低功耗公廁智能節(jié)水裝置設(shè)置(共24頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY本科畢業(yè)設(shè)計（論文）低功耗公廁智能節(jié)水裝置設(shè)置 學(xué) 院 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動 年級班別 09級（3）班 學(xué) 號 04 學(xué)生姓名 胡文淵 指導(dǎo)教師 袁氫 2013年 5月 8日專心-專注-專業(yè)摘 要隨著社會的發(fā)展，水資源緊缺的問題日益凸顯。保護水資源成為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一部分，因此在生產(chǎn)生活中節(jié)約水資源是尤為重要的。本文采用紅外光電傳感器、555定時器組成的延時電路、繼電器以及電磁閥構(gòu)成了一個公廁自動沖水控制裝置。當(dāng)有人遮擋紅外光電傳感器時，系統(tǒng)將產(chǎn)生一個高電平并保持；當(dāng)人離開時，系統(tǒng)

2、將由高電平變?yōu)榈碗娖剑藭r系統(tǒng)通過對此下降沿進行判斷，并發(fā)出打開電磁閥指令，開始沖水4秒鐘。沖水時以及沖水過后，控制信號始終維持低電平狀態(tài)，等待下一次的遮擋到來。通過固態(tài)繼電器構(gòu)成控制電磁閥的開關(guān)，能夠以弱控強，不需要驅(qū)動電路就可以驅(qū)動電磁閥的開啟與關(guān)閉。關(guān)鍵詞：紅外光電傳感器； 555定時器；自動沖水系統(tǒng)；節(jié)水目 錄1 緒論1.1 課題研究的背景、目的及意義 1.1.1中國水資源現(xiàn)狀水是生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中最活躍、影響最廣泛的要素。它既是生命的源泉，也是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可替代的重要資源。然而中國是個缺水大國，水資源并不豐富，但用水浪費驚人。我國水資源總參為2.81億立方米，在世界上僅次于巴西、前蘇聯(lián)

3、、加拿大、美國和印尼而居第6位。絕對量雖算豐富，但由于人口多，人均水資源占有量卻大大低于世界平均水平，僅列世界第88位。而且隨著人口的迅速增長，人均水資源每年在遞減。從淡水資源看，世界人均占有量為12900立方米，我國僅2695立方米，還不到世界人均占有量的四分之一。 中國已被列入全世界人均水資源13個貧水國家之一。而且分布不均，大量淡水資源集中在南方，北方淡水資源只有南方水資源的14。據(jù)統(tǒng)計，全國600多個城市中有一半以上城市不同程度缺水，沿海城市也不例外，甚至更為嚴(yán)重。目前我國城市供水以地表水或地下水為主，或者兩種水源混合使用，有些城市因地下水過度開采，造成地下水位下降，有的城市形成了幾百

4、平方公里的大漏斗，使海水倒灌數(shù)十公里。由于工業(yè)廢水的肆意排放，導(dǎo)致80以上的地表水、地下水被污染。我國水資源還有幾個特點：一是全國降水在空間和時間的分布上極不平衡，南方水多，北方水少，差別懸殊，歷史上水旱災(zāi)害極為頻繁；二是北方有的地區(qū)人均占有水資源相當(dāng)于世界上最干旱的國家，水豐富的南方卻常常發(fā)生季節(jié)性干旱，使依賴水灌溉的主要農(nóng)作物水稻及一些經(jīng)濟作物用水困難；三是污水排放量大處理率低，全國年排污水363億噸，其中80未經(jīng)處理，使江河湖海和地下水嚴(yán)重污染，水質(zhì)性缺水現(xiàn)象越來越嚴(yán)重；四是缺乏科學(xué)的用水定額和管理，生產(chǎn)耗水量大，水的浪費相當(dāng)普遍，全國工業(yè)用水重復(fù)利用率僅有45%，萬元工業(yè)產(chǎn)值耗水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)

