毕业设计24(电冰箱保护器)

1、四川职业技术学院毕业设计（论文）目 录第一章引言11.1课程意义11.2产品的性能21.3本次设计完成的要求2第二章 系统总设计32.1方案论证与比较42.1.1取样鉴别电路方案比较和选择42.1.2电压比较鉴别电路及其延时电路方案比较与选择52.1.3驱动电路选择52.2设计原理图及其实现52.2.1原理叙述52.1.2元件参数的计算72.1.3元件的选取表82.1.4主要元件介绍9第三章 电路的制作与调试93.1电路制作93.2制作与调试的步骤：103.3制作PCB11第四章 设计结论及体会13参考文献14第一章引言1.1课程意义中国人喜欢大摆筵席招呼亲朋好友，可是太多的食物往往无法消受，

2、电冰箱就成了最好的帮手。第一台电冰箱是年，由瑞典两位工程师浦拉腾和孟德斯制成的。1956年，国内第一台电冰箱在北京“雪花”冰箱厂研制成功。它不但可以储存剩饭剩菜、发扬节约的传统美德,而且还可以保存新鲜食品，为“懒人”们腾出更多的时间。不用多说，电冰箱的发展也是日新月异的，外形越发豪华美观，功能趋向完善，如抗菌、节能、°保鲜等。目前电冰箱广泛应用于家庭、医药卫生、商业和科研单位冷冻、冷藏设备。在日常生活中，人们对电冰箱的依赖性越来越高，但由于我国电力系统的不稳定性，给电冰箱的使用和保护带来了许多不便，不少电冰箱受到了不同程度的损坏，给家庭和社会带来了不小的损失。 电冰箱保护器是随着电冰

3、箱的不断普及而派生的一种专用保护装置。它的使用，大大延长的电冰箱的使用寿命，已经成为家庭必不可少的得力帮手。电冰箱保护器的发展也成为多样化，也为电冰箱提供了有效的保护。1.2产品的性能本着实用新型是一种具有超压、欠压和延时启动保护功能的电冰箱保护器，属于家用电器的自动安全保护装置。它由本机电源、电压接收比较单元和主控单元组成，可以采用一个并串联式取样电路从市电直接取样，用电压比较器和定时器组成驱动器，继电器作电冰箱电源的自动开关。具有结构简单、反应灵敏、工作可靠的特点，并具有延时可调功能，可直接适用于其它家用电器的安全保护。1.3本次设计完成的要求在电压过高或者是过低，超过电冰箱的正常工作电压

4、时电冰箱保护器会自动切断电源使其停止工作，当再来电的时候，延时几分后，电冰箱开始工作。此保护器还要完成能够驱动0.1A的电动机，具有抗干扰的能力。第二章 系统总设计摘要：电冰箱对电源的波动范围有一定的要求，而供电电源，其波动幅度有时会超出电冰箱的允许波动范围。当电冰箱压缩机在运转时，如遇电网意外断电又迅速恢复供电，会使压缩机承受压力过高而受损。为了保证电冰箱能安全工作于规定的电源范围内，并且防止压缩机受损，在其的供电电源端接入保护电路是非常必要的。 本次做的电冰箱保护器主要元件由电压比较器LM393、NE5532、小型变压器、继电器及其一些元件构成。关键词：保护 比较 延时2.1方案论证与比较

5、总原理组成框图：上限 正常 下限取样电路电压比较器定时器继电器负载 图12.1.1取样鉴别电路方案比较和选择方案一、取样鉴别电路并联在供电电路中，由220V经变压器经过整理滤波得到电压，再经过电阻稳压二极管取得。方案二、取样电路串联在电路中，主要由整流二极管，电压电阻和两取样电阻构成。一端与市电相线相连，一端与本机负债相连。方案三、取样鉴别电路并联在供电电路中，经过电容降压后，经过整流管整流后电阻分压的到。也可以为整个电路提供电源。方案一它由变压器降压整流得，在后面可以为后级电路提供电源，方案二要单独的为后级电路提供电源，方案三就是电容降压不是很稳定。所以经过分析我们确定选择方案一。2.1.2

