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模电课设论文内容
沈阳航空航天大学北方科技学院 2012 年模拟电子技术基础课程设计
绪论
课程设计作为模拟电子基础的重要组成部分,在完成专业基础课
的同时我们也应该进行课程设计, 通过课程设计不仅可以提高我们
对知识面的掌握而且还帮助我们提高动手的能力。
我国是世界上人口最多的国家,婴幼儿总数也位居前列,婴儿监
护一直是家庭关心的重要问题。
由于婴幼儿的心智还不成熟,没有
行为能力,而且婴儿的皮肤非常的娇嫩,所以在尿床以后不能及时
更换尿布,经常会造成婴儿屁股的发红、皮炎,更严重的会造成尿
布疹,给宝宝的健康带来了危害。
目前大多数家庭主要依靠家人时
时刻刻的看守孩子,来解决孩子的尿床问题,这也造成了保育人员正
常工作、休息等的不便。
这次课程设计将帮助保育人员解决这个问
题。
此次课程设计的题目是《婴幼儿尿床报警电路》,要运用在模拟
电子中学会的知识来完成此次课程设计,这是第一次自己动手设计
连接电路,采集数据,撰写论文。
真正的做到了理论与实际的相结
合。
婴幼儿在尿床后而不能及时让保育人员了解,这个问题一直困
扰着保育人员,而我们就是要用所学的知识来解决这个问题。
在课
程设计中我们将电路分成三个板块,分别有:
湿敏传感电路,信号
的采集与处理,报警系统。
婴幼儿尿床报警器还可以推广到一些对生活不能自理的病患和老
人中去,这些人也应该是关注的焦点,给他们一个健康的生活环境
是我们义不容辞的责任。
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沈阳航空航天大学北方科技学院 2012 年模拟电子技术基础课程设计
一. 课设设计目的和意义的分析:
1.设计的目的:
学习了一学期的《模拟电子技术基础》的课程和十几周的相关实
验,丰富了我们的知识。
这次主要通过自己动手设计制作,将电子
技术相关理论知识与制作实践相结合,提高我们的动手能力,加深
对电子技术原理的理解,增加学习电子技术的兴趣,为今后投入电
子技术的开发应用打好基础。
对于婴儿尿床而不能及时发现导致婴儿健康问题一直困扰着人们,
如何才能让保育人员在第一时间发现宝宝尿床的同时还不会打扰到
宝宝的睡眠,这是我们这次课程设计的目的
2. 设计意义:
宝宝的皮肤娇嫩,在尿床后如果不能及时更换尿布,会造成臀部
发红等一些皮肤炎症,婴幼儿是祖国的未来,是我们关注的焦点,
是我们最应该保护的一代。
有了婴幼儿尿床报警器让保育人员在第
一时间知道了宝宝的尿床情况,及时的给宝宝更换尿布,给婴儿一
个健康又舒服的睡眠环境是我们此时设计的意义。
让保育人员放心,
宝宝健康是我们共同的目标。
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沈阳航空航天大学北方科技学院 2012 年模拟电子技术基础课程设计
二. 方案设计:
1. 方案:
设计一种新颖的婴儿尿床报警器。
当报警器检测到婴儿排尿后,
报警器能自动发出“宝宝尿床啦”提醒语,既能使婴儿湿尿布及时
更换,又减少尿布更换次数,对婴儿身心健康十分有益。
根据设计思路, 列出如图 2-1 方案框图:
方案框图:
图 2-1 方案框图
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沈阳航空航天大学北方科技学院 2012 年模拟电子技术基础课程设计
2. 方案电路原理图:
根据方案推导及相关传感器,三极管,电阻,电容等元件组成图 2-
2 电路原理图
图 2-2 方案电路原理图
三. 工作原理及器件选择:
1. 工作原理:
在婴幼儿未尿床时,湿敏传感器两端的电阻值几乎为无穷大,晶
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沈阳航空航天大学北方科技学院 2012 年模拟电子技术基础课程设计
体管 Vl 截止,V2 导通,二极管 VD 和晶体管 V3 均截止,语音集成
电路低电平而不工作,扬声器 BL 不发声。
一但婴幼儿尿床,湿敏传感器两端因尿液导电而由高阻状态变为
低阻状态,使 Vl 正偏导通,V2 截止,电源电压经 RP 对电容器 CI
充电,当 Cl 充电结束后(1-2min),二极管 VD 与晶体管 V3 相继导
通,V3 发射极输出,经过 V4 放大后,推动扬声器 BL 发出语音提醒
声,调节 RP 的电阻值,可以改变婴幼儿尿床后报警器动作的延迟时
间。
2. 元器件简介:
根据本课设题目,采用湿敏传感器,三极管,报警器,电阻电容,
