【正文】 le performance.Keywords：refrigerator protector。然后分析了電網(wǎng)過、欠壓或突然斷電時(shí)，壓縮機(jī)受到的影響，并根據(jù)其工作原理，繪制電路原理圖，并且進(jìn)行元器件的選擇和計(jì)算以及電路的調(diào)試，最后得出結(jié)論。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要 本文是在分析了目前國(guó)內(nèi)電冰箱保護(hù)器研究的現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)的一種集過壓、欠壓、延時(shí)保護(hù)集于一體的多功能電冰箱保護(hù)器。文中首先探討了冰箱保護(hù)器的價(jià)值和發(fā)展?fàn)顩r，并提出了設(shè)計(jì)的主要任務(wù)和要求。該電冰箱保護(hù)器具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、硬件調(diào)試方便、工作性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 overvoltage。 time delay畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題背景 1 課題的目的和意義 1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 2 設(shè)計(jì)任務(wù) 2 本課題研究的技術(shù)要求 3本章小結(jié) 3第2章 方案選擇 4 方案選擇 4 電壓取樣鑒別單元的設(shè)計(jì) 4 驅(qū)動(dòng)單元的設(shè)計(jì) 5 直流電源的設(shè)計(jì) 5 延時(shí)電路 5 5本章小結(jié) 6第3章 系統(tǒng)單元電路的設(shè)計(jì)與分析 7 電壓取樣鑒別電路的設(shè)計(jì) 7 COMS與非門電路 7 電壓取樣鑒別電路及其工作原理 8 基本RS觸發(fā)器的設(shè)計(jì) 9 電路組成及邏輯符號(hào) 9 基本RS觸發(fā)器工作原理 10 延時(shí)電路的設(shè)計(jì) 11 555定時(shí)器的外部管腳及電路結(jié)構(gòu) 12 555電路的工作原理 13 555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及其工作原理 15 驅(qū)動(dòng)單元的設(shè)計(jì) 16 直流電源的設(shè)計(jì) 16 電源變壓器 16 整流電路 17 濾波電路 18 直流電源電路設(shè)計(jì)及工作原理 18本章小結(jié) 19第4章 整機(jī)工作原理 20 欠壓、斷電運(yùn)行狀態(tài)分析 20 整機(jī)工作原理 21本章小結(jié) 23第5章 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 24 電路元器件選擇與計(jì)算 24 IC的選擇 24 與非門G1～G6的選擇 24 電壓取樣鑒別單元阻容元件的選擇 24 延時(shí)電路元件的選擇 25 驅(qū)動(dòng)單元元器件選擇和計(jì)算 25 直流穩(wěn)壓電源元器件的選擇和計(jì)算 26 安裝步驟 27 整機(jī)調(diào)試 27 調(diào)試中的問題及解決方法 28本章小結(jié) 29結(jié) 論 30致謝 31參考文獻(xiàn) 32附錄1 譯文 33附錄2 英文參考資料 35附錄 3 整機(jī)電路原理圖 38附錄 4 元器件表 3940第1章 緒論 課題背景隨著科技的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步和人們生活水平的不斷提高。而家用電器保護(hù)，則是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件。說到家用電器，讓我們不難想到電冰箱。真正的電冰箱發(fā)明于20年代，1920年，紐約布魯克林一家平板印刷廠的一位名叫威利斯而我國(guó)電冰箱行業(yè)是從50年代起步的，期間迅速發(fā)展壯大。電冰箱行業(yè)的迅速發(fā)展，極大的提高了我國(guó)城鄉(xiāng)居民生活的質(zhì)量。電冰箱易損壞或壽命短是困擾人們的一個(gè)問題。而對(duì)于絕大多數(shù)家用電冰箱來說，瞬時(shí)斷電與電壓波動(dòng)幾乎是不可避免的。 課題的目的和意義電冰箱的驅(qū)動(dòng)電機(jī)在一定的電壓范圍內(nèi)才能正常工作，供電電壓過高或過低很容易導(dǎo)致繞組線圈燒毀；另外，當(dāng)電冰箱正在工作時(shí)突然斷電而又立即通電時(shí)，電冰箱的壓縮機(jī)所承受的啟動(dòng)電流要比正常啟動(dòng)電流大好幾倍，導(dǎo)致壓縮泵內(nèi)壓力很高，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)負(fù)荷過載，也容易燒毀電機(jī)。電動(dòng)機(jī)保護(hù)器不僅能保證電冰箱的穩(wěn)定工作，而且在工農(nóng)業(yè)正常生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益和在節(jié)能事業(yè)中也有著重要意義。