1、(完整)模電課設家電延時保護器(完整)模電課設家電延時保護器 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內容是由我和我的同事精心編輯整理后發布的，發布之前我們對文中內容進行仔細校對，但是難免會有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)模電課設家電延時保護器）的內容能夠給您的工作和學習帶來便利。同時也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進步的源泉，前進的動力。本文可編輯可修改，如果覺得對您有幫助請收藏以便隨時查閱，最后祝您生活愉快 業績進步，以下為(完整)模電課設家電延時保護器的全部內容。課程設計任務書學生姓名: 專業班級: 指導教師： 工作單位： 題 目:家電延時保護器 初始條件

2、：具備模擬電子電路的理論知識；具備模擬電路基本電路的設計能力；具備模擬電路的基本調試手段；自選相關電子器件;可以使用實驗室儀器調試。要求完成的主要任務:（包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、輸入電壓198240v時，給負載正常供電，顯示2、輸入電壓vi240時,對負載斷電，并作高低超壓顯示3、電壓恢復正常后，延時5秒，恢復供電4、25w燈泡作負載5、安裝調試并完成符合學校要求的設計說明書時間安排：一周，其中3天硬件設計，2天硬件調試指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日目 錄摘要11 課題的提出依據和意義22 本課題的主要任務和研究內容22.

3、1 本課題的主要任務22.2 本課題研究的主要內容33 電路組成和工作原理43.1 直流穩壓電流部分53.2 窗口比較器53.3 555時基電路63.4 電磁繼電器74 電路元器件的選擇與計算84.1 定時器ic的選擇84.2 電壓取樣單元元件選擇104.3 延時電路元件選擇104.4 直流穩壓電源元器件的選擇105 電路的仿真106 實物安裝與調試146.1裝配圖的設計146。2裝配焊接與調試156.3實物圖167 元件清單表178 設計心得體會18參考文獻19本科生課程設計成績評定表20摘 要電器是生產和生活中重要的一部分，而目前由于各種大型用電設備的增加，使得供電電壓時常出現浪涌、電壓不

4、穩、電壓突變等問題，由此造成的電器燒毀已是屢見不鮮。電冰箱是人們最常使用的電器之一。因此，電冰箱易損壞或壽命短是困擾人們的一個問題.瞬時斷電、供電電壓波動是電冰箱易損壞的主要原因之一。而瞬時斷電與電壓波動幾乎是不可避免的。為此，我們利用變壓器，再配以控制電路設計了一種自動穩壓、自動延時的電冰箱保護器，該多功能電冰箱保護器能夠根據負載電流判斷線路中的各種故障并及時進行保護,最大限度的降低對人們日常生活的影響，是一種經濟實用的電冰箱保護器。電冰箱延時保護器，它可以在電冰箱起動過程中,在突然停電后，又立即恢復供電的情況下自動延時38秒鐘，從而使電冰箱毛細管進、出二端的壓差得到消除,防止冰箱電動機因過

5、載起動或其他部件因過載起動而造成的損壞，有效地保證電冰箱的正常使用.本實用新型由直流電源、繼電器和延時電路構成，具有結構簡單，工作可靠，成本低廉等優點，它可以安裝在電冰箱內和電冰箱控制電路構成一體,也可單獨成立，作為電冰箱使用時的一個配件。181 課題的提出依據和意義電冰箱的驅動電機在一定的電壓范圍內才能正常工作，供電電壓過高或過低很容易導致繞組線圈燒毀；另外，當電冰箱正在工作時突然斷電而又立即通電時，電冰箱的壓縮機所承受的啟動電流要比正常啟動電流大好幾倍，導致壓縮泵內壓力很高，使驅動電機負荷過載，也容易燒毀電機。因此，電冰箱需要一個保護器對其進行檢測和保護.2 本課題的主要任務和研究內容2。

6、1本課題的主要任務電冰箱是一種間歇工作的家庭電器，在接通電源后，其壓縮電動機處于啟動、運行、終止的反復循環過程。根據我國家用電冰箱技術標準的規定，電冰箱的電源電壓應在175235v范圍內才能保證電冰箱的正常啟動和運行。這是由于電冰箱的壓縮機作為電動制冷器具的核心部件,其工作的安全性不僅關系到用戶的財產安全,而且關系到用戶的人身安全，并且壓縮機都是在負載條件下啟動的。啟動時要求電動機啟動轉矩較大，如果在電源電壓低于允許的下限值的情況下，勢必迫使電動機的啟動電流成倍增長,超過設計的允許的限度.電冰箱內設的熱保護裝置對這種瞬間大電流的反應較差，因而極易造成電動機繞組的燒毀。另一方面，在電冰箱的壓縮機

