課程設(shè)計(jì)電冰箱除臭器

1、 電冰箱電子除臭器設(shè)計(jì)報(bào)告1.設(shè)計(jì)目的（1）進(jìn)一步熟悉和掌握模擬電子電路的設(shè)計(jì)方法和步驟（2）進(jìn)一步理解電冰箱電子除臭器的結(jié)構(gòu)、組成及原理，將理論和實(shí)踐相結(jié)合2.設(shè)計(jì)任務(wù)利用電暈放電使空氣電離，產(chǎn)生大量的空氣負(fù)離子（主要是負(fù)離子）和一定數(shù)量的臭氧，擴(kuò)散后能迅速除去臭味。指標(biāo)要求：（1） 輸入電壓220V交流電，輸出大于1000V高壓進(jìn)行放電；（2） 利用冰箱內(nèi)照明燈控制該裝置的工作啟動(dòng)；（3） 觸電保護(hù)電路設(shè)計(jì)。3.設(shè)計(jì)要求（1）完成全電路的理論設(shè)計(jì)；（2）參數(shù)的計(jì)算和有關(guān)器件的選擇；（3）完成EDA電路搭建及仿真分析：（4）撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告一份，A3圖紙一張。報(bào)告內(nèi)容包括：總體方案的選擇和設(shè)計(jì)，

2、各單元電路的選擇和設(shè)計(jì)，參數(shù)的計(jì)算，系統(tǒng)電路的仿真與分析。4.參考資料（1）高吉祥主編，電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)，北京：電子工業(yè)出版社，2004（2）謝云主編，現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)踐課程指導(dǎo)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003（3）李萬(wàn)臣主編，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)，北京：電子工業(yè)出版社，2001 目 錄第 21 頁(yè) 共 21 頁(yè)摘要 傳統(tǒng)的冰箱“除臭器”是利用活性炭的多孔吸附作用吸附冰箱中的異味。這種除臭器既無(wú)殺菌作用，且需經(jīng)常更換活性炭或整個(gè)制成品，使用很不方便而且增加經(jīng)濟(jì)上的支出。而電子除臭器，是利用電暈放電使空氣電離，產(chǎn)生大量的空氣負(fù)離子和一定數(shù)量的臭氧，擴(kuò)散后能迅速除去臭味而保持食品

3、的原有風(fēng)味，防止交叉串味。同時(shí)臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，具有極強(qiáng)的滅菌、消毒功能，而負(fù)氧離子還能抑制蔬菜、水果內(nèi)部的生化過(guò)程，起到一定的保鮮作用。該電子除臭器集除臭、滅菌、保鮮等功能于一體，具有電路簡(jiǎn)潔、使用方便、耗電極省等特點(diǎn)。  一、電子除臭器設(shè)計(jì)：（1）設(shè)計(jì)理念及作用 使用電冰箱時(shí),必然會(huì)遇到的問(wèn)題是,冰箱內(nèi)所冷藏的各種食品,因交叉感染,久而久之產(chǎn)生一種難聞的惡臭味;其次冰箱內(nèi)0oSC的密封、低溫、高濕環(huán)境是各種嗜低溫細(xì)菌、病毒滋生繁衍的溫床,若食用被這些細(xì)菌病毒污染的生冷食品,有時(shí)會(huì)感染嚴(yán)重的腸道疾病,即所謂的“現(xiàn)代冰箱病”。而目前市場(chǎng)上各式各樣的活性炭、化學(xué)性與植物性除臭劑都是粉

4、劑,其吸附臭味緩慢,且只作用于局部空間,效果小,易飽和潮解,不能殺菌消毒保鮮,壽命短,令人不甚滿(mǎn)意。所以,電子除臭殺菌保鮮器(簡(jiǎn)稱(chēng)電子除臭器)應(yīng)用越來(lái)越普遍。電子除臭器根據(jù)冰箱里產(chǎn)生異味對(duì)冰箱里的空氣進(jìn)行凈化消除異味，并且利用電暈放電原理使空氣電離，產(chǎn)生大量的空氣負(fù)離子和一定數(shù)量的臭氧，負(fù)離子能高效地除塵、滅菌、凈化空氣，同時(shí)還能夠激活空氣中的氧分子而形成攜氧負(fù)離子，活躍空氣分子，改善人體肺部功能，促進(jìn)新陳代謝，增強(qiáng)抗病能力，調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使人精神煥發(fā)、充滿(mǎn)活力等等。臭氧能殺死病毒、細(xì)菌。這樣不僅可以消除異味還能起到消毒殺菌的作用。（2） 原理框圖電感、電容，整流二極管半波整流濾波電路22

