衛(wèi)生間照明燈、換氣扇自動(dòng)控制器

1、 哈爾濱*大學(xué)課程設(shè)計(jì)用紙 目錄第1章 緒論- 1 -1.1 選題目的及方案可行性分析- 1 -1.2 設(shè)計(jì)要求- 1 -1.2.1設(shè)計(jì)題目和設(shè)計(jì)指標(biāo)- 1 -1.2.2設(shè)計(jì)功能- 1 -第2章 電路結(jié)構(gòu)及工作原理- 2 -2.1 電路結(jié)構(gòu)- 2 -2.2 電源電路- 2 -2.3 磁開(kāi)關(guān)電路- 3 -2.4 單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路- 3 -2.5 繼電器電路- 4 -2.6 照明燈、換氣扇電路- 4 -2.7光控照明燈電路- 5 -第3章 整機(jī)工作原理- 6 -3.1整機(jī)原理圖- 6 -3.2整機(jī)工作原理- 6 -第4章 電路的組裝與調(diào)試- 8 -4.1電路的檢查- 8 -4.2 電路的調(diào)試- 8

2、-4.2.1調(diào)試儀器- 8 - 4.2.2電路在調(diào)試中遇到的問(wèn)題- 8 -結(jié)論- 9 -收獲和體會(huì)- 10 -致謝- 11 -參考文獻(xiàn)- 12 -附錄1- 13 -原件清單- 14 -第1章 緒論1.1 選題目的及方案可行性分析 能讓我們跟好的了解數(shù)電知識(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)更多的了解555模塊，單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路相關(guān)知識(shí)，并且鍛煉自我解決問(wèn)題、分析和動(dòng)手實(shí)踐能力。掌握基礎(chǔ)的數(shù)電知識(shí)為專業(yè)課奠定了好的基礎(chǔ)。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，本設(shè)計(jì)方案基本完成了設(shè)計(jì)的要求，總的來(lái)說(shuō)該方案是十分可行的，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原理正確，條理清晰，實(shí)驗(yàn)符合要求。1.2 設(shè)計(jì)要求1.2.1設(shè)計(jì)題目和設(shè)計(jì)指標(biāo)題目：衛(wèi)生間照明燈、換氣扇自動(dòng)控制器

3、設(shè)計(jì)指標(biāo)：1、開(kāi)門(mén)進(jìn)入衛(wèi)生間時(shí)換氣扇工作。2、晚上開(kāi)門(mén)進(jìn)入時(shí)照明燈工作。3、關(guān)門(mén)出去時(shí)照明燈（夜間）、換氣扇延時(shí)一段時(shí)間后自動(dòng)停止工作。1.2.2設(shè)計(jì)功能 能及時(shí)地將衛(wèi)生間內(nèi)的異味排出，能自動(dòng)控制換氣扇和照明燈的電子裝置，這樣既不給人添麻煩，又能自動(dòng)換氣和開(kāi)、關(guān)燈，節(jié)能而方便。 第2章 電路結(jié)構(gòu)及工作原理 2.1 電路結(jié)構(gòu) 根據(jù)技術(shù)要求，此衛(wèi)生間照明燈、換氣扇自動(dòng)控制器可分為：主電路、磁開(kāi)關(guān)電路、單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路、繼電器電路、電源電路、光控照明燈電路這六部分。如圖2-1所示：光控照明燈電路電源電路磁開(kāi)關(guān)電路照明燈、換氣扇電路繼電器電路單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路圖2-1 電路方框圖2.2 電源電路電源電路中D

4、1D4、R4、R4、VDW、U共同構(gòu)成了控制電路的供電產(chǎn)生電路。其中D1D4構(gòu)成橋式整流電路，R4、VDW構(gòu)成并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。220V交流電壓經(jīng)電源變壓后，從其次級(jí)輸出交流低壓。該電壓經(jīng)橋式整流整流，C4濾波，VDW穩(wěn)壓后到的直流電壓經(jīng)加IC到的輸入端，作為IC和繼電器電路的工作電源。照明燈換氣扇電源，直接由220V工作電源提供。圖2-2電源電路2.3 磁開(kāi)關(guān)電路 衛(wèi)生間門(mén)關(guān)上時(shí)，永久磁鐵ZT與常閉型干簧管AG靠得很近，由于ZT的磁力作用，導(dǎo)致AG內(nèi)丙觸片斷開(kāi)，一旦有人進(jìn)入衛(wèi)生間，在進(jìn)門(mén)的瞬間必然導(dǎo)致ZT與AG的距離增大，而使得ZT的磁力線不能作用于AG上，故AG內(nèi)兩觸片復(fù)位接觸，此時(shí)三級(jí)管導(dǎo)

