電工課程設計

1、 廣東石油化工學院電工電子實驗中心 題目 家庭照電路的設計 班級 裝控12 學號 姓名 指導教師 莫琦 時間 2014.03.03 2014.03.08 電工電子技術課程設計任務書姓名： 班級 ： 裝控 指導老師： 莫琦 設計課題：家居照明系統(tǒng)/自來水開關控制器設計任務與要求根據應用電路的功能，確定封面上的題目，然后完成以下任務：1.電度表一直到照明設備是一個完整的系統(tǒng)，對家庭照明電路有一個總體的概述； 2.要設計施工圖（電工人員可以根據你的圖紙進行施工），需要對施工圖有必要的說明； 3.要分析過程，包括用電量的估算，電表，空氣開關，控制開關，照明設 備的規(guī)格型號，配線的規(guī)格，安裝的位置等；

2、4.列出標準的元件清單； 5.最后統(tǒng)計估算出的工程總造價6.簡單分析自來水開關控制的原理設計步驟1、 查閱相關資料，開始撰寫設計說明書；2、 先給出總體方案并對工作原理進行大致的說明；3、 依次對各部分分別給出單元電路，并進行相應的原理、參數分析計算、功能以及與其他部分電路的關系等等說明；4、 列出標準的元件清單；5、 總體電路的繪制及總體電路原理相關說明；6、列出設計中所涉及的所有參考文獻資料。參考文獻（1）百度百科（2） 百度知道（3）淘寶（4）百度文庫 目錄一、家庭電路組成部分的功能1二、設計總體思路3（一） 家庭照明安置圖3（二） 各個房間的安裝思路3（三） 電路總圖分析9三、元件清單

3、10四、自來水開關10（一） 紅外線發(fā)射11（二） 紅外線接收12（三） 時間延長13（四） 直流電源14一、家庭電路組成部分的功能       1、電能表 電能表的作用是測量電路消耗了多少電能，計量每單位消耗的電能值，也就是度或者千瓦時，電能表常見的有感應式機械電度表和電子式電能表。漏電開關的動作原理是：在一個鐵芯感應式機械電度表其工作原理為：根據電磁感應原理，電表通電時，在電流線圈和電壓線圈產生電磁場，在鋁盤上形成轉動力矩，通過傳動齒輪帶動計度器計數，電流電壓越大，轉矩越大，計數越快，用電越多。鋁盤的轉動力矩與

4、負載的有功功率成正比。   電子式電度表是利用電子電路/芯片來測量電能；用分壓電阻或電壓互感器將電壓信號變成可用于電子測量的小信號，用分流器或電流互感器將電流信號變成可用于電子測量的小信號，利用專用的電能測量芯片將變換好的電壓、電流信號進行模擬或數字乘法，并對電能進行累計，然后輸出頻率與電能成正比的脈沖信號；脈沖信號驅動步進馬達帶動機械計度器顯示，或送微計算機處理后進行數碼顯示。   在安裝電能表時，進戶電源線在允許的范圍內線徑越大越好，有條件建議使用單相電纜。必須安裝在戶外。進戶電源線必須套絕緣管。下列場合不允許安裝電能表，

5、0;在易燃易爆的危險場所；有腐蝕性氣體或高溫的危險場所； 有磁場影響及多灰塵的地方。 2、閘刀 閘刀開關是一種手動配電電器。主要用來隔離電源或手動接通與斷開交直流電路，也可用于不頻繁的接通與分斷額定電流以下的負載，如小型電動機、電爐等。閘刀刀開關是最經濟但技術指標偏低的一種刀開關。閘刀開關也稱開啟式負荷開關。 使用閘刀開關時應注意要將它垂直的安裝在控制屏或開關扳上，不可隨意擱置；進線座應在上方，接線時不能把它與出線座搞反，否則在更換熔絲時將會發(fā)生觸電事故；更換熔絲必須先拉開閘刀，并換上與原用熔絲規(guī)格相同的新熔絲，同時還要防止新熔絲受到機械損傷；若膠蓋和瓷

