毕业设计--自动热风烘手机

1、绵阳师范学院本科生毕业设计（论文）题 目 自动热风烘手机设计 专 业 电子信息科学与技术 院 部 物理与电子工程学院 学 号 0909030238 姓 名 王 小 玉 指 导 教 师 曾小平 工程师 答 辩 时 间 二一三年五月 工作时间： 2012年12月 至2013年5月 绵阳师范学院2013届本科毕业论文(设计)摘 要学 生：王小玉指导教师：曾小平摘要： 近年来，随着人们生活水平的日益提高，人们对卫生问题的关注越来越高。人们常用洗手来控制细菌的传播，但很多人往往忽略了洗完手后使手变干的步骤，从而导致洗手效果的减弱，因此我们有需要注意洗手后干手的环节。而自动干手器不仅能够干手，还具有卫生、

2、人性化的特点，因而得到大众的喜爱。自动热风干手器是一种高档的卫生洁具，其可以取代毛巾、纸巾，对手部进行干燥。具有节能、环保、人性化的优点，被广泛应用于宾馆酒店、机场车站、体育场馆等公共场所的洗手间。 自动干手器的工作原理一般为红外线传感器检测到信号,此信号来控制打开加热电路继电器及吹风电路继电器,开始加热 吹风.当传感器检测的信号消失时,释放触点,加热电路及吹风电路继电器断开,停止加热吹风.自动感应干手器将双手伸在感应干手器的出风口下,会自动送出风,迅速去湿变干,离开感应干手机风口又自动停风关机.可达到不要毛巾擦干手上的水份和防止疾病交叉感染的要求.所以公共场所,尤其是医院,军营,学校,写字楼

3、,体育场馆等人群较密集的区域的洗手后干手就不成问题,解除人们担心感染上疾病的忧虑.关键词:自动干手器；红外线；传感器；温度控制AbstractUndergraduate:Wang xiao yuSupervisor:Zeng xiao ping Abstract: In recent years, with the increasing of people's living standard, people are concerned about the health problems more and more high. People used to wash their hand

4、s to control the spread of bacteria, but many people tend to overlook after washing hands, make hand drying step, leading to hand washing effect is abate, so we have a need to pay attention to wash their hands after dry hands. And automatic hand dryer can dry hands not only, also has the characteris

5、tics of health, human nature, and thus get popular.Automatic hand dryer is a kind of high-grade sanitary ware, it can replace towel, tissue, an opponent of dry. Has the advantages of energy-saving, environmental protection, human nature, are widely used in hotels, airport, station, sports sites and

6、gyms and other public places of the bathroom. Working principle of automatic hand dryer is commonly infrared sensor detects the signal, this signal to see open the heating control circuit relay and relay circuit, start heating. When the sensor detects the signal disappears, release the contact, the

7、heating circuit and the relay circuit disconnect, stop heating blowing. Automatic induction hand dryer will be stretched out his hands in the induction under the outlet of air dryers, automatically sends out the wind, moisture dry quickly, leave the induction hand dryer tuyere and automatically stop

8、 the wind to turn it off. Don't dry with a towel can reach the hands of the water and to prevent the cross infection of disease requirements. So in public places, especially hospital, army, schools, office buildings, stadiums and other populations is relatively dense area after washing dry hand

9、won't be a problem, remove people's fears got the disease.Key words: automatic hand dryer； infrared； sensors； temperature control目录1. 绪论11.1引言11.2 .课题研究的目的和意义11.3 .课题研究内容22. 方案论证22.1系统组成框图2图2-1自动烘手电路的总体框图33. 原理图设计33.1信号检测原理图3图3-1-1. BISS0001的热释电红外无线感应器应用电路图4图3-1-2 BISS0001内部结构框图53.1.2被动式热释电红

10、外探头的工作原理及特性：4图3-1-7 传感器示意图53.1.3光敏电阻工作原理及结构6图3-1-8 光敏电阻工作原理图63.2 温度控制单元电路73.2.1温度控制电路的设计7图3-2-3 TC621工作原理图93.2.2光敏电阻传感器工作原理：93.5.1热敏电阻的性能10图3-2-4 简单的线性化电路及R-T特性曲线103.2.3双向晶闸管简介113.3 电源电路133.3.1可调稳压器LM31713LM317应用电路图：14图3-3-2 电源电压电路原理图143.4 交流控制电路15交流控制电路原理图：15图3-4-1 交流控制电路原理图153.5 自动热风烘手机整体电路原理图:见附录

