臭氧發(fā)沒生器電路設計

1、四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)設計(論文)題目: 臭氧發(fā)生器電路設計 專 業(yè): 通信技術 班 級: 通技06-2 學 號: 0620059 姓 名: 繆思佳 指導教師: 劉雪亭譚望春 二八年十二月三十日四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書學 生姓 名繆思佳學號0620059班級通技06-2專業(yè)通信技術設計（或論文）題目臭氧發(fā)生器電路設計指導教師姓名職 稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備 注劉雪亭講師四川信息職業(yè)技術學院電子系教望春高級工程師四川九洲電子科技股份有限公計（論文）內容：設計一個臭氧發(fā)生器電路,室內有人時能進行空氣消

2、毒，其每隔30分鐘工作5分鐘；室內無人時進行空氣清新，連續(xù)工作1小時。基本任務:1、完成主電路設計； 2、完成控制電路設計；3、完成遙控電路設計；4、完成電源電路設計。進度安排：第一階段（2008，092008，10）：完成資料的收集；第二階段（2008，102008，11）：完成硬件設計,即完成單元電路及總電路圖的設計和工作原理的敘述，電路性能指標的驗算；第三階段（2008，112008，12）：進行調試、仿真，編寫報告準備答辯。主要參考文獻、資料(寫清楚參考文獻名稱、作者、出版單位)：1 熊建云，王剛，吳曉艷.protel 99 eda 技術及應用.機械工業(yè)出版社，20072 邱寄帆，唐程

3、山.數(shù)字電子技術.人民郵電出版社，20053 周凱.ewb 虛擬電子實驗室.電子工業(yè)出版社，20064 張裕民.模擬電子技術基礎.西北工業(yè)大學出版社，20035 譚博學，苗紅靜.集成電路原理及應用.電子工業(yè)出版社，20036 陳有卿.555時基集成電路原理及應用.機械工業(yè)出版社，2006審批意見教研室負責人：年 月 日備注：任務書由指導教師填寫，一式二份。其中學生一份，指導教師一份。四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書目錄摘要1第1章緒論21.1臭氧的介紹21.2臭氧發(fā)生器簡介31.3臭氧技術產業(yè)發(fā)展前景31.4課題研究的主要內容及意義4第2章設計簡述52.1臭氧發(fā)生器電路設計方案論證52.2設

4、計思路5第3章單元電路設計73.1555定時器簡介73.2單元電路設計、元器件選擇和參數(shù)計算83.2.1主電路的設計83.2.2消毒控制電路的設計93.2.3清新控制電路的設計103.2.4遙控電路的設計113.2.5電源電路的設計12第4章電路性能指標驗算及總體工作原理144.1電路性能指標驗算144.1.1消毒電路性能指標驗算144.1.2清新電路性能指標驗算144.2總體電路工作原理14總結16致謝17參考文獻18附錄19附錄1總體電路圖19附錄2元器件明細表20ii摘要近年來，臭氧技術已在污水處理、醫(yī)學、食品、化工生產、空氣凈化、飲用水殺菌消毒等領域得到廣泛應用，并顯示出很好的發(fā)展前景

5、。然而我國目前工業(yè)型臭氧發(fā)生器絕大多數(shù)為工頻高壓型，效率低、能耗高、濃度低，使得臭氧技術應用的推廣受到阻礙。與工頻臭氧發(fā)生器相比，中、高頻臭氧發(fā)生器具有結構緊湊、臭氧濃度高和低電耗等優(yōu)點，是臭氧發(fā)生器向大型發(fā)展的基本條件。高頻臭氧發(fā)生器控制系統(tǒng)要求具有節(jié)能、高效、性能穩(wěn)定、便于控制的特點，這些都是今后臭氧發(fā)生器發(fā)展的方向。本文設計了一個臭氧發(fā)生器電路，當室內有人時能進行空氣消毒，其每隔30分鐘工作5分鐘；室內無人時進行空氣清新，連續(xù)工作1小時。本文設計主要包括三個部分：控制電路設計、遙控電路設計、電源電路設計。設計中對各個部分的設計思想和參數(shù)進行了分析和計算，證明了該方法的可行性。關鍵詞臭氧；

