【正文】 自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師姓名 職 稱(chēng) 工作單位及所從事專(zhuān)業(yè) 聯(lián)系方式 備 注 設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容： 查閱 NE55 氣敏傳感器 相關(guān)資料，了解此方面的發(fā)展?fàn)顩r； 采用合理的控制方案； 設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)； 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。 進(jìn)度安排： 3～ 7周：根據(jù)要求設(shè)計(jì)出方框圖和原理電路圖，根據(jù)電路分析其工作原理； 8～ 10周：根據(jù)電路準(zhǔn)備電子元件； 11～ 14周：制作出電路板 ,安裝并調(diào)試，測(cè)試出相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)； 15～ 18周：根據(jù)調(diào)試分析其優(yōu)缺點(diǎn)和提出整改措施，完成論文 。能夠較好地保持室內(nèi)空氣的清新，從而保證人們的身體健康，在家庭、辦公室都有較高的實(shí)用價(jià)值 。 由 NE555 組成施密特電路作為控制電路，用來(lái)控制雙向晶閘管的打開(kāi)與關(guān) 閉，接通和斷開(kāi)換氣扇的工作電源，使換氣扇開(kāi)始或停止工作。 不僅實(shí)用于 辦公室、接待室 ，也同樣實(shí)用于 臥室 、 客廳、茶房、廚房、浴室等。 家用換氣扇 已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵罚恍枰_(kāi)關(guān)，當(dāng) 溫度升高或有害氣體濃 度高時(shí) 會(huì)自動(dòng) 控制 ；廣泛應(yīng)用于 辦公室、臥室、客廳、廚房、浴室等 ，給人們的 身體健康帶來(lái)很大的益處 。 家用換氣扇 是 利用溫度高低或有害氣體的濃度來(lái)控制 電路工作的。該電路在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用了仿真軟件，來(lái)進(jìn)行仿真然后才確定下來(lái)的，雖然用的僅僅是 EWB軟件，但是在論文中也是比較有特色。 由于近年來(lái)我國(guó)的 家用電器 行業(yè)的迅速崛起，中國(guó) 現(xiàn)在的電器已經(jīng)發(fā)展的很好了，能自主的生產(chǎn)很多家用電器 。 換氣扇還具有自動(dòng)、節(jié)能、環(huán)保等完善的實(shí)用功能， 國(guó)際上一些知名品牌大企業(yè)相繼進(jìn)入國(guó)內(nèi)產(chǎn)銷(xiāo)領(lǐng)域，使得國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)國(guó)際化。我國(guó) 家用電 器行業(yè)將面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，而由此帶來(lái)的巨大商業(yè)利益也成為一些企業(yè)矚目的焦點(diǎn)。 2．進(jìn)一步了解家用換氣扇組成框圖 和各個(gè)單元工作原理及相互聯(lián)系。 4． 鍛煉自己對(duì)所學(xué)理論知識(shí)和技能的綜合運(yùn)用能力。 6． 培養(yǎng)自己對(duì)社會(huì)普通科學(xué)知識(shí)的了解。 基本部分 1．電源電路，用的是交流電。 3．自動(dòng)控制部分，包括它的電路及工作原理。 發(fā)揮部分 1．可以采用不同的原理來(lái)完成。 設(shè)計(jì)框圖 為了在公共場(chǎng)所，如茶房等，提供一種方便節(jié)能的換氣扇，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)控制的開(kāi)關(guān)。根據(jù)設(shè)計(jì)電路得到所要完成的功能和達(dá)到的效果。圖中 C R VD DW 及 C4組成電源電路， 220V 交流電壓經(jīng) VD4整流， C4濾波電容，即利用電容通交阻直作用為下一電路提供直流電壓，使整個(gè)電路開(kāi)始工作。 3．溫度傳感器 熱敏電阻 RT 組成溫度傳感器，當(dāng)室內(nèi)溫度升高超過(guò)一定溫度后， RT 阻值變小，流過(guò) RT 的電流增大，通過(guò) VD1使 VT1導(dǎo)通。 5．雙向晶閘管開(kāi)關(guān)控制 當(dāng) VT1 導(dǎo)通后，它的集電極電壓降低，這一低電壓通過(guò) NE555 的②腳使其輸出高電平。換氣扇的工作電源被接通，換氣扇工作。這一高電平通過(guò) 氣氣 敏敏 傳傳 感感器器 控控 制制 電電 路路 電電 源源 雙雙 向向 晶晶 閘閘管管 開(kāi)開(kāi) 關(guān)關(guān) 控控制制 溫溫 度度 傳傳 感感器器 圖 21 設(shè)計(jì)框圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 5 頁(yè) NE555 的⑥腳使其輸出端為低電平。 RP1用來(lái)調(diào)整 QM 元件加熱電極的工作電壓，通常 5V 左右。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 6 頁(yè) 第 3 章 電源電路 電路原理圖 圖 31 電源電路原理 圖 工作原理分析 簡(jiǎn)單介紹一下電源電路中各元器件的功能和作用： VD4是一個(gè)整流二極管，對(duì) 220V 交流電壓進(jìn)行整流。 