5、高于工業(yè)友達(dá)國家，農(nóng)業(yè)灌溉有效利用率一般只有25至40%。所以，水的問題在我國是很嚴(yán)峻的。城市生活用水和工農(nóng)業(yè)生活用水都要求有穩(wěn)定、可靠的供水。只有合理開發(fā)利用和保護水資源，防治水害，充分發(fā)揮水資源的綜合效益，才能適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的需要。一項調(diào)查預(yù)測表明，我國用水總量將逼近水資源總量，水資源“危機”為期不遠(yuǎn)。嚴(yán)峻的水環(huán)境形勢要求進一步重視水的開發(fā)、利用。保護和水害防治等方面的立法工作，提高人們的節(jié)水、護水意識和“水患意識”，確保更有效地利用水資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。 聯(lián)合國第二次人類住區(qū)大會秘書長曾說：“水將是2l世紀(jì)國際社會爭論最激烈的城市問題?！彼Y源對我國來說是寶貴資源，隨著

6、城市化，現(xiàn)代化的建設(shè)發(fā)展，水資源越來越匱乏，節(jié)約用水已經(jīng)成為我國的基本國策。公共廁所因為數(shù)量多，所以也是用水大戶，由過去的旱廁改為沖水式，就是出于衛(wèi)生文明的需要。單坑水箱式改為按紐式也是為了節(jié)水但不衛(wèi)生，公廁的感應(yīng)式洗手龍頭是為了衛(wèi)生，互不感染細(xì)菌，條溝多位式改為單坑也是為了節(jié)水，但條溝多位式也有其優(yōu)勢，即一箱水可沖多個蹲位，并且建設(shè)成本也低，因此學(xué)校、公共場所等的公廁仍采用條溝式，條溝式公廁由水箱定時沖水，定時長短由放水龍頭的流量大小決定沖水時間的長短。現(xiàn)以我校某教學(xué)樓一公廁為例，水箱的長，寬，（水）深各為56厘米，38厘米，20厘米，容量為0.0426立方米，放滿水需8分鐘，即8分鐘沖一次

7、水，一天（24小時）需沖掉7.67噸水，夜間無人用廁也定時沖水，因此浪費了不少水資源（這也是條溝式改單坑式的原因，但單坑式造價比條溝式高，一箱水沖多個蹲位的優(yōu)勢也取消了），再加上小便也沖水，大約一天（24小時）需沖掉15噸水左右，那么整座教學(xué)樓上的所有廁所一天（24小時）共需75噸水左右。由此可得出結(jié)論，現(xiàn)有的公廁沖水系統(tǒng)說引起的水資源浪費情況是不容忽視的。在水資源如此緊張的今天，致力于公廁沖水系統(tǒng)節(jié)水的研究將是一件非常有意義的事情。1.1.2智能沖廁電路研究的目的及意義用廁是人類最基本的活動之一，因此公廁的產(chǎn)生和發(fā)展也是人類位文明進步的一部記錄史。隨著現(xiàn)代社會的不斷進步和發(fā)展，人們也賦予它更

8、進步的意義和更新穎的內(nèi)容，特別是更加符合環(huán)境保護的要求。例如日本發(fā)明的自動入廁器以及“方便”后可自動噴出暖水清洗、烘干或?qū)⑷梭w排泄物在24小時內(nèi)稀釋成高級復(fù)合肥料的公廁，令世人驚嘆不已。法國杜克思公司推出一種流動式街頭公廁，“方便”后的人們無不為它那內(nèi)部清新無異味以及提供多種服務(wù)所吸引。目前美國的一些公廁向向藝術(shù)化和保健化方向發(fā)展，廁所內(nèi)掛壁畫，放音樂，又將電子技術(shù)引入公廁，使公廁向自動化、智能化發(fā)展。在了解了國外發(fā)達(dá)國家的廁所革命現(xiàn)狀及趨勢之后，我國的發(fā)明革新者也做出了巨大的努力并取得了顯著成果。他們致力于“公廁革命”，從不同的學(xué)科領(lǐng)域出發(fā)改進公廁設(shè)計觀念，提出現(xiàn)代公廁設(shè)計理念不僅要考慮將公

