模拟自然风调节器

一、模拟自然风调节器

(一)实训

1.实训电路设计要求

设计一个模拟自然风调节器以控制电风扇的速度：　

①白天，手动(自动控制失效)控制电风扇速度，即每当手按一下按键，显示数码管做出相应的变化，电风扇速度也做出相应的变化。

②晚上，自动(手动控制失效)控制电风扇速度，即数码管自动循环显示“0－1－2”，对应的电风扇速度也做出相应的变化有“停－慢－快”，如此往复，形成自然风的模式。

③为了实验的可行性，将电风扇用发光二极管代替。现象为发光管“不亮－亮－超亮”。

2.实训目的

①了解集成电路CD4511、NE555、LM358的使用方法。

②通过实训能够掌握各个自动与手动在实验怎样实现。

③通过实训能够运用已有的知识模块去实现一个较复杂的电路的设计。

3.实训电路原理图

如图8－2所示。

4.实训知识储备

①NE555、CD4017、CD4511、LM358集成电路知识。

②继电器、光敏电阻器、双向晶闸管的使用。

5.实训工作原理

由电路可知，本电路可分为五个部分：　分别为电源模块、采样模块、信号发生模块、脉冲分配模块、译码显示模块。

(1)第一模块：　电源模块

市电220V经过变压器T降为12V，再经过桥式整流、滤波电容、7809稳压后为电路提供一个稳定的直流电压，R6和LED3组成一个电源指示灯，用来指示电源的工作状态。

(2)第二模块：　采样模块

本采样模块运用LM358来完成白天、晚上信号的采样：　R7、R8形成一个采样基准电压，与LM358的反向端相连；RP2和R9组成一个信号采样点，与LM358的同向端相连。光敏电阻R9感受光强弱后，阻值发生变化(光越强，电阻越小；光越弱，电阻越大)，致使同向端的电压变化。当同向端的电压大于反向端时，LM358的1脚输出一个高电位，继电器吸合(即打到了左边)，反之亦成立。

(3)第三模块：　信号发生模块

信号发生模块由NE555常用的振荡电路组成，LED1是NE555的工作指示灯，也是自动控制的指示灯。NE555工作与否受到继电器的控制，当继电器吸合时，NE555开始工作，LED1闪烁指示，同时给CD4017提供脉冲；当继电器释放时，NE555不工作，LED1不闪烁。

(4)第四模块：　脉冲分配模块

该模块用来将CD4017的14脚送入的脉冲分配下去，使CD4017输出端循环输出高电平，再由D5、D6编码，D3、D4将作为控制信号输出端。当继电器吸合，CD4017的14脚接收来自NE555自动的脉冲输出；当继电器释放，CD4017的14脚接收来自S1、C4、R4组成的手动控制脉冲的输出。LED2是手动控制的工作指示灯，该灯点亮，可进行手动控制。CD4017的7脚与复位端15脚相连，使脉冲只在0－1－2－3间输出循环。

(5)第五模块：　译码显示模块

CD4511接收到编码后进行译码，再由数码管显示出来。由于CD4017输出Y₀没有编码，所以数码显示为0，Y₁与CD4511的A相连，数码管显示1，Y₂与B相连，数码管显示2。

将以上模块综合起来，就是整个电路。

6.实训中出现的问题及问题解决方框图

(1)电路工作方框图(图8－1)

图8－1　模拟自然风调节器电路工作方框图

(2)实训中出现的问题及解决方法

①作品上电，继电器就吸合故障排除方法。A.在亮阻时测U4A的②脚、③脚电压如果U4A的V₂＜V₃则不正常，然后再查R7、R8、RP₂、RG。B.当U4A的V₂＞V₃属正常，V₁输出高电平。VT1的CE间电压约为0.7V以下。

②如果作品完成后上电，灯的明暗与显示的数字不对应，应如何解决？A.查亮度控制电路相关元件。B.查数显电路是否存在编码错误。

(二)元器件的选择

1.元器件清单

表8－1　模拟自然风调节器元器什清单表

2.元器件选择注意点

①桥堆可以用1N4007组合。

②三端稳压块可以装一个散热片，使稳压性能更稳定。

(三)知识升华

假如不用继电器而用一个三极管和几个电阻代替，并要求电路工作的效果不变，那该怎样设计？