6、底座損壞或膠蓋失落，閘刀開關就不可再使用，以防止安全事故。 3、漏電開關 漏電保護主要作用是解決漏電問題（相線流出多少電流，中性線就要回來多少電流，一旦有電流缺失，比如人體觸電，電流通過人體流到地上的時候，一般超過30毫安，漏電保護器就會工作，切斷電源，從而杜絕了電流對人體傷害），但是一般專用的漏電保護開關是不起過載保護用的（現(xiàn)在大多帶過載保護）。當電流超過一定的電流的時候自身會發(fā)熱，（利用雙金屬片受熱彎曲的道理）導致開關里面的脫扣裝置脫扣，從而切斷電源，保護電路不因過大的電流而燒毀！同時也起到保護電路的作用。上有兩個組：一個輸入電流繞組和一個輸出電流繞組，當無漏電時，輸入

7、電流和輸出電流相等，在鐵芯上二磁通的矢量和為零，就不會在第三個繞組上感應出電勢，否則第三繞組上就會感應電壓形成，經放大去推動執(zhí)行機構，使開關跳閘。 漏電保護器工作原理：正常工作時電路中除了工作電流外沒有漏電流通過漏電保護器，此時流過零序互感器(檢測互感器)的電流大小相等，方向相反，總和為零，互感器鐵芯中感應磁通也等于零，二次繞組無輸出，自動開關保持在接通狀態(tài)，漏電保護器處于正常運行。當被保護電器與線路發(fā)生漏電或有人觸電時，就有一個接地故障電流，使流過檢測互感器內電流量和不為零，互感器鐵芯中感應出現(xiàn)磁通，其二次繞組有感應電流產生，經放大后輸出，使漏電脫扣器動作推動自動開關跳閘達到漏電保

8、護的目的。 在安裝空氣開關時，要搞清楚入線是不是三相電路。如果確定是兩相的,就應該零線接零線，地線接外殼，火線隨便接一個就可以了?，F(xiàn)在一般家用空開都是導軌式安裝，開關下部有一個拉片，插上螺刀向下扳一下就能從導軌上取下，要把連線拆除。帶電拆除時，要請有經驗的電工來做。 4、電線 照明電路里的兩根電線，一根叫火線，一般為紅色或黃色或綠色；另一根則叫零線，一般為藍色或黃色；此外還有地線，一般為黃綠色或黑色。  火線和零線的區(qū)別在于它們對地的電壓不同：火線的對地電壓等于220V；零線的對地的電壓等于零（它本身跟大地相連接在一起的）。所以當人的一部分碰上

9、了火線，另一部分站在地上，人的這兩個部分之間的電壓等于220V，就有觸電的危險了。反之人即使用手去抓零線，如果人是站在地上的話，由于零線的對地的電壓等于零，所以人的身體各部分之間的電壓等于零，人就沒有觸電的危險?；鹁€是照明電路里的對地電壓等于220V的線，用家用試電筆可以測試出來。零線是變壓器中性點引出的線路，與相線構成回路對用電設備進行供電，通常情況下，零線在變壓器中性點處與地線重復接地，起到雙重保護作用。接地是電器設備安全技術中最重要的工作，應該認真對待。那種不加考慮隨意接地的做法常常會給計算機設備造成不良的后果，嚴重時會燒毀整個設備應用系統(tǒng)，甚至造成人身傷害。正確接地可提高整個系統(tǒng)的抗干

