(最新整理)模電課設(shè)家電延時保護(hù)器

1、(完整)模電課設(shè)家電延時保護(hù)器(完整)模電課設(shè)家電延時保護(hù)器 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對，但是難免會有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)模電課設(shè)家電延時保護(hù)器）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來便利。同時也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動力。本文可編輯可修改，如果覺得對您有幫助請收藏以便隨時查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績進(jìn)步，以下為(完整)模電課設(shè)家電延時保護(hù)器的全部內(nèi)容。課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名: 專業(yè)班級: 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目:家電延時保護(hù)器 初始條件

2、：具備模擬電子電路的理論知識；具備模擬電路基本電路的設(shè)計(jì)能力；具備模擬電路的基本調(diào)試手段；自選相關(guān)電子器件;可以使用實(shí)驗(yàn)室儀器調(diào)試。要求完成的主要任務(wù):（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、輸入電壓198240v時，給負(fù)載正常供電，顯示2、輸入電壓vi240時,對負(fù)載斷電，并作高低超壓顯示3、電壓恢復(fù)正常后，延時5秒，恢復(fù)供電4、25w燈泡作負(fù)載5、安裝調(diào)試并完成符合學(xué)校要求的設(shè)計(jì)說明書時間安排：一周，其中3天硬件設(shè)計(jì)，2天硬件調(diào)試指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目 錄摘要11 課題的提出依據(jù)和意義22 本課題的主要任務(wù)和研究內(nèi)容22.

3、1 本課題的主要任務(wù)22.2 本課題研究的主要內(nèi)容33 電路組成和工作原理43.1 直流穩(wěn)壓電流部分53.2 窗口比較器53.3 555時基電路63.4 電磁繼電器74 電路元器件的選擇與計(jì)算84.1 定時器ic的選擇84.2 電壓取樣單元元件選擇104.3 延時電路元件選擇104.4 直流穩(wěn)壓電源元器件的選擇105 電路的仿真106 實(shí)物安裝與調(diào)試146.1裝配圖的設(shè)計(jì)146。2裝配焊接與調(diào)試156.3實(shí)物圖167 元件清單表178 設(shè)計(jì)心得體會18參考文獻(xiàn)19本科生課程設(shè)計(jì)成績評定表20摘 要電器是生產(chǎn)和生活中重要的一部分，而目前由于各種大型用電設(shè)備的增加，使得供電電壓時常出現(xiàn)浪涌、電壓不

4、穩(wěn)、電壓突變等問題，由此造成的電器燒毀已是屢見不鮮。電冰箱是人們最常使用的電器之一。因此，電冰箱易損壞或壽命短是困擾人們的一個問題.瞬時斷電、供電電壓波動是電冰箱易損壞的主要原因之一。而瞬時斷電與電壓波動幾乎是不可避免的。為此，我們利用變壓器，再配以控制電路設(shè)計(jì)了一種自動穩(wěn)壓、自動延時的電冰箱保護(hù)器，該多功能電冰箱保護(hù)器能夠根據(jù)負(fù)載電流判斷線路中的各種故障并及時進(jìn)行保護(hù),最大限度的降低對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懀且环N經(jīng)濟(jì)實(shí)用的電冰箱保護(hù)器。電冰箱延時保護(hù)器，它可以在電冰箱起動過程中,在突然停電后，又立即恢復(fù)供電的情況下自動延時38秒鐘，從而使電冰箱毛細(xì)管進(jìn)、出二端的壓差得到消除,防止冰箱電動機(jī)因過

5、載起動或其他部件因過載起動而造成的損壞，有效地保證電冰箱的正常使用.本實(shí)用新型由直流電源、繼電器和延時電路構(gòu)成，具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，它可以安裝在電冰箱內(nèi)和電冰箱控制電路構(gòu)成一體,也可單獨(dú)成立，作為電冰箱使用時的一個配件。181 課題的提出依據(jù)和意義電冰箱的驅(qū)動電機(jī)在一定的電壓范圍內(nèi)才能正常工作，供電電壓過高或過低很容易導(dǎo)致繞組線圈燒毀；另外，當(dāng)電冰箱正在工作時突然斷電而又立即通電時，電冰箱的壓縮機(jī)所承受的啟動電流要比正常啟動電流大好幾倍，導(dǎo)致壓縮泵內(nèi)壓力很高，使驅(qū)動電機(jī)負(fù)荷過載，也容易燒毀電機(jī)。因此，電冰箱需要一個保護(hù)器對其進(jìn)行檢測和保護(hù).2 本課題的主要任務(wù)和研究內(nèi)容2。

