电工电子课程设计-停电自锁拉线开关设计

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1、评分评分： 电工电子课程设计电工电子课程设计 设设 计计 报报 告告 设计任务设计任务： 停电自锁拉线开关设计停电自锁拉线开关设计 班班 级：级： 姓姓 名名： 学号学号： 指导教师指导教师： 实验日期：实验日期： 年年 月月 日日 停电停电自锁拉线开关自锁拉线开关 一、设计的目的一、设计的目的 一般家庭中的灯，是用传统的拉线开关，该类开关的一个弊端就是停电后、 人们常常忘记将开着的灯关掉，使得来电之后，这些灯因无人值守而长鸣，造成 了电能的浪费。 对现在常用的拉线开关进行改进， 使得普通的拉线开关在停电后， 可以锁定在关的状态，从而避免了浪费电能。 自锁式拉线开关电路，它能够在来电后拉开关是

2、开还是关，电灯都不会亮。 只有再进行相应操作后才能将灯点亮，很好的解决了上述问题。 二、元件清单表二、元件清单表 名称 规格 序号 数量 整流二极管 1N4007 V1-V4 4 稳压管 12V/0.5W VZ 1 三极管 9012 型 PNP 管 V5 1 单项可控硅 MCR100-8 Vs 1 集成电路 CD4013 U1：AU1：D U2 5 电阻器 51 K R1 1 电阻器 10 K R2 1 电阻器 8.2 K R3、R4 2 电阻器 13 K R5 1 电容 CD11-16V 电容器 47uf、10uf C1、C2 2 电灯 100W LP 1 三、电路原理电路原理 如图所示电路

3、可以完成这种功能。 图中，220V 市电经 V1-V4 整流之后，经电阻 R1 限流、电容 C1 滤波、在稳 压管 Vz 两端得到约 12V 直流稳电压后，此电压，供后续电路使用，平时电路可 以正常工作。 （1）假设停电前拉线开关 S 是闭合的。 在这种情况下，重新来电后与非门 U1:B 输出高电平，此高电平送给 U1:C 的一个输入端。此时由于触发器 U2 的 4 脚接有 RC 清零电路，因此 D 触发器的输 出端 1 脚输出低电平， 2 脚输出高电平， 并反馈到 U1:C 的另一个输入端， 与 U1:B 输出高电平相“与”后使 U1:C 输出低电平。这样 D 触发器就维持零态，与非门 U1

4、:D 输出为高电平，使三极管 V5 导通，控制可控硅 Vs 为关断状态，灯不亮。 如果需要重新开灯，首先拉动拉线开关 S 使其断开，这时在上拉电阻 R2 的 作用下，与非门 U1:B 输出低电平，U1:C 的输出有低电平跳至高电平，由于 D 触 发器的 5 脚接高电平，因此 D 触发器 U2 翻转为“1”态。其 2 脚输出的低电平将 与非门 U1:C 封锁，使 D 触发器 U2 不再受 S 的影响。此时与非门 U1:A 输出为低 电平，虽然 D 触发器 U2 翻转为“1”态，但是与非门 U1:D 输出仍然为高电平， 三极管 V5 导通，可控硅继续保持关断状态。 这时再拉一下拉线开关 S 使其闭

5、合，与非门 U1:A 输出为高电平，U1:D 输出 为低电平，三极管 V5 截止，可控硅 Vs 为导通状态，灯家电点亮。由于与非门 U1:C 已被封锁，D 触发器 U2 被锁定在“1”状态，所以灯点亮之后 U1:D 的输出 只有开关 S 控制，这样开关 S 的使用就和平常一样了。 （2）停电前拉线开关是断开的。 对于这种情况灯就更不会亮了，因为拉线开关 S 断开，这时在电阻 R2 的作 用下，与非门 U1:B 输出为低电平，与非门 U1:C 锁死，D 触发器 U2 翻转为“1” 态，D 触发器 U2 不再受 S 的影响。由于与非门 U1:D 输出仍然为高电平，三极管 V5 导通，可控硅仍为关断

6、状态，灯不会亮。 来电后， 只用拉一下拉线开关 S 使其闭合， 与非门 U1:A 输出为高电平， U1:D 输出为低电平，三极管 V5 截止，可控硅 Vs 为导通状态，灯就亮了。 2、元器件选择及调试 在图中，二极管 V1-V4 可选用 1N4007，也可以选用 1N4004 等，要求耐压大 于 400V；VZ 可选择 12V/0.5W 的稳压管；U1 可选用 TC4011、CD4011 等型号 CMOS 集成电路；U2 可选用 TC4013、或 CD4013；三极管 V5 可选用 9012 等 PNP 管；Vs 可选用 1A/400V 的单向可控硅， 如 MCR100-6、 MCR100-8 等； R1 选用 51 K/1W,R2 可选用 10 K，R3、R4 可选用 8.2 K，R5 可选用 13 K，均为 PTX-1/4W 碳 膜电阻器；C1 选用 47 uF，C2 选用 10 uF，均为 CD11-16V 电解电容器；LP 选用 小于 100W 灯泡；S