电风扇温度控制器

1、 成绩 电工电子综合设计报告书 题 目 电风扇温度控制器 院 部 名 称 龙蟠学院 专 业 自动化 班 级 M10自动化 组 长 姓 名 学 号 同 组 学 生 设 计 地 点 工科楼C210 设 计 学 时 2周 指 导 教 师 金陵科技学院教务处制一、 设计任务和要求电工电子综合设计的主要内容包括理论设计、安装与调试及写出设计总结报告等。其中理论设计又包括选择总体方案、设计单元电路、选择元器件及计算参数等步骤,是课程设计的关键环节。安装与调试是把理论付诸实践的过程,通过安装与调试,进一步完善电路,使之达到课题所要求的性能指标,使理论设计转变为实际产品。课程设计的最后要求写出设计总结报告,把

2、理论设计的内容、组装调试的过程及性能指标的测试结果进行全面的总结,把实践内容上升到理论的高度。本次设计考核的能力主要有：a) 电工及电路分析，模拟电子技术，数字电子技术，大学物理等知识b) 项目设计与运作能力 c) 团队协作能力d) 技术文档撰写能力e) PPT汇报与口头表达能力要求完成的工作量包括：1) 制作实际成品，并现场演示效果。2) 学生结合课题进行PPT演讲与答辩。3) 学生上交课题的设计技术文档。二、 设计思路设定电风扇启动时的温度条件，半夜温度降低，电风扇自动停转，保证人们的身体健康。电风扇温度控制器由电源电路，温度检测电路和555时基电路A2等部分组成。220V的电压经过变压，

3、整流，稳压之后，为555的控制电路提供电源，555控制电路让继电器吸合，使电风扇得电运转。三、 电路原理1）总电路图：图一电源电路由电源变压器T、二极管VD1VD4、三端稳压集成块A1和电容C1C3构成，可输出稳定的12V直流电压供整机用电。温度检测电路由电阻RP和RT组成，RT为负温度系数的热敏电阻器，它的阻值随环境温度升高而下降。555时基电路A2组成触发延迟电路，当触发端TR（第二脚）电平低于5脚电平一半时，时基电路置位，3脚输出高电平，继电器K得电吸收，其触电k-1闭合接通电风扇电源使电风扇得电运转。此时电路为暂稳态，正电源即通过电阻R2向电容C4充电，使阈值端TH（第六脚）电平不断上

4、升，当升至复位电平时，电路翻转复位，3脚输出低电平，继电器释放，触电k-1跳开。电风扇停止运转。其目的是采用较小的定时阻容元件R2与C4即可获得较长的定时时间，期延迟时间可由以下公式估算：t=R2·C4ln3=1.1R2·C4采用图式数据延长时间约为50s.。设置延长电路的目的是为了避免在预定温度附近可能造成电风扇M频繁开机与停机的不良现象。温度控制的具体工作过程是：当室内温度升高到预定值时，RtRp，此时A2的2脚电平低于1/3VDD，电路翻转置位。3脚输出高电平，继电器K吸合，电风扇运转。当夜间室内温度逐渐下降后，RT的阻值随之增大，2脚电平开始升高并大于1/3VDD，

5、此时电路仍处在暂态，即C4继续充电，电路不会翻转。风扇仍运转。直至C4电压充至8V左右时，电路翻转复位，3脚输出低电平，继电器K释放，风扇才停止运行。显然，该电路设置的延迟电路可以解决当室内温度迅速变化时造成电路在云顶温度附近频繁的开机与关机问题。倘若室内温度又升到到预定温度时，该电路能够重复上述过程使风扇自动重新开机。2）变压整流部分：图二220v电压通过变压器变成12v，再经过整流二极管进行整流。C1的作用：整流电路输出的是脉动直流电，这样的电流是不能被用电设备的，电容的作用就是“平峰填谷”，将脉动的直流电转化为比较平滑的直流电，再经过稳压电路得到“纯净”的直流电以供用电设备的使用。C2与

6、C3的作用：C2与C3是与电源并联的电容，大电容的高频特性不是很好，大电容的电感大，而电感对高频的信号来说，阻抗比较大。所以高频的信号，我们一般会用小得电容来进行滤波，而大电容与小电容进行并联，是为了让低频信号和高频信号都可以很好的通过。220V的电压经过变压器的变压，整流，稳压，滤波之后，为555控制电路提供了稳定的12V的直流电源。3）暂稳态触发部分：图三当输入Vi（2号脚）保持高电平时，Ci相当于断开。输入Vi'由于Rt的存在而为高电平Vcc。此时，若定时器原始状态为0，则集电极输出（7脚）导通接地，使电容C放电、Vc=0，即输入6脚的信号低于2/3Vcc，此时定时器维持0不变。

7、 若定时器原始状态为1，则集电极输出（7脚）对地断开，Vcc经R2向C4充电，使Vc电位升高，待Vc值高于2/3Vcc时，定时器翻转为0态。 结论：单稳态触发器正常工作时，若未加输入负脉冲，即Vi保持高电平，则单稳态触发器的输出Vo一定是低电平。单稳态触发器的工作过程的三个阶段：触发翻转阶段： 输入负脉冲Vi到来时，2号脚下降沿到来的时候，其值低于负向阀值（1/3Vcc）。由于稳态时Vc低于正向阀值（2/3Vcc），固定时器翻转为1，输出Vo为高电平，集电极输出对地断开，此时单稳态触发器进入暂稳状态。 暂态维持阶段： 由于集电极开路输出端（7脚）对地断开，Vcc通过R向C充电，Vc按指数规律上

