【正文】 能量消耗的空調(diào)的干燥機(jī)，實際能耗高。使用的一個主要問題是需要 一個排氣管。許多家庭一個較長的排氣管，轉(zhuǎn)了幾個彎，造成排氣不暢，影響機(jī)工作，特別是容易堵塞排氣管是很難清洗。空氣冷凝滾筒式干衣機(jī)和滾筒式洗衣 /烘干一體機(jī)無排氣管，能耗大，容量小，干燥時間長，所以很少使用。機(jī)柜機(jī)很少，剛開始出現(xiàn)高端干衣機(jī)，設(shè)有一個簡單的，但高昂的價格（ 800 美元）。這個市場主要是由新的和更換，每年的需求量約 800 萬臺，市場容量大，消費能力強。 歐洲國家與美國一樣，生活水平高，干衣機(jī)普及率大約 30%到 40%。但歐洲國家住房條件不如美國，老房子多，面積不大， 2 所以空氣冷凝滾筒式干衣機(jī)和滾筒式洗衣 /干 衣一體機(jī)有一定的市場。柜式干衣機(jī)在北歐有一定的需要 (烘干厚重的滑雪衣物 )。由于氣候溫和，在使用干衣機(jī)的同時，也用室外晾曬以節(jié)約能源。這個市場即有新舊更替需求，未開發(fā)的消費市場也很大。 本課題的研究意義 本設(shè)計的核心是電流傳感開關(guān)，電流傳感開關(guān)節(jié)省硬件成本、人力成本、時間成本。系統(tǒng)不用通過單片機(jī)就可以實現(xiàn)對排氣扇的自動控制。 至于干衣機(jī)的市場前景， 《 2021 年 歐美 干衣機(jī)產(chǎn)品市場研究及企業(yè)戰(zhàn)略分析報告》依托多年對干衣機(jī)行業(yè)的系統(tǒng)觀察，結(jié)合干衣機(jī)行業(yè)歷年供需關(guān)系變化規(guī)律，對干衣機(jī)行業(yè)內(nèi)的企業(yè)群體進(jìn)行了深入的調(diào)查 與研究，通過對干衣機(jī)行業(yè)環(huán)境、干衣機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈、干衣機(jī)市場供需、干衣機(jī)價格、干衣機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的詳盡分析，以使企業(yè)和投資者達(dá)到對 干衣機(jī)產(chǎn)品市場發(fā)展現(xiàn)狀的全面、深入掌握；同時為使企業(yè)和投資者把握干衣機(jī)未來的市場發(fā)展趨勢，公司還對干衣機(jī)行業(yè)未來 在歐美市場 發(fā)展趨勢和市場前景進(jìn)行科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治雠c預(yù)測；另外在投資分析部分，針對企業(yè)投資決策依據(jù)進(jìn)行了重點分析，并綜合給出投資建議。 本研究報告由項目研究小組及市場調(diào)研等相關(guān)部門共同完成，數(shù)據(jù)主要采用 歐美國家統(tǒng)計數(shù)據(jù)，海關(guān)總署，發(fā)改委、年鑒、報刊、雜志、網(wǎng)絡(luò)等公開資料及問卷調(diào)查等多方渠道 。 3 2. 系統(tǒng)分析與設(shè)計 客戶的設(shè)計 環(huán)境 要求 是：干衣機(jī)的工作電壓是 120VAC，最大工作電流是 15A，而排氣扇工作電壓是 220VAC，額定工作電流是 5A， 本設(shè)計所實現(xiàn)的目標(biāo)是 當(dāng)干衣機(jī)運行的時候，抽氣扇也會隨之開啟。反之，抽氣扇也會隨之關(guān)閉； 當(dāng)干衣機(jī)關(guān)閉的時候，測試按鍵被按下時，抽氣扇也會隨著開啟。測試按鍵被彈上去時，抽氣扇會隨著關(guān)閉。 本設(shè)計是通過干衣機(jī)的啟動來控制排氣扇的開啟與關(guān)閉。如何在不拆開干衣機(jī)的情況下，得知它正在工作還是不在工作。有以下幾種方法： 用人的眼睛和大腦來檢測干衣機(jī)是 否工作，手動來進(jìn)行開啟或者關(guān)閉排氣扇。顯示這是不智能的，而且浪費人力的方法。 通過干衣機(jī)排出來氣體來啟動排氣扇。在干衣機(jī)里排出來的氣體熱量高，容易把檢測儀器氧化。所以明智地不選擇這種方法。 干衣機(jī)內(nèi)有電機(jī)，當(dāng)通電的時候，有電流通過。因此本人們控制檢測電流的電流傳感器來啟動排氣機(jī)。這種方法既可以減少和干衣機(jī)里排出來的熱氣接觸，把氧化時間減到最慢。又可以自動控制，是最佳方案。 每當(dāng) 干衣機(jī)的開啟 ,電流 就會 通過電源線 ,從而可以選擇 電流 檢測 開關(guān) 對其他用電器進(jìn)行控制。