6、电压比较鉴别电路及其延时电路方案比较与选择方案一、利用LM324运放组成电压比较器，二极管和电阻组成或门电路.用模拟集成电子开关组成开关电路(如CD4066)，用555组成延时器，需要后级放大才能驱动继电器。方案二、利用LM339或LM393做电压比较器，用三极管做电子开关，用555组成定时器,它可以直接驱动继电器。方案三、利用开关三极管、二极管和大功率开关集成IC等电路构成电压比较器和定时器。在三个方案中，经过比较和对电路的了解和应用，选择方案二。2.1.3驱动电路选择一种是用双向可控硅来做驱动器，另一种是用电磁继电器来做驱动器。根据题目的要求要驱动交流220V、0.1A的电机，这里选用中功

7、率电磁继电器来组成驱动电路。2.2设计原理图及其实现2.2.1原理叙述整个电路原理图： 图2该保护器由电容降压整流电路、欠压与过压控制电路、延时电路等组成。其中降压整流电路为整个电路提供直流电压。其工作原理：由电容降压进行取样，在经过二极管整理及其电容滤波，由LM7812组成电路为整个电路提供直流电源。过压与欠压检测电路由集成电压比较器与外围元件组成，本电路利用LM393接成电压比较器，其上比较器用于过电压检测，下比较器用于欠压检测。电阻分压组成基准电压，为比较器提供基准电压，三极管构成电子开关。延时电路有555集成组成，它接成开机即输出高电平是的定时工作模式，延时时间1.1×R5&

8、#215;C63-5min 当市电电压在正常的范围里，调整W1、W2，使上下比较器都输出低电平，开关管截止，电源经过R5向C6充电。当C7两端的电压达到2/3时，其定时器555的第3脚输出高电平，继电器断触点闭合，电冰箱接通开始工作。当市电电压升到250V时，上比较器输出高电平；市电电压下降到170V时，下比较器输出高电平。其中只要一个输出高电平，使开关管导通。电容C6的容量释放，定时器555的2脚电平降低，3脚输出低电平，继电器触点断开，电冰箱电源断开。当市电恢复正常，比较器无输出，开关管断开，C6两端电压不能突变。555的2脚仍为低电平，继电器触点仍然断开，保护了冰箱压缩机。电源经过R、C

9、充电，经过5min左右，6脚电平达到电源电压2/3时，3脚输出高电平，继电器触点接合，电冰箱开始工作。2.1.2元件参数的计算设变压器的变压系数是18.3： 1， 整流后的输出电压u31.2×u2, 当u1分别为220V、170V、250V时，u2、u3、Va的计算如下： u1=220V u2=220÷18.3=12V u3=1.2×12=14.4V 则,Va7.7V u1=250V u2=250÷18.3=13.7 Vu3=1.2×13.7 =16.44V 则,Va8.22V u1=170V u2=170÷18.3=9.28V u3

10、=1.2×9 =11.14V 则,Va5.6V 因此可得，比较器的上限电压为 8.22V,下限电压为5.6V。调节电位器 W1和 W2，使LM393的3脚电压为 8.22V，6脚电压为 5.6V，使电路在250Vu1170V范围能正常工作。 当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，此延时时间由NE555的外围电路C7和 R7决定： 1.1×R5×C6电路要求延时3-5分钟（即180秒-300秒） ，设 C6=200F,则R3 的阻值计算如下： R5 = 300 ÷ ( 1.1×200×10-6 ) 1.36

11、15;106 R5 = 180 ÷ ( 1.1×200×10-6 ) 0.81×106 所以R5取得阻值可以在820K-1.4M之间取得。2.1.3元件的选取表编号名称型号数量D1 D4整流二极管1N40014D6 D7发光二极管红 绿2D8硅开关二极管1N41481R1-R4电阻10K 1/8W4R5电阻1.2M1R6-R7电阻2K2W1-W2精密可调电阻50K2C1电解电容2200Uf/50V1C3电解电容0.47uF1C4电解电容1000uF1C2 C5 C7瓷片电容0.1uF3C6电解电容200uF1U1集成稳压块LM78121U2定时器NE55

