[毕业论文]电冰箱保护器的设计A.doc

目录一、设计任务和指标要求2二、设计框图及整机概述3三、各单元电路的设计方案及原理说明3四、仿真调试过程及结果分析6五、设计、安装及调试中的体会9六、对本次课程设计的意见及建议10七、参考资料10八、附录11附件1 整机逻辑电路图11附件2 元器件清单12一、设计任务书1、设计时间：2010.7.52010.7.92、地点：i4043、课程设计题目：电冰箱保护器的设计4、设计内容及要求： 1）设计内容：1、设计电冰箱保护器，使其具有过压，欠压，上电延迟功能2、电压在180v250v范围内正常供电，绿灯指示，正常范围可根据需要进行调节3、过压，欠压保护：当电压低于设计允许最低电压或高于设定允许最高电压时，自动切断电源，且红灯指示2）设计参数1、上电，过压，欠压保护或瞬时断电时，延迟min才允许接通电源2、负载功率3）设计要求：1、选取单元电路及元件； 2、设计总体电路原理图；3、整体电路的联调（完成全电路理论设计、仿真、调试 ）；4、撰写设计报告。二、设计框图及整机概述本电路的电源由220v交流电经过变压器变压、整流电桥整流，并经过7812稳压后提供。其中，u1从整流电桥的输出端取样，当市电电压在正常范围（180v250v）内时，电路各部分正常工作；当市电电压超出正常范围时，控制电路控制继电器停止工作。555时基电路起控制延时作用。电路组成框图如下：v上限控制电路（555）定时器负载继电器比较器u1v下限图 1 电路设计框图三、各单元电路的设计方案及原理说明 1.电路设计方案 1）变压、整流、稳压本电路先经过变压器变压t1，变压系数为16:1，再经过整流电桥d1整流，最后经过lm7812稳 2）比较器设计 电路中lm339的两个比较器和rp2,rp3等组成过电压,欠电压检测电路。3）控制电路控制电路主要由bjtq1、q2和555时基电路组成。其中led1为电压指示灯，d2防止电容反相放电，d3对继电器稳压图2 电冰箱保护器原理图2.电路工作原理 接通电源后,220v交流电经变压器的降压,整流桥的整流,稳压器7812的稳压后,在rp2和rp3两端可获得约12v直流工作电压.根据变压器的变压系数,调整电位器rp2和rp3,使市电电压在正常范围内,上,下比较器都输出高电平,此时vt1导通,电压指示灯led保持发亮.因为c1两端初始电压为0,555时基电路的阈值端6脚为高电平,555时基电路复位,三极管vt2截止,继电器k1的常闭触点保持吸合,电冰箱电源被切断.然后电源向c1充电,使2,6两脚电位不断下降,约经过5min,可使电位降至12v电压的1/3,555时基电路才置位,3脚输出高电平,vt2导通,继电器k1通电吸合,其常闭合触点k-1断开,电冰箱通电工作.当交流电网意外断电时,c1储存电荷通过r2,d5迅速泄放,当电网恢复供电时,电路又要延迟5min左右才向电冰箱供电,从而确保电冰箱压缩机不受损坏.当市电电压升高到280v以上,上比较器输出低电平;市电电压下降到180v以下,下比较器输出低电平.只要两者之一输出低电平,vt1截止,led熄灭.此时6脚为高电平,555时基电路复位,输出端3脚为低电平,电冰箱电源被切断,从而使电冰箱在电压过高或过低的情况下自动停止工作,保证了电冰箱能安全工作于规定的电源范围内.当电压恢复正常时,电路要延迟5min左右才向电冰箱供电.电路原理图如图2所示。3.参数计算设变压器的变压系数是16:1,整流后的输出电压u31.2u2, 当u1分别为220v,180v,250v时,u2,u3,va的计算如下: u1 =220 v u2 =22016 =13.75 vu3 =1.213.75 =16.5 v va =8.25 vu1 =250 v u2 =25016 =15.6vu3 =1.217.50 =18.75 v va =9.85vu1 ”=180 v u2 =18016 =11.25 vu3” =1.211.25 =13.5 v va” =6.75 v所以,比较器的上限电压为10.5v,下限电压为6.75v.调节电位器rp2和rp3,使lm339的5脚电压为10.5v,8脚电压为6.75v,从而设置好比较器的上限和下限电压值,使电路在280vu1180v能正常工作. 电网由断电到恢复供电后,电冰箱要延迟一段时间才能正常工作,此段延时时间tp由ne555的外围电路c1和 r3决定: tp1.1r3c1 因为电路要求延时5分钟(300秒),设c1=220f,则r3的阻值计算如下: r3 = 300 ( 1.122010-6 ) 1.2106 四、仿真调试过程及结果分析1.