电冰箱保护器的设计Word格式.docx

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4、设计内容及要求：

1）设计内容：

1、设计电冰箱保护器，使其具有过压，欠压，上电延迟功能．

2、电压在180V~250V范围内正常供电，绿灯指示，正常范围可根据需要进行调节．

3、过压，欠压保护：

当电压低于设计允许最低电压或高于设定允许最高电压时，自动切断电源，且红灯指示．

2）设计参数

1、上电，过压，欠压保护或瞬时断电时，延迟３～５min才允许接通电源．

2、负载功率＞２００Ｗ．

3）设计要求：

1、选取单元电路及元件；

2、设计总体电路原理图；

3、整体电路的联调（完成全电路理论设计、仿真、调试）；

4、撰写设计报告。

二、设计框图及整机概述

本电路的电源由220V交流电经过变压器变压、整流电桥整流，并经过7812稳压后提供。

其中，U1从整流电桥的输出端取样，当市电电压在正常范围（180V~250V）内时，电路各部分正常工作；

当市电电压超出正常范围时，控制电路控制继电器停止工作。

555时基电路起控制延时作用。

电路组成框图如下：

V上限

V下限

图1电路设计框图

三、各单元电路的设计方案及原理说明

1.电路设计方案

1）变压、整流、稳压

本电路先经过变压器变压T1，变压系数为16:

1，再经过整流电桥D1整流，最后经过LM7812稳

2）比较器设计

电路中LM339的两个比较器和RP2,RP3等组成过电压,欠电压检测电路。

3）控制电路

控制电路主要由BJTQ1、Q2和555时基电路组成。

其中LED1为电压指示灯，D2防止电容反相放电，D3对继电器稳压

图2电冰箱保护器原理图

2.电路工作原理

接通电源后,220V交流电经变压器的降压,整流桥的整流,稳压器7812的稳压后,在RP2和RP3两端可获得约12V直流工作电压.根据变压器的变压系数,调整电位器RP2和RP3,使市电电压在正常范围内,上,下比较器都输出高电平,此时VT1导通,电压指示灯LED保持发亮.因为C1两端初始电压为0,555时基电路的阈值端6脚为高电平,555时基电路复位,三极管VT2截止,继电器K1的常闭触点保持吸合,电冰箱电源被切断.然后电源向C1充电,使2,6两脚电位不断下降,约经过5min,可使电位降至12V电压的1/3,555时基电路才置位,3脚输出高电平,VT2导通,继电器K1通电吸合,其常闭合触点K-1断开,电冰箱通电工作.当交流电网意外断电时,C1储存电荷通过R2,D5迅速泄放,当电网恢复供电时,电路又要延迟5min左右才向电冰箱供电,从而确保电冰箱压缩机不受损坏.当市电电压升高到280V以上,上比较器输出低电平;

市电电压下降到180V以下,下比较器输出低电平.只要两者之一输出低电平,VT1截止,LED熄灭.此时6脚为高电平,555时基电路复位,输出端3脚为低电平,电冰箱电源被切断,从而使电冰箱在电压过高或过低的情况下自动停止工作,保证了电冰箱能安全工作于规定的电源范围内.当电压恢复正常时,电路要延迟5min左右才向电冰箱供电.电路原理图如图2所示。

3.参数计算

设变压器的变压系数是16:

1,整流后的输出电压u3≈1.2×

u2,当u1分别为220V,180V,250V时,u2,u3,Va的计算如下:

u1=220Vu2=220÷

16=13.75V

u3=1.2×

13.75=16.5V

Va=8.25V

u1’=250Vu2=250÷

16=15.6V

u3’=1.2×

17.50=18.75V

Va’=9.85V

u1”=180Vu2=180÷

16=11.25V

u3”=1.2×

11.25=13.5V

Va”=6.75V

所以,比较器的上限电压为10.5V,下限电压为6.75V.调节电位器RP2和RP3,使LM339的5脚电压为10.5V,8脚电压为6.75V,从而设置好比较器的上限和下限电压值,使电路在280V≤u1≤180V能正常工作.