10、擾能力 在連接導線時千萬不要將零線端和定位用的地線端連在一起，因為有的設備采用二線插頭，如果設備的電源火線、零線接反或使用中插錯位置，必將造成火線、零線短路，燒壞設備，造成不可彌補的損失。因此，即使家里或單位的三線插座中沒有接地，也最好使用三線電源插頭和三線插座。交流電源線分為零線和火線。零線總是與大地的電位相等（但并不是說大地的電位就一定低），火線與零線保持呈正弦振蕩式的壓差。因為人在自然狀態(tài)下與大地是零電位差的，所以一般情況下，人接觸零線是不會被電擊的。用電器把外殼與地線連接（接地）就可以保護人不觸電，就是這個原因。所以，火線與零線接反，會埋下用電安全隱患，一般要嚴格區(qū)分。

11、60;5、熔斷器 熔斷器也被稱為保險絲，它是一種安裝在電路中，保證電路安全運行的電器元件。熔斷器其實就是一種短路保護器，廣泛用于配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，主要進行短路保護或嚴重過載保護。 熔斷器以金屬導體作為熔體而分斷電路的電器，串聯(lián)于電路中，當過載或短路電流通過熔體時，熔體自身將發(fā)熱而熔斷，從而對電力系統(tǒng)、各種電工設備以及家用電器都起到了一定的保護作用。具有反時延特性，當過載電流小時，熔斷時間長；過載電流大時，熔斷時間短。因此，在一定過載電流范圍內至電流恢復正常，熔斷器不會熔斷，可以繼續(xù)使用。熔斷器主要由熔體、外殼和支座3 部分組成，其中熔體是控制熔斷特性的關鍵元件。

12、 在使用熔斷器時要注意，熔斷器的保護特性應與被保護對象的過載特性相適應，考慮到可能出現(xiàn)的短路電流，選用相應分斷能力的熔斷器；熔斷器的額定電壓要適應線路電壓等級，熔斷器的額定電流要大于或等于熔體額定電流；線路中各級熔斷器熔體額定電流要相應配合，保持前一級熔體額定電流必須大于下一級熔體額定電流；熔斷器的熔體要按要求使用相配合的熔體，不允許隨意加大熔體或用其他導體代替熔體。 6、電燈開關 開關的詞語解釋為開啟和關閉。它還是指一個可以使電路、使電流中斷或使其流到其他電路的電子元件。最常見的開關地讓人操作的機電設備，其中有一個或數個電子接點。接點的“閉合”表示電子接點導通，

13、允許電流通過；開關的“開路”表示電子接點形成開路，不允許電流通過。 按其控制方式可分為單控開關、雙控開關、多控開關和延時開關。家居常用開關多為單控開關和雙控開關。單控開關相對簡單，一個開關控制一個或一組用電器，而與其它線路上的用電器無關。而雙控開關能在兩個不同位置控制同一個用電器，在某些場所（如步行樓梯間內，酒店等）特別實用。 現(xiàn)家用電燈開關大多是墻壁開關，墻壁開關就是安裝在墻壁上使用的電器開關，是一種家居裝飾功能用品，是用來接通和斷開電路使用的家用電器 。 開關上有三個孔的那是可以用于接雙連控制的開關，如果不接雙連控制，就是這個開關來控制燈，那接法是：

14、電源火線接開關的兩邊的任意一個接線端，開關中間的接線端是接到通往燈上的“火線控制”（輸出）線，電路的零線是直接接到燈上的另外一個接點上的，不由開關控制。家用的照明燈開關內是不能接零線的，如果接零線，那會在關了開關后燈上仍然有電，如果是火線和零線都進入開關，那在開關閉合時將發(fā)生線路短路現(xiàn)象，發(fā)生危險。 7、電燈 照明電光源一般分為白熾燈、氣體放電燈和其他電光源三大類。家庭常用的電燈為白熾燈。普通白熾燈即一般常用的白熾燈泡特點：顯色性好（Ra100）、開燈即亮、可連續(xù)調光、結構簡單、價格低廉，但壽命短、光效低。白熾燈是將電能轉化為光能的，以提供照明的設備。其工作原理是：電流通過