6、清新；消毒第13頁共21頁第1章緒論1.1臭氧的介紹臭氧（又名三子氧）是一種有草腥味的淡藍色氣體，分子式，分子量48.00，由三個氧原子構成，是氧氣的同素異形體。臭氧是一種強氧化劑，易分解，活潑性強。在酸性介質中，其還原電位僅次于氟，是氯的600倍；易溶于水；在常溫、常壓下分子結構易變；比空氣重，是空氣密度的1.6倍，在空氣中易于沉降擴散。臭氧廣泛存在于自然界中，雷雨過后的空氣有一種“清新”的感覺便是因為雷雨作用于空氣產生了臭氧。臭氧主要功能：1食物凈化由表及里的降解果蔬、糧食中殘留的化肥、農藥等有毒物質，清除肉、蛋中的抗生素、化學添加劑、激素等有害物質，殺滅海鮮中容易引起中毒的嗜鹽性菌，把住

7、病從口入關。2飲用水凈化自來水經(jīng)臭氧處理后是一種優(yōu)質的生飲水。每升水只需通入2分鐘即可去除水中的余氯，殺菌、消毒、去味、去除重金屬，防止致癌物質三氯甲烷的生成，增加水中含氧量，自制理想純凈的飲用水。3消毒滅菌將清洗后的餐飲用具放入水中通入20分鐘，可去除洗滌劑殘留物，殺滅細菌、病毒，替代電子消毒柜，避免餐飲用具傳染疾病。還可對衣物、毛巾、抹布、襪子等進行水介質消毒、除味。4空氣凈化將臭氧排氣管掛在1.7米以上高度，排放20-30分鐘，即可有效去除室內煙塵或裝飾材料的異味，降塵滅菌，增加空氣含氧量，清新空氣，讓您在家中享受到雨后森林般清新的空氣。1.2臭氧發(fā)生器簡介按臭氧產生的方式劃分，目前的臭

8、氧發(fā)生器主要有三種：一是高壓放電式，二是紫外線照射式，三是電解式。1高壓放電式臭氧發(fā)生器是使用一定頻率的高壓電流制造高壓電場，使電場內或電場周圍的氧分子發(fā)生電化學反應，從而制造臭氧。這種臭氧發(fā)生器具有技術成熟、工作穩(wěn)定、使用壽命長、臭氧產量大等優(yōu)點，所以是國內外相關行業(yè)使用最廣泛的臭氧發(fā)生器。2紫外線照射式臭氧發(fā)生器是使用特定波長的紫外線照射氧分子，使氧分子分解而產生臭氧。由于紫外線燈管體積大、臭氧產量低、使用壽命短，所以這種發(fā)生器使用范圍較窄，常見于消毒碗柜上使用。3電解式臭氧發(fā)生器通常是通過電解純凈水而產生臭氧。這種發(fā)生器能制取高濃度的臭氧水，制造成本低，使用和維修簡單。但由于電極使用壽命

9、短、臭氧不容易收集等方面的缺點，其用途范圍受到限制。目前這種發(fā)生器只是在一些特定的小型設備上或某些特定場所內使用，不具備取代高壓放電式臭氧發(fā)生器的條件。1.3臭氧技術產業(yè)發(fā)展前景臭氧技術產業(yè)屬新興朝陽產業(yè)，應用范圍極廣，產品開發(fā)潛力大。國際上臭氧技術生產企業(yè)仍處于百家爭鳴階段，沒有名牌，沒有大企業(yè)壟斷，因此極易涉足。從技術上看，一些基本的關鍵技術已解決，只要開拓思路很容易開發(fā)一系列適合銷路的產品。國內臭氧技術與國外存在差距，但趕超國際水平的技術難度并不高。而且國外產品側重于水處理設備和空氣凈化產品，在水處理方面，國外一些面向家庭的臭氧技術產品主要側重于對水質的改善，而對臭氧化水的各種用途沒有作

10、為產品的重點，并且尚未涉足國內市場，正是國內臭氧技術產業(yè)發(fā)展的大好時機。臭氧技術產品功能強，產品新穎，屬高科技產品。而且國內市場幾乎尚未開發(fā)，潛力極大，通過適當?shù)男麄魇侄巫屓藗冋J識臭氧產品，可以迅速占領國內市場。同時還可以利用家用小型產品打入國際市場。因此，抓住時機發(fā)展臭氧技術產業(yè)必然可以獲得極大的投資收益。目前已實際應用的臭氧產品有自來水處理系統(tǒng)、可移動飲用水處理系統(tǒng)、各種臭氧機、礦泉水處理系統(tǒng)、臭氧洗衣機、溫泉處理系統(tǒng)、臭氧型冰箱、游泳池水凈化系統(tǒng)、醫(yī)用臭氧機及附屬產品、臭氧廢舊輪胎處理系統(tǒng)、臭氧水機空氣凈化除臭裝置等，應用領域遍及水處理、空氣凈化、各種場合消毒、家庭生活、食品、倉儲運輸、

