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1、河南科技学院新科学院2013届本科毕业论文（设计）触控式无级调速控制器学生姓名： 所在系别： 电气工程系 所学专业： 电气工程及其自动化 导师姓名： 完成时间： 2013年5月10日 触控式无级调速控制器摘要随着经济发展的加快，科学技术的进步，人们生活水平得到了提高，设备逐渐完善，人们的安全意识也在逐渐增强。本设计实现对电动机触摸式连续调速。本系统是低电压控制高电压的一种简易、安全的无级调速装置，是经过触摸芯片SGL8022W产生移相触发脉冲通过控制双向晶闸管的导通角，从而改变电动机两端电压，实现电动机的无级调速。关键词:安全意识，无级调速，触摸式，晶闸管 Touch type steples
2、s speed controllerAbstractWith the development of economy, the progress of science and technology, peoples living standard has been improving, safety consciousness also gradually increased. The design and implementation of touch type continuous speed control motor. The system is a simple, safe stepl
3、ess speed regulating device of low voltage control of high voltage, after touch chip SGL8022W to generate trigger control thyristor conduction angle pulse through, thus changing the voltage at both ends of motor, to achieve the stepless speed regulation motor.Keyword: safety consciousness, stepless
4、speed regulating, touching-type, thyristor目录1 绪论11.1 课题背景11.2 课题设计的目的和意义22 方案设计32.1 方案选择32.2 设计结构框图43 单元电路的设计43.1 电源电路43.1.1 电源电路主要组成43.1.2 电源电路的元器件及其参数53.2 触摸控制电路63.2.1 触摸控制电路设计63.2.2 触摸芯片SGL8022W基本原理73.3 调速电路93.3.1 调速电路分析93.3.2 PWM调速原理93.3.3 双向晶闸管的原理及应用103.4 输出电路114 整体电路规划124.1 整机电路的工作原理124.2 参数计算
5、及选择124.2.1 参数计算124.2.2 元器件的选择145 电路的组装调试145.1 电路的组装145.2 电路调试156 结论15致谢17参考文献18附录191 绪论1.1 课题背景电风扇，通常是指带有两片或以上数量的扇叶，由电动机驱动扇叶旋转产生气流，从而达到通风纳凉效果的一种常用家电。近年来市场上出现的由电机驱动叶轮旋转的空调扇和塔扇等也是电风扇的种类之一。尽管由于空调的逐渐普及，电风扇的产销量曾一度出现下滑，但由于电风扇具有使用方便，价格低廉，能耗较低等诸多优势，加之我国能源形势日趋紧张，且随着不少知名风扇厂家不断加强科技创新，完善产品质量，丰富产品功能，推出如遥控负离子风扇，蒸
6、发式冷风扇等，电风扇依然得到广大消费者的欢迎，具有较大的市场潜力。电风扇在我国已有五十多年的生产历史，不管是在城市和农村的普及率都比较高，2008年产量超过1亿台，除了国内市场外，还大批量的出口到世界各地，占全球市场的绝大部分份额。由于电风扇结构较为简单，技术含量相对较低，市场上品牌较多，主要产地集中在华南和江浙地区，尤以广东最为集中。经过多年的积累，市场上也形成了规模和技术上都较具竞争力的优势品牌，其中以美的、艾美特为市场主导品牌，先锋、联创、格力等风扇品牌紧随其后，占据一席之地。由于全球性的经济危机尚未解除，宏观经济走势尚未企稳走高，风扇出口出现萎缩的形势下，广大风扇厂家纷纷大力开拓国内市
7、场，市场竞争日趋激烈。健康多功能，时尚新外观等特点成为实现市场突破的重要条件。如遥控负离子风扇、氧吧灭蚊风扇、集成吊顶风扇等等，满足现代人健康时尚，个性化和多功能的各种不同需求。不断涌现的新产品让电风扇这种“老家电”焕发出新活力。据调研显示，电风扇的热销很大程度上得益于产品外观的新颖和功能的人性化。电风扇企业要想在市场上站稳立足并引领潮流，在产品的外观和功能上下些功夫，不失为快速提高市场份额的好方法。随着市场的发展、消费者审美习惯的转移以及健康节能观念的不断深入等，电风扇在功能和外观上的适时变换也是大势所趋。 从功能上要求：便捷、健康、新奇、节能。从最近几年的电风扇市场情况来看，越来越多的厂家
8、特别是比较专业的厂家已经充分认识到了产品功能上的差异化的重要性，如美的的大厦扇、小厦扇，艾美特的气流扇、联创的空调扇等个性鲜明、功能独特的电风扇，都具有很好的市场占有率。调研结果显示：电风扇的便捷、健康、新奇、节能四项功能指标占调查结果的前四位。在目前市场上，开发较早且比较实用的电风扇首推走红2005年夏季的遥控电风扇。由此可见，在如今工作节奏日益加快的工业化时代，生活上的便捷性成为了现代都市人的时尚选择。具体来说，便捷性产品不仅使操作摆脱了一定的空间限制，而且加上液晶屏幕的动态显示，操作起来一目了然。近年来，厂家也开始围绕着提高空气质量做起了文章，于是电风扇便增添了负离子、氧吧、紫外线杀菌等
