基于Multisim11的电冰箱保护器的设计与仿真

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２ １ 电源 电路及 采样 电路 的设计 和仿 真 ．
电源 电路及 采样 电路 的设计 和仿 真如 图 １ 示 ， 模块 共有 两个 功能 ： 产生 ＋ Ｖ 的稳压 电源 ， 目的 所 该 ① ６ 其 是 给后 面 的 比较 电 路 和控 制 电路 等 供 电 ； 对 电 网 电压 进 行 采 样 ， 目的是 将 电网 电 压 转 换 成 直 流 电压 ② 其
（ ）设 计 电冰箱保 护器 ， １ 使其 具有 过压 、 压 功能 ； 欠 （ ）电压在 １０～ ５ Ｖ范 围 内正 常供 电 ， ２ ８ ２０ 绿灯 指示 ， 常范 围可根 据需要 进行 调节 ； 正 （ ）欠 过压保 护 ， 电压 低 于设定允 许最 低 电压 或 高 于设定 允 许最 高 电压 时 ， ３ 当 自动 切 断 电源 ， 红灯 指 且
刀 。
２ 基 于 Ｍｕ ｉｍ ｌ的 电冰 箱 保 护 器 的 设 计 ｈｓ ｌ ｉ
根据 设计 的内容及要 求 ， 可知 电冰箱 保护器 主要 由电源 采样 电路 、 压 欠 压 比较 电路 、 过 控制 电路 和显 示 电路等 几部分 电路组 成 ［ 。采 用 Ｍｕ ｉ ｍ ｌ 行 电路 的设 计 和仿 真 时 ， ３ ］ ｈｓ ｌ进 ｉ 由于设 计 的 电路 很 大 ， 一 张 图上 放 在
（ 春大学 长 电 子信 息 工程 学 院 ，长 春 １０ ２ ） ３０ ２
摘
要 ： ｕ ｉｍ １ 为流行 的电子 电路辅助设计和分析软件 ， Ｍ ｈｓ ｌ 作 ｉ 拥有 强 大的虚拟仪 器库和软件 仿真 功能 ， 为电路设
计提 供 了先进 的 、 效 的仿 真 平 台 ， 电工 电子技 术 的 教 学 和 课 程 设 计 中得 到 了广 泛 的 应 用 。本 文 以 电 冰 箱 保 护 高 在
器极为相似 ； ④元器件放置迅速和连线简捷方便 ； ⑤具备模拟、 数字及模拟／ 数字混合电路 的仿真； ⑥兼容性
好 ， 以同其 它流行 的 电路 分 析 、 可 设计 和制 板软 件如 Ｐｏ ｌＳ ＩＥ等交换 数据 ； 强大 的 电路分 析 功能 ， 供 ｒｅ、ＰＣ ｔ ⑦ 提
了直流 Ｔ作 点分析 、 流分析 、 交 失真 分析 、 噪声分 析 、 度 扫描 分 析 、 里 叶分 析 、 输 函数 分 析 、 户 自定 义 温 傅 传 用 分 析和最 坏情 况分 析等 １ ９种分 析方法 ； 强大 的作 图功 能 ， 以将仿 真分 析结果 进行 显示 、 ⑧ 可 调节 、 存储 、 印 打 和输 出 ； 后 处理器 ， 用该功 能 ， 以对仿 真结 果 和波形 进行传 统 的数学 和工程 运算 ； ） Ｄ ⑨ 利 可 ￣ Ｈ Ｌ仿 真 ｊ 。 针对 电工 电子技 术课 程学 习 中存 在课 程学 习难 度 大 的 问题 ， 以把 Ｍ ｈｓ 软件 引 入 到 电工 电子技 术 可 ｕ ｉｍ ｉ
置 所有 的元 件时 ， 利 于整体 电路 的调 试 及错 误 的排 除 ， 以这 里采 用模 块 化 的设 计 方 法 ， 分 利 用 Ｍｕｔ 不 所 充 ｌ— ｉ ｓ ｉ 件 的多层次 设计 功 能 ， ｍ软 即先设 计 ３页 电路 进行 局部 电路 的设 计 和仿 真 ， 后 在局部 电路 中放置 多 页连 然
２ ３ 控 制 电路和 显示 电路 的设计 和仿真 ．