9、廁做成可供旅游欣賞的“景觀小品”，還要考慮環(huán)保、城市的品位和人文關(guān)懷，更為突出的是提出了節(jié)水、環(huán)保的指導(dǎo)思想。從而出現(xiàn)了新一代含有較高科技的公廁，如隨著我國城市地下空間開發(fā)日益受到重視，出現(xiàn)了地下公廁；針對缺水困境和糞便處理難題，出現(xiàn)中水回用公廁，滅菌烘干公廁、太陽能公廁、免沖洗生態(tài)公廁等等。隨著人們的生活越來越多地融入智能化、自動化,環(huán)保與能源短缺等問題也更多地被關(guān)注。尤其是諸如公廁等公共場所實施自動、節(jié)能、環(huán)保的設(shè)備改造也就顯得更加重要。目前我國大部分地區(qū)普遍使用的都是傳統(tǒng)的手按式廁所沖水器，手按式廁所沖水器沖水系統(tǒng)采用的是全機械構(gòu)造,沖水時需要人工手按, 既浪費了時間和水資源, 又因手的

10、接觸而造成不衛(wèi)生, 還會因忘記沖水而造成環(huán)境污染, 為適應(yīng)日益加快的現(xiàn)代生活的節(jié)奏, 節(jié)約水資源, 創(chuàng)造一個干凈、舒適、衛(wèi)生的環(huán)境, 穩(wěn)定、可靠、方便的感應(yīng)式自動沖水系統(tǒng)亟待出現(xiàn)。然而, 一般的感應(yīng)式?jīng)_水系統(tǒng)因其硬件電路的設(shè)計、單片機的選擇及沖水閥門的選擇不是非常恰當(dāng), 會造成制造成本高, 電量消耗大, 易出現(xiàn)誤感應(yīng)、不沖水等不穩(wěn)定因素, 不僅浪費了能源還給使用者造成一些不必要的麻煩?；诖耍覀兂醪皆O(shè)想設(shè)計一種基于人體紅外線探測的自動沖廁系統(tǒng)，以更好地促進“公廁革命”的發(fā)展。本文介紹的是一種利用光電傳感器以及一些外圍控制電路設(shè)計而成的自動沖水裝置，此方案采用紅外傳感器，成本較低、可靠性好，結(jié)

11、構(gòu)簡潔，能有效達(dá)到節(jié)水的目的，可以廣泛應(yīng)用于火車站、飛機場、工廠、公司、學(xué)校、旅游景點等公共場所。此種設(shè)計方案可以達(dá)到環(huán)保、節(jié)能、優(yōu)化控制的目的，同時還可使其適宜實際使用與廣泛推廣。 2 總體方案設(shè)計2.1 總體設(shè)計框架該公廁自動沖水控制裝置有五個模塊組成：紅外檢測模塊、延時電路模塊、開關(guān)電路模塊、電磁閥及電源電路模塊。如圖1.1 紅外檢測模塊電磁閥開關(guān)電路模塊延時電路模塊電源電路圖2.1 系統(tǒng)總框圖2.2 總體設(shè)計思路本設(shè)計的體統(tǒng)框圖如圖2.1所示。電源電路為電路中所有器件提供電能。紅外傳感器模塊通過一個紅外線發(fā)射管以及一個紅外線接收裝置構(gòu)成。一旦紅外傳感器產(chǎn)生高低電平變化（有下降沿到來時）

12、，向555定時器發(fā)出指令后，系統(tǒng)向開關(guān)電路發(fā)出指令打開電磁閥，打開時間由555定時器的延時時間決定，本設(shè)計延時時間確定為4秒左右，達(dá)到延時時間以后，關(guān)閉電磁閥，停止沖水，等待下一時刻沖水信號的到來。該自動沖水系統(tǒng)，在-3040的環(huán)境溫度下可以正常工作，而且為了節(jié)約電能，采用較小的電流進行控制各個模塊，因此低功耗也成為設(shè)計也得到體現(xiàn)。3 光電傳感器檢測電路設(shè)計3.1 紅外技術(shù)的介紹紅外技術(shù)的內(nèi)容包含四個主要部分：紅外輻射的性質(zhì)， 其中有受熱物體所發(fā)射的輻射在光譜、強度和方向的分布；輻射在媒質(zhì)中的傳播特性：反射、折射、衍射和散射；熱電效應(yīng)和光電效應(yīng)等。紅外元件、部件的研制，包括輻射源、微型制冷器、

