过欠电压提示保护电路课程设计
过电压、欠电压报警保护器的设计
内蒙古师范大学计算机与信息工程学院《低频电子线路》课程设计报告设计题目过电压、欠电压报警保护器的设计指导教师张鹏举职称讲师姓名宋飞学号20111104567日期2013年7月5号过电压、欠电压报警保护器的设计计算机与信息工程学院 2011级通信工程班宋永强 20111106095指导老师张鹏举讲师摘要本文介绍了将220V交流电经过降压、整流、滤波，稳压后，为LM324比较器提供12V电压和上下限电压，设计过压和欠压报警保护电路，通过对继电器的作用来切断电压来防止对用电器的损坏。
关键词直流稳压；过压；欠压；三极管；继电器1设计任务及主要技术指标和要求（1）第一部分直流稳压源电路是：将220V交流经变压、整流、滤波、通过变压器、整流管、电容得到直流源；要求带负载能力强，稳定性好。
[1] （2）第二部分为电压比较电路：经过第一部分的电路作用，为比较器提供比较电压。
当过电压和欠电压是，经过比较器，会产生高电平。
72LS32会输出高电平。
（3）第三部分过电压欠电压报警保护电路是：通过滑动变阻器的调节，调出电压范围的临界情况，当超过或不足这个范围时报警，同时断开交流通路。
2 引言电子设备已经是我们生活不可缺少的一部分，用电安全问题应特别关注。
当某种原因使电网电压突然升高时，会使正在运行的冰箱、洗衣机、电视机、音响、电脑等家用电器遭受不同程度的损坏，严重时还会因此而发生火灾，造成很大的经济损失。
同样，当某种原因是电网电压突然降低时，也会使用电器出现非正常现象。
设计一个报警保护电器就必不可少了，这种保护装置可以保障用电器的正常工作。
3 工作原理我们的设计电路主要由三部分组成。
第一部分是直流稳压源的设计，其工作原理是将220V交流经变压、整流、滤波后得到直流源。
第二部分是稳压电压比较电路的设计，由直流稳压源产生上下限电压用一片LM324实现电压比较功能。
第三部分是过压和欠压电路保护设计，其工作原理是当电压的波动超过电路预先设定的范围时，电路会自动断开外接电源，同时报警，以保护后继电路。
浙江理工大学过压欠压报警器设计报告
⑥用万用表检查虚焊短路情况，并检测元器件安装情况。
⑦上电调试电路，保证功能的正确实现，同时记录各关键点的
电压值。分析出错原因。
⑧根据实验数据进行误差分析，找出影响性能指标的基本原因。
工作计划 指导老师签名
⑨撰写报告和实习日记。 ① 布置任务，查找资料：2016.4.11 ② 电路设计、仿真、PCB 板设计:2015.4.12-2015.4.17 ③线路板雕刻：2015.4.19 ④电路焊接调试结果验收: 2015.4.20-2015.4.22 ⑤论文验收:2014.4.28
原理图到 PCB 的快速通道：原理图设计完成后，一键便可进入 ARES 的 PCB 设计环 境，实现从概念到产品的完整设计; 先进的自动布局/布线功能：支持器件的自动/人工布局; 支持无网格自动布线或人工布线;支持引脚交换/门交换功能使 PCB 设计更为合理; 完整的 PCB 设计功能：最多可设计 16 个铜箔层，2 个丝印层，4 个机械层(含板边)，灵活的布线 策略供用户设置，自动设计规则检查。 3D 可视化预览 多种输出格式的支持：可以输出多 种格式文件，包括 Gerber 文件的导入或导出，便利与其它 PCB 设计工具的互转(如 prot el)和 PCB 板的设计和加工。 4）Proteus 网络版
电子线路 CAD 实习报告
研究项目： 姓 名： 学 院： 班 级： 学 号： 导 师： 联系方式： 日 期：
过压欠压报警器的设计 XXX 机械与自动控制学院 13 自动化一班 2013330301XXX 陈剑 1585714XXXX 2016.04.11
电子线路 CAD 实习任务书
设计题目
过压欠压报警器的设计
2
1）变压整流模块 交流信号经变压、整流、滤波后转换成直流电压 VI。 交流信号输入： 220V 变压后为 10V 电压； 210V 变压后为 9.6V 电压； 230V 变压后为 10.4V 电压。
电压警报器课程设计