又因為排氣扇的工作電流是 5A，為了電流檢測開關(guān)避免發(fā) 熱問題，所以選用電磁繼電器對 排氣扇進(jìn)行驅(qū)動。 在客戶的設(shè)計要求可以看出 ,對方使用的干衣機(jī)的 額定 工作電流大概有 10A 左右。所以在檢測電流的時候 ,電流檢測部分只需要 選用 穿心 式 電流 互感線圈。干衣機(jī)電源線的電流檢測到 1A 左右就可以證明干衣機(jī)在啟動了 ,而當(dāng) 電流傳感器 穿心電流低于 1A 的時候 ,干衣機(jī)就停止工作了。因此選擇好的線圈和設(shè)計出色的處理電路是本設(shè)計的重點和難點。 本設(shè)計系統(tǒng)是開環(huán)系統(tǒng)。它由這幾部分組成的：檢測電流模塊，處理信號模塊， 4 和執(zhí)行器模塊。由下圖可以得知其相互關(guān)系。 當(dāng) 干衣機(jī)開啟 的時候 ,電流通過電源線電 流 處 理 電 路處 理 輸 出 開 關(guān) 信 號模 塊繼 電 器 模 塊排 氣 扇干 衣 機(jī) 電 流 檢 測 圖 21 總體方案框圖 5 電流互感器介紹 電力系統(tǒng)中廣泛采用的是電磁式電流互感器 (以下簡稱電流互感器 ),它的工作原理和變壓器相似。電流互感器的特點是 : (1) 一次線圈串聯(lián)在電路中 ,并且匝數(shù)很少 ,因此 ,一次線圈中的電流完全取決于被測電路 的負(fù)荷電流。而與二次電流無關(guān) 。 (2) 電流互感器二次線圈所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小。電流互感器一、二次額定電流之比 ,稱為電流互感器的額定互感比 : 21 InInkn ? （ 21） 因 為一次線圈額定電流 In1 己標(biāo)準(zhǔn)化 ,二次線圈額定電流 In2 統(tǒng)一 為 5(1 或 0。5)安 ,所以電流互感器額定互感比亦已標(biāo)準(zhǔn)化。 kn 還可以近似地表示為互感器一、二次線圈的匝數(shù)比 ,即 21 / NNkn ? （ 22） 式中 N N2 為一、二線圈的匝數(shù)。 電流互感器的作用就是用于測量比較大的電流。電流互感器是電力系統(tǒng)中很重要的一個一次設(shè)備 ,其原理是根 據(jù)電磁感應(yīng)原理而制造的。它的一次線圈匝數(shù)很少 ,通常采用單匝線圈 ,即一根銅棒或一根銅排。二次線圈主要接測量儀表或繼電器的線圈。電流互感器的二次側(cè)不能開路運行 ,當(dāng)二次側(cè)開路時 ,一次側(cè)的電流主要用于激磁 ,這樣會在二次側(cè)感應(yīng)出很高的電壓 ,從而危及二次設(shè)備和人身的安全 ,也會造成電流互感器燒毀。它的主要作用是 : 將很大的一次電流轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的 5 安培 。 為測量裝置和繼電保護(hù)的線圈提供電流 。 對一次設(shè)備和二次設(shè)備進(jìn)行隔離。 1. 普通電流互感器結(jié)構(gòu)原理 電流互感器的結(jié)構(gòu)較為簡單 ,由相互絕緣的一次繞組、二次 繞組 、鐵心以及構(gòu)架、殼體、接線端子等組成。其工作原理與變壓器基本相同 ,一次繞組的匝數(shù) (N1)較少 ,直接串聯(lián)于電源 線路中 ,一次負(fù)荷電流 ()通過一次繞組時 ,產(chǎn)生的交變磁通感應(yīng)產(chǎn)生按比例減小的二 次電流 。二次繞組的匝數(shù)較多 ,與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負(fù)荷串聯(lián)形成閉合回路。穿心式電流互感器 6 結(jié)構(gòu)原理 穿心式電流互感器其本身結(jié)構(gòu)不設(shè)一次繞組 ,載流 (負(fù)荷電流 )導(dǎo)線由 L1 至L2 穿過由硅鋼片搟卷制成的圓形 (或其他形狀 )鐵心起一次繞組作用。二次繞組直接均勻地纏繞在圓形鐵心上 ,與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負(fù)荷 串聯(lián)形成閉合回路。由于穿心式電流互感器不設(shè)一次繞組 ,其變比根據(jù)一次繞組穿過互感器鐵心中的匝數(shù)確定 ,穿心匝數(shù)越多 ,變比越小 。反之 ,穿心匝數(shù)越少 ,變比越大 ,額定電流比 I1/n。式中 I1 穿心一匝時一次額定電流 。n 穿心匝數(shù)。 本設(shè)計的電流互感器是采用穿心式的。 