衛(wèi)生間照明燈、換氣扇自動控制器課程設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p>　　2013 年 3 月27日</p><p>　課程設(shè)計題目衛(wèi)生間照明燈、換氣扇自動控制器</p><p>　功能技術(shù)指標(biāo)主要功能：為了能及時地將衛(wèi)生間內(nèi)的異味排出，很多家庭都裝了換氣扇，但一些來客或小孩常常忘記打開換氣扇。為了解決這個問題，設(shè)計了一種能自動控制換氣扇和照明燈的電子裝置，這樣既不給

2、人添麻煩，又能自動換氣和開、關(guān)燈，節(jié)能而方便。技術(shù)指標(biāo)：1、用干簧管來控制電路的通斷。2、當(dāng)光線較強(qiáng)時 照明燈不工作 當(dāng)光線較暗時照明燈工作。3、當(dāng)用完后延時一段時間，燈和換氣扇均會自動停止工作。</p><p>　工作量查閱資料、畫圖、連接電路、調(diào)試、寫說明書</p><p>　工作計劃1、查找資料，繪制出原理圖及列出元件清單2、購買元件3、安裝、調(diào)試電路4、驗收、上交電路5、寫說明書、

3、上交指導(dǎo)教師處6、繪制圖紙、準(zhǔn)備答辯</p><p>　指導(dǎo)教師評語</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 緒論 1 </p><p>　　1.1選題目的及方案可行性分析1</p><p><b>　　1.2設(shè)計要求1</b></p

4、><p>　　1.2.1設(shè)計目的和設(shè)計指標(biāo)1</p><p>　　1.2.2設(shè)計功能1</p><p>　　第2章電路結(jié)構(gòu)與工作原理2</p><p>　　2.1電路方框圖2</p><p>　　2.2 電源電路2</p><p>　　2.3 磁開關(guān)電路3</p><

5、p>　　2.4 單穩(wěn)態(tài)延時電路4</p><p>　　2.5 繼電器電路4</p><p>　　2.6 電源電路5 </p><p>　　2.7 光控照明燈電路5</p><p>　　第3章 整機(jī)的工作原理7</p><p>　　3.1整機(jī)的原理圖7</p><p>　　

6、3.2整機(jī)的工作原理7</p><p>　　第4章 電路的組裝與調(diào)試9</p><p>　　4.1電路的檢查9</p><p>　　4.2電路的調(diào)試9</p><p>　　4.2.1儀器調(diào)試9</p><p>　　4.2.2電路在調(diào)試中遇到的問題9</p><p><b>

7、　　結(jié)論11</b></p><p><b>　　收獲和體會12</b></p><p><b>　　致謝13</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b></p><p><b>　　附錄115</b></p>

8、;<p><b>　　元件清單16</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 選題目的及方案可行性分析</p><p>　　能讓我們跟好的了解數(shù)電知識，通過實驗更多的了解555模塊，單穩(wěn)態(tài)延時電路相關(guān)知識，并且鍛煉自我解決問題、分析和動手實踐能力。掌握基礎(chǔ)的數(shù)電知

9、識為專業(yè)課奠定了好的基礎(chǔ)。根據(jù)實驗原理，</p><p>　　本設(shè)計方案基本完成了設(shè)計的要求，總的來說該方案是十分可行的，電路結(jié)構(gòu)簡單，原理正確，條理清晰，實驗符合要求。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計要求</b></p><p>　　1.2.1設(shè)計題目和設(shè)計指標(biāo)</p><p>　　題目：衛(wèi)生間照明燈、換氣扇

10、自動控制器</p><p><b>　　設(shè)計指標(biāo)：</b></p><p>　　1、開門進(jìn)入衛(wèi)生間時換氣扇工作。</p><p>　　2、晚上開門進(jìn)入時照明燈工作。</p><p>　　3、關(guān)門出去時照明燈（夜間）、換氣扇延時一段時間后自動停止工作。</p><p>　　1.2.2 設(shè)計功能<

11、;/p><p>　　能及時地將衛(wèi)生間內(nèi)的異味排出，能自動控制換氣扇和照明燈的電子裝置，這樣既不給人添麻煩，又能自動換氣和開、關(guān)燈，節(jié)能而方便。 第2章 電路結(jié)構(gòu)及工作原理 </p><p><b>　　2.1 電路方框圖</b></p><p>　　根據(jù)技術(shù)要求，此衛(wèi)生間照明燈、換氣扇自動控制器可分為：主電路、磁開關(guān)電路、單穩(wěn)態(tài)延時電