11、1163.6 自动热风烘手机元件清单:见附录2164.总结165.主要参考文献176. 致谢18附录1. 自动热风烘手机整体电路原理图19附录2. 元件清单201. 绪论1.1引言 随着电子技术的发展,当前数字系统的设计正朝着速度快、容量大、体积重量轻的方向发展。在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力的推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品的性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快. 自动热风烘手机安装方便,灵敏度高,抗干扰能力强烈,使用寿命长.利用BIS0001集成电路接收信号, 静态电流极小，配以热释电红外传感器和少量外围元器件即可构成被动式

12、的的热释电红外传感器.它给人们的生活带来了极大的方便,已成为人们日常生活中必不可少的必需品,其广泛用于家庭,工厂,学校,餐厅等场所.因此,研究红外控制自动及其应用,有着非常重要的意义. 本论文设计的是一种以红外自动控制干手器.采用了专用温度控制集成电路来对现场进行自动控制。人体信号检测电路选用的是专用集成电路BISS0001。同时为了符合实际工作的需要，设计电源电路包括变压、整流、滤波及稳压、温度控制电路和人体信号检测电路组合在一起当环境温度低于设定值，同时现场有人时，接通加热电源，开始吹热风。人离开后自动切断加热器电源，停止加热。采用温控电路和红外人体感应控制电路联合共同控制.本设计满足了人

13、们对物质的需求,又提高了科学性,以适应当今市场品种多批量小的电子市场,大大提高了产品的市场竟争力.1.2 .课题研究的目的和意义 近年来，随着人们生活水平的日益提高，人们对卫生的关注度也越来越高,对生活品质的追求,对自身的安全卫生问题越来越关注.手是人身体活动中使用最频繁的部位,出于对卫生的要求,勤洗手就成了人们的必要事情. 感应洁具的特点是自动智能开关水,无需手动控制开关水,伸手即可自动出水,手离开后机器自动关水.但洗手后如果手没有即时的擦干,潮湿的环境又给病菌提供了良好的蕴育环境.因此洗手后干手的方法又成了我们关注的话题.试想如果用毛巾擦手,同样避免不了重复使用,交叉感染的问题仍然没有得到

14、很好的解决;如用干手纸擦干呢?当然这是很好的解决了前面的问题,可是从环保经济的角度考虑,干手纸又带来了新的问题:使用后废纸的清理,新擦手纸的更换等,这将增加人力成本.从环保角度来看,制作擦手纸的原料是树木森林,它们是人们弥足珍贵的资源,大量使用擦手纸无疑将很大程度上破坏森林资源.因此为了满足人们的需求,自动干手器便顺应而生了.自动干手器的工作原理一般为传感器检测到信号,此信号看控制打开加热电路继电器及吹风电路继电器,开始加热 吹风.当传感器检测的信号消失时,释放触点,加热电路及吹风电路继电器断开,停止加热吹风.自动感应干手器将双手伸在感应干手器的出风口下,会自动送出风,迅速去湿变干,离开感应干

15、手机风口又自动停风关机.可达到不要毛巾擦干手上的水份和防止疾病交叉感染的要求.所以公共场所,尤其是医院,军营,学校,写字楼,体育场馆等人群较密集的区域的洗手后干手就不成问题,解除人们担心感染上疾病的忧虑.1.3 .课题研究内容 本设计主要由：电源单元、温度控制单元、人体检测单元、逻辑控制及输出单元四部分构成。在设计中利用专用温度控制集成电路来对现场进行自动控制。人体信号检测电路选用的是专用集成电路BISS0001。同时为了符合实际工作的需要，设计电源电路包括变压、整流、滤波及稳压、温度控制电路和人体信号检测电路组合在一起当环境温度低于设定值，同时现场有人时，接通加热电源，开始吹热风。人离开后自

