家用換氣扇自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)講解

1、信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）設(shè)計(jì)（論文）題目:家用換氣扇自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)專 業(yè):應(yīng)用電子技術(shù)班 級(jí):學(xué) 號(hào):姓 名:指導(dǎo)教師:二 00九年十二月五日信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)生學(xué)號(hào)姓名學(xué)號(hào)班級(jí)應(yīng)電班級(jí)07-2專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)設(shè)計(jì)（或論文）題目家用換氣扇自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師姓名職稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備注設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：1、查閱NE555氣敏傳感器相關(guān)資料，了解此方面的發(fā)展?fàn)顩r；2、采用合理的控制方案；3、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)；4、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。進(jìn)度安排：37周：根據(jù)要求設(shè)計(jì)出方框圖和原理電路圖，根據(jù)電路分析其工作原理；810周：根據(jù)電路準(zhǔn)備電子元件；1114

2、周：制作出電路板，安裝并調(diào)試，測(cè)試出相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)；1518周：根據(jù)調(diào)試分析其優(yōu)缺點(diǎn)和提出整改措施，完成論文。主要參考文獻(xiàn)、資料：:1高吉祥電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)北京：電子工業(yè)出版社，2002年:2彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：高等教育出版社，1997年:3畢滿清電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001年:4肖景和.555集成電路應(yīng)用精粹北京：人民郵電出版社，2007年:5張玉蓮傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007年審 批 意 見教研室負(fù)責(zé)人：年 月日摘要1第1章緒論2.第2章設(shè)計(jì)框圖及電路系統(tǒng)概述 .32.1目的3.2.2基本部分3.2.3發(fā)揮部分3.2.

3、4設(shè)計(jì)框圖3.2.5各個(gè)單元框圖原理分析4.第3章電源電路.6.3.1電路原理圖6.3.2工作原理分析6.第4章溫度傳感器和煙霧傳感器的工作原理 74.1溫度傳感器 7.半導(dǎo)體熱敏電阻 7.熱敏電阻的特性 7.4.2氣敏傳感器8.第5章控制電路原理及其中關(guān)鍵元器件的介紹 1 05.1控制電路的原理圖105.2工作原理分析1.0第6章555芯片的介紹 1.16.1電路組成1.16.2工作原理 15第7章家用換氣扇自動(dòng)控制電路原理 1.77.1家用換氣扇的整機(jī)圖 177.2家用換氣扇的原理分析 17第8章電路的仿真1.88.1氣敏傳感器工作的仿真 18仿真電路現(xiàn)象18仿真現(xiàn)象的分析188.2溫度傳

4、感器工作的仿真19仿真電路現(xiàn)象19仿真現(xiàn)象的分析198.3不工作電路20仿真電路現(xiàn)象 20仿真現(xiàn)象的分析20總結(jié)21參考文獻(xiàn)22附件1家用換氣扇整機(jī)電路23附錄2元器件清單24隨著社會(huì)的發(fā)展，保持室內(nèi)空氣清新，從而保證人們的身體健康已受到越來越高 的重視，然而由于種種原因，人們不可能始終關(guān)注室內(nèi)空氣的清新度，因此有必要研究一種自動(dòng)換氣扇，當(dāng)室內(nèi)的煙氣達(dá)到一定濃度時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)換氣扇向外抽煙，提供了一種自動(dòng)換氣扇控制電路，具有自動(dòng)向外抽煙，并向室內(nèi)送入新鮮空氣等功能。 能夠較好地保持室內(nèi)空氣的清新， 從而保證人們的身體健康，在家庭、辦公室都有較 高的實(shí)用價(jià)值。該電路由NE555集成塊、氣敏傳感器、

5、溫度傳感器、電源電路、雙 穩(wěn)態(tài)控制電路等組成。由NE555組成施密特電路作為控制電路，用來控制雙向晶閘 管的打開與關(guān)閉，接通和斷開換氣扇的工作電源，使換氣扇開始或停止工作。本控制 電路可根據(jù)室內(nèi)有害氣體濃度的變化或氣溫的變化來實(shí)現(xiàn)換氣扇的自動(dòng)通、斷，從而改善室內(nèi)氣體及氣溫環(huán)境。不僅實(shí)用于辦公室、接待室，也同樣實(shí)用于臥室、客廳、 茶房、廚房、浴室等。關(guān)鍵詞 換氣扇；NE555集成塊；溫度傳感器；氣敏傳感器第1章緒論隨著電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)家用換氣扇 的自動(dòng)控制越來越重要，而且貼近我們的實(shí)際生活。家用換氣扇已成為人們?nèi)粘Ｉ?中必不可少的必需品，它不需要開關(guān)，當(dāng)