為了避免上述危險(xiǎn)的發(fā)生，我們應(yīng)該給電冰箱配備一個(gè)冰箱保護(hù)器。本保護(hù)器的設(shè)計(jì)需要考慮下面幾個(gè)方面的問題:(1)合適性 由于保護(hù)器的種類繁多，加之不同廠家生產(chǎn)的電機(jī)也有差別。(2)正確性 為了充分發(fā)揮電機(jī)自身的過載能力，同時(shí)還要對(duì)電機(jī)進(jìn)行有效保護(hù)。不準(zhǔn)確的動(dòng)作或造成電機(jī)的損壞，或不能充分發(fā)揮的過載能力，造成不必要的跳閘斷電，影響生產(chǎn)。要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，準(zhǔn)確、可靠地完成規(guī)定的保護(hù)功能，并且，設(shè)計(jì)的合理性以及制造時(shí)的工藝保證是非常重要的。本章小結(jié)本章為緒論，主要介紹電冰箱保護(hù)器的課題背景和該設(shè)計(jì)的實(shí)用價(jià)值，以及介紹家用電器保護(hù)器在發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件以及良好的商業(yè)前景。第2章 方案選擇 方案選擇根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，所設(shè)計(jì)的電冰箱自保護(hù)器的基本思想為：電網(wǎng)電壓在正常范圍時(shí)，保護(hù)器不影響電冰箱的正常工作，而一旦電網(wǎng)電壓≥250V或≤170V時(shí)，保護(hù)器應(yīng)立即切斷用電器電源。不論是保護(hù)器立即斷電還是延時(shí)通電，都需要由繼電器觸電開關(guān)去控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)，顯然該保護(hù)器還應(yīng)設(shè)有驅(qū)動(dòng)繼電器線圈的驅(qū)動(dòng)電路。其主體方案示意圖如圖21所示。 電壓取樣鑒別單元驅(qū)動(dòng)單元延時(shí)電路直流電源圖 21 方案示意圖 電壓取樣鑒別單元的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要求保護(hù)器能夠?qū)﹄娋W(wǎng)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，檢測(cè)出電網(wǎng)電壓的過、欠壓異常，并根據(jù)電壓的異常與否輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。對(duì)于取樣電路的選擇方案有以下兩種：方案一采用由比較器組成的差分比較電路，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便調(diào)試。方案二直接采用非門電容、電阻、電位器和二極管組成的采樣電路是最簡(jiǎn)單的采樣電路。所以本設(shè)計(jì)采用非門電容、電阻、電位器和二極管組成的采樣電路。在本設(shè)計(jì)中驅(qū)動(dòng)單元主要由直流繼電器和該繼電器的驅(qū)動(dòng)電路組成?？刹捎么?lián)式直流穩(wěn)壓電源。 延時(shí)電路正在工作的電冰箱一旦斷電又恢復(fù)供電時(shí)，保護(hù)器應(yīng)延時(shí)3—5分鐘后自動(dòng)給電冰箱接通電源，這就必須具有延時(shí)電路。通過對(duì)本設(shè)計(jì)具體要求的分析和對(duì)各部分電路實(shí)現(xiàn)方案的考慮。直流10V直流24V市網(wǎng)電壓220V圖22 電冰箱保護(hù)器方塊圖本章小結(jié)本章介紹了電冰箱保護(hù)器的設(shè)計(jì)思路、方案選擇和最終確定的系統(tǒng)方框圖。通過多方面的比較選出合理的方案。其中直流電源部分主要是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電，取樣電路是保護(hù)電冰箱在正常的電壓下工作，延時(shí)電路是在電路斷相時(shí)來保護(hù)電冰箱，控制部分是對(duì)上述三個(gè)部分正常運(yùn)行。第3章 系統(tǒng)單元電路的設(shè)計(jì)與分析 電壓取樣鑒別電路的設(shè)計(jì)電壓取樣鑒別電路：該部分電路的主要功能是當(dāng)電網(wǎng)電壓≥250V和≤170V時(shí)，向驅(qū)動(dòng)單元提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使繼電器觸電動(dòng)作，電冰箱斷電；當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí)，為延時(shí)電路輸入一個(gè)脈沖下降沿，以便延時(shí)電路工作，使用電冰箱經(jīng)3～5min才能通電。在圖31（a）中，兩個(gè)P溝道增強(qiáng)型MOS管、并聯(lián)，兩個(gè)N溝道增強(qiáng)型MOS管、串聯(lián)，、的柵極連接起來成為輸入端A，、的柵極連接起來是輸入端B。