5、0V市電推挽振蕩電路發(fā)光二極管發(fā)光 臭氧管工作臭氧、負(fù)氧離子高壓三極管、電感、脈沖變壓器、電阻、電容、雙向觸發(fā)二極管(3)工作原理 電路中，晶體管Vl、V2與電感線(xiàn)圈Wl-W3、脈沖變壓器T、限流電阻器Rl、充電電容器C3、雙向觸發(fā)二極管VD5等組成推挽振蕩電路。 電路原理圖 濾波電感線(xiàn)圈LO、整流二極管VDl與濾波電容器Cl、C2等組成半波整流濾波電路。接通電源，交流220V電壓經(jīng)L0濾波、VDl整流后，在Cl兩端產(chǎn)生+260V左右的電壓，供給推挽振蕩電路。在開(kāi)機(jī)瞬司，Vl導(dǎo)通，由于C3的充電作用，雙向觸發(fā)二極管V3截止。當(dāng)C3兩端的充電電壓升至32V時(shí)，V3被觸發(fā)而導(dǎo)通，使V2導(dǎo)通。在V2

6、導(dǎo)通期間，C3逐漸放電，又使V2截止。Vl導(dǎo)通后，在脈沖變壓器T的作用下，Wl、W2上產(chǎn)生正反饋電壓，此電壓分別加至Vl和V2的基極，使VI和V2交替導(dǎo)通與截止 (即Vl導(dǎo)通時(shí)，V2截止;V2導(dǎo)通時(shí)，Vl截止)，推挽振蕩電路振蕩工作。推挽振蕩電路工作后，在脈沖變壓器T的二次繞組W6上產(chǎn)生脈沖高壓，便臭氧發(fā)生片VG工作，產(chǎn)生臭氧來(lái)殺菌除臭。同時(shí)，發(fā)光二極管VL也點(diǎn)亮工作。 二、除臭原理：（1）電暈放電 電暈放電是氣體介質(zhì)在不均勻電場(chǎng)中的局部自持放電。最常見(jiàn)的一種氣體放電形式。在曲率半徑很小的尖端電極附近，由于局部電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)氣體的 電暈放電示意圖電離場(chǎng)強(qiáng)，使氣體發(fā)生電離和激勵(lì) ，因而出現(xiàn)電暈放電

7、引。其特點(diǎn)為：出現(xiàn)與日暈相似的光層，發(fā)出嗤嗤的聲音，產(chǎn)生臭氧、氧化氮等。 （2）負(fù)離子發(fā)生器： 負(fù)離子發(fā)生器是通過(guò)負(fù)離子發(fā)生器利用脈沖、振蕩電器將低電壓升至直流負(fù)高壓,利用碳毛刷尖端直流高壓產(chǎn)生高電暈,高速地放出大量的電子(e-),而電子無(wú)法長(zhǎng)久存在于空氣中(存在的電子壽命只有nS級(jí)),立刻會(huì)被空氣中的氧分子(O2)捕捉，從而形成負(fù)離子的一種裝置。（3）臭氧和負(fù)離子除臭原理：臭氧具有的強(qiáng)氧化性，有四大功用：滅菌、氧化、脫色、除味；臭氧滅菌具有廣譜性、高效性、環(huán)保性、操作方便、使用經(jīng)濟(jì)和性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。負(fù)離子具有殺菌功能：負(fù)離子發(fā)生器在產(chǎn)生大量負(fù)離子的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生微量臭氧，二者合一更易吸附