6、溫度升高或有害氣體濃度高時(shí)會(huì)自動(dòng)控制； 廣泛應(yīng)用于辦公室、臥室、客廳、廚房、浴室等，給人們的身體健康帶來很大的益處。 因此，得到了廣泛的應(yīng)用。家用換氣扇是利用溫度高低或有害氣體的濃度來控制電路 工作的。由于換氣扇廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中，所以，有很大的重用作用。該電 路在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用了仿真軟件，來進(jìn)行仿真然后才確定下來的，雖然用的僅僅是EWB軟件，但是在論文中也是比較有特色。能夠使人們?cè)诓恢挥X中感受方便。由于近年來我國的家用電器行業(yè)的迅速崛起，中國現(xiàn)在的電器已經(jīng)發(fā)展的很好 了，能自主的生產(chǎn)很多家用電器。家用換氣扇現(xiàn)在也是很多地方常用的， 因?yàn)樗鼙?免有害氣體帶來的危害，在現(xiàn)在來看已經(jīng)很多地

7、方使用，是我國輕工業(yè)對(duì)外開放較早 的行業(yè)之一。換氣扇還具有自動(dòng)、節(jié)能、環(huán)保等完善的實(shí)用功能，國際上一些知名品 牌大企業(yè)相繼進(jìn)入國內(nèi)產(chǎn)銷領(lǐng)域， 使得國內(nèi)競(jìng)爭國際化。加快綠色、節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā) 推廣和應(yīng)用是我國目前家用電器材行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點(diǎn)。我國家用電器行業(yè)將面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，而由此帶來的巨大商業(yè)利益也成為一些企業(yè)矚目的焦點(diǎn)。第2章 設(shè)計(jì)框圖及電路系統(tǒng)概述2.1目的1 掌握單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作原理和各元器件的功能。2 進(jìn)一步了解家用換氣扇組成框圖和各個(gè)單元工作原理及相互聯(lián)系。3掌握自己實(shí)際操作動(dòng)手能力的形成和進(jìn)一步提高。4 鍛煉自己對(duì)所學(xué)理論知識(shí)和技能的綜合運(yùn)用能力。5 提高自己對(duì)文獻(xiàn)資料

8、的搜索和信息處理能力。6 培養(yǎng)自己對(duì)社會(huì)普通科學(xué)知識(shí)的了解。7增強(qiáng)自身的知識(shí)見解和設(shè)計(jì)論文的方法。2.2基本部分1 電源電路，用的是交流電。2 電轉(zhuǎn)換及放大部分，包括它的組成工作原理。3 自動(dòng)控制部分，包括它的電路及工作原理。4 開關(guān)部分，包括它的組成工作原理。2.3發(fā)揮部分1 可以采用不同的原理來完成。2 可以采用不同的元件來實(shí)現(xiàn)個(gè)部分的工作。2.4設(shè)計(jì)框圖為了在公共場(chǎng)所，如茶房等，提供一種方便節(jié)能的換氣扇，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)控制 的開關(guān)。通過有害氣體的進(jìn)入而自動(dòng)運(yùn)行， 能消除有害氣體對(duì)人們的傷害。根據(jù)設(shè)計(jì) 電路得到所要完成的功能和達(dá)到的效果。圖2-1設(shè)計(jì)框圖2.5各個(gè)單元框圖原理分析1. 電源

9、電路電源電路為整個(gè)電路提供需要的電壓。圖中C5、R5、VD4、DW及C4組成電源電路，220V交流電壓經(jīng)VD4整流，C4濾波電容，即利用電容通交阻直作用為下一電 路提供直流電壓，使整個(gè)電路開始工作。2. 氣敏傳感器氣敏傳感器QM組成煙霧傳感器，當(dāng)室內(nèi)煙霧濃度超過一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，它的A、B極間阻值降低，流過的電流增大，通過 VD2使VTi導(dǎo)通。3. 溫度傳感器熱敏電阻RT組成溫度傳感器，當(dāng)室內(nèi)溫度升高超過一定溫度后，RT阻值變小，流過RT的電流增大，通過 VDi使VTi導(dǎo)通。4. 控制電路NE555組成的施密特電路作為控制電路，用來控制雙向晶閘管的開通與關(guān)閉， 接 通和斷開換氣扇的工作電源，是換氣扇

10、開始或停止工作。5. 雙向晶閘管開關(guān)控制當(dāng)VTi導(dǎo)通后，它的集電極電壓降低，這一低電壓通過 NE555的腳使其輸出 高電平。這一高電平通過 R4及VD3加至VS的控制極，使VS導(dǎo)通。換氣扇的工作電 源被接通，換氣扇工作。當(dāng)室內(nèi)溫度降低、空氣清新后，VTi截止，集電極變?yōu)楦唠娖?。這一高電平通過NE555的腳使其輸出端為低電平。于是 VS關(guān)斷，切斷換氣扇電源，換氣扇停轉(zhuǎn)。RPi用來調(diào)整QM元件加熱電極的工作電壓，通常 5V左右。RP2用來調(diào)節(jié)溫度 起控點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整，使其在某一溫度下氣控。第3章電源電路3.1電路原理圖II C5IVD4C5殳 XdWIZZJR5220V圖3-1電源電路原理

