[畢業(yè)論文]電冰箱保護(hù)器的設(shè)計(jì)A

1、目     錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)和指標(biāo)要求2二、設(shè)計(jì)框圖及整機(jī)概述3三、各單元電路的設(shè)計(jì)方案及原理說明3四、仿真調(diào)試過程及結(jié)果分析6五、設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試中的體會9六、對本次課程設(shè)計(jì)的意見及建議10七、參考資料10八、附錄11附件1 整機(jī)邏輯電路圖11附件2 元器件清單12一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1、設(shè)計(jì)時間：2010.7.52010.7.92、地點(diǎn)：i4043、課程設(shè)計(jì)題目：電冰箱保護(hù)器的設(shè)計(jì)4、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求： 1）設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、設(shè)計(jì)電冰箱保護(hù)器，使其具有過壓，欠壓，上電延遲功能2、電壓在180v250v范圍內(nèi)正常供電，綠燈指示，正常范圍可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)3

2、、過壓，欠壓保護(hù)：當(dāng)電壓低于設(shè)計(jì)允許最低電壓或高于設(shè)定允許最高電壓時，自動切斷電源，且紅燈指示2）設(shè)計(jì)參數(shù)1、上電，過壓，欠壓保護(hù)或瞬時斷電時，延遲min才允許接通電源2、負(fù)載功率3）設(shè)計(jì)要求：1、選取單元電路及元件； 2、設(shè)計(jì)總體電路原理圖；3、整體電路的聯(lián)調(diào)（完成全電路理論設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試 ）；4、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。二、設(shè)計(jì)框圖及整機(jī)概述本電路的電源由220v交流電經(jīng)過變壓器變壓、整流電橋整流，并經(jīng)過7812穩(wěn)壓后提供。其中，u1從整流電橋的輸出端取樣，當(dāng)市電電壓在正常范圍（180v250v）內(nèi)時，電路各部分正常工作；當(dāng)市電電壓超出正常范圍時，控制電路控制繼電器停止工作。555時基電路起控制延

3、時作用。電路組成框圖如下：v上限控制電路（555）定時器負(fù)載繼電器比較器u1v下限圖 1 電路設(shè)計(jì)框圖三、各單元電路的設(shè)計(jì)方案及原理說明 1.電路設(shè)計(jì)方案 1）變壓、整流、穩(wěn)壓本電路先經(jīng)過變壓器變壓t1，變壓系數(shù)為16:1，再經(jīng)過整流電橋d1整流，最后經(jīng)過lm7812穩(wěn) 2）比較器設(shè)計(jì) 電路中l(wèi)m339的兩個比較器和rp2,rp3等組成過電壓,欠電壓檢測電路。3）控制電路控制電路主要由bjtq1、q2和555時基電路組成。其中l(wèi)ed1為電壓指示燈，d2防止電容反相放電，d3對繼電器穩(wěn)壓圖2 電冰箱保護(hù)器原理圖2.電路工作原理 接通電源后,220v交流電經(jīng)變壓器的降壓,整流橋的整流,穩(wěn)壓器781

4、2的穩(wěn)壓后,在rp2和rp3兩端可獲得約12v直流工作電壓.根據(jù)變壓器的變壓系數(shù),調(diào)整電位器rp2和rp3,使市電電壓在正常范圍內(nèi),上,下比較器都輸出高電平,此時vt1導(dǎo)通,電壓指示燈led保持發(fā)亮.因?yàn)閏1兩端初始電壓為0,555時基電路的閾值端6腳為高電平,555時基電路復(fù)位,三極管vt2截止,繼電器k1的常閉觸點(diǎn)保持吸合,電冰箱電源被切斷.然后電源向c1充電,使2,6兩腳電位不斷下降,約經(jīng)過5min,可使電位降至12v電壓的1/3,555時基電路才置位,3腳輸出高電平,vt2導(dǎo)通,繼電器k1通電吸合,其常閉合觸點(diǎn)k-1斷開,電冰箱通電工作.當(dāng)交流電網(wǎng)意外斷電時,c1儲存電荷通過r2,d5

5、迅速泄放,當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電時,電路又要延遲5min左右才向電冰箱供電,從而確保電冰箱壓縮機(jī)不受損壞.當(dāng)市電電壓升高到280v以上,上比較器輸出低電平;市電電壓下降到180v以下,下比較器輸出低電平.只要兩者之一輸出低電平,vt1截止,led熄滅.此時6腳為高電平,555時基電路復(fù)位,輸出端3腳為低電平,電冰箱電源被切斷,從而使電冰箱在電壓過高或過低的情況下自動停止工作,保證了電冰箱能安全工作于規(guī)定的電源范圍內(nèi).當(dāng)電壓恢復(fù)正常時,電路要延遲5min左右才向電冰箱供電.電路原理圖如圖2所示。3.參數(shù)計(jì)算設(shè)變壓器的變壓系數(shù)是16:1,整流后的輸出電壓u31.2×u2, 當(dāng)u1分別為220v,

6、180v,250v時,u2,u3,va的計(jì)算如下: u1 =220 v u2 =220÷16 =13.75 vu3 =1.2×13.75 =16.5 v va =8.25 vu1 =250 v u2 =250÷16 =15.6vu3 =1.2×17.50 =18.75 v va =9.85vu1 ”=180 v u2 =180÷16 =11.25 vu3” =1.2×11.25 =13.5 v va” =6.75 v所以,比較器的上限電壓為10.5v,下限電壓為6.75v.調(diào)節(jié)電位器rp2和rp3,使lm339的5腳電壓為10.5v,

