電風(fēng)扇溫度控制器

1、 成績(jī) 電工電子綜合設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū) 題 目 電風(fēng)扇溫度控制器 院 部 名 稱(chēng) 龍?bào)磳W(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 自動(dòng)化 班 級(jí) M10自動(dòng)化 組 長(zhǎng) 姓 名 學(xué) 號(hào) 同 組 學(xué) 生 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn) 工科樓C210 設(shè) 計(jì) 學(xué) 時(shí) 2周 指 導(dǎo) 教 師 金陵科技學(xué)院教務(wù)處制一、 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求電工電子綜合設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括理論設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試及寫(xiě)出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告等。其中理論設(shè)計(jì)又包括選擇總體方案、設(shè)計(jì)單元電路、選擇元器件及計(jì)算參數(shù)等步驟,是課程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。安裝與調(diào)試是把理論付諸實(shí)踐的過(guò)程,通過(guò)安裝與調(diào)試,進(jìn)一步完善電路,使之達(dá)到課題所要求的性能指標(biāo),使理論設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際產(chǎn)品。課程設(shè)計(jì)的最后要求寫(xiě)出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告,把

2、理論設(shè)計(jì)的內(nèi)容、組裝調(diào)試的過(guò)程及性能指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行全面的總結(jié),把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論的高度。本次設(shè)計(jì)考核的能力主要有：a) 電工及電路分析，模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)，大學(xué)物理等知識(shí)b) 項(xiàng)目設(shè)計(jì)與運(yùn)作能力 c) 團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力d) 技術(shù)文檔撰寫(xiě)能力e) PPT匯報(bào)與口頭表達(dá)能力要求完成的工作量包括：1) 制作實(shí)際成品，并現(xiàn)場(chǎng)演示效果。2) 學(xué)生結(jié)合課題進(jìn)行PPT演講與答辯。3) 學(xué)生上交課題的設(shè)計(jì)技術(shù)文檔。二、 設(shè)計(jì)思路設(shè)定電風(fēng)扇啟動(dòng)時(shí)的溫度條件，半夜溫度降低，電風(fēng)扇自動(dòng)停轉(zhuǎn)，保證人們的身體健康。電風(fēng)扇溫度控制器由電源電路，溫度檢測(cè)電路和555時(shí)基電路A2等部分組成。220V的電壓經(jīng)過(guò)變壓，

3、整流，穩(wěn)壓之后，為555的控制電路提供電源，555控制電路讓繼電器吸合，使電風(fēng)扇得電運(yùn)轉(zhuǎn)。三、 電路原理1）總電路圖：圖一電源電路由電源變壓器T、二極管VD1VD4、三端穩(wěn)壓集成塊A1和電容C1C3構(gòu)成，可輸出穩(wěn)定的12V直流電壓供整機(jī)用電。溫度檢測(cè)電路由電阻RP和RT組成，RT為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻器，它的阻值隨環(huán)境溫度升高而下降。555時(shí)基電路A2組成觸發(fā)延遲電路，當(dāng)觸發(fā)端TR（第二腳）電平低于5腳電平一半時(shí)，時(shí)基電路置位，3腳輸出高電平，繼電器K得電吸收，其觸電k-1閉合接通電風(fēng)扇電源使電風(fēng)扇得電運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)電路為暫穩(wěn)態(tài)，正電源即通過(guò)電阻R2向電容C4充電，使閾值端TH（第六腳）電平不斷上

4、升，當(dāng)升至復(fù)位電平時(shí)，電路翻轉(zhuǎn)復(fù)位，3腳輸出低電平，繼電器釋放，觸電k-1跳開(kāi)。電風(fēng)扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)。其目的是采用較小的定時(shí)阻容元件R2與C4即可獲得較長(zhǎng)的定時(shí)時(shí)間，期延遲時(shí)間可由以下公式估算：t=R2·C4ln3=1.1R2·C4采用圖式數(shù)據(jù)延長(zhǎng)時(shí)間約為50s.。設(shè)置延長(zhǎng)電路的目的是為了避免在預(yù)定溫度附近可能造成電風(fēng)扇M頻繁開(kāi)機(jī)與停機(jī)的不良現(xiàn)象。溫度控制的具體工作過(guò)程是：當(dāng)室內(nèi)溫度升高到預(yù)定值時(shí)，RtRp，此時(shí)A2的2腳電平低于1/3VDD，電路翻轉(zhuǎn)置位。3腳輸出高電平，繼電器K吸合，電風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)夜間室內(nèi)溫度逐漸下降后，RT的阻值隨之增大，2腳電平開(kāi)始升高并大于1/3VDD，

