电风扇温度控制器30340.pdf

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1、 电气电子综合设计报告 主题电风扇温度控制器 c 科技学院教务处 一、设计任务和要求 电气电子综合设计的主要内容包括理论设计、安装调试、撰写设计总结报告。其中，理论设计包括总体方案选择、单元电路设计、元器件选择和参数计算等步骤，是课程设计的关键环节。安装调试是理论付诸实践的过程。通过安装调试，对电路进行进一步改进，使其达到工程要求的性能指标，并将理论设计转化为实用产品。课程设计的最终要求是撰写设计总结报告，对理论设计内容、组装调试过程和性能指标测试结果进行全面总结，将实践内容提升到理论水平。本次设计评估的主要能力是：a)电气工程与电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、大学物理等。b)项目设计及

2、运营能力 c)团队合作 d)技术文档写作能力 e)PPT 演示和口头表达技巧 所需的工作量包括：1)制作实际成品，现场演示效果。2)学生根据题目进行 PPT 演示和答辩。3)学生提交项目的设计技术文档。二、设计理念 设置电风扇启动时的温度条件，半夜温度下降，电风扇自动停止，保证人们的健康。电风扇温度控制器由电源电路、温度检测电路和 555 时基电路 A2 组成。220V 电压经变压整流稳压后，为 555 控制电路供电，555 控制电路使继电器吸合，使电风扇运转。三、电路原理 1）一般电路图：图 1 电源电路由电源变压器 T、二极管 VD1VD4、三端稳压集成块 A1 和电容器C1C3 组成，可

3、输出稳定的 12V 直流电压供整机使用。温度检测电路由电阻 RP和 RT 组成。RT 是负温度系数的热敏电阻，其阻值随着环境温度的升高而减小。555 时基电路 A2 构成触发延时电路，当触发端 TR（2 脚）的电平低于 5 脚电平的一半时，时基电路置位，3 脚输出高电平，继电器 K 通电吸收，其电击 k-1 闭合，接通电风扇电源，使电风扇运转。此时电路处于暂时稳定状态，正电源通过电阻 R2 对电容 C4 充电，使阈值端 TH（6 脚）的电平继续上升。当上升到复位电平时，电路翻转复位，3 脚输出低电平。，继电器释放，电击 k-1 跳开。电风扇停止运转。目的是使用较小的定时阻容元件 R2 和 C4

4、 来获得较长的定时时间，周期延迟时间可通过下式估算：t=R2C4ln3=1.1R2C4 延长时间约为 50s。使用模式数据。设置延长电路的目的是为了避免电风扇M 在预定温度附近频繁开关的不良现象。温度控制的具体工作过程是：当室温升至预定值时，RtRp，此时 A2 的 2脚电平低于 1/3VDD，电路翻转置位。3 脚输出高电平，继电器K 吸合，电风扇运转。当夜间室温逐渐下降时，RT 的阻值增大，2 脚电平开始上升，大于 1/3VDD。此时电路仍处于瞬态，即 C4 继续充电，电路不会翻转。风扇还在运转。当 C4电压充电到 8V 左右时，电路反向复位，3 脚输出低电平，继电器 K 释放，风扇停止运转

5、。显然，该电路设置的延时电路可以解决室温快速变化时电路在云顶温度附近频繁启停的问题。如果室温再次上升到预定温度，电路可以重复上述过程，自动重启风扇。2）变压器整流部分：图二 220v 电压通过变压器转换成 12v，再经整流二极管整流。C1 的作用：整流电路的输出是脉动直流电，这种电流不能被电气设备使用。电容器的作用是“平峰填谷”，将脉动的直流电转换成比较平滑的直流电，然后通过稳压电路获得。供动力设备使用的“纯”直流电。C2 和 C3 的作用：C2 和 C3 是与电源并联的电容。大电容的高频特性不是很好，而且大电容的电感量大，对于高频信号，电感的阻抗比较大。因此，对于高频信号，我们一般采用小电容

