空调自动开关省电电路-光电电路设计与应用课程设计报告.doc

光电电路设计与应用课程设计报告 题 目: 空调自动开关省电电路 姓 名： 刘裕 专 业： 电子科学与技术 班 级： 电子 142 学 号： 1886140217 任课老师：韩新风 目录一 题目要求与方案论证- 3 -1.1设计题题目- 3 -1.2题目要求- 3 -1.3 方案论证- 3 -二 电子线路设计与实现- 3 -2.1 Multisim仿真电路设计图- 3 -2.2 电路设计- 4 -2.2.1热敏电阻- 4 -2.2.2整流电路- 5 -2.2.3光电耦合器- 6 -2.2.3光电耦合器- 6 - 2.3电路的组成与分析- 6 -三 总结与体会- 7 -一 题目要求与方案论证1.1设计题题目 实现空调的自动开关达到省电的目的1.2题目要求 1分析题目需完成的功能，问题描述准确规范；2拟定实施方案,描述设计思路（框图）；3详尽规划内容,选择合适的器件；4完成全电路图的设计、调试，并画出电路原理图；5进行 Multisim仿真；1.3 方案论证和设计目的 在于今的社会中有许多的浪费行为，比如在天气多变的时候空调一直开着，实际上这并没有必要，只要在热的时候开空调就行了，这样不仅省电还环保，所以我设计了这个具有智能开关控制功能的电路：要求实现当室内内温度高时，空调制冷系统会自动开启，但是当空调开启后，室内的温度降下后，空调自动断电，达到省电的目的。 二 电子线路设计与实现 2.1 Multisim仿真电路设计图 滑动变阻器代替负温度系数热敏电阻（NTC），灯泡代替空调2.2 电路设计2.2.1热敏电阻1）热敏电阻的主要特点是：灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10100倍以上，能检测出10-6的温度变化；工作温度范围宽，常温器件适用于-55315，高温器件适用温度高于315（目前最高可达到2000），低温器件适用于-273-55；体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；使用方便，电阻值可在0.1100k间任意选择；易加工成复杂的形状，可大批量生产；稳定性好、过载能力强。2）NTC负温度系数热敏电阻工作原理NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料， 采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在10O1000000欧姆，温度系数-2%-6.5%。NTC热敏电阻器可NTC热敏电阻器广泛用于测温、控温、温度补偿等方面3) NTC的组成 该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏电阻其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料2.2.2整流电路整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。习惯上称单向脉动性直流电压。桥式整流电路的工作原理如下：e2为正半周时，对D1、D3加正向电压，Dl、D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成e2、D1、Rfz 、D3通电回路，在Rfz 上形成上正下负的半波整流电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成e2、D2、Rfz 、D4通电回路，同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。如此重复下去，结果在Rfz 上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图5-6中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。 桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。桥式整流是交流电转换成直流电的第一个步骤。2.2.3光电耦合器原理 在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。2.2.4继电器继电器（英文名称：relay）是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。2.3电路的组成 电路图电路图的左边是整个电路的电源的电源部分，通过桥式整流电路和灯泡（也就是空调）连接，而电路图的右边是光电耦合器和继电器组成的开关电路，光电耦合器通过热敏电阻和12V的电池电源连接，这就是整个电路的组成。电路的优点：可以通过环境的温度，自动控制空调的开关，可以达到节省电力，保护环境的作用。电路的不足之处：需要很灵敏的热敏电阻，对热敏电阻的性能要求高三 总结与体会通过此次课程设计，使我更加掌握了有关光电电路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，在网上寻求答案，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！ 课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了晶闸管的相关知识；了解了桥式整流的原理；以及如何提高热敏电阻的性能等等。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。 回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过