家电延时保护器dltn.docx

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1、武汉理工大学模拟电子技术基础课程设计课程设计计任务书书学生姓名名：_专专业班级级：_电信009_指导教师师：_刘运苟苟_工作单单位：_信息息工程学学院_题 目：家电延延时保护护器初始条件件：具备模拟拟电子电电路的理理论知识识；具备备模拟电电路基本本电路的的设计能能力；具具备模拟拟电路的的基本调调试手段段；自选选相关电电子器件件；可以以使用实实验室仪仪器调试试。要求完成成的主要要任务：（包括括课程设设计工作作量及其其技术要要求，以以及说明明书撰写写等具体体要求）1、输入入电压11982400v时，给给负载正正常供电电，显示示2、输入入电压，及及时，对对负载断断电，并并作高低低超压显显示3、电压压

2、恢复正正常后，延延时5秒秒，恢复复供电4、255w灯泡泡作负载载5、安装装调试并并完成符符合学校校要求的的设计说说明书6、设计计电源；7、焊接接：采用用实验板板完成，不不得使用用面包板板。时间安排排：十八周一一周，其其中3天天硬件设设计，22天硬件件调试指导教师师签名： 年 月月 日系主任（或或责任教教师）签签名： 年 月 日日目 录录摘要I1 课题的提提出依据据和意义义112 本课题的的主要任任务和研研究内容容112.1 本课题的的主要任任务112.2 本课题研研究的主主要内容容23 电路组成成和工作作原理33.1 直流稳压压电流部部分443.2 延时电路路44 电路元器器件的选选择与计计算

3、64.1 定时器IIC的选选择64.2 电压取样样单元元元件选择择74.3 延时电路路元件选选择884.4 直流稳压压电源元元器件的的选择85 电路的仿仿真96 设计心得得体会113参考文献献114摘 要要随着我国国人们生生活水平平的提高高，电冰冰箱已经经逐渐成成为我国国广大居居民家庭庭生活必备备的一种种家用电电器。然然而，电冰箱箱的驱动动电机在在一定的的电压范范围内才才能正常常工作，供供电电压压过高或或过低很很容易导导致绕组组线圈烧烧毁。因此，电冰箱箱易损坏坏或寿命命短是困困扰人们们的一个个问题。究究其原因因，供电电电压波波动、瞬瞬时断电电是电冰冰箱损坏坏或寿命命缩短的的主要原原因之一一。而

4、对对于绝大大多数家家用电冰冰箱来说说，瞬时时断电与与电压波波动几乎乎是不可可避免的的。为此此，我们们利用变变压器，再再配以控控制电路路设计了了一种自自动稳压压、自动动延时的的电冰箱箱保护器器，该多多功能电电冰箱保护护器能够够根据负负载电流流判断线线路中的的各种故故障并及及时进行行保护，最最大限度度的降低低对人们们日常生生活的影影响，是是一种经经济实用用的电冰冰箱保护护器。电冰箱延延时保护护器，它它可以在在电冰箱箱起动过过程中，在在突然停停电后，又又立即恢恢复供电电的情况况下自动动延时338分分种，从从而使电电冰箱毛毛细管进进、出二二端的压压差得到到消除，防防止冰箱箱电动机机因过载载起动或或其他

5、部部件因过过载起动动而造成成的损坏坏，有效效地保证证电冰箱箱的正常常使用。本本实用新新型由直直流电源源、继电电器和延延时电路路构成，具具有结构构简单，工工作可靠靠，成本本低廉等等优点，它它可以安安装在电电冰箱内内和电冰冰箱控制制电路构构成一体体，也可可单独成成立，作作为电冰冰箱使用用时的一一个配件件。关键词：电冰箱箱保护器器；综合保保护器；保护特特性；仿仿真1课题的的提出依依据和意意义电冰箱的的驱动电电机在一一定的电电压范围围内才能能正常工工作，供供电电压压过高或或过低很很容易导导致绕组组线圈烧烧毁；另另外，当当电冰箱箱正在工工作时突突然断电电而又立立即通电电时，电电冰箱的的压缩机机所承受受的