电压警报器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握电压的基本概念，理解电压警报器的原理；2. 让学生了解电压警报器的组成部分，如传感器、比较器、报警器等；3. 让学生掌握电压的安全范围，了解过压和欠压的危害。
技能目标：1. 培养学生动手实践能力，能够独立完成电压警报器的组装和调试；2. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，能够设计简单的电压警报器电路；3. 培养学生团队协作能力，能够在小组合作中发挥个人优势，共同完成任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣和热情，激发他们探索科学的精神；2. 培养学生关注电压安全，提高安全意识，养成安全用电的习惯；3. 培养学生勇于创新，敢于实践，面对挑战时不轻言放弃的品质。
课程性质：本课程为电子技术实践课程，注重理论联系实际，培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点：初中生，具备一定的物理知识和动手能力，对新鲜事物充满好奇，喜欢实践操作。
教学要求：结合学生特点，采用任务驱动法，引导学生主动探索，注重培养学生的实践能力和团队协作精神。
在教学过程中，关注学生的学习反馈，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。
通过本课程的学习，使学生能够掌握电压警报器的相关知识，具备一定的电子技术实践能力，并养成安全用电的好习惯。
二、教学内容1. 电压基本概念：电压的定义、单位、作用；2. 电压警报器原理：传感器检测电压、比较器比较电压、报警器发出警报；3. 电压警报器组成部分：传感器、比较器、报警器等；4. 电压安全范围：正常电压范围、过压和欠压的危害；5. 电压警报器电路设计：电路图绘制、元件选型、电路搭建；6. 电压警报器组装与调试：动手实践，小组合作完成组装、调试；7. 安全用电知识：安全意识培养、安全用电习惯养成。
教材章节关联：1. 《电子技术》第三章第三节：电压的基本概念；2. 《电子技术》第四章第二节：传感器及其应用；3. 《电子技术》第四章第四节：比较器及其应用；4. 《电子技术》第五章第一节：报警器及其应用；5. 《电子技术》附录：常用电子元件及其选型。
模电课程设计--过欠电压保护电路
2011—2012学年第二学期《模拟电子技术》课程设计报告题目：过/欠电压保护提示电路专业：10级电子信息工程班级：<1>班姓名：指导教师：电气工程系2011年5月12日目录绪论 (3)第一章系统概述 (7)1.1 系统开发背景 (7)1.2 系统研究目的和范围 (7)第二章过欠保护电路设计 (8)2.1 设计题目 (8)2.2 设计的目的 (8)2.3 设计任务及要求 (8)2.4 给定元器件 (8)2.5 总体说明 (9)2.5.1. 电路原理 (9)2.5.2 555定时器级引脚图 (9)2.5.3 直流稳压电源电路 (11)2.5.4 延时启动电路 (12)2.5.5 电压检测电路..................................... 1错误!未定义书签。
2.5.6 继电器控制与显示电路 ........................... 1错误!未定义书签。
第三章保护电路实现 (14)3.1 电路的工作原理 (14)3.2 性能的测试（仿真） (15)3.2.1 直流稳压电源的测试 (15)3.2.2 延时电路性能测试 (17)3.2.3 电路整体性能测试 (18)3.3 结论 (20)3.4 课程体会及合理化建议 (20)第四章总结 (21)参考文献 (22)附录I元器件清单 (23)附录II元器件清单 (24)附录Ⅲ答辩记录及评分表 (25)绪论进入21世纪以来，人类的科学技术有了新的突破和发展，特别是近几年来，电子技术的飞速发展给人们带来了无限的便利和舒适，人类的传统生活方式也发生着翻天覆地的变化。