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,此段延时时间Tp由NE555的外围电路C1和R3决定:

Tp≈1.1×

R3×

因为电路要求延时5分钟（300秒）,设C1=220μF,则R3的阻值计算如下:

R3=300÷

（1.1×

220×

10-6）≈1.2×

106Ω

四、仿真调试过程及结果分析

1.仿真的预期结果

①当输入电压由0跳到正常电压的范围内,此时,D1（绿色）发光,D2（绿色,负载）仍不工作,大约经过5min的时间才开始工作（发光）,D3（红色）则与D2相反;

②当输入电压在范围外恢复到正常电压范围内时,工作情况与①相同;

③当输入电压在正常范围内跳到电压范围外,D1,D2立即熄灭,D3发光,说明负载停止工作;

④当输入电压在正常范围内突然停电,所有的发光二极管都熄灭.

2.由于该方案在Multisim软件中无法正常仿真，因此在Protel99SE软件中对其放真，仿真图如下：

图3Protel99SE仿真图

1）设置电源电压U1为50V，输出OUT1、OUT2值加的电压差几乎为0V；

2）设置电源电压U1为100V，输出OUT1、OUT2值加的电压差几乎为0V；

3）设置电源电压U1为170V，输出OUT1、OUT2值加的电压差几乎为0V；

4）设置电源电压U1为200V，输出OUT1、OUT2值加的电压差约为10V；

5）设置电源电压U1为220V，输出OUT1、OUT2值加的电压差约为10V；

6）设置电源电压U1为240V，输出OUT1、OUT2值加的电压差约为10V；

7）设置电源电压U1为280V，输出OUT1、OUT2值加的电压差几乎为0V；

8）设置电源电压U1为300V，输出OUT1、OUT2值加的电压差几乎为0V；

8）设置电源电压U1为350V，输出OUT1、OUT2值加的电压差几乎为0V；

3．用Multisim软件对令乙方按进行仿真，结果如下

通220v电压，上电延迟中

图4

如下图所示输入220v电压正常工作中

图5

如下图输入250v过压电压断电保护中

④如下图输入180v低压断电保护中

图6

从上图的仿真结果中看出该电冰箱保护器保护器作性能良好，在过压、欠压的情况下能很好的保护电冰箱，从而使之在无人监控情况下正常工作。

与此同时实现了上电的延迟从而更好的保护了电冰箱。

五、设计、安装及调试中的体会

作为一名自动化专业的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。

在已度过的两年大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。

我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种电子设计？

如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？

我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。

在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书，以及大量的网络资料。

为了让自己的设计更加完善，更加符合设计标准，一次次翻阅指导书是十分必要的，同时也是必不可少的。

通过这次课程设计，我了解和学会了如何使用Multisim软件，并复习了对Protel99SE软件的使用。

尤其是Multisim这个软件，在以前根本没听过，通过学习，逐渐学会了Multisim软件基本的使用方法，也认识到其在电路仿真方面的强大功能。

另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。

通过查资料，我们对电冰箱保护器这一器件有了深刻的了解，把理论应用到了实践当中。

整个设计我基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。

希望答辩时，老师多提些问题，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便课后加以弥补。

六、对本次课程设计的意见及建议

由于只有一周的课程设计时间，我们对很多东西都还没掌握。

尤其是对Multisim软件的使用之掌握到皮毛，因此我建议加长课程设计的时间，能够让学生的知识和技能更扎实，稳固。

另外，我建议实验室的电脑能够上网，一边学生在时间的过程中能够随时查找资料。

七、参考资料

1．任国燕.模拟电子技术实验指导书.重庆科技学院.2008年11月.

2．康华光.模拟电子技术基础.北京：

高等教育出版社.2006年12月.

3．陈有卿.《实用555时基电路300例》.中国电力出版社.2005月.

4．庄俊华,何伟良,张俊红.Multisim9入门及应用.机械工业出版社.2008年3月.

八、附录

附录1

附录2：

元器件清单

序号

编号

名称

型号

数量

变压器

整流桥

D4、D5

二极管

1N4004

R1、R5、R6

电阻

10K

VT1/VT2

三极管（NPN）

9013

RP2、RP3

可变电阻

50K

C3、C5

电容

0.1uF

7812

稳压器

LIA、LIC

比较器

LM339

555

延时器

NE555

R2、R4

4.7K

电解电容

47uF

C6、C1

220uF

1.2MΩ

发光二极管

LED

0.01uF

继电器

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