6、1本課題的主要任務(wù)電冰箱是一種間歇工作的家庭電器，在接通電源后，其壓縮電動機(jī)處于啟動、運(yùn)行、終止的反復(fù)循環(huán)過程。根據(jù)我國家用電冰箱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，電冰箱的電源電壓應(yīng)在175235v范圍內(nèi)才能保證電冰箱的正常啟動和運(yùn)行。這是由于電冰箱的壓縮機(jī)作為電動制冷器具的核心部件,其工作的安全性不僅關(guān)系到用戶的財產(chǎn)安全,而且關(guān)系到用戶的人身安全，并且壓縮機(jī)都是在負(fù)載條件下啟動的。啟動時要求電動機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩較大，如果在電源電壓低于允許的下限值的情況下，勢必迫使電動機(jī)的啟動電流成倍增長,超過設(shè)計(jì)的允許的限度.電冰箱內(nèi)設(shè)的熱保護(hù)裝置對這種瞬間大電流的反應(yīng)較差，因而極易造成電動機(jī)繞組的燒毀。另一方面，在電冰箱的壓縮機(jī)

7、處于工作狀態(tài)時,不允許在電源突然中斷后的短時間內(nèi)重新接通電源。因?yàn)閴嚎s機(jī)工作時，壓縮泵一側(cè)自蒸發(fā)器將低壓制冷劑蒸發(fā)抽出，經(jīng)過壓縮成為高溫高壓蒸汽，自另一側(cè)送往冷凝器，實(shí)現(xiàn)向空間排熱。兩側(cè)壓力差最大時可達(dá)到十一個大氣壓，壓縮機(jī)中斷運(yùn)行后，須經(jīng)一定的時間才能恢復(fù)兩側(cè)的平衡，最好保持在五分鐘左右；倘若壓縮機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)斷電后又很快接通的情況，由于兩側(cè)存在很大的壓力差，電動機(jī)啟動時的負(fù)載很大,啟動電流較正常值成倍增加，從而帶來燒毀電動機(jī)的危險。為了避免上述危險的發(fā)生,我們應(yīng)該給電冰箱配備一個冰箱保護(hù)器，該保護(hù)器能夠在電網(wǎng)電壓過壓或欠壓情況下，使電冰箱供電系統(tǒng)停止供電,電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后自動恢復(fù)供電；當(dāng)電

8、冰箱正在工作時，一旦電源中斷立即又恢復(fù)供電，要使其在5分鐘之后才恢復(fù)供電。本保護(hù)器的設(shè)計(jì)需要考慮下面幾個方面的問題:(1)合適性 由于保護(hù)器的種類繁多,加之不同廠家生產(chǎn)的電機(jī)也有差別。因此,能型電動機(jī)綜合保護(hù)器應(yīng)該有較好的適應(yīng)性,即通過簡單方便的設(shè)置就可使保護(hù)器不同的保護(hù)特性的要求.(2）正確性 為了充分發(fā)揮電機(jī)自身的過載能力，同時還要對電機(jī)進(jìn)行有效保護(hù).要求保護(hù)器的動作要準(zhǔn)確。不準(zhǔn)確的動作或造成電機(jī)的損壞，或不能充分發(fā)揮的過載能力，造成不必要的跳閘斷電，影響生產(chǎn)。（3）保障性 這一方面要求保護(hù)器在無故障時不能產(chǎn)生誤動作，而在故障發(fā)生不能拒絕動作，特別是在過壓、欠壓和突然斷電時.要在規(guī)定的時間

9、內(nèi)，準(zhǔn)確、可靠地完成規(guī)定的保護(hù)功能，并且，設(shè)計(jì)的合理性以及制造時的工藝保證是非常重要的。2。2本課題研究的內(nèi)容本課題研究的主要內(nèi)容主要包括以下幾個方面:（1） 正確設(shè)計(jì)電路圖，實(shí)現(xiàn)對電冰箱過壓保護(hù)的設(shè)計(jì) 從目前我國供電情況來看，供電電壓還不太穩(wěn)定。當(dāng)電網(wǎng)電壓240v時,電動機(jī)繞組會因電流過載而出現(xiàn)發(fā)熱導(dǎo)致破壞絕緣層的現(xiàn)象.（2） 正確設(shè)計(jì)電路圖,實(shí)現(xiàn)對電冰箱欠壓保護(hù)的設(shè)計(jì) 當(dāng)電網(wǎng)電壓180v時，會因啟動轉(zhuǎn)矩不足，造成壓縮機(jī)啟動困難，勢必迫使電動機(jī)的啟動電流成倍增長，超過設(shè)計(jì)的允許的限度，使壓縮機(jī)受到損害.（3） 正確設(shè)計(jì)電路圖,實(shí)現(xiàn)對電冰箱延時保護(hù)的設(shè)計(jì)由電冰箱的壓縮機(jī)的工作原理可知，在電冰箱