11、圖3.2工作原理分析簡單介紹一下電源電路中各元器件的功能和作用：VD4是一個(gè)整流二極管，對(duì)220V交流電壓進(jìn)行整流。C4是一個(gè)濾波電容，其大小O.lu/IOOV對(duì)整流220V交流市電壓，進(jìn)行通交阻直 作用，濾除交流成分，使直流成分為下幾個(gè)電路部分提供工作電壓。R5是一個(gè)限流電阻，其阻值 R5=270K,相當(dāng)?shù)拇?，可以看出是一個(gè)限流電阻，使 其降壓，防止大電流通過損壞元器件，使電路不能正常工作。C5是一個(gè)保護(hù)電容，其大小0.47U/400V，它的作用是保護(hù)前面的二極管 VD4。同 時(shí)與電阻R5并聯(lián)組成RC諧振電路。第4章溫度傳感器和煙霧傳感器的工作原理4.1溫度傳感器溫度傳感器熱電阻測(cè)溫是基于金

12、屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的。溫度傳感器熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造溫度傳感器熱電阻。溫度傳 感器熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精確度是最高的， 它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制 成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻簡稱熱敏電阻，是一種新型的半導(dǎo)體測(cè)溫元件熱敏電阻式利用某 些金屬氧化物或單晶鍺、硅等材料，按特定工藝制成的感溫元件。熱敏電阻可分為3種類型，即正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻，以及在某一特

13、定溫度下電阻值會(huì)發(fā)生突變的臨界溫度電阻器（CTR），熱敏電阻在電路中的符號(hào)如下：Rt圖4-1熱敏電阻的符號(hào)熱敏電阻的特性如圖4-1列出了不同種類熱敏電阻的（Rt t）特性曲線。曲線1和曲線2為負(fù)溫 度系數(shù)（NTC型）曲線，曲線3和4為正溫度系數(shù)（PTC型）曲線。由圖中可以看 出1、3特性曲線的熱敏電阻，更適用于溫度的測(cè)量，而符合 2、4特性曲線的熱敏電 阻因特性曲線變化陡峭則更適用于組成控制開關(guān)電路。與金屬熱電阻相比熱敏電阻的特點(diǎn)是：1 電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，約為金屬電阻的10倍。2結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可測(cè)點(diǎn)溫。3電阻率高，熱慣性小，適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量4. 易于維護(hù)和進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。5. 制造簡

14、單，適用壽命長。6. 互換性差，非線性嚴(yán)重。圖4-2各種熱敏電阻的特性曲線1負(fù)指數(shù)型NTC 2突變性NTC 3線性型PTC 4突變型PTC4.2氣敏傳感器人類的日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)與周圍的環(huán)境氣氛緊密相關(guān)，氣氛的變化對(duì)人類有極大的影響，因而我們需要使用大量的氣敏傳感器來檢測(cè)氣體的成分。檢測(cè)環(huán)境是否有煙霧和煙霧的濃度，例如檢測(cè)起火時(shí)的濃煙。煙霧探頭碰到煙霧或某些特定的氣體， 煙霧探頭內(nèi)部阻值發(fā)生變化，產(chǎn)生一個(gè)模擬值，從而對(duì)其進(jìn)行控制。氣敏傳感器就是能感知環(huán)境中某種氣體及其濃度的一種器件，它將氣體的種類及其與濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱就可以獲得與待側(cè)氣體在 環(huán)境中訊在情況有關(guān)的

15、信息，從而可以進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警；還可以通過接口電路 與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測(cè)、控制和報(bào)警系統(tǒng)。氣敏傳感器是一種基于聲表面波器件波速和頻率隨外界環(huán)境的變化而發(fā)生漂移的原理制作而成的一種新型的傳感器。氣敏傳感器在電路中的符號(hào)如下：CD圖4-3氣敏傳感器的符號(hào)421電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用氣體在金屬氧化物半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)，導(dǎo)致敏感元器件阻值變化的原理來制作的。當(dāng)氧化型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上,半導(dǎo)體的載流子減少，電阻率上升；當(dāng)氧化氣體吸附到P型半導(dǎo)體，半導(dǎo)體的載流子 增多，電阻率下降。當(dāng)還原型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上，半導(dǎo)體的載流子增多，電阻率下降；當(dāng)還原型氣體吸附到