为 了控 制 电冰箱 的通断 电和显 示 电冰箱 是否 正常 工作 ， 所设 计 的电路 如 图 ３所 示 。冰 箱 的通 断 电控制 由一组 常开 常闭继 电器 来完 成 ， 电冰 箱 正 常工 作 时 绿 色 指示 灯 Ｌ Ｄ Ｅ ２亮 ， 电冰箱 不 正 常 工 作 时 红 色 指示 灯
过 压欠 压 比较 器 电路这 个模块 主要 进行 检测 电 网的 电压是 否 在允 许 的 范 围 内 ， 以该 电路 必 须 能够 检 所 ｝ 出设 定值 以下 、 贝 ４ 设定值 以内和设 定值 以上 三种情 况 ， 里采 用 双 限 比较 器 ， 这 ］ 设计 的 电路如 图 ２所 示 。双 限 比较 器是 由集成 比较 器 Ｌ ３ ９构成 的 ， Ｍ３ ９内部 集成 了 ４个独 立 的 电压 比较器 ， 于其采 用 了集 电极 Ｍ３ Ｌ ３ 由
的课 程教 学 和课程设 计 中 ， 学生可 以通 过对 电路 的仿 真 和调试 ， 使 即可 以提 高学 生 的学 习兴 趣 ， 可 以验 证 又
所 设计 的 电路是否 达 到设计要 求 和设 计 指标 ， 而 降低 了 电路 的设计 成本 和缩 短 了电路 的研 发周期 。 从
１ 设 计 内容 及 要 求
仿 真时 ， ２中放 置 了五块 电压表 ， ＭＭ１ 来测 量 Ｖ ２的电压 ， Ｍ 图 Ｘ 用 ０ Ｘ Ｍ２用 来测 量 Ｕ Ａ 的 同向输入 端 的电压 ２ Ｖ ， ＭＭ Ｌ Ｘ ３用来测 量 Ｕ Ａ的反 向输 入端 的 电压 ， ＭＭ ２ Ｘ ４用来 测量 Ｕ Ｂ的反 向输 入 端 的 电压 Ｖ Ｘ ２ Ｈ， ＭＭ５用 来 测 量 Ｕ Ｂ的同 向输 入端 的 电压 。 ２
Ｌ Ｄ 亮 。Ｖ ２ Ｅ １ ｏｈ为 电网在 过压或欠 压情 况下 的电压输 出值 ， 时 ， 此 三极 管 Ｑ １导 通 ， 常 闭触点 不 动 作 ， 色 使 红
指 示灯 亮 ； ｏ １ 电网 电压 在 正常工作 情况 下 的 电压 值 。 当 电网 电压 正 常 时 ， Ｖ２ 为 三极 管 Ｑ１ 止 ， 截 常开 触 点 闭
为最 大值 ；１ 变 比为 １ Ｔ 为 ０的变压 器 ， 作用 是进行 降压 ； １为二 极 管 ， 作用 是 进行 半 波整 流 ， 降压后 的 其 Ｄ 其 将
交流 电变 成脉 动的直 流 电压 ； １为 电容 器 ， 作 用 是进 行 滤 波 ； ｚ为一 个 稳 压 值 为 ＋６ 的稳 压 管 ， Ｃ 其 Ｖ Ｖ 其作 用
（ ） 别 检查 电 网电压在设 定值 以内和 以外 情 况下 ， 电器是 否工作 正 常 ， ４分 继 指示 灯是 否正 常显 示 。
４ 结语
本文 采用 Ｍ ｈｓ ｌ进 行 了 电冰 箱保 护器 的设计 和仿 真 ， 电路 具有 电路结 构 简单 ， 理 清晰 ， ｕ ｉｍｌ ｉ 该 原 应用 性 强 的特点 ， 仿真 结果 和理论 结果 相 同 ， 完成 了设计 任务 。另外 ， 文采 用 的模 块 化 、 本 层次 化 的设 计 方 法 ， 各 部 使 分 电路功 能 明确 ， 有利 于对整 体 电路 的理解 和设计 ， 也有 利用 团 队的合作 ， 设计 人 员共 同完 成设计 任 务 。
Ｖ ｌ 送人 比较 电路 ， 电网的 电压超 出正 常范 围时 ， 过检 测和控 制 电路实 现 电冰箱 的 自动 断 电保 护 。 ｏ， 当 通 稳 压 电源 的构成 主要通 过变 压 、 整流 、 波 和稳压 四个 步骤 Ｊ 滤 。图 １中 ， １为 电 网 的交 流 电压 ， Ｖ 电压 值
