電轉(zhuǎn)換與放大電路結(jié)構(gòu)與制作

圖3

電路由麥克風(fēng)聲電轉(zhuǎn)換電路、音頻信號固定式偏置放大電路等二部分組成。如圖3所示，結(jié)合原理圖找準(zhǔn)印制板區(qū)域，進(jìn)行元件成形與插裝、元件焊接操作。

檢測:檢測三極管的直流工作點(diǎn)是否正常，判斷三極管是否正常工作；集電極輸出端的直流電壓是否隨駐極體拾取的聲音而抖動變化。

■3.3 光電傳感轉(zhuǎn)換與邏輯門觸發(fā)處理電路結(jié)構(gòu)與制作

電路由光電傳感轉(zhuǎn)換電路、觸摸信號輸入及邏輯門整形處理電路等部分組成，并給555定時器的2腳提供觸發(fā)信號，如圖4所示，結(jié)合原理圖找準(zhǔn)印制板區(qū)域，進(jìn)行元件成形與插裝、元件焊接操作。檢測:根據(jù)門電路邏輯關(guān)系檢測各有關(guān)引腳，重點(diǎn)檢測CD4011的2腳、4腳、10腳電平。

圖2

圖4

■3.4 帶磁控觸發(fā)和聲光報警的555單穩(wěn)態(tài)電路的結(jié)構(gòu)與制作

圖5

電路由干簧管磁控觸發(fā)電路、555單穩(wěn)態(tài)脈沖電路以及聲光報警電路等三部分組成，如圖5所示，結(jié)合原理圖找準(zhǔn)印制板區(qū)域，進(jìn)行元件成形與插裝、元件焊接操作。

檢測:檢測555定時器集成塊的電源端8腳、復(fù)位端4腳等相關(guān)引腳。在此基礎(chǔ)上，利用干簧管的觸發(fā)，檢測555輸出端信號端4腳是否有高電平信號輸出，是否有正常的聲光警報訊號。

■3.5 直流可控硅、繼電器開關(guān)輸出電路的結(jié)構(gòu)與制作

電路由單向可控硅開關(guān)輸出電路、復(fù)合管驅(qū)動的繼電器開關(guān)輸出電路等二部分組成，如圖6所示，結(jié)合原理圖找準(zhǔn)印制板區(qū)域，進(jìn)行元件成形與插裝、元件焊接操作。

檢測:在無輸入開關(guān)信號的情況下檢測Q7、Q8以及可控硅陽極、控制極的工作電壓；在輸入開關(guān)信號的情況下檢查輸出負(fù)載（可接白熾燈）工作情況、繼電器的吸合情況。

4 電路統(tǒng)調(diào)、檢測

電路按模塊分別制作好后，可進(jìn)行整體電路連接、統(tǒng)調(diào)和檢測：

（1）檢測聲光控、觸摸、干簧管磁控控制功能

重點(diǎn)檢測CD4011的輸出端10腳信號是否正常、555電路3腳、6腳信號是否正常，聲光訊號是否正常蜂鳴和顯示。

（2）檢測可控硅輸出負(fù)載（接燈泡）、繼電器是否正常工作

圖6

完成多功能實用控制器電路結(jié)構(gòu)剖析、制作與檢測的完整工作過程后，也可分別設(shè)置電源等各單元電路故障，對多功能實用控制器進(jìn)行故障模擬和分析、排除，增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的實踐能力。

5 小結(jié)

可見，通過模塊化制作與檢測多功能實用控制器，既能熟悉電路的工作原理和功能，又能掌握電路的裝接和生產(chǎn)工藝，還能熟悉電路的調(diào)試檢測技術(shù)。另外，電路制作調(diào)試成功后進(jìn)行故障模擬，對掌握電路的實操技能也有顯著促進(jìn)作用。