随着电子技术的不断发展，传统集成电路技术的缺点和局限性越发明显，其不稳定性、易干扰性等大大限制了该技术的应用，且有阻碍电子技术发展的趋势。
而后来兴起的模拟电子电路以其先天的便捷、稳定的优点在现代电子技术电路中占有越来越重要的地位。
模拟电子电路（Analog Circuit）是处理模拟信号的电子电路。
交流电源过压欠压保护电路课程设计
交流电源过压欠压保护电路课程设计交流电源过压欠压保护电路在现代电力系统中起着非常重要的作用。
它能够有效地保护电器设备免受过压和欠压的损害，保证电器设备的正常运行。
本文将以交流电源过压欠压保护电路课程设计为题，探讨该电路的设计原理和实现方法。
我们来了解一下过压和欠压对电器设备的影响。
过压是指电压超过了设备所能承受的额定电压，会导致设备内部的电子元件过载甚至损坏。
而欠压则是指电压低于设备所需的工作电压，会导致设备无法正常工作，甚至无法启动。
因此，对于电器设备来说，过压和欠压都是非常危险的情况，需要采取保护措施。
交流电源过压欠压保护电路的设计目标是根据电器设备的额定电压范围，在电压超过或低于设定阈值时，及时切断电源，防止电器设备受到损害。
通过引入过压和欠压保护电路，可以有效地保护电器设备免受电压异常情况的侵害。
在设计过程中，首先需要确定设备的额定电压范围和过压、欠压的阈值。
一般来说，额定电压是设备能够正常工作的电压范围，过压和欠压的阈值则是根据设备的特性和安全要求来确定的。
根据这些参数，可以设计出符合设备要求的过压欠压保护电路。
过压保护电路通常采用电压比较器和继电器组成。
当输入电压超过设定的过压阈值时，电压比较器将输出高电平信号，触发继电器动作，将电源与设备断开。
欠压保护电路则可以通过电压比较器和继电器实现。
当输入电压低于设定的欠压阈值时，电压比较器将输出高电平信号，触发继电器断开电源与设备的连接，起到保护作用。
除了过压和欠压保护电路，还可以考虑添加过流保护电路和温度保护电路，以进一步提高电器设备的安全性能。
过流保护电路可以通过电流传感器实时监测电流大小，当电流超过设定的阈值时，触发继电器切断电源。
温度保护电路则可以通过温度传感器实时监测设备的温度，当温度超过设定的阈值时，触发继电器切断电源。
交流电源过压欠压保护电路是一种保护电器设备免受过压和欠压损害的重要措施。
通过合理的设计和选用适当的电路元件，可以有效地保护电器设备的安全运行。
过欠电压保护
1、设计背景随着现在电气设备的普及，给工农业生产、国防事业、科技带来了革命性的变化，加快了社会的发展，人们步入了电气化时代，人们的生活质量得到了大幅度的提高，人们也越来越离不开这些电器设备。
而电子产品越来越多，越来越精密，要在相对稳定的电压电流下工作，使用寿命才不会缩短。
目前我国的电网正在普及，庞大的电网系统给了我们许多方便，但是随着接入电网的用户增多和用户电器的多样化，也造成了设电网电压的不稳定，经常产生浪涌电流，还有不可预料的过压以及欠压状况对用户电器造成极大的危害，为了避免这些问题就需要研究如何在电压变化较大时保护好用电设备，此次设计“过压与欠压自动保护电路”也由此孕育而生。
过电压：电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高。
属于电力系统中的一种电磁扰动现象。
电工设备的绝缘长期耐受着工作电压，同时还必须能够承受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系统安全可靠地运行。
研究各种过电压的起因，预测其幅值，并采取措施加以限制，是确定电力系统绝缘配合的前提，对于电工设备制造和电力系统运行都具有重要意义。
过电压分外过电压和内过电压两大类。
外过电压：又称雷电过电压、大气过电压。
是由于大气中的雷云对地面放电而引起的。
分直击雷过电压和感应雷过电压两种。
雷电过电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性，故常称为雷电冲击波。
直击雷过电压是雷闪直接击中电工设备导电部分时所出现的过电压。