16、动切断加热器电源，停止加热。采用温控电路和红外人体感应控制电路联合共同控制。电路由四部分组成(1)温控电路 （集成电路） 温度信号采集、人体信号检测电路(2)热电红外电路（集成电路, 热释电红外传感器）自动吹热风控制电路(3)稳压电源(集成电路) 自动吹热风控制电路(4)热风交流电路。 保护电路. 系统控制电路(5)要求用Protel 99 SE画单元电路和整体电路图。2. 方案论证2.1系统组成框图自动手干电路的组成，电源单元、温度控制单元、人体红外热释电感应控制单元、交流控制单元四大部分构成，如图2-1所示：电 源 电 路人体热释电红外感应控制元温度检测控制交流控制图2-1自动烘手电路的总

17、体框图BISS0001一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。3. 原理图设计3.1信号检测原理图 信号检测电路主要由人体信号检测探头和信号外理电路组成. 本系统的检测探头采用热释电红外传感器SDO2,其结构主要由敏感元,场效

18、应管,高值电阻等组成.为了使传感器对人体最敏感,传感器采用了滤光片作窗口.滤光片是在Si基析上镜多层膜做成的.每个物体都发出红外辐射时,其辐射最强烈的波长满足维恩位移定律: 信号处理采用专用集成芯片SS0001,主要由运算放大器,状态控制器,双向鉴幅器,延迟时间定时器及参考电压等单元组成.UO为控制信号输出端,在延迟时间定时器工作时,输出端为高电位;在封锁定时器工作时,输出为低电平;只要改变外接电阻R1,R2和电容C1,C2就可以调节延迟时间和封锁时间. 信号检测电路,配以滤波镜片和阻抗匹配用场效应管组成的热释电红外传感器,以非接触方式检测出来自人体的红外辐射并将其转换成电信号,经SS0001

19、中的运放的前置放大,运算放大器的第二级放大,将直流电位抬高为内置电压后送到比较器组成的双向鉴幅器,检出有效触发信号.由于内置电压UH0.7UDD,UL0.3UDD,当UDD=5V时,可有效地抑制±1V的噪声干扰.BISS0001的热释电红外无线感应器应用电路图 图3-1-1. BISS0001的热释电红外无线感应器应用电路图 BISS0001是一款高性能的传感信号处理集成电路。静态电流极小，配以热释电红外传感器和少量外围元器件即可构成被动式的热释电红外传感器。广泛用于安防、自控等领域能。图3-1-2 BISS0001内部结构框图图3.1.1 BIS0001工作原理图BISS0001是

20、由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。特点： 21CMOS工艺;数模混合;具有独立的高输入阻抗运算放大器;内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰;内设延迟时间定时器和封锁时间定时器;采用16脚DIP封装；管脚图 图3-1-3 BISS0001内部引脚图BISS0001管脚说明引脚名称I/O功

21、能说明1AI可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发2VOO控制信号输出端。由VS的上跳前沿触发，使Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。3RR1-输出延迟时间Tx的调节端4RC1-输出延迟时间Tx的调节端5RC2-触发封锁时间Ti的调节端6RR2-触发封锁时间Ti的调节端7VSS-工作电源负端8VRFI参考电压及复位输入端。通常接VDD，当接“0”时可使定时器复位9VCI触发禁止端。当VcVR时允许触发(VR0.2VDD)10IB-运算放大器偏置电流设置端11VDD-工作电源正端122

22、OUTO第二级运算放大器的输出端132IN-I第二级运算放大器的反相输入端141IN+I第一级运算放大器的同相输入端151IN-I第一级运算放大器的反相输入端161OUTO第一级运算放大器的输出端图3-1-4. BIS0001的不可重复触发工作方式不可重复触发工作方式下的波形其工作过程：首先，根据实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM(0.5VDD)后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。由于VH0.7VDD、VL0.3VDD，所以，当VDD=5V时

23、，可有效抑制±1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。 COP3是一个条件比较器。当输入电压VcVR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。 当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。 图3-1-5 BIS0001的可重复触发工作方式可重复触发工作方式下的波形其工作过程： 可重复触发工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期间，信号Vs不能触发V

24、o为有效状态。在Vc=“1”、A=“1”时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并可促使Vo在Tx周期内一直保持有效状态。在Tx时间内，只要Vs发生上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；若Vs保持为“1”状态，则Vo一直保持有效状态；若Vs保持为“0”状态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间Ti时间内，任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。由图可见BISS0001是由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路。可广泛应用于多种传感器和延时控制器。图3-1-6 BIS0001的应用电路图电子爱好