13、紅外窗口材料和濾光電等。把各種紅外元件、部件構(gòu)成系統(tǒng)的光學(xué)、電子學(xué)和精密機械的組成部分。紅外技術(shù)在軍事上和國民經(jīng)濟中有著廣泛的應(yīng)用。 紅外技術(shù)有很多應(yīng)用，例如在夜晚可以用看見物體的紅外線來確定物體的位置; 用一個紅外線發(fā)射器和一個紅外線接收器在生產(chǎn)上可以計算商品的數(shù)量；軍事上可以用來防止敵人侵入, 當(dāng)紅外線發(fā)射器和接收器被擋住, 警報就會響; 在醫(yī)學(xué)上還可以查看人的病情等等。紅外線計數(shù)器分為對射式和反射式兩種電路。對射式紅外線是一個發(fā)射頭和一個接收頭在中間如有物件通過就遮擋一下光線，輸出脈沖信號觸發(fā)計數(shù)電路；反射式紅外線是把發(fā)射頭和接收頭做在一塊成為一個紅外探頭，當(dāng)探頭前有一個物件出現(xiàn)就把發(fā)射

14、頭的紅外線反射給接收頭，探頭輸出一個脈沖給計數(shù)器計數(shù)。本設(shè)計采用一個紅外發(fā)射管以及一個接收管作為光電傳感器，在無遮擋的情況下，接收管能夠接收到來自發(fā)射管發(fā)射出的紅外信息。一旦發(fā)射管被遮擋，接收管就接收不到信號，當(dāng)遮擋結(jié)束后，電路會產(chǎn)生一個正脈沖。3.2紅外傳感器工作原理如圖3.2所示為紅外檢測電路圖，該電路通過一個發(fā)射管紅外二極管D2發(fā)射紅外信息，接收管Q1接受發(fā)射信息。當(dāng)無人站立時，Q1能接到紅外信息，Q1導(dǎo)通，CP輸出為0；當(dāng)有人時紅外線被遮擋，Q1接收不到紅外線，導(dǎo)致Q1截止，經(jīng)邏輯電路后CP輸出為1，此時系統(tǒng)由低電平變?yōu)楦唠娖?；?dāng)人離開后，Q1再次接收到紅外信息，Q1導(dǎo)通，CP輸出為0

15、，此時即產(chǎn)生了一個下降沿，發(fā)出了一個脈沖控制信號，該信號可以作為555定時器的輸入信號。圖3.2 紅外檢測電路圖如圖3.3是光電傳感器工作時的電平變化。在t=0時刻，表示沒有人時紅外線沒有被遮擋，此時輸出信號保持低電平狀態(tài)。在T1時刻，表示有人時紅外線被遮擋，此時根據(jù)遮擋時間不同，會產(chǎn)生一個持續(xù)的高電平，直到T2時刻人離開，接收管又能夠接收到紅外線，此時產(chǎn)生了一個下降沿，控制信號由高電平轉(zhuǎn)成低電平。T2時刻產(chǎn)生的下降沿即可以作為控制信號的發(fā)出，555定時器接收到此信號后延時一段時間，水閥開始放水。沖水結(jié)束后控制信號保持低電平，并等待下一次的下降沿到來。圖3.3 光電傳感器工作時的電平變化3.3

16、紅外傳感器的選型紅外傳感器在實際中分為三類：漫反射型（檢測距離70米）、反饋反射型（檢測距離5米）、對射型（檢測距離10米）。由于本設(shè)計針對于廁所，因此選擇對射型最為恰當(dāng)，并且檢測距離10米符合設(shè)計要求。具體選擇的型號為對射型NPN，ZYE30-D102NA/D3，直流5-30V供電，響應(yīng)時間小于2ms，指向角3°-10°，可以檢測透明與不透明的物體，工作環(huán)境溫度-25-+55，外殼材料為塑料、金屬。以上參數(shù)完全符合設(shè)計需求。4 延時電路模塊4.1 555 定時器芯片介紹555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為555，用CMOS

17、工藝制作的稱為7555，除單定時器外，還有對應(yīng)的雙定時器556/7556。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在4.5V16V 工作，7555 可在318V工作，輸出驅(qū)動電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。其內(nèi)部構(gòu)造如下圖555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5 腳懸空時，則電壓比較器C1 的同相輸入端的電壓為2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端TR 的電壓小于VCC /3，則比較器C2 的輸出為0，可使RS 觸發(fā)器置1，使輸出端OUT=1。如果

