内蒙古师范大学计算机与信息工程学院《电子工艺实训》课程设计报告
实用模拟自然风控制器的制作
计算机与信息工程学院 2013级计科班娄心玲 20131104765
指导老师张鹏举张悦宁老师
摘要本文通过介绍时基电路NE555和晶闸管的特性及应用，以及NE555和晶闸管构成的模拟自然风控制器工作原理，通过本次实训课程进一步熟悉电子电路的装配、调试、检验方法。

关键词时基电路NE555;双向晶闸管;模拟自然风控制器
1.设计任务及主要技术指标和要求
1.1设计任务
1) 了解时基电路NE555和双向晶闸管的特性及应用
2) 掌握NE555和顺双向晶闸管构成的模拟自然风控制器工作原理
3) 通过本次实训课,进一步熟悉电子电路的装配、调试、检验方法
4）焊铁的正确使用，吸锡器的正确使用，剥线钳的正确使用
1.2 主要技术指标和要求
要求输出周期性波形；接通电源，代替电风扇接入电路的小灯泡缓缓变亮，然后亮度持续一段时间，缓缓变暗，一段时间后，暗掉的小灯泡再次变亮，周期性的循环上述过程，调节滑动变阻器RP，可改变明暗之间的时间长度。

2．电路组成及工作原理
模拟自然风控制器工作原理图（2-1）
2.1 电路组成
1）降压电路：通过R1与C1并联实际上是通过容抗限流，而电容器实际上起到了限制电流和动态分配电容器和负载的角色。

2）双向晶闸管：
双向晶闸管是由N-P-N-P-N五层半导体材料制成的，对外也引出三个电极，其结构如图所示。

双向晶闸管相当于两个单向晶闸管的反向并联，但只有一个控制极。

双向晶闸管与单向晶闸管一样，也具有触发控制特性。

不过，它的触发控制特性与单向晶闸管有很大的不同，这就是无论在阳极和阴极间接人何种极性的电压，只要在它的控制极上加上一个触发脉冲，也不管这个脉冲是什么极性的,都可以便双向晶闸管导通。

由于双向晶闸管在阳、阴极间接任何极性的工作电压都可以实现触发控制，因此双向晶闸管的主电极也就没有阳极、阴极之分，通常把这两个主电极称为T1电极和T2电极，将接在P型半导体材料上的主电极称为T1电极，将接在N型半导体材料上的电极称为T2电极。

由于双向晶闸管的两个主电极没有正负之分，所以它的参数中也就没有正向峰值电压与反同峰值电压之分，而只用一个最大峰值电压，双向晶闸管的其他参数则和单向晶闸管相同。

双向晶闸管的结构及电路如图（1）所示
双向晶闸管的伏安特性曲线具有对称性，如图（2）所示。

图（1）图（2）
3）时基电路NE555：
如上图A、B所示，1 脚为地。

2 脚为触发输入端；3 脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6 脚和下比较器2 脚的控制。

当触发器接受上比较器A1 从R 脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3 脚输出低电平；2 脚和6 脚是互补的，2 脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3 脚输出高电平。

6 脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3 脚输出低电平，但有一个先决条件，即2 脚电位必须大于1Ucc/3 时才有效。

3 脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。

4 脚是复位端，当4 脚电位小于0.4V 时，不管2、6 脚状态如何，输出端3 脚都输出低电平。

5 脚是控制端。

7 脚称放电端，与3 脚输出同步，输出电平一致，但7 脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高
4）反馈式无稳态多谐振荡电路：
接通电源后，电源VDD通过R1和R2对电容C充电，当Uc<1/3VDD时，振荡器
输出Vo=1,放电管截止，当Uc充电到≧2/3VDD后，振荡器输出Vo翻转成0，此时放电管导通，释放电段（DIS）接地，电容C通过R2对地放电，使Uc下降。

当Uc 下降到≦1/3VDD后，振荡器输出Vo又翻转成1，此时放电管又截止，使放电端（DIS）不接地，电源VDD通过R1和R2 又对电容C充电，又使Uc从1/3VDD触发器又发生翻转，如此周而复始，从而在输出端Vo得到连续变化的振荡脉冲波形。

2.2工作原理：模拟自然风控制器电路工作原理如图2-1所示，图中R1、C1构降压电路,VD1,C2组成半波整流和滤波电路,直流电压由VD2稳定在7V～8V左右，RP、R3、C3和IC构成间接反馈式无稳态多谐振荡电路。

接通电源后，由于C3两端电压不能突变，IC⑥脚、②脚电位≤1/3Vcc，电路置位，③脚输出高电平，VTH触发导通，电扇运转，随着C3两端电位的升高，达到2/3Vcc时，电路翻转，③脚输出低电平，C3两端电压通过⑦脚内部放电，电扇停止运转。

调节RP可改变C3充放电的时间常数，从而改变③脚输出触发脉冲宽度，以控制双向晶闸管VTH的导通时间。

C5、R5是减小VTH每次导通时对负载的冲击电流。

4.设计所用器材
4.1万用表
4.2 组装焊接工具
4.3 元器件的配置见下表
5.实验制作和调试
5.1 制作
1）检查各个试验元器件是否损坏,如有损坏,和老师更换好的实验器材,用万用表检查电阻阻值是否和要求相同,用万用表检测二极管的导通方向。

2）按照原理图所示，将各元器件正确插入导线板的插孔中，检查是否有误，在没有错误的情况下，焊接电路。

3）检查电路板背面是否有虚焊、搭焊、和散锡。

5.2 调试
在电路无错的情况下，接通电源后，连同示波器，观察示波器上输出的波形，并且观察小灯泡的亮度情况与变换规律。

6．小结
在这次实验中，电阻R4烧坏两次，时基电路NE555烧坏过一次，通过反复检查，第一次电阻R4烧坏的原因是因为电阻没有辨别清楚，错将64KΩ当作220KΩ接入电路，导致降压电路的电压并为降到电路所能接受的电压，从而导致电路电流过大，将电阻R4烧坏，第二次烧坏电阻和时基电路的原因是因为电路短路，所以烧坏电器元件。

通过这次试训课程，我深刻的记住了，实验之前一定要检查元器件的好坏，实
验过程中，一定要以严谨的态度对待实验过程中出现的每一个问题。

最后，要特别感谢张悦宁老师对我们这组实验的帮助与鼓励。

7．参考文献
[1].人力资源和社会保障部教材办公室组织写. 数字电路基础 .中国劳动社会保障出版社
[2]. 林红.《模拟电路基础》.清华大学出版社出版的书籍.2007年
[3].《双向晶闸管的结构及工作原理》
/view/489ee91ccbff121dd368388.html
[4].《时基电路NE555中文详解》
/view/12994c5716fc700abb68fcfc.html
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