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电气电子毕业设计论文
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毕业设计229卫生间“门拉手”控制开关,电气电子毕业设计论文
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电力电子技术课程设计 题 目： 卫生间“门拉手”控制开关 专 业： ？ 学 号： ？ 姓 名： ？ 完成日期： 2007 6 23 指导教师： ？ nts 2 课程设计任务书 设计题目： 卫生间门拉手“控制开关 设计任务 设计要求：设计一种卫生间使用 的能 自动控制 照明灯 的 电路。 所设计的电路中的元器件数不少于 10个。 设计要求 1、 调研，查找并收集资料； 2、 总体方案设计； 3、 电路设计； 4、 绘制电气原理图； 5、 撰写设计说明书（字数约 2000左右）； 6、 参考资料目录。 参考资料 1 秦曾煌，电工学（上册：电工 技术），第 6版 .北京：高等教育出版社， 2003年 2 魏素珍 .常用电工电路 280例解析 .北京：中国电力出版社， 2004 年 3 谢胜曙 .电工学实验与设计技术 .长沙：湖南大学出版社 4 张晓东，吴有仓 .电工实用电子制作 .北京：国防工业出版社， 2005 5 李保宏 .电工常用电路解易通 .北京：人民邮电出版社， 2005年 6 付家才 .电子工程实践技术 .北京：化学工业出版社， 2003年 nts 3 目 录 1 任务书 1 2 设 计 说明书 2 2-1 引言 2 2-2 总体方案设计 2 2-2-1 相关概念 .原理 2 2-2-2 整体工作原理 4 2-2-3 元器件的选型及主要参 5 2-2-4 仪器的安装与使用 5 3 小结 6 4 参考 文献 7 附 录 8 材料明细表 8 nts 4 1 引言 本开关利用人进出卫生间手抓“门拉手”的习惯动作，控制照明电灯的亮与灭，新颖而有趣。其最大的特点：既省掉开关电灯的麻烦，又防止了因忘记关灯而造成的电能浪费。整个开关自身耗电甚微，经实测越为 43MW 2 总体设计方案 2-1 相 关原理 .概念 2-1-1 什么是 继电器 继电器是一种基本的电气设备，它用来打开或关闭一定数量互相独立的电路。这种操作是利用由电压控制的线圈绕组所产生的电磁场来实现的。当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。 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），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种 “ 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。 2-1-2 继电器的继电特性 继电器的输入信号 x从零连续增加达到衔 铁开始吸合时的动作值 xx,继电器的输出信号立刻从 y=0 跳跃到 y=ym,即常开触点从断到通。一旦触点闭合，输入量 x继续增大，输出信号 y将不再起变化。当输入量 x从某一大于 xx值下降到 xf,继电器开始释放，常开触点断开（如图 1）。我们把继电器的这种特性叫做继电特性，也叫继电器的输入 -输出特性。 释放值 xf与动作值 xx的比值叫做反馈系数，即 Kf= xf /xx nts 5 触点上输出的控制功率 Pc与线圈吸收的最小功率 P0之比叫做继电器的控制系数，即 Kc=PC/P0 一般继电器规格中它并不会说明继电器需要多少电流可以驱动线圈，在使用时可以量测线圈内的电阻值，就可以利用欧姆定律换算出耗电流 。 2-2 总体方案设计 2-2-1 工作电路原理图（ 如图 1） ： 图 1 卫生间门拉手“控制开关的电路 2-2-2 工作原理 ： 此开关 实际上适宜个新颖触摸式交流 开关（为说明原理而绘出被控电灯 H）。由于采用了国产新型记忆自锁继电器 K，故可以通过单触摸板 M 很容易的实现开关的双稳态控制。电容器容量 C取得比较大，具有一定的储能作用，可满足线圈 K工作所需要的脉冲电功率。 当有人手抓“门拉手”推门进入卫生间时，人体泄露或感应的微弱交流电信号经保安电阻器 R1 加至晶体三极管 VT的基极，使 VT发射器输出放大了的正脉冲电流，触发单向晶闸管 VS导通。于是电容器 C通过记忆自锁继电器 K的线圈的快速放电，放电电流使 K 吸动，由其触点 KH 接用电灯 H 的电源。 C 放电结束后，由于 R2 流过的电流小于 维持导通电流，故 VS 在交流电过零时自行关断。但 K 却依靠内部特殊的机械维持“锁定”状态，故始终通电发光。 当来人离开卫生间时，随着手抓“门拉手”关门， VT,VS再次接通， C通过线圈 K又一次快速放电，放电电流是 K释放，由起触点 KH切断 H电源，实现自动关nts 6 灯。 