8、升并趋向于Vcc。从暂稳态开始到Vc值到达正向阀值（2/3Vcc）之前的这段时间就是暂态维持时间tpo=t=R2·C4ln3=1.1R2·C4 。 返回恢复阶段： 当C充电使Vc值高于正向阀值(2/3Vcc）时，由于Vi'端负向尖脉冲已消失 ，Vi'值高于负向阀值（1/3Vcc），定时器翻转为0，输出低电平，集电极输出端（7脚）对地导通，暂态阶段结束。C通过7脚放电，使Vc值低于正向阀值（2/3Vcc），使单稳态触发器恢复稳态。图四主要元件介绍：整流二极管：整流二极管一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结，有正极和负极两个端子。特性：

9、 整流二极管是利用PN结的单向导电特性，把交流电变成脉动直流电。整流二极管流电流较大,多数采用面接触性料封装的二极管。整流二极管的外形如图1所示，另外，整流二极管的参数除前面介绍的几个外，还有最大整流电流，是指整流二极管长时间的工作所允许通过的最大电流值。它是整流二极管的主要参数，是选项用整流二极管的主要依据。 图五负温度系数的热敏电阻：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

10、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、温度补偿等方面特性曲线：图六继电器：图七特性曲线：图八继电器是一种电子控制器件，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

11、电路等作用。四、 安装调试过程与结果根据电路图来进行焊接，最好是按照元件的大小来进行焊接，小得元器件先焊，大的放到最后焊，因为大的元器件先焊的话，接下来焊的时候就不太方便。在焊接整流桥的时候要注意，注意二极管的正负极，以及整流桥的构成方法。本次课程设计用到的电容分为电解电容和独石电容，电解电容是分正负极的，而独石电容是不分正负极的。在焊接555芯片座的时候要格外的注意，因为555芯片座的每4个脚之间的距离都非常的小，所以要注意看，有没有短路，有的脚要相连的话，可以先用导线引出来，在外边接。此外就是继电器的焊接了。继电器在焊接之前，先得查到它的资料，看清楚它的线圈，常开触点还有常闭触点，然后根据

12、自己的需要进行选择常开触点还是常闭触点，继电器的触点是与220V的电压相连的，所以在最好处理的时候要格外的小心，最有用绝缘的胶全部包裹，如果没有的话也可以用绝缘胶带缠好。在调试的过程当中，需要根据实际的情况来调整电位器，然后用万用表进行测量，测量电阻的时候要断电，并且把电阻的两端断开再进行测量，因为在电路中，电阻可能与其他的电阻并联，我们在实际的调试的时候，根据需要算出电路，但是在测量的时候没有断开电阻的两端，所以总有差错，达不到预想的结果。我们在做调试的时候，发现使热敏电阻温度升高的时候，3号可以输出高电平，是继电器吸合，但是延迟的时间到了之后继电器并没有断开，后来测量发现6号脚的电压到了8

13、.3就上不去了，C4的电压充不上去，后来把5号脚的二极管去掉了，再进行调试的时候发现，6号脚的电压上升到2/3VCC的时候，继电器释放了，达到了设计的要求。而555单稳态的延迟时间，我们可以通过改变电阻和电容来进行调节。五、 总结这次电工电子大赛教会了我们很多东西，在让我们加深理解了书本上的知识同时也让我们学会了一种态度。理论要联系实践，当然实践也离不开理论，在完成这次电工电子设计过程中大家去查了很多资料，比如555芯片引脚图，单稳态触发器连接方法，怎样用4个二极管组成桥式整流等等。查的过程中也看到了很多关于555芯片的应用实例，这也给我们带来了一些有用的启发。理论上的知识搞定了，接下来就是开

14、始设计了。仿真软件简洁实用，很容易就得到了预期的结果。但是后来实际电路连接的过程中却出现了一些问题，比如电位器电阻要远大于电路图中给出阻值而且实际操作过程中热敏电阻的阻值变化并不像仿真那样简单我们甚至用到了吹风机、打火机、空调、冰块这些东西。这次课程设计也再次让我看到理论与实践的差别和联系，理论固然重要，然而我们要在实践中发现错误，并解决错误，也提高了自己的动手能力和实际解决问题的能力。通过这次设计我深深体会到认真、严谨的学习态度对我们来说是多么重要。我们不但要认真接线，还要理论联系实际仔细检查反复实验。这些都是对我们自身能力的一种培养，在以后的学习甚至工作中，很多东西都只能靠自己去独立思考完

15、成，因此我们也学会一种认真思考的学习态度。无论最后的结果是怎样，只要认真参与了肯定会有收获。当我们获得一个个小的成功并最终整个电路功能得以实现时那种淡淡的小满足不是三言两语能表达出来的。所以我们要感谢学校，感谢老师给了我们这次实践的机会，同时也为我们认真把握了它而感到荣幸。六、 参考资料1. 朱定华.现代数字电路与逻辑设计M.北京：清华大学出版社.20062. 康华光.电子技术基础（模拟部分 第五版）M.北京：高等教育出版社.20063. 张剑平.模拟电子技术教程M.北京：电子工业出版社.20044. 陈有卿.555时基电路原理、设计与应用M.北京：电子工业出版社.20055. 康华光.电子技术基础（数字部分 第五版）M.北京：高等教育出版社.2006七、 附录附录一：总电路