16、 P型半導(dǎo)體上，半導(dǎo)體的載流子減少，電阻率上升。氣敏電阻的材料是金屬氧化物，合成時(shí)加敏感材料和催化劑燒結(jié)。金屬氧化物有 N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。通常器件工作在空氣中，由于氧化作用，空氣中的氧被半 導(dǎo)體材料的電子吸附負(fù)電荷，結(jié)果半導(dǎo)體材料的傳導(dǎo)電子減少， 電阻增加，使器件處 于高阻狀態(tài)。當(dāng)氣敏元件與被測(cè)氣體接觸時(shí)，會(huì)與吸附的氧發(fā)生反應(yīng)，將束縛的電子 釋放出來，敏感膜表面電導(dǎo)增加使元件電阻減小。第5章 控制電路原理及其中關(guān)鍵元器件的介紹5.1控制電路的原理圖R33KrIC NE555R470415VSVcc，且低觸發(fā)端TR-Vcc時(shí)，比較器Ci輸出為低電平；3 3C1輸出的低電平將RS觸發(fā)器置于0

17、狀態(tài)，即Q=0，使得定時(shí)器的輸出OUT為0, 同時(shí)放電管VT導(dǎo)通。122當(dāng)?shù)陀|發(fā)端TR-Vcc，且低觸發(fā)端TH Vcc時(shí)，比較器C輸出為低電平；33C輸出的低電平將RS觸發(fā)器置為1狀態(tài)，即Q=1，使得定時(shí)器的輸出OUT為1, 同時(shí)放電管VT截止。2 13當(dāng)TH 1 Vcc時(shí)，定時(shí)器的輸出OUT和放電管VT的狀態(tài)保持不3 3變。根據(jù)以上分析，可以得出555定時(shí)器的功能表，見表5 1表5-1 555定時(shí)器的功能表輸入輸出THTRROUTVT00導(dǎo)通2V V cc33Vcc10導(dǎo)通2v Vcc313Vcc1不變不變2JK 莎 A -i-HTMM4BJ%1141148Al2tJ55f 1ver-1ST

18、GOTH3IMF:1EI啣GHE1NJ02jjqIVDAkV：1k| Hey-DG1=X1ftnPDC 10MQ0J150.V5HXI 12V WVJU?11.V1ZDC 10MD圖8-2溫度傳感器工作的仿真821仿真電路現(xiàn)象換氣扇工作仿真現(xiàn)象的分析當(dāng)室內(nèi)溫度升高時(shí)，Rt的阻值減小，A點(diǎn)電位升高，使Di、Q1通，555則因 腳和腳為低電平而置位，由腳輸出的高電平通過 D4使繼電器導(dǎo)通，換氣扇工作8.3不工作電路7學(xué)-4-4?nk!OOJTATHT1TETccmR4 77kCl=i=WnF7N55f|1R5v；t 4Fl 二1 Nd 0(1?J3 4 VOmV LMSCMDC 10MQ&4G5D

19、C 1DMQ11.99ft圖8-3換氣扇不工作的仿真圖831仿真電路現(xiàn)象換氣扇不工作仿真現(xiàn)象的分析當(dāng)溫度降低、空氣清新時(shí)，阻值較大，流過的電流變小，使Di、D2、Qi停止,555則因腳和腳為高電平而復(fù)位，由腳輸出的低電平通過D4使繼電器截止，換氣扇不工作。換氣扇如圖，正常情況下，室內(nèi)無有害氣體或其濃度在允許范圍內(nèi)時(shí)， QM兩端A、B間運(yùn)轉(zhuǎn)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我受到了一次應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)、 專業(yè)技能分析和解決 問題的全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在綜合知識(shí)的選用方面，在產(chǎn)品開發(fā)的基本思想、方法 方面，以及在常用電路分析思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步。為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。 這

20、次在指導(dǎo)老師的幫助下，在同學(xué)的幫助下，基本 上完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，在電路分析與設(shè)計(jì)方面也有了一定的提高， 為今后走上工作崗位 打下了專業(yè)基礎(chǔ)。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，讓我深深地體會(huì)到進(jìn)行電子產(chǎn)品的開發(fā)不是 一件簡單的事情，它需要設(shè)計(jì)者具有全面的專業(yè)知識(shí)、 縝密的思維、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度 以及較高的分析問題、解決問題的能力，而我在很多方面還有欠缺。最后，我要衷心 感謝老師在我的設(shè)計(jì)過程中給予我的極大幫助，使我能夠及時(shí)、順利地完成此次的畢 業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)，也要感謝我的老師和同學(xué)們?cè)诒井厴I(yè)設(shè)計(jì)過程中給予我的支持和幫助。參考文獻(xiàn)1 高吉祥電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)北京：電子工業(yè)出版社，2002年2 彭介華電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)北京：高等教育出版社，1997年3 畢滿清電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001年4 肖景