10、的壓縮機(jī)處于工作狀態(tài)時,不允許在電源突然中斷后的短時間內(nèi)重新接通電源，而應(yīng)使電冰箱必須經(jīng)過5分鐘后才能恢復(fù)供電，才不會影響電冰箱的正常工作和人們的日常生活。（4） 根據(jù)畫好的工作原理圖,設(shè)計(jì)出相應(yīng)的仿真pcb圖是電路板的映射圖紙，它詳細(xì)描繪了電路板的走線、元件的位置、線路板的尺寸、表面印什么字、底面怎么做銅箔等等，發(fā)往pcb廠家加工出來。3 電路組成和工作原理電冰箱保護(hù)器電路原理圖如下圖所示圖3。1原理圖該電路的主要功能是當(dāng)電網(wǎng)電壓240v或198v時，在電位計(jì)r3上的分壓大于窗口比較器高壓vh或低于低壓vl，在窗口比較器輸出端輸出低電平，低電平小于輸入ne555的vcc要求電壓，ne555輸

11、出端電壓降低，電磁繼電器開關(guān)斷開，電冰箱電路斷電。當(dāng)電網(wǎng)電壓在198-220v時，窗口比較器輸入電壓在vl與vh之間，輸出高電平至ne555的vcc,使ne555延時電路延時五秒鐘后，輸出高電壓使三極管q2處于放大區(qū)，輸出較大電流使電磁繼電器閉合，電路開始正常工作。圖3。2工作設(shè)計(jì)框圖設(shè)計(jì)原理：電網(wǎng)電壓通過變壓器，整流橋，濾波電容輸出直流，通過電位計(jì)調(diào)節(jié)電壓，輸入窗口比較器取樣，輸出高電平至555時基電路，555時基電路有延時作用，延時后輸出較大電流使電磁繼電器閉合，負(fù)載開始正常工作。 3。1直流穩(wěn)壓電源部分 圖3.1.1如圖3。1。1所示，該電源由變壓器t、1b4b42整流橋d4、濾波電容c

12、1,c4、lm7812ct集成穩(wěn)壓管、電容c1，c4組成。通過整流，濾波產(chǎn)生兩種大小不同的直流電壓：輸入端輸入電壓u1=30v，輸出電壓u2=12v.直流穩(wěn)壓電源電路的工作原理如下：（1）該電路由變壓器,整流橋，濾波電容組成.電網(wǎng)電壓經(jīng)過變壓器，副邊幅值變?yōu)樵叺?/15,經(jīng)過整流橋正弦電壓變?yōu)橹绷髅}動電壓，經(jīng)過濾波電容，因?yàn)闉V波電容足夠大,電壓變?yōu)榉炔蛔兊闹绷?直流電壓輸入集成穩(wěn)壓管,在輸出端輸出12v直流電壓。3。2窗口比較器 圖3。2。1輸入電壓過大時電路易燒毀,輸入電壓過小時電路無法正常工作，因此用窗口比較器控制輸入電壓范圍。如圖3。2.1所示，該電路由兩個運(yùn)算放大電路，三個電位計(jì)構(gòu)

13、成.若電網(wǎng)電壓大于240v或小于198v時,窗口比較器輸入電壓大于vh或小于vl,窗口比較器輸出低電平，電路截止；若電網(wǎng)電壓在198v到240v之間，窗口比較器輸出高電平，電路正常工作。3.3 555時基電路 圖3.3。1若斷電后又立即通電易燒毀電機(jī)，因此要用延時電路使電路在一段時間后開始工作。該延時電路由ne555定時器、電容、電阻等組成。該電路的工作原理如下：(1)當(dāng)電網(wǎng)電壓從大于240v降至略小于240v時，由于,門的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，輸出為“1”電平,門由輸出“1”變?yōu)檩敵觥?（這時有)，通過給555定時器的2腳送入一個負(fù)脈沖，則3腳變?yōu)椤?”電平。同時放電管截止,直流電源經(jīng)電阻對電容充電，（

