電風(fēng)扇溫度控制器

1、 成績 電工電子綜合設(shè)計報告書 題 目 電風(fēng)扇溫度控制器 院 部 名 稱 龍蟠學(xué)院 專 業(yè) 自動化 班 級 M10自動化 組 長 姓 名 學(xué) 號 同 組 學(xué) 生 設(shè) 計 地 點 工科樓C210 設(shè) 計 學(xué) 時 2周 指 導(dǎo) 教 師 金陵科技學(xué)院教務(wù)處制一、 設(shè)計任務(wù)和要求電工電子綜合設(shè)計的主要內(nèi)容包括理論設(shè)計、安裝與調(diào)試及寫出設(shè)計總結(jié)報告等。其中理論設(shè)計又包括選擇總體方案、設(shè)計單元電路、選擇元器件及計算參數(shù)等步驟,是課程設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。安裝與調(diào)試是把理論付諸實踐的過程,通過安裝與調(diào)試,進一步完善電路,使之達到課題所要求的性能指標(biāo),使理論設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H產(chǎn)品。課程設(shè)計的最后要求寫出設(shè)計總結(jié)報告,把

2、理論設(shè)計的內(nèi)容、組裝調(diào)試的過程及性能指標(biāo)的測試結(jié)果進行全面的總結(jié),把實踐內(nèi)容上升到理論的高度。本次設(shè)計考核的能力主要有：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b) 項目設(shè)計與運作能力 c) 團隊協(xié)作能力d) 技術(shù)文檔撰寫能力e) PPT匯報與口頭表達能力要求完成的工作量包括：1) 制作實際成品，并現(xiàn)場演示效果。2) 學(xué)生結(jié)合課題進行PPT演講與答辯。3) 學(xué)生上交課題的設(shè)計技術(shù)文檔。二、 設(shè)計思路設(shè)定電風(fēng)扇啟動時的溫度條件，半夜溫度降低，電風(fēng)扇自動停轉(zhuǎn)，保證人們的身體健康。電風(fēng)扇溫度控制器由電源電路，溫度檢測電路和555時基電路A2等部分組成。220V的電壓經(jīng)過變壓，

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直流電壓供整機用電。溫度檢測電路由電阻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，時基電路置位，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)扇得電運轉(zhuǎn)。此時電路為暫穩(wěn)態(tài)，正電源即通過電阻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，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。電風(fēng)扇停止運轉(zhuǎn)。其目的是采用較小的定時阻容元件R2與C4即可獲得較長的定時時間，期延遲時間可由以下公式估算：t=R2·C4ln3=1.1R2·C4采用圖式數(shù)據(jù)延長時間約為50s.。設(shè)置延長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頻繁開機與停機的不良現(xiàn)象。溫度控制的具體工作過程是：當(dāng)室內(nèi)溫度升高到預(yù)定值時，RtRp，此時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腳電平開始升高并大于1/3VDD，

5、此時電路仍處在暫態(tài)，即C4繼續(xù)充電，電路不會翻轉(zhuǎn)。風(fēng)扇仍運轉(zhuǎn)。直至C4電壓充至8V左右時，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)溫度迅速變化時造成電路在云頂溫度附近頻繁的開機與關(guān)機問題。倘若室內(nèi)溫度又升到到預(yù)定溫度時，該電路能夠重復(fù)上述過程使風(fēng)扇自動重新開機。2）變壓整流部分：圖二220v電壓通過變壓器變成12v，再經(jīng)過整流二極管進行整流。C1的作用：整流電路輸出的是脈動直流電，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”，將脈動的直流電轉(zhuǎn)化為比較平滑的直流電，再經(jīng)過穩(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，而電感對高頻的信號來說，阻抗比較大。所以高頻的信號，我們一般會用小得電容來進行濾波，而大電容與小電容進行并聯(lián)，是為了讓低頻信號和高頻信號都可以很好的通過。220V的電壓經(jīng)過變壓器的變壓，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號腳）保持高電平時，Ci相當(dāng)于斷開。輸入Vi'由于Rt的存在而為高電平Vcc。此時，若定時器原始狀態(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腳的信號低于2/3Vcc，此時定時器維持0不變。