7、處于工作狀態時,不允許在電源突然中斷后的短時間內重新接通電源。因為壓縮機工作時，壓縮泵一側自蒸發器將低壓制冷劑蒸發抽出，經過壓縮成為高溫高壓蒸汽，自另一側送往冷凝器，實現向空間排熱。兩側壓力差最大時可達到十一個大氣壓，壓縮機中斷運行后，須經一定的時間才能恢復兩側的平衡，最好保持在五分鐘左右；倘若壓縮機運行中出現斷電后又很快接通的情況，由于兩側存在很大的壓力差，電動機啟動時的負載很大,啟動電流較正常值成倍增加，從而帶來燒毀電動機的危險。為了避免上述危險的發生,我們應該給電冰箱配備一個冰箱保護器，該保護器能夠在電網電壓過壓或欠壓情況下，使電冰箱供電系統停止供電,電網電壓恢復正常后自動恢復供電；當電

8、冰箱正在工作時，一旦電源中斷立即又恢復供電，要使其在5分鐘之后才恢復供電。本保護器的設計需要考慮下面幾個方面的問題:(1)合適性 由于保護器的種類繁多,加之不同廠家生產的電機也有差別。因此,能型電動機綜合保護器應該有較好的適應性,即通過簡單方便的設置就可使保護器不同的保護特性的要求.(2）正確性 為了充分發揮電機自身的過載能力，同時還要對電機進行有效保護.要求保護器的動作要準確。不準確的動作或造成電機的損壞，或不能充分發揮的過載能力，造成不必要的跳閘斷電，影響生產。（3）保障性 這一方面要求保護器在無故障時不能產生誤動作，而在故障發生不能拒絕動作，特別是在過壓、欠壓和突然斷電時.要在規定的時間

9、內，準確、可靠地完成規定的保護功能，并且，設計的合理性以及制造時的工藝保證是非常重要的。2。2本課題研究的內容本課題研究的主要內容主要包括以下幾個方面:（1） 正確設計電路圖，實現對電冰箱過壓保護的設計 從目前我國供電情況來看，供電電壓還不太穩定。當電網電壓240v時,電動機繞組會因電流過載而出現發熱導致破壞絕緣層的現象.（2） 正確設計電路圖,實現對電冰箱欠壓保護的設計 當電網電壓180v時，會因啟動轉矩不足，造成壓縮機啟動困難，勢必迫使電動機的啟動電流成倍增長，超過設計的允許的限度，使壓縮機受到損害.（3） 正確設計電路圖,實現對電冰箱延時保護的設計由電冰箱的壓縮機的工作原理可知，在電冰箱

10、的壓縮機處于工作狀態時,不允許在電源突然中斷后的短時間內重新接通電源，而應使電冰箱必須經過5分鐘后才能恢復供電，才不會影響電冰箱的正常工作和人們的日常生活。（4） 根據畫好的工作原理圖,設計出相應的仿真pcb圖是電路板的映射圖紙，它詳細描繪了電路板的走線、元件的位置、線路板的尺寸、表面印什么字、底面怎么做銅箔等等，發往pcb廠家加工出來。3 電路組成和工作原理電冰箱保護器電路原理圖如下圖所示圖3。1原理圖該電路的主要功能是當電網電壓240v或198v時，在電位計r3上的分壓大于窗口比較器高壓vh或低于低壓vl，在窗口比較器輸出端輸出低電平，低電平小于輸入ne555的vcc要求電壓，ne555輸

11、出端電壓降低，電磁繼電器開關斷開，電冰箱電路斷電。當電網電壓在198-220v時，窗口比較器輸入電壓在vl與vh之間，輸出高電平至ne555的vcc,使ne555延時電路延時五秒鐘后，輸出高電壓使三極管q2處于放大區，輸出較大電流使電磁繼電器閉合，電路開始正常工作。圖3。2工作設計框圖設計原理：電網電壓通過變壓器，整流橋，濾波電容輸出直流，通過電位計調節電壓，輸入窗口比較器取樣，輸出高電平至555時基電路，555時基電路有延時作用，延時后輸出較大電流使電磁繼電器閉合，負載開始正常工作。 3。1直流穩壓電源部分 圖3.1.1如圖3。1。1所示，該電源由變壓器t、1b4b42整流橋d4、濾波電容c