雷闪击中带电的导体，如架空输电线路导线，称为直接雷击。
雷闪击中正常情况下处于接地状态的导体，如输电线路铁塔，使其电位升高以后又对带电的导体放电称为反击。
直击雷过电压幅值可达上百万伏，会破坏电工设施绝缘，引起短路接地故障。
感应雷过电压是雷闪击中电工设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电工设备（包括二次设备、通信设备）上感应出的过电压。
因此，架空输电线路需架设避雷线和接地装置等进行防护。
通常用线路耐雷水平和雷击跳闸率表示输电线路的防雷能力。
欠电压保护电路的设计
欠电压保护电路的设计日常生活中，我们不可避免的要用到各种各样的电气设备。
由于电网电压的波动，在较高的电压下很有可能使电器设备受到损坏，而在低压时电器设备不能正常工作。
在这种情况下就需要有一个电压报警指示设备，其可以及时准确地对电网电压进行分段指示并对过、欠压进行指示报警，从而实现保护电器设备的目的。
电网电压可分为三个不同范围，分别为：电压低于190V；电压处于190V到250V 之间；电压高于250V这三个状态。
当电压低于190V时，用电器处于过欠电压状态；当电压处于190V到250V之间时，用电器处于正常状态；当电压高于250V 时，用电器处于超过压状态。
报警指示的表现状态为：在正常状态下，报警器的正常指示灯亮（设计选用的发光二极管的颜色为绿色）；在欠压状态下，代表异常的指示灯亮（设计选用的发光二极管的颜色为红色）代表正常状态的指示灯不亮。
为解决欠电压状态下电网电路及设备的保护，提出了该设计任务。
一、总体方案的选择设计并制作一个欠电压电网电压异常报警器。
1.用放光二极管制作指示器。
2.使用电压比较器实现欠电压时的比较。
3.设交流电网电压的正常波动范围为190V～250V（单相交流有效值），在此范围内，报警器电路亮绿灯。
当电网电压低于190V时，报警电路亮红灯，实现电路报警。
4.由于本设计为欠电压保护电路，故忽略超电压状态，即只考虑电网电压是否大于欠电压临界值（190V）。
要实现任务中提出的各个功能，需要分模块设计电路：一、电源模块——对整个电路提供电源；二、采样及比较模块——通过采样电压与比较电路的基准电压 比较，将所得的输出信号传送给报警电路；三、报警模块——电压正常或异常时， 代表不同状况的指示灯亮，进行报警。
1．拟定系统方案框图（1）方案一：采用10 TO 1 的变压器直接降压，并用1A ／50V 的桥式整流电 路进行桥式整流，用RC π型滤波器进行滤波，最后用蜂鸣报警器实现报警功能。
（2）方案二：采用10 TO 1 的变压器直接降压，用半波整流电路整流，用电容 滤波电路滤波，最后利用不同颜色的发光二极管实现报警功能。
过压欠压保护器
• 三、设计
• 1.整流滤波模块：电子电路正常工作时需要直流电源，而电网供给50HZ
交流电，需要利用具有单向导电性的半导体器件把交流电转换为直流电 （这里采用整流二极管）。交流电经过二极管整流之后，方向单一，但 大小仍在变化。这种脉动直流不能给集成电路供电、，要把脉动直流变 成波形平滑的直流还要进行滤波。
课程设计： 交流电源过压、欠压保护电路
• 答辩人：电子1804-车华华-23
一、设计要求设计
1.功能要求：
某些用电设备对输入电压有一点的要求，电网正常工作时，用电设备接通电源， 电网电压波动超过±10%，自动切断电源，停止工作。 指标要求：
1.频率为50HZ，峰峰值位16V代表电网正常工作时的电压，14V和18V分别代表波动 为10%的电压。 二、思路AB源自如图为设计的整流滤波电路，
当输入电压值A点为X,则输 出B点电压为Y=√2X+1.4(两个 二极管的压降)
• 2.报警模块：
由VCC电压源分压得到A点电 压为11.9V，B点电压为9.1V。 C点为直流电压输入点。D点 电压为二分之C点电压。将D 点电压分别与A、D电压进行 比较。若正极大于负极比较 器输出1，反之输出0。两个 比较器只要有输出0，与门后 为0，则下面的红灯亮。同时 输出1后与门后也为1，上面 绿灯亮。
• 红绿灯亮的工作原理