25、者社区Dr$D?+Y5Z.E R3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。输出延迟时间Tx由外部的R9和C7的大小调整，值为Tx24576xR9C7；触发封锁时间Ti由外部的R10和C6的大小调整，值为Ti24xR10C6。电子爱好者社区|N':F)GV 图中R6可以调节放大器增益的大小，原厂图纸选10K，实际使用时可以用3K，可以提高电路增益改善电路性能。R

26、9/R10可以用470欧姆，C6/C7可以选0.1U。3.1.2被动式热释电红外探头的工作原理及特性：      在自然界，任何高于绝对温度（-273度）时物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的。     在被动红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器(PIR)，它能将波长为8一12um之间的红外信号变化转变为电信号，并能对自然界中的白光信号具有抑制作用，因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温

27、度，当人体进人警戒区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号，因此，红外探测器的红外探测的基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。    另外一个器件就是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜有两种形式，即折射式和反射式。菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用，即将热释的红外信号折射（反射）在PIR上，第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这样PIR就能产生变化的电信号。人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10微米左右的红外线，被动式红外探头

28、就是靠探测人体发射的10微米左右的红外线而进行工作的。人体发射的10微米左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10微米左右的红外辐射必须非常敏感。 2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件

29、几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 4)人一旦侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。 5)菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。 图3-1-7 传感器示意图红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。红外线热释电传感器对于径向移动反应最不敏感, 而对于横切方向 (即与半径垂直的方向)移动则最为敏感. 在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。被

30、动式热释电红外探头的优缺点： 优点是本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉。缺点是：容易受各种热源、光源干扰 被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。 易受射频辐射的干扰。 环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。 3.1.3光敏电阻工作原理及结构光敏电阻的工作原理 光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻如图所示。为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。构成光敏电阻的材料有金属的硫化物、硒化物、碲化物等半导体。 半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。

31、当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强，光生电子空穴对就越多，阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失，电子-空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小。 图3-1-8 光敏电阻工作原理图 光敏电阻的灵敏度易受湿度的影响，因此要将导光电导体严密封装在玻璃壳体中。如果把光敏电阻连接到外电路中，在外加电压的作用下，用光照射就能改变电路中电流的大小，其连线电路如图所示。 光敏电阻具有很高的灵敏度，很好的光谱特性，光谱响应可从紫外区到红外区范围内。而且体积小、重量

32、轻、性能稳定、价格便宜，因此应用比较广泛。3.2 温度控制单元电路TC621是由美国Telcom公司推出的温度控制集成电路，它的特点是：可以由用户设定上、限温度及下限温度；在高于上限温度或低于下限温度时，有相应的逻辑电平输出（用于报警信号），并有一个控制信号输出；控制温度精度可达；该器件各引脚可抗2KV静电电压。另外，由该器件组成的控制系统外围元件少、可靠性好、成本低。该器件适用于恒温器、烘箱、风扇控制、工业温度控制系统等。3.2.1温度控制电路的设计温度控制电路部份，主要由集成温度控制器TC621,负温度系数热敏电阻传感器,光控双向晶闸管及其它外围元件组成。TC621的内部结构如图如示：它主

33、要由3个运算放大器（A1,A2,A3）和2个电压比较器（C1,C2），一个1.2V基准电压和RS触发器组成。A1,A2及C1组成温度上限控制信号处理及输出，A1,A3及C2组成温度下限控制信号处理及输出。在A1的反相端外接一个负温度系数热敏电阻传感器,在A2反相端外接一个温度上限设定电阻。1.2V基准电压作为运算放大器的偏置电压，根据“虚通”原理，则电阻两端及两端的电压为1.2V，有一定的电流（1.2V/）流过及。在设定上限温度时，电阻值等于的阻值，两个放大器的反馈电阻相等，则A1,A2完全一样，输出的电压也相等。当温度高于设定的上限温度时，电阻的阻值变小，即，流经电阻的电流变大，在上的压降也