6、启动动电流要要比正常常启动电电流大好好几倍，导导致压缩缩泵内压压力很高高，使驱驱动电机机负荷过过载，也也容易烧烧毁电机机。因此此，电冰冰箱需要要一个保保护器对对其进行行检测和和保护。2本课题题的主要要任务和和研究内内容2.1本本课题的的主要任任务电冰箱是是一种间间歇工作作的家庭庭电器，在在接通电电源后，其其压缩电电动机处处于启动动、运行、终止的的反复循循环过程程。根据据我国家家用电冰冰箱技术术标准的的规定，电电冰箱的的电源电电压应在在1755235v范范围内才才能保证证电冰箱箱的正常常启动和和运行。这这是由于于电冰箱箱的压缩缩机作为为电动制制冷器具具的核心心部件,其工作作的安全全性不仅仅关系到

7、到用户的的财产安安全,而且关关系到用用户的人人身安全全，并且且压缩机机都是在在负载条条件下启启动的。启启动时要要求电动动机启动动转矩较较大，如如果在电电源电压压低于允允许的下下限值的的情况下下，势必必迫使电电动机的的启动电电流成倍倍增长，超超过设计计的允许许的限度度。电冰冰箱内设设的热保保护装置置对这种种瞬间大大电流的的反应较较差，因因而极易易造成电电动机绕绕组的烧烧毁。另一方面面，在电电冰箱的的压缩机机处于工工作状态态时，不不允许在在电源突突然中断断后的短短时间内内重新接接通电源源。因为为压缩机机工作时时，压缩缩泵一侧侧自蒸发发器将低低压制冷冷剂蒸发发抽出，经经过压缩缩成为高高温高压压蒸汽，

8、自自另一侧侧送往冷冷凝器，实实现向空空间排热热。两侧侧压力差差最大时时可达到到十一个个大气压压，压缩缩机中断断运行后后，须经经一定的的时间才才能恢复复两侧的的平衡，最最好保持持在五分分钟左右右；倘若若压缩机机运行中中出现断断电后又又很快接接通的情情况，由由于两侧侧存在很很大的压压力差，电电动机启启动时的的负载很很大，启启动电流流较正常常值成倍倍增加，从从而带来来烧毁电电动机的的危险。为了避免免上述危危险的发发生，我我们应该该给电冰冰箱配备备一个冰冰箱保护护器，该该保护器器能够在在电网电电压过压压或欠压压情况下下，使电电冰箱供供电系统统停止供供电，电电网电压压恢复正正常后自自动恢复复供电；当电冰

9、冰箱正在在工作时时，一旦旦电源中中断立即即又恢复复供电，要要使其在在5分钟钟之后才才恢复供供电。本保护器器的设计计需要考虑虑下面几几个方面面的问题题:(1)合合适性由于保护护器的种种类繁多多，加之之不同厂厂家生产产的电机机也有差差别。因因此，能能型电动动机综合合保护器器应该有有较好的的适应性性，即通通过简单单方便的的设置就就可使保保护器不不同的保保护特性性的要求求。(2)正正确性为了充充分发挥挥电机自自身的过过载能力力，同时时还要对对电机进进行有效效保护。要要求保护护器的动动作要准准确。不不准确的的动作或或造成电电机的损损坏，或或不能充充分发挥挥的过载载能力，造造成不必必要的跳跳闸断电电，影响

10、响生产。(3)保保障性 这这一方面面要求保保护器在在无故障障时不能能产生误误动作，而而在故障障发生不不能拒绝绝动作，特特别是在在过压、欠欠压和突突然断电电时。要要在规定定的时间间内，准准确、可可靠地完成成规定的的保护功功能，并并且，设设计的合合理性以以及制造造时的工工艺保证证是非常常重要的的。2.2本本课题研研究的内内容本课题研研究的主主要内容容主要包包括以下下几个方方面：（1） 正确设计计电路图图，实现现对电冰冰箱过压压保护的的设计从目前我我国供电电情况来来看，供供电电压压还不太太稳定。当当电网电电压2440V时时，电动动机绕组组会因电流流过载而而出现发发热导致致破坏绝绝缘层的现象象。（2）