5、此時(shí)電路仍處在暫態(tài)，即C4繼續(xù)充電，電路不會(huì)翻轉(zhuǎn)。風(fēng)扇仍運(yùn)轉(zhuǎn)。直至C4電壓充至8V左右時(shí)，電路翻轉(zhuǎn)復(fù)位，3腳輸出低電平，繼電器K釋放，風(fēng)扇才停止運(yùn)行。顯然，該電路設(shè)置的延遲電路可以解決當(dāng)室內(nèi)溫度迅速變化時(shí)造成電路在云頂溫度附近頻繁的開(kāi)機(jī)與關(guān)機(jī)問(wèn)題。倘若室內(nèi)溫度又升到到預(yù)定溫度時(shí)，該電路能夠重復(fù)上述過(guò)程使風(fēng)扇自動(dòng)重新開(kāi)機(jī)。2）變壓整流部分：圖二220v電壓通過(guò)變壓器變成12v，再經(jīng)過(guò)整流二極管進(jìn)行整流。C1的作用：整流電路輸出的是脈動(dòng)直流電，這樣的電流是不能被用電設(shè)備的，電容的作用就是“平峰填谷”，將脈動(dòng)的直流電轉(zhuǎn)化為比較平滑的直流電，再經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電路得到“純凈”的直流電以供用電設(shè)備的使用。C2與

6、C3的作用：C2與C3是與電源并聯(lián)的電容，大電容的高頻特性不是很好，大電容的電感大，而電感對(duì)高頻的信號(hào)來(lái)說(shuō)，阻抗比較大。所以高頻的信號(hào)，我們一般會(huì)用小得電容來(lái)進(jìn)行濾波，而大電容與小電容進(jìn)行并聯(lián)，是為了讓低頻信號(hào)和高頻信號(hào)都可以很好的通過(guò)。220V的電壓經(jīng)過(guò)變壓器的變壓，整流，穩(wěn)壓，濾波之后，為555控制電路提供了穩(wěn)定的12V的直流電源。3）暫穩(wěn)態(tài)觸發(fā)部分：圖三當(dāng)輸入Vi（2號(hào)腳）保持高電平時(shí)，Ci相當(dāng)于斷開(kāi)。輸入Vi'由于Rt的存在而為高電平Vcc。此時(shí)，若定時(shí)器原始狀態(tài)為0，則集電極輸出（7腳）導(dǎo)通接地，使電容C放電、Vc=0，即輸入6腳的信號(hào)低于2/3Vcc，此時(shí)定時(shí)器維持0不變。

7、 若定時(shí)器原始狀態(tài)為1，則集電極輸出（7腳）對(duì)地?cái)嚅_(kāi)，Vcc經(jīng)R2向C4充電，使Vc電位升高，待Vc值高于2/3Vcc時(shí)，定時(shí)器翻轉(zhuǎn)為0態(tài)。 結(jié)論：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器正常工作時(shí)，若未加輸入負(fù)脈沖，即Vi保持高電平，則單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出Vo一定是低電平。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作過(guò)程的三個(gè)階段：觸發(fā)翻轉(zhuǎn)階段： 輸入負(fù)脈沖Vi到來(lái)時(shí)，2號(hào)腳下降沿到來(lái)的時(shí)候，其值低于負(fù)向閥值（1/3Vcc）。由于穩(wěn)態(tài)時(shí)Vc低于正向閥值（2/3Vcc），固定時(shí)器翻轉(zhuǎn)為1，輸出Vo為高電平，集電極輸出對(duì)地?cái)嚅_(kāi)，此時(shí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)入暫穩(wěn)狀態(tài)。 暫態(tài)維持階段： 由于集電極開(kāi)路輸出端（7腳）對(duì)地?cái)嚅_(kāi)，Vcc通過(guò)R向C充電，Vc按指數(shù)規(guī)律上