14、）上升。經(jīng)5分鐘后，,555電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn),3腳恢復(fù)為“0”電平，輸出一個負(fù)脈沖,經(jīng)電容送至rs觸發(fā)器，使 （這時因輸出“0電平，輸出為“1”電平，即),迫使rs觸發(fā)器翻為“1狀態(tài)（q=1），門及輸出“0”狀態(tài),及截止，繼電器常閉觸點(diǎn)閉合，電冰箱恢復(fù)工作。這里555定時器3腳“1電平的保持時間（放電管的截止時間）僅與電阻r4，r5和電容c3，c5的乘積成正比，而與直流電壓的大小無關(guān)。電阻與電容乘積為時間常數(shù),可以延時5秒鐘。(2） 若電網(wǎng)電壓從小于180v上升到大于180v時,(這時ubuth1，門輸出“1”電平),門輸出“0”電平，通過也為555定時器ic的2腳送入一個負(fù)脈沖，接下來的過程與上

15、述過程相同，電冰箱又恢復(fù)工作。3.4 電磁繼電器如圖3.4.1所示，當(dāng)電網(wǎng)電壓在198至240v之間時，窗口比較器輸出高電平,555時基電路延時五秒后輸出高電平至電位計(jì),經(jīng)過三極管放大電流，使電磁繼電器開關(guān)閉合。電流大小可以通過電位計(jì)控制。當(dāng)電網(wǎng)電壓大于240v或小于198v時，三極管截止,電磁繼電器開關(guān)斷開。 圖3。4。1繼電器控制電路4 電路元器件的選擇與計(jì)算4.1定時器ic的選擇555定時器ic選用ne555,其管腳外形圖如下圖所示。工作電壓=11v。定時器是一種產(chǎn)生時間延遲和多脈沖信號的控制電路,555定時器是用途極廣的精密定時電路.它的電源電壓范圍寬（518v），輸出電流最大值可達(dá)2

16、00ma，能直接驅(qū)動大電流負(fù)載,最高工作頻率可達(dá)300khz。圖4。1。1 555時基引腳功能圖555定時器ic的工作原理如下:圖4.1。2 555定時器內(nèi)部原理圖上圖為555時基集成電路的內(nèi)部方框圖，可以看出555時基電路由兩個比較器和，一個晶體管,三個分壓電阻，一個r-s觸發(fā)器和一個功率輸出電路構(gòu)成.上限比較器的同相輸入端6腳稱為復(fù)位端r，當(dāng)r端的點(diǎn)位高于的反相輸入端的點(diǎn)位=（2/3）時，輸出為“1，使后隨rs觸發(fā)器復(fù)位，輸出端3腳vo為邏輯“0”,電路處于復(fù)位狀態(tài).下限比較器的反相輸入端2腳稱為置位觸發(fā)端,當(dāng)?shù)碾娢坏陀赼2同相端的電位=（1/3）時，輸出為“1”，電路處于置位狀態(tài)。r-s

17、觸發(fā)器處于置位狀態(tài)時，vo=“1，bg管截止, 7腳對地斷開,允許外部電容充電；當(dāng)rs觸發(fā)器處于復(fù)位狀態(tài)時，vo=“0”,bg管導(dǎo)通， 7腳對地相當(dāng)于短路，外部電容通過bg管放電。5腳為外部電壓控制端,用于施加控制電壓。4腳是r-s觸發(fā)器的優(yōu)先復(fù)位端，只要為“0”，實(shí)際上0。7v時,無論r和s端處于什么點(diǎn)位，輸出端vo都為“0”，電路處于強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài).4。2電壓取樣單元元件選擇窗口比較器上限電壓與下線電壓值通過電位計(jì)控制，電位計(jì)阻值越大，調(diào)節(jié)電壓時越靈敏，因此r1,r2，r3均選用50k。4.3延時電路元件選擇電網(wǎng)由斷電到恢復(fù)供電后，電冰箱要延遲一段時間才能正常工作,此延時時間由ne555 的