11、 正确设计计电路图图，实现现对电冰冰箱欠压压保护的的设计 当电网网电压1180VV时，会会因启动动转矩不不足，造造成压缩缩机启动动困难，势势必迫使使电动机机的启动动电流成成倍增长长，超过过设计的的允许的的限度，使使压缩机机受到损损害。（3） 正确设计计电路图图，实现现对电冰冰箱延时时保护的的设计由电冰箱箱的压缩缩机的工工作原理理可知，在在电冰箱箱的压缩缩机处于于工作状状态时，不不允许在在电源突突然中断断后的短短时间内内重新接接通电源源，而应应使电冰冰箱必须须经过5分钟钟后才能能恢复供供电，才才不会影影响电冰冰箱的正正常工作作和人们们的日常常生活。（4） 根据画好好的工作作原理图图，设计计出相应

12、应的仿真真PCB图图是电路路板的映映射图纸纸，它详详细描绘绘了电路路板的走走线、元件的的位置、线路板板的尺寸寸、表面面印什么么字、底底面怎么么做铜箔箔等等，发发往PCCB厂家家加工出出来。3 电电路组成成和工作作原理电冰箱保保护器电电路原理理图如下下图所图3.00.1原原理图该电路的的主要功功能是当当电网电电压2440V或或1800V时，向向驱动单单元提供供驱动信信号，使使继电器器触点动动作，电电冰箱断断电；当当电网恢恢复供电电时，为为延时电电路输入入一个负负脉冲，以以便延时时电路工工作，使使冰箱经经5分钟钟才能通通电图3.00.2工工作设计计框图设计原理理：电网网电压采采样样本本通过比比较器

13、进进行比较较，然后后通过比比较器控控制5555时基基电路，然然后通过过5555时基电电路来控控制三极极管和继继电器的的工作，从从而实现现对负载载即用电电器的控控制。3.1直直流稳压压电源部部分该电源由由变压器器T、整整流二极极管、稳稳压管、调整整管、电电容及电电阻与组成。该该电路的的主要功功能是产产生两种种大小不不同的直直流电压压：E点点输出电电压=222V，供供给驱动动单元；F点输输出电压压=111V,作作为与非非门和5555定定时器IIC的电电源电压压。直流流稳压电电源电路路的工作作原理如如下： 1 由由变压器器T、整整流管、电电容组成成全波桥桥式整流流电容滤滤波电路路。2220V的的交流

14、电电压经降降压变压压器降压压后，又又经组成成的整流流桥，输输出脉动动的电压压，再经经的滤波波，便在在其两端端（即稳稳压电路路的输入入端）获获得直流流电压。为为了能在在电网电电压波动动或负载载电流变变化时，该该电源所所输出的的直流电电压基本本稳定，必必须设有有稳压电电路。2 由、电容容和、电阻阻和构成了了基本调调整管串串联型稳稳压电路路。其中中和组成复复合调整整管，与与，及电阻阻R155构成第第一级稳稳压电路路，在EE点输出出22VV直流电电压。它它的特点点是与稳稳压管稳稳压值是是“跟随”的关系系，所以以只要稳稳压管电电压、保持稳稳定，则则当电网网电压和和负载电电流在一一定范围围内变化化时，UU

15、E也能能基本稳稳定。由由于加了了射极跟跟随器，使使稳压电电路带负负载能力力增强了了。同理理，又组成成了第二二级稳压压电路，在在F点输输出111v的直直流电压压。电容容和是为了了改进稳稳压电路路的暂态态响应而而设置的的，即瞬瞬时增减减负载电电流时不不至于引引起输出出电压有有较大的的波动。3.2延延时电路路为防止因因断电后后又立即即通电而而烧毁电电机，因因此要用用延时电电路。该该延时电电路由5555定定时器IIC、电电容、电电阻等组组成。由由图2可可知，该该电路是是一个负负脉冲触触发的单单稳态延延时电路路，它的的工作原原理如下下：图3.22.1 单稳态态触发器器工作波波形1.当电电网电压压从大于于