开路 的输 出形式 ， 使用 时需 要 接上 拉 电阻 。这里 由 Ｕ Ｂ构成 了 同 向比较 器 ， Ｕ Ａ构成 了反 向比较器 。当 ２ 由 ２ 电 网的采 样 电压 Ｖ ｌ 于 Ｖ ｏ介 Ｈ和 Ｖ Ｌ之 间 时 ，ｏ 出一 个较 低 的 电压值 ， 则 输 出一 个 较高 的电压 值 。在 Ｖ ２输 否
合， 使绿 色指 示灯 亮 。
Ｖ１
｝ ｐ ｋ
Ｏ。
图 ３ 控 制 电路 和 显 示 电路 的 设 计 和 仿 真
３ 仿 真 和 调 试 要点
设计 好 的 电路 ， 在进 行仿 真和调 试 时 ， 注意 以下几 点 ： 要 （） １ 检查 电路连 接是 否有 误 ；
（） ２ 检查 直流 电源供 电电路是否 正 常 ； （ ） 节 电位器 Ｒ ３调 Ｗ１和 Ｒ ， Ｗ２ 检查 过压 和欠压 比较 电路是 否工 作正 常 ；
图 ２ 过 压 欠 压 比较 电路 的 设 计 和 仿 真
调试时， 首先 将 电网 的电压 调至上 限 电压值 ２０ 有 效值 ） 对应 的最大 值 为 ３ ３５ 则 Ｖ ｌ的 电压为 ５ Ｖ（ ， ５ ．Ｖ， ｏ
长
春
大
学
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报
第２ ２卷
３ ． ２ Ｖ， ４ ２ ５ 调整 电位器 Ｒ Ｗ２使 Ｕ Ｂ 的 同 向输 入 端 的 电压 与 Ｖ 相 同 ； 后 将 电 网 的 电压 调 至 下 限 电压 值 ２ Ｈ 然
第２ ２卷
第 ８期
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报
Ｖｏ ＿ Ｎｏ． ｌ２２ ８ Ａｕｇ ２ ２ ． ０１
２ １ 年 ８月 ０２
Ｊ ＯＵＲＮ ＡＬ ＯＦ ＣＨＡＮ ＧＣＨＵＮ ＵＮＩ ＲＳ Ｔ ＶＥ Ｉ Ｙ
基 于 Ｍｕｔｉ ｌ 电冰 箱保 护 器 的设 计 与仿 真 ｌｓ ｉｍｌ 的
雷艳敏 ，关秀丽 ，任 丽晔
０ 引 言
Ｍｕ ｉｍ软 件是 由加拿 大 的 Ｉｔ ａｔ ｅＩ ｇ ｅｈ ｏ ｇ ｓ 司推 出的图形化 电子技术 仿真 软件 ， 前 身 ｈｓ ｉ ｎ ｒｃ ｖ ｅ ｉ ｍａｅＴ ｃ ｎｌ ｉ 公 ｏｅ 其 是 Ｅ （ ｌｃ ｏｉ Ｗｏｋ ｅ ｈ 电子工作 台） 公 司先 后 推 出了多种 版本 ， ＷＢ Ｅｅｔ ｎｃ ｒｂ ｃ ， ｒ ， 这些 版本 软件 功能 和 风格 相 同 ， 软 但 件 的仿 真测试 和分 析功 能得 到 了增 强 ， 元件 库 中仿 真 元 件 的数 量 得 到 了很 大扩 充 ， 仿 真 设计 的结 果 更 精 使 确 、 可靠 … 。 更
１ｏ 有 效值 ） 对应 的最 大值 为 ２４ ５ 则 Ｖ ｌ的 电压 为 ２ ．５ Ｖ， ８ ｖ（ ， ５ ．Ｖ， ｏ ４ ４６ 调整 电位 器 Ｒ 使 Ｕ Ａ 的反 向输入 端 Ｗ１ ２ 的 电压 与 Ｖ Ｌ相 同 。仿 真 时通过 改变 Ｖ ｌ的 电压值 ， 看 Ｖ ２的变 化结 果 。当 电 网的 电压 介 于上 限 电压 和 ｏ 来 ｏ 下 限电压之 间 时 ， 为 ２０ 则 Ｖ ｌ的电压值 ３ ．６Ｖ，ｏ 如 ２ Ｖ， ｏ ００ ２ Ｖ ２的仿 真结 果为 ４ ．７ｍＶ， 电网 的 电压高 于 上 ６９ ６ 当 限 电压 或低 于下 限 电压 时 ，ｏ Ｖ ２的仿 真结果 为 ５ ７５ 仿真 的结果 与 理论 的结果 相 同。 ．５ Ｖ，