8、各種病毒、細(xì)菌，使其產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的改變或能量的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致其死亡。清新空氣、消煙除塵：帶負(fù)電荷的負(fù)離子與漂浮在空氣中帶正電荷的煙霧粉塵進(jìn)行電極中和，使其自然沉積可通過(guò)人為的變壓電場(chǎng)在氣體中產(chǎn)生離子體，使空氣中的氧分子在離子體中反應(yīng)，經(jīng)碰撞合為臭氧分子。3、 電路搭建及仿真分析： 圖1 電冰箱電子除臭器電路圖 打開(kāi)冰箱門(mén)，開(kāi)關(guān)J1閉合，指示燈X1亮，電路開(kāi)始工作，220V交流市電經(jīng)過(guò)半波整流電路和推挽振蕩電路后，脈沖變壓器T的二次繞組4-5上產(chǎn)生脈沖高壓，電離空氣產(chǎn)生大量空氣負(fù)離子和一定數(shù)量的臭氧，除臭殺菌。圖2 電冰箱電子除臭器電路仿真 由仿真結(jié)果，電冰箱電子除臭器開(kāi)始工作后，指示燈亮。220V市電

9、經(jīng)過(guò)電子除臭器后產(chǎn)生1.091KV的高壓。（1）半波整流濾波電路 圖1.0 半波整流濾波電路 接通電源后，交流220V電壓經(jīng)過(guò)L0、D1整流，C1、C2濾波后，在Cl兩端產(chǎn)生+260V左右的電壓，供給推挽振蕩電路。 元件選擇：交流220V電壓源V1（主數(shù)據(jù)庫(kù) POWER-SOURCES AC-POWER變換參數(shù))、5mH電感L0（主數(shù)據(jù)庫(kù) Basic INDUCTOR)、整流二極管D1(主數(shù)據(jù)庫(kù) Diodes DIODE 1N4007)、22uF電容C1（主數(shù)據(jù)庫(kù) Basic CAP-ELECTROLIT)、10nF電容C2（主數(shù)據(jù)庫(kù) Basic CAPACITOR）。 圖1.1 整流濾波仿真

10、結(jié)果 由仿真結(jié)果知，220V交流電經(jīng)過(guò)整流濾波后，在C1兩端產(chǎn)生+252.757V的電壓，供給后面的推挽振蕩電路。（2）推挽振蕩電路 圖2.0推挽電路第一工作區(qū)電壓經(jīng)過(guò)整流濾波后通過(guò)限流電阻R1、R2和整流二極管D2及電容C4，作用于高反壓硅NPN晶體管Q1，使Q1導(dǎo)通，在脈沖變壓器T的作用下，電感L1上產(chǎn)生正反饋電壓，由整流二極管D3組成的反饋電路加至Q1的基極，R3、R5限流。元件選擇：560歐姆電阻R1、R2，1.5K歐姆電阻R3，15K歐姆R5（主數(shù)據(jù)庫(kù) Basic RESISTOR）、整流二極管D2、D3（主數(shù)據(jù)庫(kù) Diodes DIODE 1N4007）、20nF電容C4（主數(shù)據(jù)庫(kù)

11、 Basic CAPACITOR)、 高反壓硅NPN晶體管 Q1（主數(shù)據(jù)庫(kù) Transistors BJT-NPN)、5mH電感L1（主數(shù)據(jù)庫(kù) Basic INDUCTOR)。 圖2.1 推挽電路第一工作區(qū)仿真結(jié)果由仿真結(jié)果，高反壓硅NPN晶體管Q1集電極-發(fā)射極電壓為6.975V，Q1導(dǎo)通，電感L1上產(chǎn)生正反饋?zhàn)饔糜赒1基極后的電壓為209.407V。 圖2.2 推挽電路第二工作區(qū)Ql導(dǎo)通后，由于C3的充電作用，雙向觸發(fā)二極管D6截止。當(dāng)C3兩端的充電電壓升至約32V時(shí)，雙向觸發(fā)二極管D6被觸發(fā)而導(dǎo)通，使Q2導(dǎo)通。在Q2導(dǎo)通期間，C3逐漸放電，又使Q2截止。Q2導(dǎo)通后，在脈沖變壓器T的作用下