12、51U3电压比较器LM3931Q1晶体三极管开关型如DTC1441K1继电器JZC-32FDC12V 触点AC260V 3A1T1变压器220V/12V 要求长时间通电不发热12.1.4主要元件介绍LM393的引脚： NE555的引脚：第三章 电路的制作与调试3.1电路制作首先根据设计方案及其原理图，用万能版进行连线，目的是为了检验设计的原理是否正确和方便进行调试。万能版连线完成后，确认连线以及各元器件的正负没有错误后，就开始调试。调试电路图如下： 图33.2制作与调试的步骤： 1、先连接开关三极管前面的电路，连接好后加上一个负债就开始调试。这时如果线路正确的话，通过调节电位器 W1 、W2，

13、利用电压表可以测得电压比较器的上限电压（LM393的3脚电压）和下限电压（LM393 的 6脚电压），并且要求上限电压高于下限电压。这时接在三极管集电极上的发光二极管亮，表示电路中的LM393的 2或 5脚电压在上限和下限之间。电路工作在正常状态下。再调节W1使其LM393的2或者5脚电压高于3脚电压三极管集电极上的发光二极管不亮，说明输入电压在设定的范围外。如果该部分电路不正常工作的话，就要检查线路是否连接正确，确定连线正确后再调试，如果仍有问题，则检查LM393的1脚是否接上了上拉电阻， 因为 LM393的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一个上拉电

14、阻，该电阻的大小会影响输出端高电位的值，电阻一般选 315K。其次，还要检查集成块 LM393 的 8 脚和4脚是否接上了电源和地。再接电路是往往不注意就没有接上电源和地。2、当前面电路调试完毕后，就可以进行后面电路的链接。完成后，要对整个电路连线进行检查一遍。用220V白炽灯做负载，然后接通电源，通过调压变压器改变工作电压，看电路是否正常工作，是否满足设计的要求。该电路正常工作的现象如下： 当输入电压由正常范围外跳到正常电压的范围内，此时，D6（红色）发光，D7（绿色）不发光，负载灯不亮。说明负载没有工作，大约经过 5min的时间D7才开始发光，D6（红色）则与 D7 相反。负载灯亮，说明电

15、路工作正常。 当输入电压在正常电压范围内工作时，D6不亮，D7亮。负载灯亮。说明电路工作正常。 当输入电压在正常范围内跳到电压范围外时，D7 立即熄灭，D6 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负载灯不亮。3.3制作PCB在电路调试完成后，满足题目要求，就可以印制电路板来完成。在制版前要借用电脑来进行布线，线布好后经检查无误就交由制版室进行制版。在安装时或者是布板时通过计算可以把电位器换成准确的电阻。印制电路图： 图4第四章 设计结论及体会该保护电路通过对所供电设备电压进行取样检测，电压出现过压、欠压现象时，保护电路内部执行继电器延时，释放开关(保护电

16、路在正常工作时无过压、欠压情况下内部执行继电器呈吸合状态)。从而达到对用电设备的保护。该系统架构设计合理，功能电路实现较好，系统性能优良、稳定，基本上达到题目要求的各项指标要求。但是也遇到了很多困难，最后经过我们自己的努力和老师的指导慢慢克服了困难，在规定时间内完成了任务。在设计过程中要注意元器件的应用。注意观测电子元器件是否有损坏等不利于电路的问题存在，应及时给与改正。电路中如有一处出现问题将影响整个电路图的功能的实现。设计时应考虑成本，功能坏境等的因素。切实做到经济实惠，耐用可靠。在调试的时候，遇到了些理论值与实际测量值有一定的差别，但是通过修改一些参数还是得到题目要求。通过本次设计巩固了已有的一些知识和新学到了一些基础知识。设计是一个实践的平台，在设计过程中，我通过不断学习、制作，让我掌握了很多东西。既熟悉了 Protel99 软件的使用，也进一步提高了自己设计电路的能力。更重要的是，通过这次锻炼，增强了我的动手处理能力，扩大了想问题的角度，学会了如何分析电路问题、如何去查找并改正电路中的错误，如何把大的问题最小化，并一一解决。在设过程中遇到了很多困难，真的很感谢老师，同学们给与的