7、8腳電壓為6.75v,從而設(shè)置好比較器的上限和下限電壓值,使電路在280vu1180v能正常工作. 電網(wǎng)由斷電到恢復(fù)供電后,電冰箱要延遲一段時間才能正常工作,此段延時時間tp由ne555的外圍電路c1和 r3決定: tp1.1×r3×c1 因?yàn)殡娐芬笱訒r5分鐘(300秒),設(shè)c1=220f,則r3的阻值計(jì)算如下: r3 = 300 ÷ ( 1.1×220×10-6 ) 1.2×106 四、仿真調(diào)試過程及結(jié)果分析1.仿真的預(yù)期結(jié)果當(dāng)輸入電壓由0跳到正常電壓的范圍內(nèi),此時,d1(綠色)發(fā)光,d2(綠色,負(fù)載)仍不工作,大約經(jīng)過5min的

8、時間才開始工作(發(fā)光),d3(紅色)則與d2相反; 當(dāng)輸入電壓在范圍外恢復(fù)到正常電壓范圍內(nèi)時,工作情況與相同; 當(dāng)輸入電壓在正常范圍內(nèi)跳到電壓范圍外,d1,d2立即熄滅,d3發(fā)光,說明負(fù)載停止工作; 當(dāng)輸入電壓在正常范圍內(nèi)突然停電,所有的發(fā)光二極管都熄滅. 2.由于該方案在multisim軟件中無法正常仿真，因此在protel 99se軟件中對其放真，仿真圖如下：圖3 protel 99se仿真圖1）設(shè)置電源電壓u1為50v，輸出out1、out2值加的電壓差幾乎為0v；2）設(shè)置電源電壓u1為100v，輸出out1、out2值加的電壓差幾乎為0v；3）設(shè)置電源電壓u1為170v，輸出out1、

9、out2值加的電壓差幾乎為0v；4）設(shè)置電源電壓u1為200v，輸出out1、out2值加的電壓差約為10v；5）設(shè)置電源電壓u1為220v，輸出out1、out2值加的電壓差約為10v；6）設(shè)置電源電壓u1為240v，輸出out1、out2值加的電壓差約為10v；7）設(shè)置電源電壓u1為280v，輸出out1、out2值加的電壓差幾乎為0v；8）設(shè)置電源電壓u1為300v，輸出out1、out2值加的電壓差幾乎為0v；8）設(shè)置電源電壓u1為350v，輸出out1、out2值加的電壓差幾乎為0v；3用multisim軟件對令乙方按進(jìn)行仿真，結(jié)果如下j通220v電壓，上電延遲中圖4k如下圖所示輸入

10、220v電壓正常工作中圖5l如下圖輸入250v過壓電壓斷電保護(hù)中圖5如下圖輸入180v低壓斷電保護(hù)中圖6從上圖的仿真結(jié)果中看出該電冰箱保護(hù)器保護(hù)器作性能良好，在過壓、欠壓的情況下能很好的保護(hù)電冰箱，從而使之在無人監(jiān)控情況下正常工作。與此同時實(shí)現(xiàn)了上電的延遲從而更好的保護(hù)了電冰箱。五、設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試中的體會作為一名自動化專業(yè)的學(xué)生，我覺得能做這樣的課程設(shè)計(jì)是十分有意義。在已度過的兩年大學(xué)生活里我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去面對現(xiàn)實(shí)中的各種電子設(shè)計(jì)？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識用到實(shí)踐中去呢？我想做類似的大作業(yè)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺。

11、在做本次課程設(shè)計(jì)的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱了很多次設(shè)計(jì)書和指導(dǎo)書，以及大量的網(wǎng)絡(luò)資料。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，更加符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，一次次翻閱指導(dǎo)書是十分必要的，同時也是必不可少的。通過這次課程設(shè)計(jì)，我了解和學(xué)會了如何使用multisim軟件，并復(fù)習(xí)了對protel 99se軟件的使用。尤其是multisim這個軟件，在以前根本沒聽過，通過學(xué)習(xí)，逐漸學(xué)會了multisim軟件基本的使用方法，也認(rèn)識到其在電路仿真方面的強(qiáng)大功能。另外，課堂上也有部分知識不太清楚，于是我又不得不邊學(xué)邊用，時刻鞏固所學(xué)知識，這也是我作本次課程設(shè)計(jì)的第二大收獲。通過查資料，我們對電冰箱保護(hù)器這一器件有了深刻的了解，把

12、理論應(yīng)用到了實(shí)踐當(dāng)中。整個設(shè)計(jì)我基本上還滿意，由于水平有限，難免會有錯誤，還望老師批評指正。希望答辯時，老師多提些問題，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便課后加以彌補(bǔ)。六、對本次課程設(shè)計(jì)的意見及建議由于只有一周的課程設(shè)計(jì)時間，我們對很多東西都還沒掌握。尤其是對multisim軟件的使用之掌握到皮毛，因此我建議加長課程設(shè)計(jì)的時間，能夠讓學(xué)生的知識和技能更扎實(shí)，穩(wěn)固。另外，我建議實(shí)驗(yàn)室的電腦能夠上網(wǎng)，一邊學(xué)生在時間的過程中能夠隨時查找資料。七、參考資料1任國燕.模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.重慶科技學(xué)院.2008年11月.2康華光.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社.2006年12月.3陳有卿. 實(shí)用555 時基電路300 例 .中國電力出版社. 2005月.4莊俊華,何偉良,張俊紅. multisim 9入門及應(yīng)用. 機(jī)械工業(yè)出版社.2008年3月.八、附錄附錄1附錄2：元器件清單序號編號名稱型號數(shù)量1變壓器12整流橋13d4、d5二極管1n400424r1、r5、r6電阻10 k35vt1/v