18、外圍電路c和 r決定： 1.1（r5+r4）（c3+c5）電路要求延時5 秒鐘，設(shè)c=220f,則r3 的阻值計(jì)算如下：r3 = 5 ( 1.12200.000001) 20千歐4。4直流穩(wěn)壓電源元器件的選擇要求在集成穩(wěn)壓管輸入端端取出15至35v的直流電壓,需在變壓器副邊輸出20v左右交流電壓，占供電電壓（220v）的十分之一,故選電壓比為10比1的變壓器。整流二極管選用1b4b42，濾波電容： ，c1，c2并聯(lián)，選用100的電容。因?yàn)槭前氩ㄕ麟娙轂V波，電容兩端的電壓：u=30v。5 電路的仿真此次仿真使用的是multisim仿真軟件。 此次仿真電路中沒有接入電燈泡，而是用兩個發(fā)光二極管來

19、做指示燈，通過發(fā)光二極管的發(fā)光或熄滅來指示繼電器的工作狀態(tài)。輸入交流電壓220v,在集成穩(wěn)壓管輸入端輸出直流電壓30v，在集成穩(wěn)壓管輸出端輸出電壓12v,仿真結(jié)果如下：圖5.1直流穩(wěn)壓電源仿真 當(dāng)才上電時，繼電器處于斷開狀態(tài)，綠色發(fā)光二極管u5點(diǎn)亮。綠色發(fā)光二極管u3不亮,大約5s后，繼電器吸合.發(fā)光二極管u5熄滅，發(fā)光二極管u3點(diǎn)亮.調(diào)節(jié)可變電阻r1,使lm339 8,11腳的電壓增大，打凋到大于8.9v時，繼電器斷開,此時再調(diào)節(jié)r1是lm339 5,6腳電壓減小，當(dāng)?shù)虻?.2v時，繼電器再次斷開。下面為輸入不同電壓所得到的不同的仿真結(jié)果圖：圖5.2 電壓正常時的仿真結(jié)果然后調(diào)節(jié)變阻器,使電

20、路過欠壓時,555時基電路5,6腳輸出高電平，3叫輸出低電平，繼電器斷開,仿真結(jié)果如下圖:圖5.3電壓小于vl時的參數(shù)然后調(diào)節(jié)變阻器，使電路過欠壓時，555時基電路5，6腳輸出高電平，3叫輸出低電平，繼電器斷開，仿真結(jié)果如下圖：圖5.4 電壓大于vh時的仿真結(jié)果6 實(shí)物安裝與調(diào)試6.1裝配圖的設(shè)計(jì) 圖6.1裝配圖6.2裝配,焊接及調(diào)試按照原理圖完成裝配及焊接。1、節(jié)點(diǎn)調(diào)試焊接電路板的過程中,無論是加飛線，還是埋導(dǎo)線，或者說是拉錫線都要用萬用表測一下通斷情況。尤其是電阻,焊接前一定要測量它的阻值和通斷情況。還有就是一些較小的芯片，上面可能會有好幾個端口，一定要注意不能短路.這些小細(xì)節(jié)一定要在調(diào)試

21、的過程中加以注意!2、 直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試 實(shí)際操作過程中使用12v直流電壓代替。3、 電壓比較器的調(diào)試 電位器可調(diào)出要求電壓范圍，不過很小。 輸入電壓在合適范圍之內(nèi)，使用電壓表測量輸出電壓，確實(shí)是低電平。反復(fù)檢測，通過.4、 定時器的調(diào)試 起初555不正常工作，上網(wǎng)查資料知其工作電壓必須大于4。5v而電源測試電壓只有3v多，進(jìn)行檢查得知電源接入電路后，卻只有3v多，情況不明。5、 繼電器的調(diào)試 繼電器的工作電壓始終為2v,一直處于閉合狀態(tài)?？赡苁鞘芰穗娫措妷簡栴}的影響。整個電路未能正常工作。6。3實(shí)物圖 圖6.3實(shí)物圖7 元件清單表元器件名稱元器件符號元器件標(biāo)稱值元器件型號元件數(shù)量變壓器tr15vdbi-281二極管d1in40011三極管vt19013npn1電容器c1220u1c2、c3、 c41003c5330u1電阻r4、 r5、r610k3r7、r8、 r101k3滑動變阻器rp1、rp2、rp350krt3rp95k1芯片lialm3391u2ne5551781278121發(fā)光二極管led1、led22繼電器k112v1總計(jì)248 設(shè)計(jì)心得體會 這是第一次做電路方面的課設(shè)，經(jīng)驗(yàn)不是很充分，因此走了許多彎路