电铃设计和测试——电路原理中的电容应用
所需材料
硬木课堂实验平台，继电器，220uF电容，实心硬线导线
螺丝，热熔胶，铃铛
关键字
继电器，电容，阶跃响应
背景知识
在电路基础课程中，学习过电容的阶跃响应，以及电容中电流I = C* du/dt。本文将这个基础知识用于实践，将电容配合继电器制作一个电铃。在实践中学习电路知识和测试方法，寓教于乐。
原理图
图中继电器的开关是用的常闭端，就是没有通电无磁力时，开关闭合。通电有磁力时开关断开。
工作原理是：状态A，接通电源后，电流经过常闭端给线圈供电，这时继电器吸合。（在状态A时，常闭端同时给电容进行了放电。）
继电器吸合后，常闭端开关断开，进入状态B，电源经过继电器线圈给电容充电。I=C*du/dt，充电的电流可以维持继电器吸合。这样状态B就会持续一段时间，直到电流I变的小于10mA，不能维持吸合。继电器松开弹片，回到状态A。这样在状态A和状态B之间循环跳转。继电器的导电弹片可以稳定的吸合到位。
小提示：如果没有电容，图中这样接法会产生继电器振荡，继电器以它自身的机械谐振频率振荡，并且导电弹片摆幅很小。
稍加改造：主体电路工作起来，将一颗螺丝用热熔胶粘接在继电器的弹片上，螺丝就会跟随着摆动起来。将铃铛靠近螺丝，敲击发声，就是简易电铃了。
硬件实物
用硬木课堂的lite104平台，其中的电源接口5V给电路供电。用示波器AIN1观察电容上的电压。
实测调试
状态A和状态B的持续时间是不一样的。状态A放电是通过开关，内部电阻在几十毫欧。继电器吸合，使开关断开的时间只有几个毫秒。所以状态A的时间在几个毫秒。状态B通过线圈内阻给电容充电，线圈直流电阻为180欧，电容220uF，充电电压5V，截止到充电电流降到10mA时。状态B在几十毫秒。
总结
这个小实验将电容的阶跃响应和I=C* du/dt特性应用到实践中。既可以观察电容的阶跃响应波形，又可以制作一个电子小制作。所以说基础电路也是有用的，不只是考试计算。
扩展
对这个电路搭建一个可以仿真的电路模型。用信号源产生一个5V，10Hz，占空比10%的方波。二极管是为了仿真充电和放电路径的不同。充电是线圈内阻 180欧，放电是用二极管代替继电器内的开关，内阻很小。
仿真结果的示波器观察，可以看到仿真和实际测试相一致。