18、閾值輸入端TH 的電壓大于2VCC/3，同時TR 端的電壓大于VCC /3，則C1 的輸出為0，C2 的輸出為1，可將RS 觸發(fā)器置0，使輸出為0 電平。4.2 延時電路分析延時電路模塊圖示為由555 定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，延時時間計算如上式所示經(jīng)實驗得tw 約為4s圖波形（1） 為555 定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作波形，當(dāng)輸出端產(chǎn)生一個低電平時電路開始工作，輸出端產(chǎn)生脈沖信號，電磁閥得到信號后開始沖水，經(jīng)過tw 時間后結(jié)束，并返回原狀態(tài)，一次沖水完成。波形（1) 波形（2)5 開關(guān)電路設(shè)計5.1開關(guān)電路的選擇開關(guān)電路有兩種方案。第一種方案是采用三極管。但是模擬電路的搭建比較復(fù)雜，而且

19、當(dāng)信號通過后，輸出信號作為電磁閥的輸入信號，不能直接驅(qū)動功率比較大的電磁閥，因此還需要在開關(guān)電路后設(shè)計電磁閥的驅(qū)動電路（采用斯密特觸發(fā)器以及運算放大器、三極管、電阻、電容搭建而成），導(dǎo)致后續(xù)電路十分復(fù)雜，而且隨著硬件數(shù)量的增加，會導(dǎo)致成本以及故障點的數(shù)量增加。方案二是采用繼電器作為本系統(tǒng)的開關(guān)。使用繼電器的好處之一是器件可以直接使用，不需要搭建過多的外圍電路。而且最值得關(guān)注的是由于繼電器本身具有大功率三極管、功率場效應(yīng)，可以完成以弱控強的功能，因此電磁閥就可以不用加復(fù)雜的驅(qū)動電路了。這樣大大減少了成本以及工作量。本設(shè)計采用方案二，即用繼電器作為系統(tǒng)的開關(guān)。繼電器是根據(jù)某種輸入信號來接通或斷開小

20、電流控制電路，以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和保護的自動控制電氣。其輸入量可以是電流、電壓等電量，也可以是溫度、時間、速度、壓力等非電量；而輸出量則是出頭的動作或者電路參數(shù)的變化。繼電器一般由輸入感測機構(gòu)和輸出執(zhí)行機構(gòu)兩部分組成。前者用于反映輸入量的變化，后者完成觸點動作（對有觸點繼電器）或半導(dǎo)體元件的通斷（對無觸點繼電器）。繼電器的種類很多，按輸入信號的性質(zhì)分為：電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器等。按工作原理分為：電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器等。按輸出形式分為：有觸點和無觸點兩類。按用途分為：控制用和保護用繼電器等。本設(shè)計采用控制用無觸點的固態(tài)

21、繼電器。所謂固態(tài)繼電器（SSR）是采用固態(tài)半導(dǎo)體元件組裝而成的一縱無觸點開關(guān)。它利用電子元件的電、磁和光特性來完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管、功率場效應(yīng)管、單向可控硅和雙向可控硅等器件的開關(guān)特性，來達(dá)到無觸點、無火花地接通和斷開被控電路。而且固態(tài)繼電器的主要優(yōu)點是使用壽命高、可靠性好、靈敏度高、控制功率小、電磁干擾小。圖5.1 SSR-40DD固態(tài)繼電器實物圖本設(shè)計固態(tài)繼電器選擇SSR-40DD（如圖5.1所示），控制方式為直流，負(fù)載電流可以為10A、25A、40A、50A，復(fù)雜電壓為5-60V直流電壓，控制電壓332V，通態(tài)降壓小于2.3V，控制電流1mA，斷態(tài)時間小于10ms，

22、環(huán)境溫度-30+75，安裝方式為螺栓固定。6 電磁閥外圍電路的設(shè)計由于電磁閥沒有驅(qū)動電路，直接可以使用繼電器開關(guān)進行功率驅(qū)動，因此沒有驅(qū)動電路的設(shè)計。電磁閥通過繼電器開關(guān)直接控制，當(dāng)光電傳感器未發(fā)出指令時，繼電器打開，電磁閥未導(dǎo)通；當(dāng)光電傳感器發(fā)出沖水指令時，555定時器持續(xù)導(dǎo)通10秒左右，此時繼電器收到信號并且吸合，電磁閥獲得開啟電壓，閥門開啟開始沖水。當(dāng)延時時間過后，555定時器不再發(fā)出信號，繼電器隨即關(guān)閉，導(dǎo)致放水閥關(guān)閉。如圖6.1為繼電器與電磁閥的電路連接圖。繼電器為5V供電。圖6.1 繼電器與電磁閥連接電路圖在實際中電磁閥選擇功率為2W的銅合金水用電磁閥（如圖6.2所示），型號2W-