5、通。圖2-3 磁開(kāi)關(guān)電路及單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路2.4 單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路 單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路見(jiàn)上圖2-3所謂單穩(wěn)態(tài)電路就是具有兩種狀態(tài)的的電路,其中一種是穩(wěn)定的狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)）,另一種是暫時(shí)穩(wěn)定的狀態(tài)（暫穩(wěn)態(tài)）。它是由信號(hào)輸入電路、控制電路和執(zhí)行電路組成的。利用單穩(wěn)態(tài)電路可以實(shí)現(xiàn):實(shí)時(shí)控制自動(dòng)恢復(fù),定時(shí)控制,延時(shí)控制等多種功能。單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路是由555定時(shí)器和外接定時(shí)元件R、C構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。它具有以下三個(gè)特點(diǎn)：(1)它有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；(2)在外來(lái)脈沖信號(hào)作用下，能立即從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；(3)暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，能自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。圖2-3中IC及其外圍元件組成了單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路。當(dāng)有人進(jìn)入衛(wèi)生間時(shí)

6、IC的腳為低電平變?yōu)楦唠娖?，且和有輸入時(shí)，使繼電器開(kāi)始工作，燈泡點(diǎn)亮換氣扇轉(zhuǎn)動(dòng)，并開(kāi)始延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為tW = 1.1RC (21)在延時(shí)期間，燈泡一直處于點(diǎn)亮狀態(tài)，換氣扇一直處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，一旦延時(shí)時(shí)間到達(dá)之后，IC單穩(wěn)態(tài)電路就會(huì)翻轉(zhuǎn)，其腳有高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，這一信號(hào)使Q1的基極為低電平而截止，J繼電器線圈得電釋放，切斷了燈泡和換氣扇的供電而停止工作。2.5 繼電器電路 當(dāng)加上或除去輸入信號(hào)時(shí)，輸出部分需延時(shí)或限時(shí)到規(guī)定的時(shí)間才閉合或斷開(kāi)其被控線路的繼電器就是時(shí)間繼電器。 作用原理就是在時(shí)間繼電器線圈上加入或斷開(kāi)電源，經(jīng)過(guò)你給定的時(shí)間后而動(dòng)作，來(lái)控制主線路的接通與斷開(kāi)。 電磁繼電器一般由電磁

7、鐵,銜鐵,彈簧片,觸點(diǎn) 等組成的，其工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路兩部分構(gòu)成。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。2.6 照明燈、換氣扇電路 照明燈、換氣扇電路如下2-4所示：J 電 源MAC圖2-4 照明燈、換氣扇電路2.7光控照明燈電路光控電路如圖2-5所示，由Cds，C6，2S

8、T組成。由于光敏電阻Cds的阻值反映了光線的強(qiáng)弱，所以在白天或夜晚有較強(qiáng)的光線時(shí)，較強(qiáng)的光線照射在光敏電阻Cds上，從而使Cds的內(nèi)阻很小，移相電容C6兩端的電壓不足以使觸發(fā)器二極管2ST導(dǎo)通，故VS無(wú)觸發(fā)電流而阻斷，照明燈H不會(huì)亮。夜晚或白天光線比較弱時(shí)，由于沒(méi)有較強(qiáng)的光線照射在Cds上，因而Cds的內(nèi)阻變的很大，相當(dāng)于形成開(kāi)路，此時(shí)2ST導(dǎo)通，從而使Vs導(dǎo)通，照明燈點(diǎn)亮。圖2-5光控照明燈電路第3章 整機(jī)工作原理3.1整機(jī)原理圖圖3-1 整機(jī)原理圖3.2整機(jī)工作原理 整機(jī)工作原理見(jiàn)圖3-1，當(dāng)衛(wèi)生間門(mén)關(guān)上時(shí)，永久磁鐵ZT與常閉型干簧管AG靠得很近，由于ZT的磁力作用，導(dǎo)致AG內(nèi)丙觸片斷開(kāi)，

