課程設計電冰箱除臭器

1、 電冰箱電子除臭器設計報告1.設計目的（1）進一步熟悉和掌握模擬電子電路的設計方法和步驟（2）進一步理解電冰箱電子除臭器的結構、組成及原理，將理論和實踐相結合2.設計任務利用電暈放電使空氣電離，產(chǎn)生大量的空氣負離子（主要是負離子）和一定數(shù)量的臭氧，擴散后能迅速除去臭味。指標要求：（1） 輸入電壓220V交流電，輸出大于1000V高壓進行放電；（2） 利用冰箱內(nèi)照明燈控制該裝置的工作啟動；（3） 觸電保護電路設計。3.設計要求（1）完成全電路的理論設計；（2）參數(shù)的計算和有關器件的選擇；（3）完成EDA電路搭建及仿真分析：（4）撰寫設計報告一份，A3圖紙一張。報告內(nèi)容包括：總體方案的選擇和設計，

2、各單元電路的選擇和設計，參數(shù)的計算，系統(tǒng)電路的仿真與分析。4.參考資料（1）高吉祥主編，電子技術基礎實驗與課程設計，北京：電子工業(yè)出版社，2004（2）謝云主編，現(xiàn)代電子技術實踐課程指導，北京：機械工業(yè)出版社，2003（3）李萬臣主編，模擬電子技術基礎實驗與課程設計，北京：電子工業(yè)出版社，2001 目 錄第 21 頁 共 21 頁摘要 傳統(tǒng)的冰箱“除臭器”是利用活性炭的多孔吸附作用吸附冰箱中的異味。這種除臭器既無殺菌作用，且需經(jīng)常更換活性炭或整個制成品，使用很不方便而且增加經(jīng)濟上的支出。而電子除臭器，是利用電暈放電使空氣電離，產(chǎn)生大量的空氣負離子和一定數(shù)量的臭氧，擴散后能迅速除去臭味而保持食品

3、的原有風味，防止交叉串味。同時臭氧是一種強氧化劑，具有極強的滅菌、消毒功能，而負氧離子還能抑制蔬菜、水果內(nèi)部的生化過程，起到一定的保鮮作用。該電子除臭器集除臭、滅菌、保鮮等功能于一體，具有電路簡潔、使用方便、耗電極省等特點。  一、電子除臭器設計：（1）設計理念及作用 使用電冰箱時,必然會遇到的問題是,冰箱內(nèi)所冷藏的各種食品,因交叉感染,久而久之產(chǎn)生一種難聞的惡臭味;其次冰箱內(nèi)0oSC的密封、低溫、高濕環(huán)境是各種嗜低溫細菌、病毒滋生繁衍的溫床,若食用被這些細菌病毒污染的生冷食品,有時會感染嚴重的腸道疾病,即所謂的“現(xiàn)代冰箱病”。而目前市場上各式各樣的活性炭、化學性與植物性除臭劑都是粉

4、劑,其吸附臭味緩慢,且只作用于局部空間,效果小,易飽和潮解,不能殺菌消毒保鮮,壽命短,令人不甚滿意。所以,電子除臭殺菌保鮮器(簡稱電子除臭器)應用越來越普遍。電子除臭器根據(jù)冰箱里產(chǎn)生異味對冰箱里的空氣進行凈化消除異味，并且利用電暈放電原理使空氣電離，產(chǎn)生大量的空氣負離子和一定數(shù)量的臭氧，負離子能高效地除塵、滅菌、凈化空氣，同時還能夠激活空氣中的氧分子而形成攜氧負離子，活躍空氣分子，改善人體肺部功能，促進新陳代謝，增強抗病能力，調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使人精神煥發(fā)、充滿活力等等。臭氧能殺死病毒、細菌。這樣不僅可以消除異味還能起到消毒殺菌的作用。（2） 原理框圖電感、電容，整流二極管半波整流濾波電路22

5、0V市電推挽振蕩電路發(fā)光二極管發(fā)光 臭氧管工作臭氧、負氧離子高壓三極管、電感、脈沖變壓器、電阻、電容、雙向觸發(fā)二極管(3)工作原理 電路中，晶體管Vl、V2與電感線圈Wl-W3、脈沖變壓器T、限流電阻器Rl、充電電容器C3、雙向觸發(fā)二極管VD5等組成推挽振蕩電路。 電路原理圖 濾波電感線圈LO、整流二極管VDl與濾波電容器Cl、C2等組成半波整流濾波電路。接通電源，交流220V電壓經(jīng)L0濾波、VDl整流后，在Cl兩端產(chǎn)生+260V左右的電壓，供給推挽振蕩電路。在開機瞬司，Vl導通，由于C3的充電作用，雙向觸發(fā)二極管V3截止。當C3兩端的充電電壓升至32V時，V3被觸發(fā)而導通，使V2導通。在V2