23、08-05，連接方式為螺紋，公稱通經(jīng)為2分-2寸，流動方向為單向，壓力環(huán)境為常壓，工作溫度在-1555。圖6.2 2W-08-05電磁閥實物圖7 電源電路模塊7.1 7805芯片的介紹 7.1.1 芯片概述電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78 ×× 系列和負(fù)電壓輸出的79××系列。顧名思義，三端IC 是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，別是輸入端、接地端和輸出端。圖7.1.1為7800系列相關(guān)參數(shù)。 圖7.1.1 用78/79系列三端穩(wěn)壓IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠

24、、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的78 或79 后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7805 表示輸出電壓為正5V。圖7.1.2為7805引腳圖 圖7.1.27.1.2 工作原理及注意事項7805 輸出電壓為正5V 具有，穩(wěn)壓I C 型號中的78 系列，過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜，可以用來做電路的穩(wěn)壓電源。焊接時要注意三端集成穩(wěn)輸出和接地端絕不能接錯，否則容易燒壞。電路的輸入，一般三端集成穩(wěn)壓電路的最小輸入、輸出電壓差約為3V 否則，不能輸出穩(wěn)定的電壓，7805 輸入端和輸出端之間的電壓差允許在3- 13V 即經(jīng)變壓器變壓、，二極管整流、電

25、容器濾波后的電壓應(yīng)比穩(wěn)壓值要高。當(dāng)制作中需要一個能輸出1.5A以上電流的穩(wěn)壓電源，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來，使其最大輸出電流為N 個1.5A，但應(yīng)用時需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號的產(chǎn)品，以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個別集成穩(wěn)壓電路失效時導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。7.2 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計介紹直流電源是本裝置的能量源，為裝置的芯片和電路提供電能。作為常用的器件我們要利用220V50Hz 交流電，將它轉(zhuǎn)化為我們所需的+5V 的直流電。220V 交流電經(jīng)過變壓器降壓成12V 經(jīng)過橋式整流器整，C1 流、濾波，成為約14V直流電，再經(jīng)三端穩(wěn)壓集

26、成電路7805 穩(wěn)壓，形成5V 穩(wěn)定直流電源。電源變壓器：將交流電網(wǎng)電壓U1 變?yōu)楹线m的交流電壓U2。整流電路：將交流電路U2 變?yōu)槊}動的直流電壓U3。濾波電路：將脈動的直流電壓U3 轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷篣4。穩(wěn)壓電路：清除電網(wǎng)波動及負(fù)載變化的影響，保持輸出電壓Uo 的穩(wěn)定電路如圖7.2 圖7.2本例中的整流電路為橋式整流電路（BRIDGE RECTIFIERS）橋式整流電路利用四個二極管，兩兩對接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出；輸入正弦波的負(fù)半部分時，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。橋式整流器對輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。橋式

27、整流是交流電轉(zhuǎn)換成直流電的第一個步驟。濾波電路中當(dāng)U2 為正半周并且數(shù)值大于電容兩端電壓Uc 時，二極管D1 和D3 管導(dǎo)通，D2 和D4 管截止，電流一路流經(jīng)負(fù)載電阻RL，另一路對電容C 充電。當(dāng)Uc>U2，導(dǎo)致D1 和D3 管反向偏置而截止，電容通過負(fù)載電阻RL 放電，Uc 按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。當(dāng)U2 為負(fù)半周幅值變化到恰好大于Uc 時，D2 和D4 因加正向電壓變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，u2 再次對C 充電，Uc 上升到U2 的峰值后又開始下降；下降到一定數(shù)值時D2 和D4 變?yōu)榻刂?，C 對RL 放電，Uc 按指數(shù)規(guī)律下降；放電到一定數(shù)值時D1 和D3 變?yōu)閷?dǎo)通，重復(fù)上述過程。得到的如圖7.3 的波形再通過由穩(wěn)壓管組成的穩(wěn)壓電路進行穩(wěn)壓控制形