仿真的预期结果当输入电压由0跳到正常电压的范围内,此时,d1(绿色)发光,d2(绿色,负载)仍不工作,大约经过5min的时间才开始工作(发光),d3(红色)则与d2相反; 当输入电压在范围外恢复到正常电压范围内时,工作情况与相同; 当输入电压在正常范围内跳到电压范围外,d1,d2立即熄灭,d3发光,说明负载停止工作; 当输入电压在正常范围内突然停电,所有的发光二极管都熄灭. 2.由于该方案在multisim软件中无法正常仿真，因此在protel 99se软件中对其放真，仿真图如下：图3 protel 99se仿真图1）设置电源电压u1为50v，输出out1、out2值加的电压差几乎为0v；2）设置电源电压u1为100v，输出out1、out2值加的电压差几乎为0v；3）设置电源电压u1为170v，输出out1、out2值加的电压差几乎为0v；4）设置电源电压u1为200v，输出out1、out2值加的电压差约为10v；5）设置电源电压u1为220v，输出out1、out2值加的电压差约为10v；6）设置电源电压u1为240v，输出out1、out2值加的电压差约为10v；7）设置电源电压u1为280v，输出out1、out2值加的电压差几乎为0v；8）设置电源电压u1为300v，输出out1、out2值加的电压差几乎为0v；8）设置电源电压u1为350v，输出out1、out2值加的电压差几乎为0v；3用multisim软件对令乙方按进行仿真，结果如下j通220v电压，上电延迟中图4k如下图所示输入220v电压正常工作中图5l如下图输入250v过压电压断电保护中图5如下图输入180v低压断电保护中图6从上图的仿真结果中看出该电冰箱保护器保护器作性能良好，在过压、欠压的情况下能很好的保护电冰箱，从而使之在无人监控情况下正常工作。与此同时实现了上电的延迟从而更好的保护了电冰箱。五、设计、安装及调试中的体会作为一名自动化专业的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的两年大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种电子设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书，以及大量的网络资料。为了让自己的设计更加完善，更加符合设计标准，一次次翻阅指导书是十分必要的，同时也是必不可少的。通过这次课程设计，我了解和学会了如何使用multisim软件，并复习了对protel 99se软件的使用。尤其是multisim这个软件，在以前根本没听过，通过学习，逐渐学会了multisim软件基本的使用方法，也认识到其在电路仿真方面的强大功能。另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。通过查资料，我们对电冰箱保护器这一器件有了深刻的了解，把理论应用到了实践当中。整个设计我基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。希望答辩时，老师多提些问题，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便课后加以弥补。六、对本次课程设计的意见及建议由于只有一周的课程设计时间，我们对很多东西都还没掌握。尤其是对multisim软件的使用之掌握到皮毛，因此我建议加长课程设计的时间，能够让学生的知识和技能更扎实，稳固。另外，我建议实验室的电脑能够上网，一边学生在时间的过程中能够随时查找资料。七、参考资料1任国燕.模拟电子技术实验指导书.重庆科技学院.2008年11月.2康华光.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社.2006年12月.3陈有卿. 实用555 时基电路300 例 .中国电力出版社. 2005月.4庄俊华,何伟良,张俊红. multisim 9入门及应用. 机械工业出版社.2008年3月.八、附录附录1附录2：元器件清单序号编号名称型号数量1变压器12整流桥13d4、d5二极管1n400424r1、r5、r6电阻10 k35vt1/vt2三极管