与门输出1后满足C点的高电压要求， 下面晶体管导通，上面电阻分压后， 使得B点电压小于A，满足上面晶体管 导通B点为低电压要求，所以绿灯亮。 与门输出0后相当于下面晶体管未接 入。A、B点电压相等，上面晶体管不 会导通。下面的VDD充当高，C为低， 则下面红灯亮，这样就将保护范围成 功的钳制在E点的23.8（ √2X18+1.4） 和18.2（ √2X14+1.4 ）
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山西大学课程设计报告课程名称:系部:专业班级：学生姓名:指导教师:完成时间：报告成绩:目录1.概述 (3)1.1 过欠压电路课程设计背景 (3)1.2 过欠压电路课程设计目的 (3)1.3设计任务与要求 (3)2.设计内容 (4)2.1 分模块电路设计思路··································４2.2电源模块的设计······································４2.3 比较模块的设计 (5)２.4 报警模块的设计 (6)3.总电路图··············································８３.１图像 (8)3．2 元件清单 (8)3．３部分重要原件介绍·····································８4.仿真与调试...........................................１１4.1仿真. (11)４.2调试 (12)４．3结论 (14)5.心得体会··············································1４6.参考文献··············································１５1.概述１.１过欠压电路课程设计背景生活中,我们不可避免的要用到要用到各种各样的电气设备。
由于电网电压的波动,在较高的电压下很有可能使电气设备受到损坏,而在低压时电气设备不能正常工作。
那么，在这样的情况下就需要有一个电压报警指示设备,它可以及时准确地对电网电压进行分段指示并且对过、欠压进行指示报警，从而实现保护电器设备的目的。
1.２过欠压电路课程设计目的1.设计一过/欠电压保护提示电路。
2.对给定的电路原理框图进行原理图设计，分单元进行设计。
对电路参数进行必要的计算,选择元器件参数。
3.画出完整的电路原理图。
4.对设计的电路进行仿真验证。
要求打印出仿真结果。
1．3 设计任务与要求１.设计一个过欠电压保护电路，当电网交流电压大于250Ｖ或小于1８0Ｖ时,经３～4s本装置将切断用电设备的交流供电,并用LEＤ发光警示。
2．在电网交流电压恢复正常后,经本装置延时3~5分钟后恢复用电设备的交流供电。
3．每一位学生对设计内容都应根据自己所学知识、水平及能力独立完成，不得有雷同。
４.写出完整的设计报告。
2.设计内容２．１分模块电路设计思路a.电源模块的设计；b.比较模块的设计；ｃ．报警延时模块的设计;２.２电源模块的设计电源设计图：电源模块采用10 TO 1 的变压器降压，1A／50V桥式整流电路进行整流,RＣπ型滤波器进行滤波。
当通以220V的交流电压时,经过变压器降压后，电压测量值为21.978V；通过由4个相同型号的二极管组成的桥式整流电路后，得到１4.725Ｖ直流电压;再通过RＣπ型滤波器的滤波、稳压功能,并通过电阻分压,采集到电压比较器变化端，最终得到9.692V的直流电压。
2．3 比较模块的设计过压比较器同相输入端与欠压比较器反相输入端端接电源部分采集到的电压,过压比较器的反相输入端与欠压比较器的同相输入端则可以端接两种电路,这个部分经过查阅资料与讨论,制定出两套方案:方案一:可以通过电源部分分别将25０v与18０v所对应的电压测试出来,分别为11．158v与7．89v。
然后分别在过压与欠压比较器的相应输入端接入相同电压值的直流电源。