二极管等元器件。
2.1 湿敏传感器:
湿敏传感器元件主要有电阻式、电容式两大类。
电阻式的特点:
是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜,当空
气中的水蒸气吸附在感湿膜上时,元件的电阻率和电阻值都发生变
化,利用这一特性即可测量湿度。
如图 3-1(a)
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沈阳航空航天大学北方科技学院 2012 年模拟电子技术基础课程设计
图 3-1(a)电阻式湿敏传感器
电容式的特点:
一般是用高分子薄膜电容制成的,常用的高分子
材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。
当环境湿度发生改
变时,湿敏电容的介电常数发生变化,使其电容量也发生变化,其
电容变化量与相对湿度成正比。
如图 3-1(b)
图 3-1(b)电容式湿敏传感器
本次课程设计中我们采用的是电容式湿敏传感器
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参数
符号
标称值
单位
集电极、基极击穿电压
VCBO
30
V
集电极、发射极击穿电
压
VCEO
25
V
发射极、基极击穿电压
VEBO
5
V
集电极电流
Lc
20
mA
集电极功率
Pc
625
mW
结温
Tj
150
℃
贮存温
TSTG
-55—150
℃
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2.2 三极管:
采用 3DG6 NPN 硅高频小功率晶体管。
特点:
该产品采用外延平面工艺结构,工作频率高、金属封装、
体积小、重量轻、安装方便。
使用范围:
产品可用于高频震荡、高频小信号放大、小功率电源
调整电路。
参数值:
图 3-2(a)3DG6 型号三极管参数值
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图 3-2(b)3DG6 型号三极管
2.3 报警器:
微型电动式扬声器:
主要参数:
额定电压:
0.25V
阻值:
8Ω
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电阻
额定功率
阻值
R1
0.25W
5K
R2
0.25W
10K
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图 3-3 扬声器
2.4 电阻电容:
电阻基本参数:
图 3-4(a)电阻参数值
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电容
额定电压
电容量
C1
50V
220μ
C2
50V
47μ
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电容参数值:
图 3-4(b)电容参数值
2.5 二极管:
采用 1N4007 型号二极管,如图 3-5
基本参数:
额定功率:
0.5W
额定电压:
10V
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元器件类型
参数
数量
位号
电阻
1/4W 或 1/8W 碳膜
电阻器
2
R1、R2
二极管
1/2W、10V 的硅稳
压二极管
1
VD
三极管
3DG 型硅 NPN 型晶
体管
4
V1、V2、V3、V
4
微型电动式扬声
器
0.25W 8Ω
1
BL
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图 3-51N4007 型号二极管
3. 元器件清单:
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湿敏传感器
开关代替
1
电容
铝电解电容器
2
C1、C2
微调电阻器
100K
1
RP
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图 3-6 元器件清单
四. 电路连接及测试:
1. 电路连接实物图:
根据方案电路原理图,动手连接了实物图。
如图 4-1
图 4-1 电路连接实物图
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2. 电路的测试:
连接电路的时我们将开关代替湿敏传感器,当开关处于断开状态