12、路、繼電器電路、電源電路、光控照明燈電路這六部分。如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 電路方框圖</p><p><b>　　2.2 電源電路</b></p><p>　　電源電路中D1～D4、R4、R4、VDW、U共同構(gòu)成了控制電路的供電產(chǎn)生電路。其中D1～D4構(gòu)成橋式整流電路，R4、VDW構(gòu)成并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。220V交流電壓經(jīng)電

13、源變壓后，從其次級輸出交流低壓。該電壓經(jīng)橋式整流整流，C4濾波，VDW穩(wěn)壓后到的直流電壓經(jīng)加IC到的輸入端，作為IC和繼電器Ｊ電路的工作電源。照明燈換氣扇電源，直接由220V工作電源提供。</p><p><b>　　圖2-2電源電路</b></p><p><b>　　2.3 磁開關(guān)電路</b></p><p>　　衛(wèi)生

14、間門關(guān)上時，永久磁鐵ZT與常閉型干簧管AG靠得很近，由于ZT的磁力作用，導(dǎo)致AG內(nèi)丙觸片斷開，一旦有人進(jìn)入衛(wèi)生間，在進(jìn)門的瞬間必然導(dǎo)致ZT與AG的距離增大，而使得ZT的磁力線不能作用于AG上，故AG內(nèi)兩觸片復(fù)位接觸，此時三級管導(dǎo)通。</p><p>　　圖2-3 磁開關(guān)電路及單穩(wěn)態(tài)延時電路</p><p>　　2.4 單穩(wěn)態(tài)延時電路</p><p>　　單穩(wěn)態(tài)延時電

15、路見上圖2-3所謂單穩(wěn)態(tài)電路就是具有兩種狀態(tài)的的電路,其中一種是穩(wěn)定的狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)）,另一種是暫時穩(wěn)定的狀態(tài)（暫穩(wěn)態(tài)）。它是由信號輸入電路、控制電路和執(zhí)行電路組成的。利用單穩(wěn)態(tài)電路可以實現(xiàn):實時控制自動恢復(fù),定時控制,延時控制等多種功能。單穩(wěn)態(tài)延時電路是由555定時器和外接定時元件R、C構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。</p><p>　　它具有以下三個特點：</p><p>　　(1)它有一個穩(wěn)態(tài)和一

16、個暫穩(wěn)態(tài)；</p><p>　　(2)在外來脈沖信號作用下，能立即從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；</p><p>　　(3)暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間后，能自動返回到穩(wěn)態(tài)。</p><p>　　圖2-3中IC及其外圍元件組成了單穩(wěn)態(tài)延時電路。當(dāng)有人進(jìn)入衛(wèi)生間時IC的③腳為低電平變?yōu)楦唠娖?，且④和⑧有輸入時，使繼電器開始工作，燈泡點亮換氣扇轉(zhuǎn)動，并開始延時，延時時間為t=1.1R3C2

17、。在延時期間，燈泡一直處于點亮狀態(tài)，換氣扇一直處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，一旦延時時間到達(dá)之后，IC單穩(wěn)態(tài)電路就會翻轉(zhuǎn)，其③腳有高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，這一信號使Q1的基極為低電平而截止，J繼電器線圈得電釋放，切斷了燈泡和換氣扇的供電而停止工作。</p><p><b>　　2.5 繼電器電路</b></p><p>　　當(dāng)加上或除去輸入信號時，輸出部分需延時或限時到規(guī)定的時間才閉合或

18、斷開其被控線路的繼電器就是時間繼電器。 當(dāng)線圈加上信號后，通過減緩電磁鐵的磁場變化而后的延時的時間繼電器叫電磁時間繼電器；由分立元件組成的電子延時線路所構(gòu)成的時間繼電器，或由固體延時線路構(gòu)成的時間繼電器叫電子時間繼電器；由電子或固體延時線路和電磁繼電器組合構(gòu)成的時間繼電器叫混合式時間繼電器。它們的作用原理都相同，就是在時間繼電器線圈上加入或斷開電源，經(jīng)過你給定的時間后而動作，來控制主線路的接通與斷開。</p><p&

19、gt;　　電磁繼電器一般由 電磁鐵,銜鐵,彈簧片,觸點 等組成的，其工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路兩部分構(gòu)成。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路

20、中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。</p><p>　　2.6照明燈、換氣扇電路</p><p>　　照明燈、換氣扇電路如下2-4所示：</p><p>　　圖2-4 照明燈、換氣扇電路</p><p>　　2.