8、升并趨向于Vcc。從暫穩(wěn)態(tài)開(kāi)始到Vc值到達(dá)正向閥值（2/3Vcc）之前的這段時(shí)間就是暫態(tài)維持時(shí)間tpo=t=R2·C4ln3=1.1R2·C4 。 返回恢復(fù)階段： 當(dāng)C充電使Vc值高于正向閥值(2/3Vcc）時(shí)，由于Vi'端負(fù)向尖脈沖已消失 ，Vi'值高于負(fù)向閥值（1/3Vcc），定時(shí)器翻轉(zhuǎn)為0，輸出低電平，集電極輸出端（7腳）對(duì)地導(dǎo)通，暫態(tài)階段結(jié)束。C通過(guò)7腳放電，使Vc值低于正向閥值（2/3Vcc），使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。圖四主要元件介紹：整流二極管：整流二極管一種將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿陌雽?dǎo)體器件。通常它包含一個(gè)PN結(jié)，有正極和負(fù)極兩個(gè)端子。特性：

9、 整流二極管是利用PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?，把交流電變成脈動(dòng)直流電。整流二極管流電流較大,多數(shù)采用面接觸性料封裝的二極管。整流二極管的外形如圖1所示，另外，整流二極管的參數(shù)除前面介紹的幾個(gè)外，還有最大整流電流，是指整流二極管長(zhǎng)時(shí)間的工作所允許通過(guò)的最大電流值。它是整流二極管的主要參數(shù)，是選項(xiàng)用整流二極管的主要依據(jù)。 圖五負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻：NTC是Negative Temperature Coefficient 的縮寫(xiě)，意思是負(fù)的溫度系數(shù)，泛指負(fù)溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件，所謂NTC熱敏電阻器就是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器。它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料， 采用陶瓷工藝制造而成的。這

10、些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，因?yàn)樵趯?dǎo)電方式上完全類(lèi)似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。溫度低時(shí)，這些氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)目增加，所以電阻值降低。NTC熱敏電阻器在室溫下的變化范圍在10O1000000歐姆，溫度系數(shù)-2%-6.5%。NTC熱敏電阻器可NTC熱敏電阻器廣泛用于測(cè)溫、控溫、溫度補(bǔ)償?shù)确矫嫣匦郧€(xiàn)：圖六繼電器：圖七特性曲線(xiàn)：圖八繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換

11、電路等作用。四、 安裝調(diào)試過(guò)程與結(jié)果根據(jù)電路圖來(lái)進(jìn)行焊接，最好是按照元件的大小來(lái)進(jìn)行焊接，小得元器件先焊，大的放到最后焊，因?yàn)榇蟮脑骷群傅脑?huà)，接下來(lái)焊的時(shí)候就不太方便。在焊接整流橋的時(shí)候要注意，注意二極管的正負(fù)極，以及整流橋的構(gòu)成方法。本次課程設(shè)計(jì)用到的電容分為電解電容和獨(dú)石電容，電解電容是分正負(fù)極的，而獨(dú)石電容是不分正負(fù)極的。在焊接555芯片座的時(shí)候要格外的注意，因?yàn)?55芯片座的每4個(gè)腳之間的距離都非常的小，所以要注意看，有沒(méi)有短路，有的腳要相連的話(huà)，可以先用導(dǎo)線(xiàn)引出來(lái)，在外邊接。此外就是繼電器的焊接了。繼電器在焊接之前，先得查到它的資料，看清楚它的線(xiàn)圈，常開(kāi)觸點(diǎn)還有常閉觸點(diǎn)，然后根據(jù)

12、自己的需要進(jìn)行選擇常開(kāi)觸點(diǎn)還是常閉觸點(diǎn)，繼電器的觸點(diǎn)是與220V的電壓相連的，所以在最好處理的時(shí)候要格外的小心，最有用絕緣的膠全部包裹，如果沒(méi)有的話(huà)也可以用絕緣膠帶纏好。在調(diào)試的過(guò)程當(dāng)中，需要根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)調(diào)整電位器，然后用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量電阻的時(shí)候要斷電，并且把電阻的兩端斷開(kāi)再進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)樵陔娐分?，電阻可能與其他的電阻并聯(lián)，我們?cè)趯?shí)際的調(diào)試的時(shí)候，根據(jù)需要算出電路，但是在測(cè)量的時(shí)候沒(méi)有斷開(kāi)電阻的兩端，所以總有差錯(cuò)，達(dá)不到預(yù)想的結(jié)果。我們?cè)谧稣{(diào)試的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)使熱敏電阻溫度升高的時(shí)候，3號(hào)可以輸出高電平，是繼電器吸合，但是延遲的時(shí)間到了之后繼電器并沒(méi)有斷開(kāi)，后來(lái)測(cè)量發(fā)現(xiàn)6號(hào)腳的電壓到了8