34、相应增加，则A1输出的电压增大，而A2的输出电压不变，这样C1电压比较器输出为高电平。当温度低于设定的上限温度时，的电阻值变大，即，则A1输出的电压小于A2输出的电压，C1输出为低电平。同理，设下限温度时的电阻为（的值与热敏电阻传感器在下限温度时所对应的电阻相等），若温度高于下限温度，则C2输出为高电平；若温度低于下限温度，C2输出为低电平。C1输出的信号经反相后与C2输出的信号一起输入RS触发器，由Q或输出温度控制信号。下图所示是TC621的温度与输出特性图，SH是上限温度值，SL是下限温度值。（其中上限控制温度电阻值及下限控制温度电阻值，可以利用公式=0.59972.131T()求出，式中

35、T为绝对温度）图3-2-1 TC621内部结构图图3-2-2 TC621温度与输出特性关系图根据TC621的温度与输出特性，当温度超过所预置的上限温度控制点时，TC621温度控制器的5、7脚变为高电平。一旦环境温度降到上限控制温度以内时，7脚才恢复低电平，而5脚要等到温度回落到下限控制温度点以后才恢复为低电平。当温度高于设置的下限控制温度点时，6脚输出为高电平，直到温度回落到下限控制温度点时才输出为低电平。在2、3脚，分别接上2个可变电阻，用来设置的调整下限和上限温度控制点。控制过程：当环境温度低于下限控制温度时，5脚输出为低电平，光控双向晶闸管VLC1不导通，6、7脚输出为低电平，下限控制低

36、温信号灯VD21亮。当环境温度达到或高于上限控制温度时，5、6、7脚输出为高电平，上限控制高温信号灯熄灭，5、6脚保持高电平，光控双向晶闸管VLC1保持导通状态，信号灯VD20、VD21保持熄灭。当环境温度回落到下限控制温度以下时，5、6脚均由高电平跳变为低电平，光控双向晶闸管VLC1断开，下限低温控制信号灯亮。TC621工作原理图如下所示:图3-2-3 TC621工作原理图3.2.2光敏电阻传感器工作原理：温度传感器是对温度敏感具有可重复性和规律性的一种传感器，在所有温敏元件中，热敏电阻占有极为重要的位置，占整个温敏元件总量的几乎40%，根据阻值随温度变化特性，热敏电阻可分为两种，一种电阻随

37、温度升高而减小，叫负温度系数热敏电阻（NTCR），另一种电阻随温度升高而增大，叫正温度系数热敏电阻（PTCR），本设计用的是负温度系数热敏电阻NTCR.3.5.1热敏电阻的性能 随着对检测温度精度要求越来越高，以及测量环境要求越来越苛刻，高精度高可靠NTC热敏电阻就应运而生。目前NTC热敏电阻以日本最为领先，其精密NTC热敏电阻的特点是：尺寸小，阻值宽，阻值精度±1%，B值精度比较高（±1%±2%）；响应时间为215s。我国NTC热敏电阻目前的阻值精度的一般为±5%，B值精度为±3%，时间常数十几秒。 NTC热敏电阻温度传感器芯片的主要成份为过

38、渡金属氧化物，热敏材料在高温（10001300）中长时间烧结，形成多晶结构的半导体陶瓷，中温（100250）老化以稳定其性能，经由精密设备分割成微小的基片，再根据生产需要进行各种形式的包封。NTC热敏电阻温度传感器芯片的多晶体结构是一种稳态结构，NTC热敏半导体陶瓷材料呈现电阻特性，且阻值随温度的变化符合指数规律，其最大的缺点也在于它的非线性。一般需要经过线性化处理，使输出电压与温度关系基本上成线性关系。热敏电阻线性化电路较多，图3.5.1是一种简单的线性化电路及R-T特性曲线。在测量温度范围不大时，可获得较满意的结果的。图3-2-4 简单的线性化电路及R-T特性曲线 设TL为温度的下限，TH

39、为测温的上限，TM为测温范围的中点，其相应的电阻值为RL、RH、RM。RL、RH及R可由特性曲线中获得或实测获得。串联在热敏电阻中的R的最佳值为：R=RM（RL+RH）-2RLRH/RL+RH-2RM另外材料常数（通称的B值）的大小直观地反映了NTC热敏电阻的阻值随温度变化的快慢程度变化率R/T如图所示，B值的大小与温度变化率R/T成正比。即BR/TR=A（T以K表示）式中，（T=,R=）B值的大小，通常采用两个温度点及其阻值来表示，数学表达式为：式中、分别为两个温度点的温度（单位：开尔文）。、分别为两个温度点、所对应的电阻值。国内外习惯用B25/50&B25/85来表示NTC热敏电阻