15、燈絲時產生熱量，螺旋狀的燈絲不斷將熱量聚集，使得燈絲的溫度達2000攝氏度以上，燈絲在處于白熾狀態(tài)時，就象燒紅了的鐵能發(fā)光一樣而發(fā)出光來。燈絲的溫度越高，發(fā)出的光就越亮。故稱之為白熾燈。     燈具安裝最基本的要求是必須牢固。室內安裝壁燈、床頭燈、臺燈、落地燈、鏡前燈等燈具時，高度低于24m及以下的，燈具的金屬外殼均應接地可以保證使用安全。衛(wèi)生間及廚房裝矮腳燈頭時，宜采用瓷螺口矮腳燈頭。螺口燈頭的接線、相線（開關線）應接在中心觸點端子上，零線接在螺紋端子上。臺燈等帶開關的燈頭，為了安全，開頭手柄不應有裸露的金屬部分。裝飾吊平頂安裝各類燈具時，

16、應按燈具安裝說明的要求進行安裝。燈具重量大于3kg時，應采用預埋吊鉤或從屋頂用膨脹螺栓直接固定支吊架安裝（不能用吊平頂吊龍骨支架安裝燈具）。從燈頭箱盒引出的導線應用軟管保護至燈位，防止導線裸露在平頂內。吊頂或護墻板內的暗線必須有阻燃套管保護。  8、插座 插座是我們接觸頻繁的電路終端，插座電路用漏電保護開關的話，最大限度上保證了人體安全！而且插座線路都分幾路走線，一旦一路有問題，其他電路上的插座都還可以正常工作！照明線路一旦有問題的話，我們接在插座上的臺燈或落地燈，都還能正常工作，不會讓屋里漆黑一片，給照明電路的檢修還能提供方便！ 安裝插座時應盡量靠墻邊

17、，插座有兩孔插座和三孔插座之分，按照施工規(guī)范的要求，必須是左零右相上地（三孔）。在裝修過程中，插座的數量、位置、高度以及承載電流大小等諸多因素都需要根據今后的使用仔細考慮，以免使用中不順手甚至出危險。另外，插座的安裝位置也很重要。一般情況下，插座盡可能靠墻邊安裝，如果插座的位置留得不當，就有可能與后期的家具擺放或者電腦安裝發(fā)生沖突。同一房間內的開關、插座距地面高度一致，落地插座距地面高度為350mm，開關距地面高度在11501300mm為宜，邊緣距門框的距離為150200mm。插座要選用插頭和插座的連接點是螺紋端子的，而且要有軟線固定部件，這樣可以防止意外拉動造成連線被拉出插頭或插座二、家庭電

18、路照明布置圖元件名稱功率單價飛利浦吸頂燈品軒140W*21170飛利浦led燈泡7W*945飛利浦LED光管10W*839 照明總共功率：140*2+7*9+10*8=423W(二)各個房間的安裝思路： 客廳： 客廳布線一般應為8支路線：包括電源線（2.5mm2銅線）照明線（2.5mm2銅線）、空調線（4mm2銅線）、電視線（饋線）、電話線（4芯護套線）、電腦線（5類雙腳線）、對講器或門鈴線（可選用4芯護套線，備用2芯）、報警線（指煙感，紅外報警線，選用8芯護套線）。 客廳各線終端欲留分布：在電視柜上方欲留電源（5孔面板）、電視、電腦線終端?？照{線終端欲留孔應按照空調專業(yè)安裝人員測定的部位欲留

19、空調線（16A面板）、照明線開關。單頭或吸頂燈，可采用單聯(lián)開關；多頭吊燈，可在吊燈上安裝燈光分控器，根據需要調節(jié)亮度。在沙發(fā)的邊沿處欲留電話線口。在戶門內側欲留對講器或門鈴線口。在頂部欲留報警線口。 客廳如果需要擺放冰箱、飲水機、加濕器等設備，根據擺放位置欲留電源口，一般情況客廳至少應留5個電源線口。陽臺： 應為2支路線：包括電源線、照明線。 電源終端接口欲留12個。燈光應根據走廊長度、面積而定、如果較寬可安裝頂燈、壁燈；如果狹窄，只能安裝頂燈或透光玻璃頂，在戶外內側安裝開關。廚房： 應為2支路線：包括電源線、照明線。 電源線部分尤為重要，最好選用4mm2線，因為隨著廚房設備的更新，目前使用如