穿心式電流互感器是一種常見的電工器件，其接線簡單，安裝方便，廣泛應(yīng)用于計量、檢測及保護(hù)線路中。使用中如果稍不注意，會引起極大誤差而造成計量不準(zhǔn)，保護(hù)失靈，而發(fā)生電氣事故，因此要注意使用方法。電流互感器的變流比要滿足負(fù)荷電流的需要，正常負(fù)荷電流應(yīng)為電流互感器一 次額定電流的 1/3～ 2/3。最好選用準(zhǔn)確度等級為 或 的電流互感器。 穿心時，一次回路標(biāo)有“ L1”或“ +”的接線柱應(yīng)接電源進(jìn)線，標(biāo)有“ L2”或“ — ”的接線柱應(yīng)接出線。二次回路標(biāo)有“ K1”或“ +”的接線柱要與電能表電流線圈的進(jìn)線端連接，標(biāo)有“ K2”或“ — ”的接線柱要與電能表的出線端連接。 穿心式電流互感器使用的關(guān)鍵是穿心匝數(shù)必須正確，不但要看銘牌上標(biāo)明的變流比，還要看穿心的匝數(shù)。穿心匝數(shù)等于穿心一匝時的一次側(cè)電流與采用變流比對應(yīng)的一次側(cè)電流之比。電流互感器二次回路的“ K2”或“ — ”的接線柱、外 殼和鐵芯都必須可靠接地。 21：電流互感器結(jié)構(gòu)圖 7 3. 硬件設(shè)計 因為干衣機(jī)的電流最大能到 15A，而且市場上只有 2021 匝和 4000 匝可以選用，因此本設(shè)計選用了 2021 匝硅鋼片的電流互感線圈。 電流互感線圈輸出是交流信號，要準(zhǔn)確控制其他交流用電器需要將交流信號進(jìn)行整流。為了整個系統(tǒng)的簡潔性，所以驅(qū)動排氣扇選用的是交流電磁繼電器。因而設(shè)計一個電流互感器驅(qū)動交流電磁繼電器的電路。因此電路可以分為這幾部分： 1. 整流電路； 2. 穩(wěn)壓電路； 3. 驅(qū)動電路。 4. 電磁繼電器 整流電路分析和設(shè)計 整流 電路 是一種將 交流電 轉(zhuǎn)換成 直流電 的 電路。而整流電路可以分為半波整流和全波整流。本設(shè)計為了準(zhǔn)確控制繼電器，因此使用了全波整流電路。 由圖 31 可看出，電路中采用四個二極管，互相接成橋式結(jié)構(gòu)。利用二極管的電流導(dǎo)向作用，在交流輸入電壓 U2 的正半周內(nèi)，二極管 D D3 導(dǎo)通， D D4截止，在負(fù)載 RL 上得到上正下負(fù)的輸出電壓；在負(fù)半周內(nèi)，正好相反， D D3 截止， D D4 導(dǎo)通，流過負(fù)載 RL 的電流方向與正半周一致。因此，利用電流互感器的一個副邊繞組和四個二極管，使得在交流電源的正、負(fù)半周內(nèi)，整流電路的負(fù)載上都有方向不變的脈動直流電壓和電流。橋式整流的名稱只是說明電路連接方法是橋式的接法，橋式整流二極管：大家常用的一般是由 4 只單個二極管封裝在一起的元件，取名橋式整流二極管 ,整流橋或全橋二極管。 關(guān)于整流二極管的選用，應(yīng)該選用那些流過二極管電流平 均值和它所承受的31 整流電路分析及其伏安圖 8 最大反向電壓來選擇二極管型號。 本設(shè)計采用了二極管 1N4007。它是低的反向漏電流的普通塑封整流二極管，具有較強的正向浪涌承受能力。它的最大正向平均整流電流： ， 最高反向耐壓：1000V， 工作溫度：－ 50℃ ～ +150℃。又因為本設(shè)計的電流互感器是 2021 匝的線圈，所以當(dāng)穿心電流為 15A 的時候，次級線圈的電流為 左右。因此選擇 1N4007是比較合適的。 驅(qū)動電路 為了能驅(qū)動繼電器和選擇和適合的穩(wěn)壓電路，作者先選擇驅(qū)動電路。繼電器是交流繼電器，因此可以選擇場效應(yīng)管來進(jìn)行對交流電流 進(jìn)行通斷。 場效應(yīng)晶體管是一種通過電場效應(yīng)控制電流的電子元件。它依靠電場去控制導(dǎo)電溝道形狀，因此能控制半導(dǎo)體材料中某種類型載流子的溝道的導(dǎo)電性。 N 溝道 MOSFET 看作帶“人工智能開關(guān)”的水龍頭。相對應(yīng)情況同 JFET。與 JFET不同的的是， MOSFET 剛開始人工開關(guān)是關(guān)著的，水流流不出來。當(dāng)在柵源之間加vGS0， N 型感生溝道（反型層）產(chǎn)生后，人工開關(guān)逐漸打開，水流（ iD）也就越來越大。 iD 的大小受“人工開關(guān)” vGS 的控制， vGS 由零往正向增大時，則柵極和 P型硅片相當(dāng)于以二氧化硅為介質(zhì)的平板電容器，在正的柵 源電壓作用下