21、7光控照明燈電路</p><p>　　光控電路如圖2-5所示，由Cds，C6，2ST組成。由于光敏電阻Cds的阻值反映了光線的強(qiáng)弱，所以在白天或夜晚有較強(qiáng)的光線時，較強(qiáng)的光線照射在光敏電阻Cds上，從而使Cds的內(nèi)阻很小，移相電容C6兩端的電壓不足以使觸發(fā)器二極管2ST導(dǎo)通，故VS無觸發(fā)電流而阻斷，照明燈H不會亮。夜晚或白天光線比較弱時，由于沒有較強(qiáng)的光線照射在Cds上，因而Cds的內(nèi)阻變的很大，相當(dāng)于形成開路，

22、此時2ST導(dǎo)通，從而使Vs導(dǎo)通，照明燈點亮。</p><p>　　圖2-5光控照明燈電路</p><p>　　第3章 整機(jī)工作原理</p><p><b>　　3.1整機(jī)原理圖</b></p><p>　　圖3-1 整機(jī)原理圖</p><p><b>　　3.2整機(jī)工作原理</b&

23、gt;</p><p>　　整機(jī)工作原理見圖3-1，當(dāng)衛(wèi)生間門關(guān)上時，永久磁鐵ZT與常閉型干簧管AG靠得很近，由于ZT的磁力作用，導(dǎo)致AG內(nèi)丙觸片斷開，三極管VT無偏流而截止，此時時基集成電路IC1的②腳呈高電平，故IC1處于復(fù)位狀態(tài)，IC1的③腳輸出低電平，繼電器J無電流不吸合，換氣扇和照明燈均處于斷電狀態(tài)。一旦有人進(jìn)入衛(wèi)生間，在進(jìn)門的瞬間必然導(dǎo)致ZT與AG的距離增大，而使得ZT的磁力線不能作用于AG上，故AG

24、內(nèi)兩觸片復(fù)位接觸，此時三極管得到偏流而導(dǎo)通。VT導(dǎo)通后使IC1的②腳變?yōu)榈碗娖剑▋H為VT的飽和壓降值），IC觸發(fā)置位，此時IC1的③腳由原來的低電平跳變?yōu)楦唠娖剑^電器J勵磁吸合。J吸合后，其常開觸點J1－1閉合，換氣扇M通電工作，開始排氣。與此同時，J的另一組常開觸點J1－2也閉合，照明燈H通電點亮，其高度可由RP調(diào)節(jié)。如果是白天，由于有較強(qiáng)的光線照射在光敏電阻CdS上，從而使CdS的內(nèi)阻很小，移相電容器C6兩端的電壓不足以使觸發(fā)二極

25、管2ST導(dǎo)通，故VS無觸發(fā)電流而阻斷，照明燈H不會點亮。夜晚由于沒有陽光照射在CdS上，因而CdS的內(nèi)阻變得很大，相當(dāng)于開路，此時2ST導(dǎo)通，VS導(dǎo)通，照明燈H點亮。IC的</p><p>　　第4章 電路的組裝與調(diào)試</p><p><b>　　4.1電路的檢查</b></p><p>　　電路焊接時不能出現(xiàn)虛焊、假焊、漏焊，更不能出現(xiàn)過焊。

26、按照先裝矮后裝高、先裝小后裝大、先裝耐焊的等原則焊接。檢查電路各部分的接線是否正確，檢查電源、地線、信號線、元器件的引腳之間有無短路，器件有無接錯。再接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無異?，F(xiàn)象。經(jīng)檢查我們的電路沒有錯誤現(xiàn)象，只是焊點大小不均勻。</p><p><b>　　4.2 電路的調(diào)試</b></p><p>　　調(diào)試電路中由于電路使用的原件無法

27、購買到，不得不使用低壓進(jìn)行試驗，加上15V變壓器后進(jìn)行試驗。</p><p><b>　　4.2.1調(diào)試儀器</b></p><p>　　調(diào)試儀器儀表的準(zhǔn)備工作：①根據(jù)調(diào)試內(nèi)容選用合格的儀器儀表；②檢查儀器儀表有無故障，量程和精度應(yīng)能滿足調(diào)試要求，并熟練掌握儀器儀表的正確使用；③將儀器儀表放置整齊，經(jīng)常用來讀取信號的儀器應(yīng)放置于便于觀察的位置 </p>