20、微波爐、抽油煙機、洗碗機、消毒柜、食品加工機、電烤箱、電冰箱等設備增多，所以應根據客戶要求在不同部位欲留電源接口，并稍有富余，以備日后所增添的廚房設備使用，電源接口距地不得低于50cm，避免因潮濕造成短路。照明燈光的開關，最好安裝在廚房門的外側。衛(wèi)生間： 應為3支線路：電源線、照明線、電話線。 電源線以選用4mm2線為宜?？紤]電熱水器、電加熱器等大電流設備，電源線接口最好安裝在不易受到水浸泡的部位，如在電熱水器上側，或在吊頂上側。電加熱器，目前看好的是浴霸，同時可解決照明、加熱、排風等問題，浴霸開關應放在室內。而照明燈光或鏡燈開關，應放在門外側。在相對干燥的地方欲留一個電話接口，最好選在坐便器

21、左右為宜，電話接口應注意要選用防水型的。最好在坐便器旁再安個排風扇開關。4、餐廳： 應為3支路線：包括電源線、照明線、空調線。 電源線盡量欲留2至3個電源接線口。燈光照明最好選用暖色光源，開關選在門內側?？照{也需按專業(yè)人員要求欲留接口。書房： 應為7支線路；包括電源線、照明線、電視線、電話線、電腦線、空調線、報警線。 書房內的寫字臺或電腦臺，在臺面上方應裝電源線、電腦線、電話線、電視線終端接口，從安全角度應在寫字臺或電腦下方裝電源插口1-2個，以備電腦配套設備電源用。照明燈光若為多頭燈應增加分控器，開關可安裝在書房門內側?？照{欲留口，應按專業(yè)安裝人員要求欲留。報警線應在頂部欲留接線口。 1、

22、臥室： 一般應為7支路線：包括電源線、照明線、空調線、電視饋線、電話線、電腦線、報警線。 臥室各線終端欲留：床頭柜的上方欲留電源線口，并采用5孔插線板帶開關為宜，可以減少床頭燈沒開關的麻煩，還應欲留電話線口，如果雙床頭柜，應在兩個床頭柜上方分別欲留電源、電話線口。梳妝臺上方應欲留電源接線口，另外考慮梳妝鏡上方應有反射燈光，在電線盒旁另加裝一個開關。寫字臺或電腦臺上方應安裝電源線、電視饋線、電腦線、電話線接口。照明燈光采用單頭燈或吸頂燈，多頭燈應加裝分控器，重點是開關，建議采用雙控開關，單聯(lián)，一個安裝在臥室門外側，另一個開關安裝在床頭柜上側或床邊較易操作部位?？照{線終端接口欲留，需由空調安裝專業(yè)

23、人員設定位置。報警線在頂部位置欲留線口。如果臥室采用地板下遠紅外取暖，電源線與開關調節(jié)器必須采用適合6平方銅線與所需電壓相匹配的開關，溫控調節(jié)器切不可用普通照明開關，該電路必須另行鋪設，直到入戶電源控開部分。三、電路總路分析以下是家里可能會用到的電器的功率表用電器額定電壓（V）額定功率(W)日光燈2202040白熾燈22015100電風扇220 2560彩色電視機2204090電冰箱22080120洗衣機220200電熨斗220300750電飯煲2203501300節(jié)能燈2203100微波爐2201000空調2207355000電腦(含顯示器)220 250400理發(fā)吹風器