12、，L2上產(chǎn)生正反饋電壓，此電壓加至Q2的基極，使Q2導(dǎo)通,R4、R6限流。元件選擇：330nF電容C3（主數(shù)據(jù)庫(kù) Basic CAPACITOR）、雙向觸發(fā)二極管D6（主數(shù)據(jù)庫(kù)Diodes DIAC 1N5760)、 高反壓硅NPN晶體管 Q2（主數(shù)據(jù)庫(kù) Transistors BJT-NPN）、整流二極管D4（主數(shù)據(jù)庫(kù) Diodes DIODE 1N4007）、1.5K歐姆電阻R4、15K歐姆電阻R6（主數(shù)據(jù)庫(kù) Basic RESISTOR）、5mH電感L2（主數(shù)據(jù)庫(kù) Basic INDUCTOR)。圖2.3 推挽電路第二工作區(qū)仿真結(jié)果 由仿真結(jié)果，當(dāng)C3兩端充電電壓至30.08V時(shí)，雙向觸

13、發(fā)二極管D6被觸發(fā)而導(dǎo)通，使Q2導(dǎo)通，在變壓器T作用下電感L2上產(chǎn)生正反饋?zhàn)饔糜赒2基極后的電壓為209.617V。圖2.4 推挽振蕩工作電路在開(kāi)機(jī)瞬司，Ql導(dǎo)通，C3充電，雙向觸發(fā)二極管D6截止。當(dāng)C3兩端的充電至額定電壓后，使Q2導(dǎo)通。在Q2導(dǎo)通期間，C3逐漸放電，又使Q2截止。在脈沖變壓器T的作用下，Ll、L2上產(chǎn)生的正反饋電壓分別加至Ql和Q2的基極，使QI和Q2交替導(dǎo)通與截止 ，推挽振蕩電路振蕩工作。元件選擇：變壓器T（主數(shù)據(jù)庫(kù) Basic TRANSFORMER TS-XFMR2)Q2Q1圖2.5 Q1、Q2交替工作仿真示意圖 由仿真結(jié)果可知，推挽振蕩電路振蕩工作時(shí)，QI和Q2交替

14、導(dǎo)通與截止 (即Ql導(dǎo)通時(shí)，Q2截止;Q2導(dǎo)通時(shí)，Ql截止)。（3）臭氧工作電路 圖5.0 臭氧發(fā)生部分電路推挽振蕩電路工作后，在脈沖變壓器T的二次繞組4-5上產(chǎn)生脈沖高壓，使臭氧發(fā)生片工作（這里用萬(wàn)用表代替臭氧發(fā)生片，測(cè)量其輸出高壓），產(chǎn)生大量負(fù)離子及臭氧來(lái)殺菌除臭。同時(shí)，發(fā)光二極管LED1也點(diǎn)亮工作。元件選擇：整流二極管D5（主數(shù)據(jù)庫(kù) Diodes DIODE 1N4007）、發(fā)光二極管LED1（主數(shù)據(jù)庫(kù) Diodes LED LED-red)、萬(wàn)用表XMM1。圖5.1臭氧發(fā)生部分仿真由仿真結(jié)果知，當(dāng)推挽振蕩電路工作時(shí)，發(fā)光二極管LED1點(diǎn)亮工作，在脈沖變壓器T的二次繞組4-5上產(chǎn)生1.0

15、91KV的脈沖高壓，使臭氧管開(kāi)始工作產(chǎn)生臭氧，并電離出大量的負(fù)離子。四、附錄編號(hào)名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量V1 交流電壓源220V/50Hz1J1開(kāi)關(guān)DIPSW11L0-L3電感 5mH1C1電解電容 22uF1C2電容10nF1C3、C5、C6電容330nF3C4電容20nF1D1-D5整流二極管1N40075D6雙向觸發(fā)二極管1N57601R1、R2電阻5602R3、R4電阻1.5K2R5、R6電阻15K2Q1、Q2高壓反硅NPN晶體管2SC26552T脈沖變壓器TS-XFMR21LEO1發(fā)光二極管LED-red1XMM1萬(wàn)用表15、 心得體會(huì)在大學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，是我們步入社會(huì)參與實(shí)際操作的一次極好的演練。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，設(shè)計(jì)電路，每一個(gè)過(guò)程都讓我學(xué)到了很多，也讓我對(duì)以前學(xué)習(xí)的知