6、導通期間，C3逐漸放電，又使V2截止。Vl導通后，在脈沖變壓器T的作用下，Wl、W2上產(chǎn)生正反饋電壓，此電壓分別加至Vl和V2的基極，使VI和V2交替導通與截止 (即Vl導通時，V2截止;V2導通時，Vl截止)，推挽振蕩電路振蕩工作。推挽振蕩電路工作后，在脈沖變壓器T的二次繞組W6上產(chǎn)生脈沖高壓，便臭氧發(fā)生片VG工作，產(chǎn)生臭氧來殺菌除臭。同時，發(fā)光二極管VL也點亮工作。 二、除臭原理：（1）電暈放電 電暈放電是氣體介質(zhì)在不均勻電場中的局部自持放電。最常見的一種氣體放電形式。在曲率半徑很小的尖端電極附近，由于局部電場強度超過氣體的 電暈放電示意圖電離場強，使氣體發(fā)生電離和激勵 ，因而出現(xiàn)電暈放電

7、引。其特點為：出現(xiàn)與日暈相似的光層，發(fā)出嗤嗤的聲音，產(chǎn)生臭氧、氧化氮等。 （2）負離子發(fā)生器： 負離子發(fā)生器是通過負離子發(fā)生器利用脈沖、振蕩電器將低電壓升至直流負高壓,利用碳毛刷尖端直流高壓產(chǎn)生高電暈,高速地放出大量的電子(e-),而電子無法長久存在于空氣中(存在的電子壽命只有nS級),立刻會被空氣中的氧分子(O2)捕捉，從而形成負離子的一種裝置。（3）臭氧和負離子除臭原理：臭氧具有的強氧化性，有四大功用：滅菌、氧化、脫色、除味；臭氧滅菌具有廣譜性、高效性、環(huán)保性、操作方便、使用經(jīng)濟和性能穩(wěn)定、壽命長等特點。負離子具有殺菌功能：負離子發(fā)生器在產(chǎn)生大量負離子的同時會產(chǎn)生微量臭氧，二者合一更易吸附

8、各種病毒、細菌，使其產(chǎn)生結構的改變或能量的轉(zhuǎn)移，導致其死亡。清新空氣、消煙除塵：帶負電荷的負離子與漂浮在空氣中帶正電荷的煙霧粉塵進行電極中和，使其自然沉積可通過人為的變壓電場在氣體中產(chǎn)生離子體，使空氣中的氧分子在離子體中反應，經(jīng)碰撞合為臭氧分子。3、 電路搭建及仿真分析： 圖1 電冰箱電子除臭器電路圖 打開冰箱門，開關J1閉合，指示燈X1亮，電路開始工作，220V交流市電經(jīng)過半波整流電路和推挽振蕩電路后，脈沖變壓器T的二次繞組4-5上產(chǎn)生脈沖高壓，電離空氣產(chǎn)生大量空氣負離子和一定數(shù)量的臭氧，除臭殺菌。圖2 電冰箱電子除臭器電路仿真 由仿真結果，電冰箱電子除臭器開始工作后，指示燈亮。220V市電

9、經(jīng)過電子除臭器后產(chǎn)生1.091KV的高壓。（1）半波整流濾波電路 圖1.0 半波整流濾波電路 接通電源后，交流220V電壓經(jīng)過L0、D1整流，C1、C2濾波后，在Cl兩端產(chǎn)生+260V左右的電壓，供給推挽振蕩電路。 元件選擇：交流220V電壓源V1（主數(shù)據(jù)庫 POWER-SOURCES AC-POWER變換參數(shù))、5mH電感L0（主數(shù)據(jù)庫 Basic INDUCTOR)、整流二極管D1(主數(shù)據(jù)庫 Diodes DIODE 1N4007)、22uF電容C1（主數(shù)據(jù)庫 Basic CAP-ELECTROLIT)、10nF電容C2（主數(shù)據(jù)庫 Basic CAPACITOR）。 圖1.1 整流濾波仿真

10、結果 由仿真結果知，220V交流電經(jīng)過整流濾波后，在C1兩端產(chǎn)生+252.757V的電壓，供給后面的推挽振蕩電路。（2）推挽振蕩電路 圖2.0推挽電路第一工作區(qū)電壓經(jīng)過整流濾波后通過限流電阻R1、R2和整流二極管D2及電容C4，作用于高反壓硅NPN晶體管Q1，使Q1導通，在脈沖變壓器T的作用下，電感L1上產(chǎn)生正反饋電壓，由整流二極管D3組成的反饋電路加至Q1的基極，R3、R5限流。元件選擇：560歐姆電阻R1、R2，1.5K歐姆電阻R3，15K歐姆R5（主數(shù)據(jù)庫 Basic RESISTOR）、整流二極管D2、D3（主數(shù)據(jù)庫 Diodes DIODE 1N4007）、20nF電容C4（主數(shù)據(jù)庫