24、220450電水壺2201200強電的總功率：120+200+1300+1000+5000+450+1200=9270根據我們家家庭需要及國家標準，我準備設計成三回路設計，就是在總空氣開關 出線的時候出三根火線一根零線，地線是從房子地基鐵網引出的。三根火線分別用在三個方面的用電器用的，不同火線的大小不同所承受的共率是不同的，這是為了用電的安全，家里的零線和地線都是一根通用的，這是為了安全又節(jié)省。三根火線分別是2.5平方線，4平方線和6平方線。2.5平方線是用以電燈的照明的因為總的照明電燈都開的功率少于1500瓦；4平方線是用以普通插座的，因為普通插座是用以電視機電風扇電腦等等少于10

25、00瓦的用電器的；而6平方線是用以大功率的用電器的，例如：空調，電飯煲，電池爐，熱水器。這樣明確地分開了強電線路、中電線路、弱電線路，可以保證每條回路都安全可以大大的降低出現(xiàn)超負荷用電的危險。漏電開關1，引出2.5平方線，連接整個房子的照明電路。選用10A的漏電開關 漏電開關2，引出4平方線，連接整個房子的普通電路，適用于弱電部分的電路。選用20A的漏電開關 漏電開關3，引出6平方線，控制這個房子的大功率電路，適用于強電部分電路。選用40A的漏電開光而總的空氣開關就選擇63A的。（一） 元件清單元件數量總價遠東BVR2.5平方毫米3145*3熊貓BVR4平方毫米2190*2

26、遠東BVR6平方毫米1352*1飛利浦吸頂燈品軒21170*2飛利浦led燈泡945*9飛利浦LED光管839*8西門子斷路器 空氣開關 綠色系列 2P63A 總開關 5SJ6563-7CR 1100西門子漏電保護器家用漏電開關3150*3四、自來水開光系統(tǒng)組成框圖簡易自來水開關控制電路的總框圖如圖1所示。它是由紅外線發(fā)射電路、紅外線接收電路、時間延遲電路、自來水開關電路和電源電路5部分組成的紅外線發(fā)射電路 圖為紅外線發(fā)射電路。該電路的核心器件是紅外線發(fā)光二極管SE303.紅外線發(fā)光二極管由GaAs的PN結構成，其發(fā)光波段處

27、于可見光波段之外，因此不能在現(xiàn)實中使用，一般僅作為光信號傳輸之用。本電路的感應裝置一般要求不可見，因此只能采用紅外線發(fā)光二極管作為感應裝置。 紅外線發(fā)光二極管爭相電流不能超出其最大額定值，而作為感應裝置則要求其具有較大的光輸出。一般利用其響應速度快的特性，通過脈沖信號去冬來增大光輸出。因此電路前端需要一個脈沖電路，本電路采用的石油NE555集成電路構成的多諧振蕩組成。輸出端Q產生出脈沖信號這樣輸出端Q輸出脈沖信號來控制紅外線發(fā)光二極管發(fā)射光脈沖，二極管D1起保護紅外線發(fā)光二極管的作用。紅外線接收電路 圖為紅外線接收電路。該電路包含兩部分：一是紅外線接收電路；二是信號放大電路

28、。紅外線接收電路實際上就是一個硅光電池2CR21。硅光電池的原理是通過硅PN結的光伏效應，使其具有按照光信號的強度產生出對應電信號的特性，這成為光敏器件。硅光電池的輸出特性分為恒流區(qū)和恒壓區(qū)，即其短路電流與光強度成正比，其開路電壓隨光強度按指數規(guī)律變化，由于其電流和光強度是線性關系，一般采用產生短路電流的方式來接收光信號。 硅光電池2CR21的輸出信號是一個十分微弱的信號，為了使后續(xù)能夠對光強信號進行處理，因此需要加入信號放大電路。圖2虛線右邊所示電路為信號放大電路。該電路是由電阻R1-R4、T1、T2和C2（100nF）、C3（0.01uF）構成，電路采用了雙三極管構成放大電路，這樣就可以使得電