9、健康功能。如美的的紫外线杀菌电风扇专门用于杀灭空气中的细菌，从而提高空气的质量等，此产品在近年的市场上的销量不断提升。随着生活水平的不断提高，消费者对健康也日益关注，所以消费者对健康产品的需求将逐步增强。新奇，顾名思义是奇怪、奇特的意思，我们也可以理解为差异化。比如带有“飘香”功能的小风扇、带有照明功能的吊扇等产品在产品技术同质化现象相当严重的电风扇行业中，无一不得到消费者的青睐，所以功能上的新奇性在以后几年的市场上仍然将继续是厂家制胜的重要法宝。基于目前国际能源短缺，以及国内近年来电荒频频发生的情况，节能型将是电风扇一个不可忽视的发展方向。比如近年市场上出现的带蓄电池风扇利用太阳能作为能源的
10、节能环保风扇、利用水为介质的空调扇等，这些节能产品在未来几年都将得到社会较大力度的推广和应用。1.2 课题设计的目的和意义随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段，触摸感应技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。触摸式技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握触摸式的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。为了提高对调速器的认识和了解，尤其是对触摸式调速器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用PWM调速原理结合触摸式芯片而开发设计了这触摸调速系统。触摸技术在国内的三大领域中应用得趋势：第一
11、是家用电器业，例如全自动触摸式干洗机、智能玩具；第二是通讯业，包括电话、手机和传真机等等；第三是仪器仪表和计算机外设制造，例如软盘、硬盘、收银机、电表。除了上述传统领域外，汽车、电子工业在国外也逐渐趋于全自动化和触摸式。它成本低、集成度高、功耗低、控制功能多，能灵活的组装成各种智能控制装置，由它构成的智能仪表解决了长期以来测量仪器中的误差的修正、线性处理等问题。在现代工业中，为了实现各种生产工艺过程的要求，需要采用各种各样的生产机械，这些生产机械大多采用电动机拖动。交流电动机结构简单、坚固耐用、经济可靠，且能在恶劣的甚至在有易燃易爆性气体的环境中安全运行，因而被广泛应用。很多国家一直致力于发展
12、交流传动技术，而且交流调速系统的方案也早已有多种发明并得到实际应用，但其性能却始终无法与直流调速系统相匹敌。随着电力电子技术、计算机技术的发展和电力电子器件的更新换代，交流调速技术获得了飞速发展，交流调速系统已从直流调速的补充手段发展到与直流调速系统相竞争、相媲美、相抗衡，并逐渐取代的地位。晶闸管串级调速是通过绕线式异步电动机的转子回路引入附加电动势而产生的，它属于转差功率回馈型调速系统，具有结构简单、可靠、经济、维护方便等优点，在工业生产中得到了越来越广泛的应用。串级调速是异步电动机十分经典的调速方法之一，它可以将异步电动机的功率回馈电网或是转化为机械能送回到电动机轴上，因此效率高。串级调速
13、系统能实现无级平滑调速，低速时机械特性也比较硬，是结构简单、发展较快、技术难度较小、性能比较完善的一种控制系统。晶闸管串级调速技术除可用于新设备设计外，还可用于对旧设备进行技术改造，这样不仅能改善调速性能，又可以节约能源。因此，研究和应用晶闸管串级调速技术具有极大的技术和经济意义。本设计应用性比较强，设计的原理和理念可算为调速技术的一次革新，如果稍微改装可以作调速产品的加工生产原理。对电风扇的触摸式无级调速所实现的新奇，节能等功能则能符合电风扇的发展趋势要求。本课题主要研究电风扇的触摸式无级调速则重点研究以下问题：（1）如何实现对风扇实现触摸调速；（2）如何实现对电风扇的无级调速；（3）如何将
14、220V交流电压转化成直流5V电压；（4）如何采用PWM调速原理调速。2 方案设计2.1 方案选择方案一：采用传统的电位器调速，此方案需要的元件、电路和制作都很简单，达不到课程设计的要求。 方案二：采用单片机技术，以BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路，能够实现有人时且外界光较弱时自动感应启动，无人时感应制动。 方案三：以SGL8022W为核心元件，通过人体的杂波作为输入信号，控制单向可控硅的导通角，从而改变电压实现调速。综合上述的方案，方案三的难度适中，应用广泛，符合毕业设计的要求，元件易购，故采取方案三。2.2 设计结构框图如图1所示，该设计是由触摸式集成芯片SGL8022W控制
15、双向晶闸管，通过脉宽调制调节占空比，从而改变电风扇端电压，实现电风扇的无级调速。图 1 整体结构框架各组成部分作用如下：整流电路将交流电变成单方向的脉动直流电。 触发电路给晶闸管提供可控的触发脉冲信号。 晶闸管 根据触发信号出现的时刻（即触发延迟角的大小），实现可控导通，改变触发信号到来的时刻，就可改变风扇两端交流电压的大小，从而控制电风扇的速度。3 单元电路的设计 3.1 电源电路3.1.1 电源电路主要组成一个完好的电路必须有一个稳定、安全、可靠的电源，本小节对本系统的电源电路做一个详细介绍。本实验所用集成芯片SGL8022W对电压的要求也是很高的。其控制电压在4.2-5.5V范围内任意选择，本设计选择直流电压5V。电源电路由电容和电阻、整流桥、电容器C1、滤波