方案二:从电源部分的输入端接并联个单相桥式整流电容滤波电路，对其输出电压进行稳压，使其电压值高于或等于２５0v所对应的电压,这个电压值为基准电压,经过测试后为１１.７7v,在过压与欠压比较器的相应输入端接入一个滑动比较器，起调节基准电压的作用，然后将基准电压与滑动变阻器连接，这时便可以通过滑动变阻器将基准电压调节为两个比较器的标准电压。
通过分析比较,第二种方案较第一种方案更加节省成本,不需要更换直流电源,并且,还可以对标准电压进行调节,使其适用于不同的要求。
因此我组决定采用第二种方案。
如图所示：所以整个比较电路设计:由于本设计要求实现欠电压报警、保护的作用，故可以选择简单易于实现的单门限电压比较器来实现比较功能。
单门限电压比较器采用简单的运放OPAMP,过压比较器同相输入端与欠压比较器反相输入端端接电源部分采集到的输出电压；另外两个输入端采取上述方法从而实现电网电压经变压器、整流电路、滤波电路后与其基准值相比较的目的。
输入从同相端进，当电网电压比基准电压大时,向正向跳变;当电网电压比基准电压小时，比较器输出电压比较器输出电压ＶoV向负向跳变。
如图所示：o２．４报警延时模块的设计：过压与欠压的报警装置基本相同，过压状态由一个150Ω的电阻和ＬED1发光二极管组成,当电压经比较器比较后,若确定为过压，则二极管LED1发光(红光)；欠压状态由一个1ｋΩ的电阻和LED2发光二级管组成，比较后,若确定为欠压,则二极管LEＤ2发光（绿光)。
此电路的延时装置为一个简单的RC充放电构成,当电路处于过/欠压状态时,给电容进行充电，充电时间则为延迟时间,此时间可通过改变电容的参数进行改变。
计算公式为:T=1.2×2nＲ×C总的来说，过压状态时LＥD１发红光，电磁继电器吸合开关,用电设备工作电路切断。
欠压状态时ＬＥD2发绿光,电磁继电器吸合开关,用电设备工作电路切断。
如图所示：３. 总电路图3.1图像3．2元件清单名称规格数量变压器22０-22V １整流桥１Ｂ4B４2 1集成运放LM7812CＴ 1电压比较器ＯPAMＰ-3T-ＶIRTUAL 1发光二极管LED1 1发光二极管LＥＤ2 1电阻、电容若干见图导线若干见图灯泡220v2w １3.3重要部件介绍(1)变压器变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯)。
主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。
按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器等。
(２)单相桥式整流电路整流电路在工作时，电路中的四只二极管都是作为开关运用，根据电路图可知：当正半周时,二极管D1、Ｄ３导通(D2、D4截止)，在负载电阻上得到正弦波的正半周；当负半周时，二极管Ｄ2、D４导通（Ｄ1、D3截止），在负载电阻上得到正弦波的负半周。
（3）LM7８１2LM78１2是指三段稳压集成电路IＣ芯片元器件，适用于各种电源稳压电路，输出稳定性好、使用方便、输出过流、过热自动保护。
(4）双限比较器电路由两个LM３39组成一个窗口比较器。
当被比较的信号电压Uin位于门限电压之间时（UR1<Uin＜ＵＲ２）,输出为高电位(UＯ=UOＨ)。
当Uin不在门限电位范围之间时，(Uin>UＲ２或Uiｎ<ＵＲ1)输出为低电位(ＵO=ＵＯL）,窗口电压ΔU=ＵR2-ＵR1。
它可用来判断输入信号电位是否位于指定门限电位之间。
LM339LM３39集成块内部装有四个独立的电压比较器,该电压比较器的特点是:(1)失调电压小,典型值为2mV；（2)电源电压范围宽，单电源为２-36V,双电源电压为±1V－±１8Ｖ；(３）对比较信号源的内阻限制较宽;(4)共模范围很大,为0~(Ucc-１．５V)Ｖo;（5）差动输入电压范围较大,大到可以等于电源电压；(6）输出端电位可灵活方便地选用。
(5）继电器继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控,遥测,通讯,自动控制,机电一体化及电力电子设备中,是最重要的控制元件之一。
继电器实质是一种传递信号的电器。