12、1,c4、lm7812ct集成穩壓管、電容c1，c4組成。通過整流，濾波產生兩種大小不同的直流電壓：輸入端輸入電壓u1=30v，輸出電壓u2=12v.直流穩壓電源電路的工作原理如下：（1）該電路由變壓器,整流橋，濾波電容組成.電網電壓經過變壓器，副邊幅值變為原邊的1/15,經過整流橋正弦電壓變為直流脈動電壓，經過濾波電容，因為濾波電容足夠大,電壓變為幅度不變的直流.直流電壓輸入集成穩壓管,在輸出端輸出12v直流電壓。3。2窗口比較器 圖3。2。1輸入電壓過大時電路易燒毀,輸入電壓過小時電路無法正常工作，因此用窗口比較器控制輸入電壓范圍。如圖3。2.1所示，該電路由兩個運算放大電路，三個電位計構

13、成.若電網電壓大于240v或小于198v時,窗口比較器輸入電壓大于vh或小于vl,窗口比較器輸出低電平，電路截止；若電網電壓在198v到240v之間，窗口比較器輸出高電平，電路正常工作。3.3 555時基電路 圖3.3。1若斷電后又立即通電易燒毀電機，因此要用延時電路使電路在一段時間后開始工作。該延時電路由ne555定時器、電容、電阻等組成。該電路的工作原理如下：(1)當電網電壓從大于240v降至略小于240v時，由于,門的狀態翻轉，輸出為“1”電平,門由輸出“1”變為輸出“0（這時有)，通過給555定時器的2腳送入一個負脈沖，則3腳變為“1”電平。同時放電管截止,直流電源經電阻對電容充電，（

14、）上升。經5分鐘后，,555電路狀態翻轉,3腳恢復為“0”電平，輸出一個負脈沖,經電容送至rs觸發器，使 （這時因輸出“0電平，輸出為“1”電平，即),迫使rs觸發器翻為“1狀態（q=1），門及輸出“0”狀態,及截止，繼電器常閉觸點閉合，電冰箱恢復工作。這里555定時器3腳“1電平的保持時間（放電管的截止時間）僅與電阻r4，r5和電容c3，c5的乘積成正比，而與直流電壓的大小無關。電阻與電容乘積為時間常數,可以延時5秒鐘。(2） 若電網電壓從小于180v上升到大于180v時,(這時ubuth1，門輸出“1”電平),門輸出“0”電平，通過也為555定時器ic的2腳送入一個負脈沖，接下來的過程與上

15、述過程相同，電冰箱又恢復工作。3.4 電磁繼電器如圖3.4.1所示，當電網電壓在198至240v之間時，窗口比較器輸出高電平,555時基電路延時五秒后輸出高電平至電位計,經過三極管放大電流，使電磁繼電器開關閉合。電流大小可以通過電位計控制。當電網電壓大于240v或小于198v時，三極管截止,電磁繼電器開關斷開。 圖3。4。1繼電器控制電路4 電路元器件的選擇與計算4.1定時器ic的選擇555定時器ic選用ne555,其管腳外形圖如下圖所示。工作電壓=11v。定時器是一種產生時間延遲和多脈沖信號的控制電路,555定時器是用途極廣的精密定時電路.它的電源電壓范圍寬（518v），輸出電流最大值可達2

16、00ma，能直接驅動大電流負載,最高工作頻率可達300khz。圖4。1。1 555時基引腳功能圖555定時器ic的工作原理如下:圖4.1。2 555定時器內部原理圖上圖為555時基集成電路的內部方框圖，可以看出555時基電路由兩個比較器和，一個晶體管,三個分壓電阻，一個r-s觸發器和一個功率輸出電路構成.上限比較器的同相輸入端6腳稱為復位端r，當r端的點位高于的反相輸入端的點位=（2/3）時，輸出為“1，使后隨rs觸發器復位，輸出端3腳vo為邏輯“0”,電路處于復位狀態.下限比較器的反相輸入端2腳稱為置位觸發端,當的電位低于a2同相端的電位=（1/3）時，輸出為“1”，電路處于置位狀態。r-s