11、醫(yī)療、飲料加工等。1.4課題研究的主要內容及意義本課題研究的主要內容是設計一個小型的室內臭氧發(fā)生器電路，它要求室內有人時能進行空氣的消毒；室內無人時進行空氣的清新。它包括由振蕩電路、功率放大電路、升壓變壓器組成的主電路；由555定時器構成的空氣“清新”、“消毒”時控電路；由555定時器和雙d觸發(fā)器構成的遙控發(fā)送、接收電路；由集成塊w7812和橋式整流二級管、變壓器構成的電源電路。通過此次的設計不光可以深入的了解臭氧發(fā)生器的工作原理，而且更能夠培養(yǎng)自身綜合運用所學知識，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題的能力。第2章設計簡述2.1臭氧發(fā)生器電路設計方案論證方案一：本次設計可以利用單片機ht46r23

12、2作為控制器設計臭氧發(fā)生器電路。臭氧發(fā)生器中產生臭氧的電源可采用全橋逆變電路，單片機輸出信號對電源電壓的幅值進行控制。充分利用單片機上的資源實現(xiàn)臭氧發(fā)生器的無線射頻遙控、鍵盤控制、led顯示等功能，使臭氧發(fā)生器產生臭氧，但涉及編程實現(xiàn)起來非常復雜。方案二：進而考慮到用模擬電路以及數(shù)字電路的知識設計臭氧發(fā)生器電路，根據(jù)設計要求很容易想到整個電路包括控制電路設計、遙控電路設計、電源電路設計，而這些電路設計實踐起來非常簡單，并且容易滿足設計要求。從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，成本較低，更容易實施，故采用了方案二。2.2設計思路1根據(jù)設計的需要，選擇555定時器作為該電路的核心

13、器件；2主電路由振蕩頻率f = 20khz30khz的振蕩電路，功率放大電路和電壓比為10/3000的升壓變壓器組成；3用555定時器構成空氣“消毒”、“清新”時控電路；4用555定時器和雙d觸發(fā)器構成遙控發(fā)送、接收電路；5用集成塊w7812和橋式整流二級管、變壓器構成電源電路，提供220v的交流電壓；6本設計電路的總原理框圖如圖2-1所示。圖2-1設計總原理框圖本設計主要由振蕩電路、功率放大電路來控制放電器件的工作；由“消毒”控制電路來實現(xiàn)室內有人時每隔30分鐘工作5分鐘的功能；由“清新”控制電路來實現(xiàn)室內無人時連續(xù)工作1小時的清新處理功能；由遙控發(fā)射和接收電路來實現(xiàn)遙控功能。第3章單元電路

14、設計3.1555定時器簡介這次的整個設計中，單元電路均以555定時器為中心來完成各自的功能。對于555定時器，我們并不陌生，它由三個阻值為5的電阻組成的電阻分壓器、兩個電壓比較器和、基本rs觸發(fā)器、集電極開路的放電三極管vt以及緩沖器等組成。555定時器的組成框圖和電路的引腳排列如圖3-1 a)、b)所示。a）電路組成框圖1 82 7 5553 64 5gnd d out th cob）電路引腳排列圖3-1電路組成框圖和引腳排列其555定時器的工作原理為：當5腳懸空時，比較器和的比較電壓分別為2/3和1/3。1當6腳的電壓大于2/3，2腳的電壓大于1/3時，比較器輸出低電平，輸出高電平，基本r

15、s觸發(fā)器被置0，放電三極管t導通，輸出端out為低電平；2當6腳的電壓小于2/3，2腳的電壓小于1/3時，比較器輸出高電平，輸出低電平，基本rs觸發(fā)器被置1，放電三極管t截至，輸出端out為高電平；3當6腳的電壓小于2/3，2腳的電壓大于1/3時，比較器輸出高電平，也輸出高電平，即基本觸發(fā)器r=1，s=1，觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路亦保持原狀態(tài)不變。由于閥值輸入端（th）為高電平（2/3）時，定時器輸出低電平，因此也將該端稱為高觸發(fā)端；由于閥值輸入端（）為低電平（1/3）時，定時器輸出高電平，因此也將該端稱為低觸發(fā)端。如果在電壓控制端（5腳）施加一個外加電壓（其值在0之間），比較器的參考電壓將發(fā)生變