9、三極管VT無(wú)偏流而截止，此時(shí)時(shí)基集成電路IC1的腳呈高電平，故IC1處于復(fù)位狀態(tài)，IC1的腳輸出低電平，繼電器J無(wú)電流不吸合，換氣扇和照明燈均處于斷電狀態(tài)。一旦有人進(jìn)入衛(wèi)生間，在進(jìn)門(mén)的瞬間必然導(dǎo)致ZT與AG的距離增大，而使得ZT的磁力線不能作用于AG上，故AG內(nèi)兩觸片復(fù)位接觸，此時(shí)三極管得到偏流而導(dǎo)通。VT導(dǎo)通后使IC1的腳變?yōu)榈碗娖剑▋H為VT的飽和壓降值），IC觸發(fā)置位，此時(shí)IC1的腳由原來(lái)的低電平跳變?yōu)楦唠娖?，繼電器J勵(lì)磁吸合。J吸合后，其常開(kāi)觸點(diǎn)J11閉合，換氣扇M通電工作，開(kāi)始排氣。與此同時(shí)，J的另一組常開(kāi)觸點(diǎn)J12也閉合，照明燈H通電點(diǎn)亮，其高度可由RP調(diào)節(jié)。如果是白天，由于有較強(qiáng)的

10、光線照射在光敏電阻CdS上，從而使CdS的內(nèi)阻很小，移相電容器C6兩端的電壓不足以使觸發(fā)二極管2ST導(dǎo)通，故VS無(wú)觸發(fā)電流而阻斷，照明燈H不會(huì)點(diǎn)亮。夜晚由于沒(méi)有陽(yáng)光照射在CdS上，因而CdS的內(nèi)阻變得很大，相當(dāng)于開(kāi)路，此時(shí)2ST導(dǎo)通，VS導(dǎo)通，照明燈H點(diǎn)亮。IC的單穩(wěn)態(tài)工作時(shí)間由1.1R3C2的數(shù)值確定。調(diào)節(jié)RP可以改變照明燈H的亮度。RP可選用電位器或?qū)嵭究勺冸娮杵?。?dāng)發(fā)現(xiàn)繼電器J吸合無(wú)力時(shí)，可減小R4的阻值或干脆免去不用。整個(gè)電路焊接調(diào)試合格后，裝入一只塑料盒即可投入使用。第4章 電路的組裝與調(diào)試4.1電路的檢查 電路焊接時(shí)不能出現(xiàn)虛焊、假焊、漏焊，更不能出現(xiàn)過(guò)焊。按照先裝矮后裝高、先裝小

11、后裝大、先裝耐焊的等原則焊接。檢查接線是否正確，檢查電源、地線、信號(hào)線、元器件的引腳之間有無(wú)短路，器件有無(wú)接錯(cuò)。觀察電路中各部分器件有無(wú)異?，F(xiàn)象。經(jīng)檢查我們的電路沒(méi)有錯(cuò)誤現(xiàn)象，只是焊點(diǎn)大小不均勻。4.2 電路的調(diào)試 調(diào)試電路中由于電路使用的原件無(wú)法購(gòu)買(mǎi)到，不得不使用低壓進(jìn)行試驗(yàn)，加上15V變壓器后進(jìn)行試驗(yàn)。4.2.1調(diào)試儀器 調(diào)試儀器儀表的準(zhǔn)備工作：根據(jù)調(diào)試內(nèi)容選用合格的儀器儀表；檢查儀器儀表有無(wú)故障，量程和精度應(yīng)能滿足調(diào)試要求，并熟練掌握儀器儀表的正確使用；將儀器儀表放置整齊，經(jīng)常用來(lái)讀取信號(hào)的儀器應(yīng)放置于便于觀察的位置。 4.2.2電路在調(diào)試中遇到的問(wèn)題 調(diào)試中遇到的問(wèn)題：1、 由于電路器