在圖31（a）中，A、B兩點(diǎn)電壓只要有一個(gè)為低電平0V，、中就總有一個(gè)截止，、中就總有一個(gè)導(dǎo)通，因此Y電輸出一定為高點(diǎn)平（電源電壓）；只有當(dāng)A、B兩點(diǎn)電壓同時(shí)為高電平時(shí)，、才會(huì)都導(dǎo)通，、才會(huì)都截止，Y點(diǎn)才會(huì)為低電平0V。 TN1TN2TP1TP2VDDFAB （a）電路圖 （b）邏輯符號(hào) 圖 31 CMOS與非門表 31 與非門邏輯真值表由表31可看出與非門的邏輯功能是：當(dāng)輸入端中有一個(gè)或一個(gè)以上是低電平時(shí)，輸出端為高電平；只有當(dāng)輸入端全部為高電平時(shí)，輸出端才是低電平（即有“0”得“1”，全為“1”得“0”。其邏輯表達(dá)式為： 公式 （31） 電壓取樣鑒別電路及其工作原理該單元電路由與非門～、電容～、電阻～、電位器和、二極管組成，具體電路如圖32所示。門輸出 “1”電平，該信號(hào)作為基本RS觸發(fā)器的控制脈沖改變其狀態(tài) 。當(dāng)市網(wǎng)電壓當(dāng)市網(wǎng)電壓≥250V或≤170V時(shí)，門輸出由“0”電平翻轉(zhuǎn)為“1”電平，該脈沖下降沿作為延時(shí)電路的觸發(fā)信號(hào)，使延時(shí)電路工作。 基本RS觸發(fā)器的設(shè)計(jì)該部分電路受電壓取樣鑒別電路的控制，主要用于記憶和產(chǎn)生控制信號(hào)送給驅(qū)動(dòng)電路。、是信號(hào)輸入端，低電平有效，Q和是兩個(gè)互補(bǔ)的信號(hào)輸出端。 圖33 (a) 邏輯電路圖 圖33 (b) 邏輯符號(hào)圖33 由與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器 基本RS觸發(fā)器工作原理 =D =1時(shí)，有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。由于Q=0送到了與非門G2的輸入端，使之截至，保證=1，而=1和D =1一起使與非門G 1導(dǎo)通，維持Q=0，顯然電路的這種狀態(tài)可以自己保持，是穩(wěn)定的。由于=0送到了與非門G1的輸入端，使之截至，保證Q=1，而=0和D =1一起使與非門G2導(dǎo)通，維持=0，顯然電路的這種狀態(tài)也可以自己保持，是穩(wěn)定的。（2）接收置0信號(hào)過程當(dāng)D =D =0時(shí)，觸發(fā)器將變成1狀態(tài)，即將有Q==0.當(dāng)D =D =0時(shí)，如果觸發(fā)器原來是處在0狀態(tài)，則仍保持0狀態(tài)不變即，Q=0，=1的狀態(tài)不會(huì)變；如果觸發(fā)器原來是處在1狀態(tài)，則根據(jù)與非門的邏輯特性，肯定門G2輸出將為高電平，即=1，而=1和D =1又會(huì)導(dǎo)致門G1輸出為低電平，即Q=0。 約束條件 公式（32） 表 32 基本RS觸發(fā)器的特性表 延時(shí)電路的設(shè)計(jì)延時(shí)電路主要用于電網(wǎng)突然斷電又立即恢復(fù)供電而燒毀家用電器。為減小體積和性能的穩(wěn)定，采用555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路。該延時(shí)電路由555定時(shí)器IC、電容、電阻等組成。同時(shí)放電管截止，直流電源經(jīng)電阻對(duì)電容充電，（）上升。這里555定時(shí)器3腳“1”電平的保持時(shí)間（放電管的截止時(shí)間）僅與電阻和電容的乘積成正比，而與直流電源電壓的大小無關(guān)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作波型見圖5所示。2. 若電網(wǎng)電壓從小于180V上升到大于180V時(shí)，（這時(shí)UBUTH1,門輸出“1”電平）,門輸出“0”電平，通過也為555定時(shí)器IC的2腳送入一個(gè)負(fù)脈沖，接下來的過程與上述過程相同，電冰箱又恢復(fù)工作。555定時(shí)器是一種中規(guī)模集成電路，只要在外部配上適當(dāng)阻容元件，就可以方便的構(gòu)成脈沖產(chǎn)生和整形電路，在工業(yè)控制、定時(shí)、仿聲、電子樂器及防盜報(bào)警等方面應(yīng)用廣泛。表33 NE555定時(shí)器的外引腳排列表1腳地2腳觸發(fā)3腳輸出4腳復(fù)位5腳控制電壓6腳門限(閾值）7腳放電8腳電源電壓Vcc。 (2)比較器AA2是兩個(gè)電壓比較器。(3)分壓器 三個(gè)阻值均為5kΩ的電阻串聯(lián)起來構(gòu)成分壓器（555也因此得名），為比較器AA2提供參考電壓，A1之+端U+ =2/3Vcc、A2之－端U_＝1/3 Vcc。工作中不使用CO，以旁路高頻干擾。 綜上所述可知，555定時(shí)器不僅提供了一個(gè)復(fù)位電平為2/3Vcc、置位電平為1/3Vcc,且可通過端直接從外部進(jìn)行置0的基本RS觸發(fā)器，而且還給出了一個(gè)狀態(tài)受該觸發(fā)器端控制的晶體管開關(guān)。 圖 35 555集成定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu) 555電路的工作原理555電路