16、2400V降至至略小于于2400V时，由由于,门门的状态态翻转，输输出为“1”电平，门门由输出出“1”变为输输出“0”（这时时有），通通过给5555定定时器IIC的22脚送入入一个负负脉冲，则则3脚变变为“1”电平。同同时放电电管截止止，直流流电源经经电阻对对电容充充电，（）上升升。经55分钟后后，,5555电电路状态态翻转，33脚恢复复为“0”电平，输输出一个个负脉冲冲，经电电容送至至RS触触发器，使使 (这这时因输输出“0”电平，输输出为“1”电平，即即),迫迫使RSS触发器器翻为“1”状态（QQ=1），门门及输出“0”状态，及及截止，继继电器常常闭触点点闭合，电电冰箱恢恢复工作作。这里里

17、5555定时器器3脚“1”电平的的保持时时间（放放电管的的截止时时间）仅仅与电阻阻和电容容的乘积积成正比比，而与与直流电电源电压压的大小小无关。调调整,可可以延时时5分钟钟。单稳稳态触发发器的工工作波型型见图55所示。其其中为22脚电压压，为33脚电压压，为77脚电压压的波形形。2.若电电网电压压从小于于1800V上升升到大于于1800V时，（这时UBUTH1,门输出“1”电平）,门输出“0”电平，通过也为555定时器IC的2脚送入一个负脉冲，接下来的过程与上述过程相同，电冰箱又恢复工作。4 电电路元器器件的选选择与计计算4.1定定时器IIC的选选择555定定时器IIC选用用CB5555，其其

18、管脚外外形图如如下图所所示。工工作电压压=111V。定定时器是是一种产产生时间间延迟和和多脉冲冲信号的的控制电电路，5555定定时器是是用途极极广的精精密定时时电路。它它的电源源电压范范围宽（55188v），输输出电流流最大值值可达2200mmA，能能直接驱驱动大电电流负载载，最高高工作频频率可达达3000Khzz。图4.11.1 5555时基引引脚功能能图555定定时器IIC的工工作原理理如下：图4.11.2 5555定时时器内部部原理图图上图为5555时时基集成成电路的的内部方方框图，可可以看出出5555时基电电路由两两个比较较器和，一个个晶体管管，三个个分压电电阻，一一个R-S触发发器和

19、一一个功率率输出电电路构成成。上限比较较器的同同相输入入端6脚脚称为复复位端RR，当RR端的点点位高于于的反相相输入端端的点位位=（22/3）时，输出为“1”，使后随R-S触发器复位，输出端3脚Vo为逻辑“0”，电路处于复位状态。下限比较器的反相输入端2脚称为置位触发端，当的电位低于A2同相端的电位=（1/3）时，输出为“1”，电路处于置位状态。R-S触发器处于置位状态时，Vo=“1”，BG管截止， 7脚对地断开，允许外部电容充电；当R-S触发器处于复位状态时，Vo=“0”，BG管导通， 7脚对地相当于短路，外部电容通过BG管放电。5脚为外部电压控制端，用于施加控制电压。4脚是R-S触发器的优

20、先复位端，只要为“0”，实际上0.7V时，无论R和S端处于什么点位,输出端Vo都为“0”，电路处于强制复位状态。4.2电电压取样样单元元元件选择择要求在RR2两端端取出约约40VV的交流流电压，占占供电电电压（2220VV）的十十一分之之二，故故选:，。整流二二极管选选用2CCZ555B,滤滤波电容容:，。因为是是半波整整流电容容滤波，电电容两端端的电压压：，设二极极管 的的工作电电流：，又要求求，可计算算出：，可取。要求，因因为CMMOS与与非门的的电源电电压由直直流电源源的F端端供给，即即,所以以，以此此为据，可可选择，的电位位器。选选,。4.3延延时电路路元件选选择选，可以以计算出出的范

21、围围，在图图3中，。当时，可可选用4470的的固定阻阻值与11.5的的电位器器串联。，。4.4直直流稳压压电源元元器件的的选择选。变压压器T的的选择：。因整流流滤波电电路为全全波桥式式且电容容滤波，所所以变压压器次级级电压，取.选电电源变压压器为初初级输入入2200V交流流电压，次次级电压压为300V、电电流为00.1AA。二极极管选用用2CZZ55BB.电容的选选择：，。三极管管的选择择：选33DG1100BB,和选3DDG1330B.以上电阻阻均选用用RJ00.255W的金金属膜电电阻，电电位器均均选用稳稳定性较较好的小小型电位位器。5 电电路的仿仿真此次仿真真使用的的是prretuuse