6、进行滤波，大电容与小电容并联，让低频和高频信号都能很好地通过。220V 电压经变压器变压、整流、稳压、滤波后，为 555 控制电路提供稳定的 12V 直流电源。3）临时稳态触发部分：图 3 当输入 Vi（引脚 2）保持高电平时，Ci 相当于断开连接。由于 Rt 的存在，输入 Vi 处于高电平 Vcc。此时，若定时器原状态为 0，则集电极输出（7脚）导通并接地，使电容C 放电，Vc=0，即输入 6 脚的信号为低于 2/3Vcc，此时定时器保持。0 不变。如果定时器原状态为 1，则集电极输出（7 脚）与地断开，Vcc 通过 R2 给 C4 充电，使 Vc 的电位上升。当 Vc 的值高于 2/3Vc

7、c 时，定时器转为 0 状态。结论：当单稳态触发器正常工作时，如果不加输入负脉冲，即 Vi 保持高电平，那么单稳态触发器的输出 Vo 一定是低电平。单稳态触发器工作过程的三个阶段：触发翻转阶段：，引脚 2 的下降沿到来时，其值低于负阈值（1/3Vcc）。由于稳态时Vc 低于正向阈值（2/3Vcc），固定定时器翻转为 1，输出 Vo 为高电平，集电极输出与地断开，单稳态触发器进入临时稳定状态。.暂态维护阶段：由于集电极开路输出（7 脚）与地断开，Vcc 通过 R 向 C 充电，Vc 呈指数上升并趋于 Vcc。从暂时稳定状态开始到 Vc 值达到正阈值（2/3Vcc）之前的时间段为暂态维持时间 t

8、po=t=R2C4ln3=1.1R2C4。回到恢复阶段：当 C 充电至 Vc 值高于正阈值（2/3Vcc）时，由于 Vi端的负尖峰已经消失，Vi值高于负阈值（1/3Vcc），并且定时器翻转到 0，输出为低电平，集电极输出端（引脚 7）接地，瞬态阶段结束。C 通过 7 脚放电，使Vc 值低于正向阈值（2/3Vcc），使单稳态触发器恢复到稳态。图 4 主要组件介绍：整流二极管：整流二极管是将交流电转换为直流电的半导体器件。通常它包含一个带有正负端子的 PN 结。特点：整流二极管利用 PN 结的单向导通特性，将交流电转换为脉动直流电。整流二极管电流大，大部分二极管采用面接触材料封装。整流二极管的外形

9、如图1 所示。此外，整流二极管的参数除了上面介绍的参数外，还包括最大整流电流，是指整流二极管允许的最大电流值。通过很长时间。它是整流二极管的主要参数，是选用整流二极管的主要依据。图 5 负温度系数热敏电阻：NTC 是 Negative Temperature Coefficient 的缩写，意思是负温度系数，一般是指负温度系数较大的半导体材料或元件。所谓 NTC 热敏电阻就是负温度系数热敏电阻。设备。以锰、钴、镍、铜等金属氧化物为主要材料，采用瓷化工艺制造而成。这些金属氧化物材料都具有半导体特性，因为它们在导电性上与锗和硅等半导体材料完全相似。当温度较低时，这些氧化物材料的载流子（电子和空穴）

10、数量较少，因此电阻值较高；随着温度的升高，载流子的数量增加，因此电阻值减小。NTC热敏电阻在室温下的变化在 1001000000 欧姆左右，温度系数为-2%-6.5%。NTC 热敏电阻可广泛用于温度测量、温度控制、温度补偿等。特性曲线：图 6 中继：图 7 特性曲线：图 8 继电器是一种电子控制装置。它有一个控制系统（也称为输入回路）和一个受控系统（也称为输出回路）。它通常用于自动控制电路中。它实际上是用较小的电流来控制较大的一种电流的“自动切换”。因此在电路中起到自动调节、安全保护、转换电路的作用。四、安装调试过程及结果 按照电路图焊接，最好按照元器件的大小进行焊接，先焊小元器件，后焊大元器