11、 Basic CAPACITOR)、 高反壓硅NPN晶體管 Q1（主數(shù)據(jù)庫 Transistors BJT-NPN)、5mH電感L1（主數(shù)據(jù)庫 Basic INDUCTOR)。 圖2.1 推挽電路第一工作區(qū)仿真結果由仿真結果，高反壓硅NPN晶體管Q1集電極-發(fā)射極電壓為6.975V，Q1導通，電感L1上產(chǎn)生正反饋作用于Q1基極后的電壓為209.407V。 圖2.2 推挽電路第二工作區(qū)Ql導通后，由于C3的充電作用，雙向觸發(fā)二極管D6截止。當C3兩端的充電電壓升至約32V時，雙向觸發(fā)二極管D6被觸發(fā)而導通，使Q2導通。在Q2導通期間，C3逐漸放電，又使Q2截止。Q2導通后，在脈沖變壓器T的作用下

12、，L2上產(chǎn)生正反饋電壓，此電壓加至Q2的基極，使Q2導通,R4、R6限流。元件選擇：330nF電容C3（主數(shù)據(jù)庫 Basic CAPACITOR）、雙向觸發(fā)二極管D6（主數(shù)據(jù)庫Diodes DIAC 1N5760)、 高反壓硅NPN晶體管 Q2（主數(shù)據(jù)庫 Transistors BJT-NPN）、整流二極管D4（主數(shù)據(jù)庫 Diodes DIODE 1N4007）、1.5K歐姆電阻R4、15K歐姆電阻R6（主數(shù)據(jù)庫 Basic RESISTOR）、5mH電感L2（主數(shù)據(jù)庫 Basic INDUCTOR)。圖2.3 推挽電路第二工作區(qū)仿真結果 由仿真結果，當C3兩端充電電壓至30.08V時，雙向觸

13、發(fā)二極管D6被觸發(fā)而導通，使Q2導通，在變壓器T作用下電感L2上產(chǎn)生正反饋作用于Q2基極后的電壓為209.617V。圖2.4 推挽振蕩工作電路在開機瞬司，Ql導通，C3充電，雙向觸發(fā)二極管D6截止。當C3兩端的充電至額定電壓后，使Q2導通。在Q2導通期間，C3逐漸放電，又使Q2截止。在脈沖變壓器T的作用下，Ll、L2上產(chǎn)生的正反饋電壓分別加至Ql和Q2的基極，使QI和Q2交替導通與截止 ，推挽振蕩電路振蕩工作。元件選擇：變壓器T（主數(shù)據(jù)庫 Basic TRANSFORMER TS-XFMR2)Q2Q1圖2.5 Q1、Q2交替工作仿真示意圖 由仿真結果可知，推挽振蕩電路振蕩工作時，QI和Q2交替

14、導通與截止 (即Ql導通時，Q2截止;Q2導通時，Ql截止)。（3）臭氧工作電路 圖5.0 臭氧發(fā)生部分電路推挽振蕩電路工作后，在脈沖變壓器T的二次繞組4-5上產(chǎn)生脈沖高壓，使臭氧發(fā)生片工作（這里用萬用表代替臭氧發(fā)生片，測量其輸出高壓），產(chǎn)生大量負離子及臭氧來殺菌除臭。同時，發(fā)光二極管LED1也點亮工作。元件選擇：整流二極管D5（主數(shù)據(jù)庫 Diodes DIODE 1N4007）、發(fā)光二極管LED1（主數(shù)據(jù)庫 Diodes LED LED-red)、萬用表XMM1。圖5.1臭氧發(fā)生部分仿真由仿真結果知，當推挽振蕩電路工作時，發(fā)光二極管LED1點亮工作，在脈沖變壓器T的二次繞組4-5上產(chǎn)生1.0

15、91KV的脈沖高壓，使臭氧管開始工作產(chǎn)生臭氧，并電離出大量的負離子。四、附錄編號名稱型號數(shù)量V1 交流電壓源220V/50Hz1J1開關DIPSW11L0-L3電感 5mH1C1電解電容 22uF1C2電容10nF1C3、C5、C6電容330nF3C4電容20nF1D1-D5整流二極管1N40075D6雙向觸發(fā)二極管1N57601R1、R2電阻5602R3、R4電阻1.5K2R5、R6電阻15K2Q1、Q2高壓反硅NPN晶體管2SC26552T脈沖變壓器TS-XFMR21LEO1發(fā)光二極管LED-red1XMM1萬用表15、 心得體會在大學的學習過程中，課程設計是一個重要的環(huán)節(jié)，是我們步入社會參與實際操作的一次極好的演練。其間，查找資料，老師指導，與同學交流，設計電路，每一個過程都讓我學到了很多，也讓我對以前學習的