16、化，電路相應的閥值、觸發(fā)電平也將隨之變化，并進而影響電路的工作狀態(tài)。另外，為復位輸入端，當為低電平時，不管其它輸入端的狀態(tài)如何，輸出out為低電平，即的控制級別最高。正常工作時，一般應將其接高電平。綜上所述，列出555定時器的功能表為：表3-1555定時器的功能輸入輸出thoutvt××00導通2/31/310導通2/31/31不變不變2/31/311截止3.2單元電路設計、元器件選擇和參數(shù)計算3.2.1主電路的設計本設計振蕩、功放部分的方案如圖3-2所示：選用555組成多諧振蕩器，振蕩頻率為： (3-1)首先肯定= 2000pf，取振蕩頻率= 25khz，若取3，則可計算

17、出的阻值應為12.9，選取標稱值為13的電阻。三極管選用9013，二極管選用1n4007。其余元件參數(shù)為：的容量為0.01f，的阻值為300，的阻值為10k，為10匝，為3000匝。圖3-2振蕩、功放電路3.2.2消毒控制電路的設計“消毒”控制電路根據(jù)要求采用占空比1：7的多諧振蕩器，即5min輸出高電平，30min輸出低電平，交錯循環(huán)。這里采用555定時器和電阻、以及二極管、組成振蕩電路，如圖3-3所示。剛通電時，由于上的電壓不能躍變，即2腳起始為低電平，3腳呈高電平。晶體管飽和導通，繼電器ka線圈通電，其動合觸點閉合，可以接通振蕩、功放、升壓電路工作，生成臭氧。以后通過、對充電，充電時間為

18、： (3-2)若先確定為1000，則 (3-3)取標稱值為430的電阻。當上的電壓充到闕值電平2/3時，3腳轉呈低電平，三極管截止，ka線圈失電，動合觸點復位斷開，停止發(fā)出臭氧。在3腳為低電平后，通過、及555定時器內部的放電管放電，放電時間為： (3-4)前面已確定為1000，則 (3-5)取標稱值為2.7的電阻。另外，為基極限流電阻，并聯(lián)在ka線圈兩端，可以在三極管關斷時，形成續(xù)流通路，避免晶體管上出現(xiàn)高電壓造成擊穿，起到保護作用。圖3-3“消毒”控制電路3.2.3清新控制電路的設計“清新”控制電路為單穩(wěn)延時電路，采用555定時器組成單穩(wěn)態(tài)電路是比較方便的，如圖3-4所示。單穩(wěn)態(tài)電路的暫態(tài)

19、過程為1h，555定時器的2腳要求低電平觸發(fā)，因此加一級晶體管反相器?；鶚O通過微分電路加入高電平時555定時器觸發(fā)，3腳輸出高電平（暫態(tài)）1h后翻轉為低電平（穩(wěn)態(tài)）。在這一過程中通過進行充電、放電，因此，單穩(wěn)態(tài)的暫態(tài)時間為： (3-6)由于延時時間比較長，取值比較大，取=2000，則 (3-7)選用標稱值為1.6的電阻。圖3-4“清新”控制電路3.2.4遙控電路的設計遙控電路對設計要求不高，即可用現(xiàn)有的電路和環(huán)節(jié)稍加改造即可。遙控發(fā)送電路如圖3-5所示：以555定時器為核心，組成施密特觸發(fā)器，按下按鈕，從555的3腳輸出的脈沖電平驅動紅外發(fā)光二極管led發(fā)出紅外脈沖信號。圖3-5遙控發(fā)送電路對

20、于接收電路，這里如圖3-6所示：當vtl接收到紅外線時，555的3腳輸出高電平，其脈沖與照射時間相等，發(fā)光管led閃亮一下，表示開關已接收到遙控指令，此正脈沖直接加到a1的計數(shù)端cp端，它對脈沖上升沿有效，所以a1輸出端q狀態(tài)翻轉一次，設初值時q端即第1腳原先為低電平，現(xiàn)突變?yōu)楦唠娖?，導通，繼電器ka吸合，被控電器通電工作。需要關機時，只要再照射一下vtl，ic的3腳又輸出一個脈沖，a1又翻轉一次，q端輸出低電平，截止，ka釋放，被控電器斷電停止工作。、組成上電自清零電路，電路初次通電時，因兩端電壓不能突變，a1的r端為高電平，故電路自復位，q端輸出低電平，從而保證被控電器不會因為電網(wǎng)停電后突