13、.3就上不去了，C4的電壓充不上去，后來(lái)把5號(hào)腳的二極管去掉了，再進(jìn)行調(diào)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，6號(hào)腳的電壓上升到2/3VCC的時(shí)候，繼電器釋放了，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。而555單穩(wěn)態(tài)的延遲時(shí)間，我們可以通過(guò)改變電阻和電容來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。五、 總結(jié)這次電工電子大賽教會(huì)了我們很多東西，在讓我們加深理解了書(shū)本上的知識(shí)同時(shí)也讓我們學(xué)會(huì)了一種態(tài)度。理論要聯(lián)系實(shí)踐，當(dāng)然實(shí)踐也離不開(kāi)理論，在完成這次電工電子設(shè)計(jì)過(guò)程中大家去查了很多資料，比如555芯片引腳圖，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器連接方法，怎樣用4個(gè)二極管組成橋式整流等等。查的過(guò)程中也看到了很多關(guān)于555芯片的應(yīng)用實(shí)例，這也給我們帶來(lái)了一些有用的啟發(fā)。理論上的知識(shí)搞定了，接下來(lái)就是開(kāi)

14、始設(shè)計(jì)了。仿真軟件簡(jiǎn)潔實(shí)用，很容易就得到了預(yù)期的結(jié)果。但是后來(lái)實(shí)際電路連接的過(guò)程中卻出現(xiàn)了一些問(wèn)題，比如電位器電阻要遠(yuǎn)大于電路圖中給出阻值而且實(shí)際操作過(guò)程中熱敏電阻的阻值變化并不像仿真那樣簡(jiǎn)單我們甚至用到了吹風(fēng)機(jī)、打火機(jī)、空調(diào)、冰塊這些東西。這次課程設(shè)計(jì)也再次讓我看到理論與實(shí)踐的差別和聯(lián)系，理論固然重要，然而我們要在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并解決錯(cuò)誤，也提高了自己的動(dòng)手能力和實(shí)際解決問(wèn)題的能力。通過(guò)這次設(shè)計(jì)我深深體會(huì)到認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度對(duì)我們來(lái)說(shuō)是多么重要。我們不但要認(rèn)真接線(xiàn)，還要理論聯(lián)系實(shí)際仔細(xì)檢查反復(fù)實(shí)驗(yàn)。這些都是對(duì)我們自身能力的一種培養(yǎng)，在以后的學(xué)習(xí)甚至工作中，很多東西都只能靠自己去獨(dú)立思考完

15、成，因此我們也學(xué)會(huì)一種認(rèn)真思考的學(xué)習(xí)態(tài)度。無(wú)論最后的結(jié)果是怎樣，只要認(rèn)真參與了肯定會(huì)有收獲。當(dāng)我們獲得一個(gè)個(gè)小的成功并最終整個(gè)電路功能得以實(shí)現(xiàn)時(shí)那種淡淡的小滿(mǎn)足不是三言?xún)烧Z(yǔ)能表達(dá)出來(lái)的。所以我們要感謝學(xué)校，感謝老師給了我們這次實(shí)踐的機(jī)會(huì)，同時(shí)也為我們認(rèn)真把握了它而感到榮幸。六、 參考資料1. 朱定華.現(xiàn)代數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)M.北京：清華大學(xué)出版社.20062. 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分 第五版）M.北京：高等教育出版社.20063. 張劍平.模擬電子技術(shù)教程M.北京：電子工業(yè)出版社.20044. 陳有卿.555時(shí)基電路原理、設(shè)計(jì)與應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社.20055. 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分 第五版）M.北京：高等教育出版社.2006七、 附錄附錄一：總電路