17、觸發器處于置位狀態時，vo=“1，bg管截止, 7腳對地斷開,允許外部電容充電；當rs觸發器處于復位狀態時，vo=“0”,bg管導通， 7腳對地相當于短路，外部電容通過bg管放電。5腳為外部電壓控制端,用于施加控制電壓。4腳是r-s觸發器的優先復位端，只要為“0”，實際上0。7v時,無論r和s端處于什么點位，輸出端vo都為“0”，電路處于強制復位狀態.4。2電壓取樣單元元件選擇窗口比較器上限電壓與下線電壓值通過電位計控制，電位計阻值越大，調節電壓時越靈敏，因此r1,r2，r3均選用50k。4.3延時電路元件選擇電網由斷電到恢復供電后，電冰箱要延遲一段時間才能正常工作,此延時時間由ne555 的

18、外圍電路c和 r決定： 1.1（r5+r4）（c3+c5）電路要求延時5 秒鐘，設c=220f,則r3 的阻值計算如下：r3 = 5 ( 1.12200.000001) 20千歐4。4直流穩壓電源元器件的選擇要求在集成穩壓管輸入端端取出15至35v的直流電壓,需在變壓器副邊輸出20v左右交流電壓，占供電電壓（220v）的十分之一,故選電壓比為10比1的變壓器。整流二極管選用1b4b42，濾波電容： ，c1，c2并聯，選用100的電容。因為是半波整流電容濾波，電容兩端的電壓：u=30v。5 電路的仿真此次仿真使用的是multisim仿真軟件。 此次仿真電路中沒有接入電燈泡，而是用兩個發光二極管來

19、做指示燈，通過發光二極管的發光或熄滅來指示繼電器的工作狀態。輸入交流電壓220v,在集成穩壓管輸入端輸出直流電壓30v，在集成穩壓管輸出端輸出電壓12v,仿真結果如下：圖5.1直流穩壓電源仿真 當才上電時，繼電器處于斷開狀態，綠色發光二極管u5點亮。綠色發光二極管u3不亮,大約5s后，繼電器吸合.發光二極管u5熄滅，發光二極管u3點亮.調節可變電阻r1,使lm339 8,11腳的電壓增大，打凋到大于8.9v時，繼電器斷開,此時再調節r1是lm339 5,6腳電壓減小，當凋到3.2v時，繼電器再次斷開。下面為輸入不同電壓所得到的不同的仿真結果圖：圖5.2 電壓正常時的仿真結果然后調節變阻器,使電

20、路過欠壓時,555時基電路5,6腳輸出高電平，3叫輸出低電平，繼電器斷開,仿真結果如下圖:圖5.3電壓小于vl時的參數然后調節變阻器，使電路過欠壓時，555時基電路5，6腳輸出高電平，3叫輸出低電平，繼電器斷開，仿真結果如下圖：圖5.4 電壓大于vh時的仿真結果6 實物安裝與調試6.1裝配圖的設計 圖6.1裝配圖6.2裝配,焊接及調試按照原理圖完成裝配及焊接。1、節點調試焊接電路板的過程中,無論是加飛線，還是埋導線，或者說是拉錫線都要用萬用表測一下通斷情況。尤其是電阻,焊接前一定要測量它的阻值和通斷情況。還有就是一些較小的芯片，上面可能會有好幾個端口，一定要注意不能短路.這些小細節一定要在調試

21、的過程中加以注意!2、 直流穩壓電源的調試 實際操作過程中使用12v直流電壓代替。3、 電壓比較器的調試 電位器可調出要求電壓范圍，不過很小。 輸入電壓在合適范圍之內，使用電壓表測量輸出電壓，確實是低電平。反復檢測，通過.4、 定時器的調試 起初555不正常工作，上網查資料知其工作電壓必須大于4。5v而電源測試電壓只有3v多，進行檢查得知電源接入電路后，卻只有3v多，情況不明。5、 繼電器的調試 繼電器的工作電壓始終為2v,一直處于閉合狀態。可能是受了電源電壓問題的影響。整個電路未能正常工作。6。3實物圖 圖6.3實物圖7 元件清單表元器件名稱元器件符號元器件標稱值元器件型號元件數量變壓器tr15vdbi-281二極管d1in40011三極管vt19013npn1電容器c1220u1c2、c3、 c41003c5330u1電阻r4、 r5、r610k3r7、r8、 r101k3滑動變阻器rp1、rp2、rp350krt3rp95k1芯片lialm3391u2ne5551781278121發光二極管led1、led22繼電器k112v1總計248 設計心得體會 這是第一次做電路方面的課設，經驗不是很充分，因此走了許多彎路