R5 是一個(gè)限流電阻，其阻值 R5=270K,相當(dāng)?shù)拇?，可以看出是一個(gè)限流電阻，使其降壓，防止大電流通過(guò)損壞元器件，使電路不能正常工作。同時(shí)與電阻 R5并聯(lián)組成 RC 諧振電路。 溫度傳感器熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開(kāi)始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造溫度傳感器熱電阻。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。 半導(dǎo)體熱敏電阻 半導(dǎo)體熱敏電阻簡(jiǎn)稱(chēng)熱敏電阻， 是一種新型的半導(dǎo)體測(cè)溫元件熱敏電阻式利用某些金屬氧化物或單晶鍺、硅等材料，按特定工藝制成的感溫元件。曲線 1 和曲線 2 為負(fù)溫度系數(shù)（ NTC 型）曲線，曲線 3 和 4 為正溫度系數(shù)（ PTC 型）曲線。與金屬熱電阻相比熱敏電阻的特點(diǎn)是： 1． 電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，約為金屬電阻的 10 倍。 Rt 圖 41 熱敏電阻的符號(hào) 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 8 頁(yè) 3． 電阻率高，熱慣性小，適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。 5． 制造簡(jiǎn)單，適用壽命長(zhǎng)。 氣敏傳感器 人類(lèi)的日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)與周?chē)沫h(huán)境氣氛緊密相關(guān)，氣氛的變化對(duì)人類(lèi)有極大的影響，因而我們需要使用大量的氣敏傳感器來(lái)檢測(cè)氣體的成分。煙霧探頭碰到煙霧或某些特定的氣體，煙霧探頭內(nèi)部阻值發(fā)生變化，產(chǎn)生一個(gè)模擬值，從而對(duì)其進(jìn)行控制。 氣敏傳感器是一種基于聲表面波器件波速和頻率隨外界環(huán)境的變化而發(fā)生漂移的原理制作而成的一種新型的傳感器。當(dāng)氧化型氣體吸附到 N 型半導(dǎo)體上，半導(dǎo)體的載流子減少，電阻率上升；當(dāng)氧化氣體吸附到 P 型半導(dǎo)體，半導(dǎo)體的載流子增多，電阻率下降。 氣敏電阻的材料是金屬氧化物，合成時(shí)加敏感材料和催化劑燒結(jié)。通常器件工作在空氣中，由于氧化作用，空氣中的氧被半導(dǎo)體材料的電子吸附負(fù)電荷，結(jié)果半導(dǎo)體材料的傳導(dǎo)電子減少，電阻增加，使器件處于高阻狀態(tài)。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 10 頁(yè) 第 5 章 控制 電路原理及其中關(guān)鍵元器件的介紹 控制電路的原理圖 圖 51 控制電路的原理圖 工作原理分析 控制電路由 VT1和 R NE55 R VD C VS 組成，當(dāng) VT1導(dǎo)通后，它的集電極電壓降 低，這一低電壓通過(guò) NE555 的②腳使其輸出高電平。換氣扇的工作電源被接通，換氣扇工作。這一高電平通過(guò)NE555 的⑥腳使其輸出端為低電平。所以可以明顯看出此電路實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)控制功能，只有 IC 芯片②腳為高電平時(shí)電路才工作。 555 電路可以組成 RS 觸發(fā)器，用作控作控制電路的開(kāi)關(guān)；還可以組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，用來(lái)作定時(shí)、延時(shí)或脈沖整形；也可以組成施密特觸發(fā)器，在多種控制電路中得到應(yīng)用。 NE555 時(shí)基電路有兩種封裝形式有，一是 dip雙列直插 8 腳封裝，另一種是 sop8 小型（ smd）封裝形式。內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理都相同。特別是由三只精度較高的 5K 電阻構(gòu)成了一個(gè)電阻分壓器，為上、下比較器提供基準(zhǔn)電壓。 電路組成 NE555 集成電路的引腳分布 圖 61 NE555 的電路結(jié)構(gòu) 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 12 頁(yè) 圖 62 外引線排列圖 NE555 為 8 腳時(shí)基集成電路 ， 各腳主要功能（集成塊圖在 上 面） 如下： ①腳： 地 GND ②腳： 觸發(fā) ③腳： 輸出 ④腳： 復(fù)位 ⑤腳： 控制電壓 ⑥腳： 門(mén)限 (閾值） ⑧腳： 電源電壓 Vcc 1．電阻分壓器 由三個(gè) 3 個(gè) 5 千歐的電阻 R 組成，為變壓比較器 C1和 C2提供基準(zhǔn)電壓。 C1的反向輸入端 TH 稱(chēng)為 555 定時(shí)器的高觸發(fā)端， C2的同向輸入端 TR 稱(chēng)為 555 定時(shí)器的低觸發(fā)端。比較器 C1的輸出作為置 0 輸入端，若 C1輸出為 0，則 Q=0；比較器 C2的輸出作為置 1 輸入端，若 C2輸出為 0，則 Q=1。正常工作時(shí)，必須使 R 處于高電平。 5．緩沖期 緩沖器由 G3和 G4構(gòu)成，用于提高電路的負(fù)載能力。 2． 雙穩(wěn)類(lèi)電路 作用：比較器，鎖存器，反相器，方波輸出及整形等 。 我們知道， 555 電路在應(yīng)用和工作方式上一般可歸納為 3 類(lèi)。在實(shí)