12、件的限制電路必須在低壓環(huán)境下進(jìn)行，所以必須使用15V變壓器進(jìn)行變壓。2、 由于繼電器工作電壓高，而實(shí)驗(yàn)電壓不穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始繼電器一直不工作，后經(jīng)調(diào)試正常使用。3、 在調(diào)試雙向可控硅時(shí)由于使用電壓過(guò)高導(dǎo)致555時(shí)基芯片損壞，后換上全新的正常使用。4、 在剛測(cè)試風(fēng)扇時(shí)電壓不穩(wěn)定，電壓低導(dǎo)致風(fēng)扇不正常工作。后經(jīng)調(diào)試正常使用。5、調(diào)試時(shí)使用的發(fā)光二極管電壓高導(dǎo)致毀壞，后加分壓電阻后正常使用。 結(jié) 論 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本設(shè)計(jì)方案基本完成了設(shè)計(jì)的要求，總的來(lái)說(shuō)該方案是十分可行的，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，條理清晰，結(jié)果符合要求。很多家庭都裝了換氣扇，但一些來(lái)客或小孩常常忘記打開(kāi)換氣扇，這種能自動(dòng)控制換氣扇和照明燈的電子

13、裝置，既不給人添麻煩，又能自動(dòng)換氣和開(kāi)、關(guān)燈，節(jié)能而方便。綜合來(lái)說(shuō)完成了各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，安全又穩(wěn)定。 收獲和體會(huì)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的查找資料和思考問(wèn)題，最終把設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)出來(lái)了。其中在查找資料的過(guò)程中收獲頗豐，在這個(gè)過(guò)程中使我學(xué)會(huì)了如何查找文獻(xiàn)資料并運(yùn)用到自己的方案中去。經(jīng)過(guò)一番深思熟慮后設(shè)計(jì)出比較實(shí)用的電路圖，并通過(guò)自己的努力最終解決了出現(xiàn)的各種問(wèn)題，在這解決問(wèn)題的過(guò)程中使我學(xué)到了許多以前不太了解的知識(shí)，同時(shí)也培養(yǎng)了思考問(wèn)題的習(xí)慣，在連接實(shí)物圖的過(guò)程中須得步步為營(yíng)，若是一著不慎連錯(cuò)了后果是很嚴(yán)重的，不好檢查線路，因此連線時(shí)須的小心再小心。 最終，在自己的不懈努力和老師同學(xué)的幫助下我的課程設(shè)計(jì)終于完成

14、了，課設(shè)中充滿了歡笑與淚水，為一小塊的成功而高興，為一時(shí)的困難而傷心，但整個(gè)過(guò)程是快樂(lè)的，因?yàn)槲以谶^(guò)程中得到了鍛煉，動(dòng)手動(dòng)腦的能力得到了加強(qiáng)，學(xué)到了許多書(shū)本上學(xué)不到的知識(shí)，總之我在課程設(shè)計(jì)中學(xué)到了許多真是一言難盡。在這里我謝謝老師和同學(xué)們的幫助，謝謝大家。致 謝 本課題在選題及研究過(guò)程中得到胡老師的悉心指導(dǎo)。胡老師多次詢問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。胡老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，對(duì)胡老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的。 同時(shí)在本次課程設(shè)計(jì)中我學(xué)會(huì)了很多，再要感謝學(xué)校給我這次機(jī)會(huì)讓我有可以實(shí)踐的機(jī)會(huì)。在我們做

15、課設(shè)的時(shí)候遇到很多問(wèn)題，最后一一解決問(wèn)題的過(guò)程中都離不開(kāi)老師的幫助。還要感謝小組同學(xué)的努力配合。經(jīng)過(guò)這次課設(shè)我知道了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，學(xué)會(huì)了很多，使我更有興趣學(xué)習(xí)本專業(yè)了。讓我知道了我還需要學(xué)習(xí)更多的姿勢(shì)來(lái)完善自己。參考文獻(xiàn)【1】卿太全、李蕭.常用數(shù)字集成電路原理與應(yīng)用M.北京：人民郵電出版社，2006【2】葛中海.模擬電子技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011【3】周忠.數(shù)字電子技術(shù)M.北京：北京大學(xué)出版社，2011 【4】羅厚軍，魏敏敏.集成電路使用手冊(cè)M.福建：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2006【5】劉進(jìn)鋒.電子技術(shù)M.北京：人民郵電出版社，2010附錄1NE555內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 NE555 （Timer IC）為8腳時(shí)基集成電路。其中：1腳為接地端；2腳為觸發(fā)輸入端；3腳為輸出端；4腳為復(fù)位端；5腳為控制端；6腳為閾值端；7腳為放電端；8腳為電源端。元件清單序號(hào)編號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1R1、R6 電阻10K22R2電阻5.1K13R3電阻1M14R4電阻5115R5電阻1M/1W16RP電位