22、仿仿真软件件，电路路的仿真真总图如如下. 此次仿仿真电路路中没有有接入电电灯泡，而而是用两两个发光光二极管管来做指指示灯，通通过发光光二极管管的发光光或熄灭灭来指示示继电器器的工作作状态。图5.11 仿真真电路总总图当才上电电时，继继电器处处于断开开状态，红红色发光光二极管管D1点点亮，红红色发光光二极管管D3点点亮。绿绿色发光光二极管管D4不不亮，大大约255S后，继继电器吸吸合。红红色发光光二极管管熄灭，绿绿色发光光二极管管D4点点亮。调调节可变变电阻RRV1。使使LM3339 5,66脚的电电压增大大，打凋凋到大于于7.99V时，继继电器断断开，此此时，红红色二极极管D33点亮，其其余的

23、都都熄灭，再再调节RRV1是是LM3339 5,66脚电压压减小，当当凋到66.5VV时，继继电器再再次断开开，此时时，同上上。下面为输输入不同同电压所所得到的的不同的的仿真结结果图：图5.22 电压压正常时时的仿真真结果图5.33电压正正常时的的参数当然后调调节变阻阻器，使使电路过过欠压时时，5555时基基电路55,6脚脚输出高高电平，33叫输出出地电平平，三极极管Q11截止，继继电器断断开，仿仿真结果果如下图图：图5.44 过欠欠压时的的仿真结结果图5.55过欠压压时的参参数设定定所需原件件参数一一览表：6 设计心得得体会通过本次次模电课课程设计计的学习习，我学学会了运运用软件件去设计计电

24、路图图并且进进行相应应的仿真真训练，了了解了电电冰箱的的相关工工作原理理，了解解了家电电延时保保护器的的生成与与应用。而而且本次次课程设设计也使使我加深深了对模模电理论论知识的的理解，而而且进一一步的将将理论应应用在实实际生活活中。同同时成功功的使用用电烙铁铁进行了了实物焊焊接，制制造出了了家电延延时保护护器保护护器相对对应的实实物模型型。这次使用用preetusse来进进行电路路仿真，我我们着实实遇到了了不少的的麻烦，不不过通过过我们一一次次调调试，一一次次试试验，最最终取得得了成功功。也使使我们更更加精通通了prretuuse仿仿真软件件的使用用，更加加坚定了了我们的的信念。通过电路路板的

25、焊焊接，也也提升了了我的动动手能力力，为以以后的单单片机学学习奠定定了一定定的基础础。也增增强了我我做事的的勇气和和信心。使使我相信信，只要要自己认认真去做做了，用用心去思思考了，没没有什么么事情是是那么的的难办的的。同时，这这次课程程设计也也让我体体会到了了自己动动手的乐乐趣，培培养了我我对专业业学习的的兴趣，激激发了我我对模电电及相关关方面的的学习热热情，让让我受益益匪浅。参考文献献1 孙余凯凯 稳压电电源设计计与技能能实训教教程 电电子工业业出版社社 200072 童诗白白 模拟电电子技术术基础 高等等教育出出版社 200033 武予鲁鲁 电动机机及其保保护装置置的工作作原理与与使用 煤炭炭工业出出版社 200024 陈生贵贵 电力系系统继电电保护 重庆庆大学出出版社 200035熊熊幸明电电工电子子实训教教程 清华大大学出版版社 2200776 周惠潮潮 常用电电子器件件及典型型应用 电子子工业出出版社 200077 阎石 数字字电子技技术基本本教程 清华大大学出版版社 220077本科生课课程设计计成绩评评定表姓 名性 别专业、班班级课程设计计题目：课程设计计答辩或或质疑记记录：成绩评定定依据：最终评定定成绩（以以优、良良、中、及及格、不不及格评评定） 指导导教师签签字： 年 月 日