11、件，因为如果先焊大元器件，焊接起来很不方便下一个。焊接整流桥时，注意二极管的正负极要与整流桥的组成相匹配。本课程使用的电容器分为电解电容器和独石电容器。电解电容分为正负极，而独石电容不分正负极。焊接 555 芯片座时要特别注意，因为 555 芯片座每 4 个脚之间的距离很小，所以要注意有没有短路，如果有的脚需要接，可以用电线先引出，外接。此外，继电器是焊接的。继电器焊接前，首先要查看它的信息，看它的线圈、常开触点和常闭触点，然后根据自己的需要选择常开触点或常闭触点。该点连接到 220V 电压，因此在处理时要格外小心。最好用的绝缘胶全部包好，如果没有，也可以用绝缘胶带包起来。在调试过程中，需要根

12、据实际情况调整电位器，然后用万用表测量。测量电阻时，先断电，测量前断开电阻两端，因为在电路中，电阻可能与其他电阻并联。实际调试时，我们根据需要计算电路，但测量时没有断开两端电阻，所以总是有误差，达不到预期的效果。我们在调试的时候发现，当热敏电阻温度升高时，3 号可以输出高电平，为继电器吸合，但延时时间到后，继电器没有断开。后来测了一下，6 号脚电压到8.3 就上不去了，C4 的电压不能充电。后来把 5 脚的二极管去掉了。调试时发现当 6 脚电压上升到 2/3VCC 时，继电器释放。满足设计要求。555 单稳态的延迟时间可以通过改变电阻和电容来调节。五、总结 此次电气电子大赛教会了我们很多东西，

13、不仅加深了我们对书本知识的理解，也教会了我们一种态度。理论需要联系实践，当然实践也离不开理论。完成这个电气电子设计过程后，查了很多资料，比如 555 芯片的管脚图，单稳态触发器的连接方法，如何用 4个二极管组成电桥。整改等。在调研的过程中，我们也看到了很多关于 555 芯片的应用实例，也给我们带来了一些有益的启发。理论知识搞定了，接下来就要开始设计了。仿真软件简单实用，容易得到预期结果。但在实际电路连接过程中存在一些问题。比如电位器的阻值远大于电路图中给出的阻值，实际工作时热敏电阻的阻值变化也没有仿真那么简单。我们甚至使用了吹风机。，打火机，空调，冰块，这些东西。这次课程设计也让我再次看到了理

14、论与实践的区别和联系。理论固然重要，但我们需要在实践中发现错误并加以解决，同时还要提高我们的动手能力和实际解决问题的能力。通过这样的设计，我深刻体会到认真严谨的学习态度对我们的重要性。我们不仅要仔细接线，还要结合理论仔细检查和重复实验。这些都是我们自身能力的一种修炼。在以后的学习甚至工作中，很多事情只能靠自己独立思考才能完成，所以我们也要学会认真思考的态度。不管最终结果如何，只要认真参与，一定会有所收获。当我们取得了小小的成功，最终实现了整个电路的功能时，那淡淡的小满足不是几句话就能表达的。因此，我们应该感谢学校和老师给我们这次实践的机会，我们也很荣幸能够认真把握。六、参考 1.朱定华。现代数

15、字电路与逻辑设计M.：清华大学。2006 年 2.康华光。电子技术基础（模拟部分第 5 版）M.：高等教育。2006 年 3.简平。模拟电子技术教程M.：电子工业。2004 年 4.Youqing.555 时基电路原理、设计与应用M.:电子工业.2005 5.康华光。电子技术基础（数字部分第 5 版）M.：高等教育。2006 年 七、附录 附录一：一般电路图 附录二：组件列表 元素 模型 数量 姓名 U1 LM7812 1 三端稳压集成电路 D2 1N4001 4 整流二极管 D1 D2 1N4148 2 硅开关二极管 RP 500k 1 wh5 合成碳膜电位器 逆转录 NTH2074 1 负温度系数热敏电阻 R2 2M 1 碳膜电阻器 C1 470uf 1 CD11-25V 电解电容 C2 100NF 1 CT4 单片电容器 C3 100uf 1 CD11-25V 电解电容 C4 22uf 1 CD11-25V 电解电容 JZC-32F 1 DC 12V 中小功率电磁继电器 吨 220V/15V 8VA 1 电力变压器 U2 东北 555 1