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1、四川职业技术学院毕业设计（论文）第 0 页 /共 11 页目目 录录第一章引言.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 PCB.11第四章 设计结论及
2、体会 .13参考文献.14四川职业技术学院毕业设计（论文）第 1 页 /共 11 页第一章引言第一章引言1.1 课程意义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，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
3、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四川职业技术学院毕业设计（论文）第 2 页 /共 11 页的电冰箱保护器，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
4、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。四川职业技术学院毕业设计（论文）第 3 页 /共 11 页第二章第二章 系统总设计系统总设计摘要：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
5、。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 方案论证与比较方案论证与比较总原理组成框图：上限 正常 下限取样电路电压比较器定时器继电器负载图 1四川职业技术学院毕业设计（论文）第 4 页 /共 11 页2.1.1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
6、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 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
7、)，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，这里选用中功率电磁继电 器来组成驱动电路。2.2 设计原理图及其实现设计原理图及其实现2.2.1 原理叙述原理叙述整个电路原理图：四
8、川职业技术学院毕业设计（论文）第 5 页 /共 11 页图 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 1.1R5C63-5min当市
9、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
10、开，保护了冰箱压缩机。电源经过 R、C 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。2.1.22.1.2 元件参数的计算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 u31.2u2, 当 u1 分 别为 220V、170V、250V 时，u2、u3、Va 的计算如下： u1=220V u2=22018.3=12V u3=1.212=14.4V 则,Va7.7V u1=250V u2=25018.3=13.7 Vu3=1.213.7 =16.44V 则,Va8.22V u1=170V u2=1701
11、8.3=9.28V u3=1.29 =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，使电路在四川职业技术学院毕业设计（论文）第 6 页 /共 11 页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： 1.1R5C6 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 =
12、 300 ( 1.120010-6 ) 1.36106 R5 = 180 ( 1.120010-6 ) 0.81106 所以 R5 取得阻值可以在 820K-1.4M 之间取得。2.1.32.1.3 元件的选取表元件的选取表编号名称型号数量 D1 D4整流二极管1N40014 D6 D7发光二极管红 绿2 D8硅开关二极管1N41481 R1-R4电阻10K 1/8W4 R5电阻1.2M1 R6-R7电阻2K2 W1-W2精密可调电阻50K2 C1电解电容2200Uf/50V1 C3电解电容0.47uF1 C4电解电容1000uF1 C2 C5 C7瓷片电容0.1uF3 C6电解电容200uF1 U1集成稳压块LM78121 U2定时器NE5551