7、 若定時器原始狀態(tài)為1，則集電極輸出（7腳）對地斷開，Vcc經(jīng)R2向C4充電，使Vc電位升高，待Vc值高于2/3Vcc時，定時器翻轉(zhuǎn)為0態(tài)。 結(jié)論：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器正常工作時，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)器的工作過程的三個階段：觸發(fā)翻轉(zhuǎn)階段： 輸入負(fù)脈沖Vi到來時，2號腳下降沿到來的時候，其值低于負(fù)向閥值（1/3Vcc）。由于穩(wěn)態(tài)時Vc低于正向閥值（2/3Vcc），固定時器翻轉(zhuǎn)為1，輸出Vo為高電平，集電極輸出對地斷開，此時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進入暫穩(wěn)狀態(tài)。 暫態(tài)維持階段： 由于集電極開路輸出端（7腳）對地斷開，Vcc通過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)開始到Vc值到達正向閥值（2/3Vcc）之前的這段時間就是暫態(tài)維持時間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，由于Vi'端負(fù)向尖脈沖已消失 ，Vi'值高于負(fù)向閥值（1/3Vcc），定時器翻轉(zhuǎn)為0，輸出低電平，集電極輸出端（7腳）對地導(dǎo)通，暫態(tài)階段結(jié)束。C通過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PN結(jié)，有正極和負(fù)極兩個端子。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)除前面介紹的幾個外，還有最大整流電流，是指整流二極管長時間的工作所允許通過的最大電流值。它是整流二極管的主要參數(shù)，是選項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，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)，因為在導(dǎo)電方式上完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。溫度低時，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溫、控溫、溫度補償?shù)确矫嫣匦郧€：圖六繼電器：圖七特性曲線：圖八繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換

11、電路等作用。四、 安裝調(diào)試過程與結(jié)果根據(jù)電路圖來進行焊接，最好是按照元件的大小來進行焊接，小得元器件先焊，大的放到最后焊，因為大的元器件先焊的話，接下來焊的時候就不太方便。在焊接整流橋的時候要注意，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)計用到的電容分為電解電容和獨石電容，電解電容是分正負(fù)極的，而獨石電容是不分正負(fù)極的。在焊接555芯片座的時候要格外的注意，因為555芯片座的每4個腳之間的距離都非常的小，所以要注意看，有沒有短路，有的腳要相連的話，可以先用導(dǎo)線引出來，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，看清楚它的線圈，常開觸點還有常閉觸點，然后根據(jù)

12、自己的需要進行選擇常開觸點還是常閉觸點，繼電器的觸點是與220V的電壓相連的，所以在最好處理的時候要格外的小心，最有用絕緣的膠全部包裹，如果沒有的話也可以用絕緣膠帶纏好。在調(diào)試的過程當(dāng)中，需要根據(jù)實際的情況來調(diào)整電位器，然后用萬用表進行測量，測量電阻的時候要斷電，并且把電阻的兩端斷開再進行測量，因為在電路中，電阻可能與其他的電阻并聯(lián)，我們在實際的調(diào)試的時候，根據(jù)需要算出電路，但是在測量的時候沒有斷開電阻的兩端，所以總有差錯，達不到預(yù)想的結(jié)果。我們在做調(diào)試的時候，發(fā)現(xiàn)使熱敏電阻溫度升高的時候，3號可以輸出高電平，是繼電器吸合，但是延遲的時間到了之后繼電器并沒有斷開，后來測量發(fā)現(xiàn)6號腳的電壓到了8

13、.3就上不去了，C4的電壓充不上去，后來把5號腳的二極管去掉了，再進行調(diào)試的時候發(fā)現(xiàn)，6號腳的電壓上升到2/3VCC的時候，繼電器釋放了，達到了設(shè)計的要求。而555單穩(wěn)態(tài)的延遲時間，我們可以通過改變電阻和電容來進行調(diào)節(jié)。五、 總結(jié)這次電工電子大賽教會了我們很多東西，在讓我們加深理解了書本上的知識同時也讓我們學(xué)會了一種態(tài)度。理論要聯(lián)系實踐，當(dāng)然實踐也離不開理論，在完成這次電工電子設(shè)計過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個二極管組成橋式整流等等。查的過程中也看到了很多關(guān)于555芯片的應(yīng)用實例，這也給我們帶來了一些有用的啟發(fā)。理論上的知識搞定了，接下來就是開

14、始設(shè)計了。仿真軟件簡潔實用，很容易就得到了預(yù)期的結(jié)果。但是后來實際電路連接的過程中卻出現(xiàn)了一些問題，比如電位器電阻要遠大于電路圖中給出阻值而且實際操作過程中熱敏電阻的阻值變化并不像仿真那樣簡單我們甚至用到了吹風(fēng)機、打火機、空調(diào)、冰塊這些東西。這次課程設(shè)計也再次讓我看到理論與實踐的差別和聯(lián)系，理論固然重要，然而我們要在實踐中發(fā)現(xiàn)錯誤，并解決錯誤，也提高了自己的動手能力和實際解決問題的能力。通過這次設(shè)計我深深體會到認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度對我們來說是多么重要。我們不但要認(rèn)真接線，還要理論聯(lián)系實際仔細檢查反復(fù)實驗。這些都是對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立思考完

15、成，因此我們也學(xué)會一種認(rèn)真思考的學(xué)習(xí)態(tài)度。無論最后的結(jié)果是怎樣，只要認(rèn)真參與了肯定會有收獲。當(dāng)我們獲得一個個小的成功并最終整個電路功能得以實現(xiàn)時那種淡淡的小滿足不是三言兩語能表達出來的。所以我們要感謝學(xué)校，感謝老師給了我們這次實踐的機會，同時也為我們認(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時基電路原理、設(shè)計與應(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