40、的B值。则上式可简化为：K K对整体材料而言，B25/50和B25/85有所 不同，因为B值对一种材料常常不是恒定的常数，存在一定的偏差（即精度），一般意义的高精度除阻值的高精度外，还必须有B值的高精（），才称得上是高精度的NTC热敏电阻。电源电压的变动会影响输出，所以必须采用稳压电源，一般的热敏电阻（5%10%的误差）。因此，在确定TL、TH后，RL、RH、RM要实测较为准确。如果使用单片机开发的产品，来用高精度NTC温度传感器，其测控温度范围较高，测控精度也较高，线性补偿用查表法，能较好的跟踪固有的R/T特点曲线。本设计系统所牵涉到的开关量并不是很多因而采用单片机控制电路来实现是不划算的。

41、为了使设计具有有高可靠性，与实际运用的紧密结合，从经济、实用的角度出发采用集成电路比较合理。3.2.3双向晶闸管简介晶闸管全称晶体闸流管，俗称可控硅。可控硅P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成。它能在高电压、大电流条件下工作，具有耐压高、容量大、体积小等特点，它是大功率形状型半导体器件，广泛应用于电子、电子线路中。1.双向晶闸管的外形分类 a：平板式双向晶闸管 b：螺旋式双向晶闸管 图3-2-5 晶闸管的外形图 2.可控硅的特性可控硅分为单向可控硅、双向可控硅。单向可控硅有阳极A、阴极中、控制极G三个引脚。双向可控硅有第一阳极A1(T

42、1)，第二阳极A2（T2）、控制极G三个引脚。单向，就是当经过可控硅电流单向流动，所以当电流反向的时候，可控硅就不通，即是两边的电路短路了，所以可控硅最主要的用途之一就是稳压稳流。IAC为三极交流开关，亦称为双向晶闸管或双向可控硅。双向晶闸管相当于两个单向晶闸管的反向并联，但只有一个控制极。双向晶闸管与单向晶闸管一样，也具有触发控制特性。不过，它的触发控制特性与单向晶闸管有很大的不同，这就是无论在阳极和阴极间接入何种极性的电压，只要在它的控制极上加上一个触发脉冲，也不管这个脉冲是什么极性的,都可以使双向晶闸管导通。因为它是双向元件，所以不管T1、T2的电极极性如何，若闸极有信号加入时，则T1、

43、T2间呈导通状态；反之，加闸极触发信号，则T1、T2间有极高的阻抗。双向晶闸管的符号构造及外型如图3.5.2-1所示： 图3-2-6双向晶闸管的符号构造及外型由于双向晶闸管在阳、阴极间接任何极性的工作电压都可以实现触发控制，因此双向晶闸管的主电极也就没有阳极、阴极之分，通常将接在P型半导体材料上的主电极称为T1电极，将接在N型半导体材料上的电极称为T2电极。由于双向晶闸管的两个主电极没有正负之分，所以它的参数中也就没有正向峰值电压与反向峰值电压之分，而只用一个最大峰值电压，双向晶闸管的其他参数则和单向晶闸管相同。双向晶闸管的伏安特性曲线具有对称性，如图图3.2.7所示：图3-2-7 双向晶闸管

44、的伏安特性曲线 由于双向晶闸管的正、反特性都具有对称性，所以它在任何一个方向都可以导通，是一种理想的交流开关元件。3.3 电源电路电源电路的设计可以采用两种方法来实现：第一种方法是采用电池供电.需要注意的问题是选择合适的电池的指标参数与电路相匹配;第二种方法采用如图5所示电路。电路直接从电网供电，通过变压器电路，整流电路，滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电通过于7812转换为+12V直流电压。然后经7805输出5V电压.电路中的变压器采用常规的铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C1,C2,C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路来实现。3.3.1可调稳压器LM31

45、7LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。LM317的电压输出范围是1.2V至37V，输出的电压从0起调，负载电流最大为1.5A，但是无设置负压，简单实用。电路仅需两个外接电阻来设置输出电压，和标准的固定稳压器相比，它的线性调整率和负载调整率比较好。LM37内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常 LM317 不需要外接电容，除非输入滤波电容到 LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。LM317能够有许多特殊的用法。比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高