21、然又來電而自動重開機。元件的選擇：a1選用cd4013型雙d觸發(fā)器cmos數(shù)字集成電路。選用9013型硅npn小功率晶體管，要求300。vtl選用3du5型光敏晶體管。選用1n4007型硅開關二極管。led選用普通紅色發(fā)光二極管。用來調節(jié)光控靈敏度，可用ws型有機實體微調電位器；、選用1/8w碳膜電阻器。用cc1型高頻瓷介電容器，、用普通ct1型瓷介電容器。ka選用jzc-32f、dc12v小型中功率電磁繼電器，其觸點容量為3a、ac250v。圖3-6遙控接收電路3.2.5電源電路的設計電路對電源的要求不高，采用20w25w變壓器，將220v交流電變成15v，經(jīng)橋式整流、電容濾波，在經(jīng)過三端穩(wěn)

22、壓器w7812穩(wěn)壓，輸出12v直流電壓供給各單元電路。如圖3-7所示，w7812最大輸出電流為2a，已經(jīng)足夠給電容供電了。其中選用1n4007型硅整流二極管。圖3-7電源電路第4章電路性能指標驗算及總體工作原理4.1電路性能指標驗算4.1.1消毒電路性能指標驗算“消毒”電路中取1000的普通電容，取阻值為428.6的碳膜電阻，取阻值為2.7的碳膜電阻，由公式(3-2)計算出電容的充電時間為： (4-1)由公式(3-3)計算出電容的放電時間為： (4-2)經(jīng)驗算電容取1000的普通電容，取阻值為428.6的碳膜電阻，取阻值為2.7的碳膜電阻。4.1.2清新電路性能指標驗算“清新”電路中取2000

23、的普通電容，取阻值為1.6的碳膜電阻，由公式(3-4)計算出單穩(wěn)態(tài)維持時間為： (4-3)經(jīng)驗算電容取2000的普通電容，取阻值為1.6的碳膜電阻。4.2總體電路工作原理本次設計的總體電路圖見附錄1，它將各單元電路按照設計要求連接起來，其整機工作原理如下：按下遙控發(fā)送電路的按鈕，該電路由紅外發(fā)光二極管led發(fā)出紅外脈沖信號給遙控接收電路。當遙控接收電路接收到紅外信號時，555輸出高電平，發(fā)光二極管閃亮一下并將正脈沖加至a1的cp端，a1輸出端q狀態(tài)翻轉一次，t4導通，繼電器吸合，被控電路通電工作。當室內有人時，將開關打到b點，即消毒電路開始工作，由555定時器構成的多諧振蕩器輸出高電平，導通，

24、繼電器吸合，控制主電路生成臭氧，時間為5min，之后當上電壓值達到2/3，555定時器輸出底電平，截止，繼電器斷開，停止產生臭氧，時間為30min，此過程交錯循環(huán)。當室內無人時，將開關打到a點，由555定時器構成的單穩(wěn)態(tài)延時電路工作，即清新電路開始工作，基極通過微分電路加入高電平時555定時器觸發(fā)進入暫態(tài)，1h后翻轉，此過程主要用于對室內空氣的稀釋。第21頁共20頁總結此次畢業(yè)設計是我從大學畢業(yè)生走向未來重要的一步。從最初的選題、開題、計算、繪圖到完成設計。其間，我不斷的查找資料、請教導師、與同學交流、反復修改圖紙，在每一個過程中對自己的能力進行充實和提高。通過這次實踐，我了解了臭氧發(fā)生器的用

25、途及工作原理，熟悉了電子產品的設計步驟，鍛煉了電子設計實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設計能力。它是對我專業(yè)基礎知識一次實際檢驗和鞏固，同時也是工作前的一次熱身。畢業(yè)設計讓我收獲很多，比如學會了查找相關資料、分析數(shù)據(jù)等，懂得了許多經(jīng)驗公式的獲得是前人不懈努力的成果。同時，也暴露出自己專業(yè)基礎的很多不足之處，比如缺乏綜合應用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解等等。它使我明白自己知識還很淺薄，雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學之路還很長，以后更應該在工作中學習，努力使自己成為一個對社會有所貢獻的人，為中國的電子事業(yè)添上自己的微薄之力。致謝經(jīng)過兩個多月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)完成，作為一個?？粕漠厴I(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及同學們的幫助，想要完成這個設計是難以想象的。在這里首先要感謝我的導師劉雪亭。她平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從查閱資料到設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計等整個過程中都給