2-2-3 元器件的选型 及主要参数 K 选用国产新型 ZS-01F 记忆自锁继电器 如图 2，它实质上是一种静态不耗电的双稳台继电器；他的外型与普通继电器相同，其外型尺寸及引脚排列如图 2（ a）该器件共有 5个端子，其中 3个触点（转换触点）端子， 2个触发（线圈）端子。触发 脉冲正负匀可（电源极性可以任意调换），触发端与控制端触点端的电流波形关系如图 2(b)所示。该自锁继电器仅需在吸合时以一定功率的脉冲触发驱动（普通继电器吸合时需要持续的工作电流），吸和后触点的工作状态则由内部特殊的机械结构来保持“锁定”。这样，继电器在稳定工作时起线圈不耗电，需要释放时，则再施加一同样极性的脉冲即可使触点释放。在整个自锁，释放过程中，所需耗能很小，且平时不耗电。该产品的应用可大大简化电路，降低成本，节省电耗。 (a) 外形尺寸及引脚排列 单位： mm （ b）各端点电流波形图 图 2 ZS-01F型记忆自锁继电器 nts 7 ZS-01F 的主要电参数：触发脉冲的脉宽 20ms，功率 500V，绝缘电阻在相对湿度 80%100在相对湿度 98%，震动强度 50HZ 单振幅 0.35mm，冲击强度 100m/s，工作寿 命 10 万余次，外型尺寸为 24mm*22mm*16mm,重量小于等于 14kg。使用条件：环境温度范围为 -10到 55，相对湿度为 +20时可达 98%，大气压范围 65kpa-106kpa，工作位置任意，工作状态连续。 VS用 MCR100-1或 BT169D,CR1AM-6,2N6565等型硅塑封单向晶闸管， VT用 9014或 3DG8NPN 型硅小功率三极管，要求电流放大系数 150。 VD1 用 1N4148 型硅开关二极管； VD2用 12V,0.25W 普通硅稳定二极管，如 2CW60,1N4016等； VD3用 1N4007硅流二极管 R1 为人体保安电阻器，他能确保人体接触到“门拉手”时不触电。为了增加安全系数，可用 2只 2.4千欧姆的 RTX-1/8W 型碳模电阻器串联起来，并套上电工常用的绝缘套管构成。 R2用 RTX-1/4W碳模电阻器。 C用 CD11-16V型电解电容器。 2-2-4 仪器的安装与使用 将所有的元器件按照电路图安装好后再印刷电路板上焊接，之后装入体积合适的绝缘密闭小盒内。在实际应用时， 220V 交流的相线和零线一定要按照说明正确接线，否则触摸开关灵敏度不够，或根本无法实现触摸控制功能。开关盒与金属“门拉手”间通过单芯金属屏蔽 线接通。屏蔽线一定要用包有塑料外皮的那种，并且接“门拉手”的一头金属编制网丝要用绝缘胶布包扎严实，以免造成人体触电！ nts 8 万一使用中电灯出现人进门灯灭、人出门灯亮的反常情况，只要人为多触摸一次“门拉手”即调整过来。但须注意：由于电容器 C 充电需要时间，故每次开（关）灯后，约须经 5s的时间才能关（开）灯，期间触摸“门拉手”不会改变开关状态。 此开关也可同时控制卫生间内的排风扇（并联再电灯 H两端即可），实现人进即自动排风、人离开后封山自动停转的功能。 nts 9 小 结 我们做的 设计是可自由的选择课题。当我们全组成员听完有关的设计制作任务后，真有点束手无策。但在指导老师李老师的提示指点下，我们迅速找到了方向。于是我们分工协作分为二组：第一组同学去图书馆查资料，第二组同学去网上查最新的相关信息。第一组同学经过一天的努力，把相关的书都借了过来。同时，第二组的同学也在网上有不小的收获，把资料从网上下载打印出来了。接下来，我们全组同学集中学习探讨。对不懂的问题全组进行讨论，如讨论还是未能弄懂，就去网上搜索相关答案，如还不能把问题解决，就去问老师。在集中学习讨论完后，每位同学就着手进行自己的 设计。 在做设计的过程中，我们碰到了不少困难，也曾经有些泄气。但在组员的互相鼓励及老师和同学的帮助下，我们摧毁了这些“拦路虎”。当胜利的喜悦洋溢在心中的时候，我们对给予我们帮助的老师 .同学表示感谢。特别是在课程设计后期电脑使用紧张，却仍无私的把电脑让给我们用的同学，他们是最可爱的人！我们没有理由不对他们表示万分的感谢！ 通过这次课程设计，我不仅学到的许多知识，还明白了不少做人处世的道理，同时增强了团队合作意识！ nts 10 参 考 文 献 1 秦曾煌，电工学（上册：电工技术），第 6版 .北京：高等 教育出版社， 2003年 2 魏素珍 .常用电工电路 280例解析 .北京：中国电力出版社， 2004年 3 谢胜曙 .电工学实验与设计技术 .长沙：湖南大学出版社 4 张晓东，吴有仓 .电工实用电子制作 .北京：国防工业出版社， 2005 5 李保宏 .电工常用电路解易通 .北京：人民邮电出版社， 2005 年 6 付家才 .电子工程实践技术 .北京：化学工业出版社， 2003年 nts 11 附录：元器件 明细表 （材料清单） 序号 名称 型号 参数 数量 R1 电阻 人体保安电阻器 5.1M 1 R2 电阻 RTX-1/4W型碳膜电阻器 1 VD1 二极管 1N41
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