28、;<p>　　4.2.2電路在調(diào)試中遇到的問題</p><p><b>　　調(diào)試中遇到的問題：</b></p><p>　　由于電路器件的限制電路必須在低壓環(huán)境下進(jìn)行，所以必須使用15V變壓器進(jìn)行變壓。</p><p>　　由于繼電器工作電壓高，而實驗電壓不穩(wěn)定，實驗開始繼電器一直不工作，后經(jīng)調(diào)試正常使用。</p>

29、<p>　　在調(diào)試雙向可控硅時由于使用電壓過高導(dǎo)致555時基芯片損壞，后換上全新的正常使用。</p><p>　　在剛測試風(fēng)扇時電壓不穩(wěn)定，電壓低導(dǎo)致風(fēng)扇不正常工作。后經(jīng)調(diào)試正常使用。</p><p>　　5、調(diào)試時使用的發(fā)光二極管電壓高導(dǎo)致毀壞，后加分壓電阻后正常使用。結(jié)論</p><p>　　根據(jù)實驗結(jié)果，本設(shè)計方案基本完成了設(shè)計的要求，總的來說該方案

30、是十分可行的，電路結(jié)構(gòu)簡單，條理清晰，結(jié)果符合要求。很多家庭都裝了換氣扇，但一些來客或小孩常常忘記打開換氣扇，這種能自動控制換氣扇和照明燈的電子裝置，既不給人添麻煩，又能自動換氣和開、關(guān)燈，節(jié)能而方便。綜合來說完成了各項技術(shù)指標(biāo)，安全又穩(wěn)定。 收獲和體會</p><p>　　經(jīng)過一段時間的查找資料和思考問題，最終把設(shè)計方案設(shè)計出來了。其中在查找資料的過程中收獲頗豐，在這個過程中使我學(xué)會了如

31、何查找文獻(xiàn)資料并運(yùn)用到自己的方案中去。經(jīng)過一番深思熟慮后設(shè)計出比較實用的電路圖，并通過自己的努力最終解決了出現(xiàn)的各種問題，在這解決問題的過程中使我學(xué)到了許多以前不太了解的知識，同時也培養(yǎng)了思考問題的習(xí)慣，在連接實物圖的過程中須得步步為營，若是一著不慎連錯了后果是很嚴(yán)重的，不好檢查線路，因此連線時須的小心再小心。</p><p>　　最終，在自己的不懈努力和老師同學(xué)的幫助下我的課程設(shè)計終于完成了，課設(shè)中充滿了歡笑與

32、淚水，為一小塊的成功而高興，為一時的困難而傷心，但整個過程是快樂的，因為我在過程中得到了鍛煉，動手動腦的能力得到了加強(qiáng)，學(xué)到了許多書本上學(xué)不到的知識，總之我在課程設(shè)計中學(xué)到了許多真是一言難盡。在這里我謝謝老師和同學(xué)們的幫助，謝謝大家。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本課題在選題及研究過程中得到*老師的悉心指導(dǎo)。*老師多次詢問研究進(jìn)程，并

33、為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。*老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，對*老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。 同時在本次課程設(shè)計中我學(xué)會了很多，再要感謝學(xué)校給我這次機(jī)會讓我有可以實踐的機(jī)會。在我們做課設(shè)的時候遇到很多問題，最后一一解決問題的過程中都離不開老師的幫助。還要感謝小組同學(xué)的努力配合。經(jīng)過這次課設(shè)我知道了團(tuán)隊合作的重要性，學(xué)會了很多，使我更有興趣學(xué)習(xí)本專業(yè)

34、了。讓我知道了我還需要學(xué)習(xí)更多的姿勢來完善自己。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】卿太全、李蕭.常用數(shù)字集成電路原理與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2006</p><p>　　【2】葛中海.模擬電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011</p><p>　　【3】周忠.數(shù)

35、字電子技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2011 </p><p>　　【4】羅厚軍，魏敏敏.集成電路使用手冊[M].福建：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2006</p><p>　　【5】劉進(jìn)鋒.電子技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2010</p><p><b>　　附錄1</b></p><p>　　NE555內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意