46、达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过LM317的极限就行。当然还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。 LM317的特性简介可调整输出电压低到1.2V。保证1.5A 输出电流。典型线性调整率0.01%。典型负载调整率0.1%。80dB 纹波抑制比。输出短路保护。过流、过热保护。调整管安全工作区保护。电压范围是1.25V至37V连续可调的，它的封装形式有以下几种：图3-3-1 LM317的封装形式LM317应用电路图：图3-3-2 电源电压电路原理图LM317是常见的可调集成稳压器，最大输出电流为2.2A，输出电压范围为1.2537V。输出与接地脚之间为1

47、.25V电压基准。为保证稳压器的输出性能，R1应小于240欧姆。改变R2阻值即可调整稳压电压值。D1，D2用于保护LM317。图中C32用于滤除可调电阻RP30上的纹波，提高电源输出电压的稳定性。当LM317的输出端与输入端短路时，C31会通过LM317内部放电而损坏芯片，D30可为C31提供放电回路。C33用来防止输出端产生自激。VD31为保护二极管，用以防止输入短路时容性负载上积存的电荷向LM317放电。为了保证LM317可靠工作，R30的阻值一般取120欧姆（或者240欧姆）。输出电压V0的表达式为：Uo=(1+R30/RP)*1.25V电源电压的简单计算：Vout = 1.25V x

48、(1 + R30/RP) + Iadj * R2由于 Iadj < 100uA,因此： Vout 约= 1.25V x (1 + R30/RP) 注：LM317输入至少要比输出高2V，否者不能调压。输入电压最高不要超过40V。输出电流最高不要超过1.5A。输入12V的话，输出最高就是10V左右。由于它的内部是线性稳压，因此功耗比较大。当输入电坟差比较大且输出电流也比较大时，注意LM317的功耗不要过大。一般加散热片后功耗也不超过20W。因此如果压差大时最好分档调压。3.4 交流控制电路交流控制电路原理图：图3-4-1 交流控制电路原理图 如图3.4.1交流控制原理图所示，继电器K1常开触

49、点开关JK1-1与继电器K2常闭触点开关JK2-1串联控制加热器。当室内温度未上升到设定的上限温度值时，光控双向晶闸管VLC1不导通，继电器K2常闭触点开关JK2-1保持闭合，此时若有人到室内使用热风烘手机，被动式热释红外探头以及光敏电阻接收到信号，控制继电器JK1工作以及常开触点开关JK1-1闭合，则交流控制电路导通，加热器开始加热达到烘手的目的。当人离开室内超过一个延迟时间后，被动式热释红外探头及光敏电阻接收的信号中断，继电器JK1常开触点开关JK1-1断开，交流控制电路断开，加热器则停止加热。当室内温度上升到设定的上限温度时，光控双向晶闸管VLC1导通，继电器K2常闭触点开关JK2-1断

50、开，此时则不论是否有人到室内使用烘手机，交流控制电路处于断开状态，加热器都不会加热。3.5 自动热风烘手机整体电路原理图:见附录13.6 自动热风烘手机元件清单:见附录24.总结 如自动热风烘手机整体电路原理图所示，它主要由电源电路、热释电红外控制电路、温度控制电路以及交流控制电路四大部分组成。实用于春、冬两季室内环境温度较低的情况，当室内温度低于设定的温度值时，同时室内有人需要使用烘手机的情况，加热控制器便会自动接通交流控制电路，控制加热器加热达到烘干手的目的。其中电源电路主要由变压器、整流电路、电压稳压电路LM317、变阻器、二极管、电容等元器件组成，用以将交流电压通过变压器降压，桥式整流电路整流，电容滤波、电压稳压器稳压输出1.25V至37V可调稳压电压以给电路提供电压。热释电红外控制电路主要由集成电路BIS0001、被动式热释电红外传感器、光敏电阻等元器件组成，用于检测是否有人需要使用烘手机，若是有人使用则继电器的常开接触点开关闭合，电路形成通路控制加热器加热。温度控制电路主要由新型集成电路模块温度控制器TC621、光敏电阻、光控双向晶闸管、发