时,Vl 截止,V2 导通,此时 V2 三个极点 b、c、e 的电压分值别为:
9.75V、17.28V、9.12V。
二极管 VD 和晶体管 V3 均截止,此时扬声
器不会发出声音
如图 4-2(a)为开关断开时电路图,此时扬声器不会发出声音。
图 4-2(a)电路连接实物图(断开时)
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当开关闭合闭合时,Vl 正偏导通,此时 V1 的三个极点 b、c、e
的电压值分别为:
10.55V、17.15 V、9.75V。
V2 截止,此时二极管
VD 与晶体管 V3 相继导通,V3 的三个极点 b、c、e 的电压值分别为:
15.65V、17.15V、14.84V。
V3 发射极输出,经过 V4 放大后,推动
扬声器 BL 发出语音提醒声,以此来提醒妈妈们及时给宝宝们更换尿
布。
在开关闭合是我们可以通过调节 RP 的电阻值,来可以改变婴幼
儿尿床后报警器动作的延迟时间。
如图 4-2(b)为开关闭合时电路图,此时扬声器报警。
图 4-2(b)电路连接实物图(闭合时)
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五. 结论:
通过对电路的设计和连接最终实现了课题所要求的功能。
由此说
明理论设计是正确的,在连接电路的过程中通过排除故障,查找原
因最终实现了电路的功能。
说明自己动手的能力有了一定的提高,
对课程设计中运用的知识有了一定的掌握。
总之通过自己和伙伴的
努力,顺利的完成了这次的课程设计,也对以前所学的模拟电子技
知识有了更深一步的理解。
六.收获及体会
这是我们的第一次课程设计,虽然以前不曾了解,但是我们的
兴趣任然很浓,记得当时刘老师给我们列出了 20 多个课程设计的题
目让我们自己选择,头一次面对课程设计,心中不免的有点担心,
害怕自己选择的课题太难,最终达不到理想的设计和课程要求的结
果。
但是我们都很勇敢的走出了这一步。
我选择的课程题目是:
婴幼儿尿床报警器。
婴幼儿尿床不能及
时更换尿布,造成婴幼儿的不健康,一直困扰着保育人员。
自己也
有一个刚刚满周岁的弟弟,整晚都是用尿不湿来度过的,由于婴幼
儿的皮肤稚嫩,湿热一晚难免会造成屁股的红肿。
所以说制造出一
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沈阳航空航天大学北方科技学院 2012 年模拟电子技术基础课程设计
个婴幼儿尿床报警器是很必要的,可以为保育人员解决困扰,也给
婴儿一个优质的睡眠环境。
在选定课程题目之后,我也翻阅了很多书,也在网上进行了查
找,可是没有找到完全符合课程要求的。
但是还是有一些资料是可
以参考的,借用网上的一些资料和自己在模电相关实验中的一些掌
握,逐渐的有了思路,慢慢的自己也就画出了初步的设计电路图。
在给老师审查的过程中,老师对电路图中的不足给予了意见以及改
进的方法,最终确定了电路图,开始了我们的电路连接。
在电路连接的过程中,我们依然出现了一些小插曲。
首先在器
件的选择上,我们设计的实验电路图中使用的湿敏传感器,在实验
时我们是使用开关来代替,但是二者在实验中所起到的效果是一样
的。
经过我们不懈的努力,终于正确连接好了电路,可是我们发现
无论是开关断开还是闭合,扬声器均发出声响,这又使我们陷入了
一阵苦恼中。
在此次连接电路失败之后我们又一次的对电路连接进
行了检查,检查的过程中我们发现由于电压过小不能够带动整个电
路和 R1 阻值过大的原因造成电路的失败。
在加以改进之后我们的电
路连接终于成功,成功的喜悦是无法言表的。
此次模拟电路课程设计的成功与刘老师的细心指导密不可分,
如果没有刘老师的指导我想我和我的搭档是不可能这么顺利的完成
此次设计。
在这次设计中不仅使我学会了模电知识,同时懂得了团队合作
和严谨的态度对课程设计的重要性,在课程设计中我们必须持有一
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颗谦虚谨慎的心,这样才能避免课程设计中的小错误,一个小错误
的发生会导致整个课程设计的失败。
作为一名电子专业的学生,我
们将来从事的行业要求我们必须严谨、谦逊,做事情容不得马虎。
同时谢谢刘老师在课程设计中给予的指导,虽然在撰写论文时
出现了很多的错误,但是刘老师依然能够耐心的帮助我们找出不足,
让我们加以改正,让我们的论文内容更加的完善。
我相信此次的课
程设计将会是我们大学生活与学习的宝贵财富。
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