电工电子课程设计任务书家庭电路模拟综述.docx
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电工电子课程设计任务书家庭电路模拟综述
广东石油化工学院电工电子实验中心
题目：
家庭照明电路设计
班级:
装控11-3
学号:
11024100347
姓名:
指导教师:
莫琦
时间:
2013/3/4-2013/3/11
目录
（1）设计的目的……………………………..。
（2）所设计产品的功能、要求……………..。
（3）设计的总体思路………………………...。
（4）电路的功能框图………………………...。
（5）各部分电路元件选择、元件
计算、关键元件说明、电路说明……...。
（6）绘制完整的电路原理图…………………。
（7）总结………………………………………。
一，设计目的
1、理解家庭电路的基本原理，巩固和加深在电工课程中所学的理论知识和实践技能。
2、学会查阅相关手册和资料，了解照明电灯的相关知识，培养独立分析与解决问题的能力。
3、掌握常用电子电路的一般设计方法，学会使用常用电子元器件,正确开绘制电路图。
4、掌握平面图的正规设计与应用。
5、认真写好总结报告，培养严谨的作风与科学态度，提高我们从实践中提高的能力。
二，家庭照明电路组成部分的功能、安装要求
1、电能表
电能表的作用是测量电路消耗了多少电能，计量每单位消耗的电能值，也就是度或者千瓦时，电能表常见的有感应式机械电度表和电子式电能表。
感应式机械电度表其工作原理为：
根据电磁感应原理，电表通电时，在电流线圈和电压线圈产生电磁场，在铝盘上形成转动力矩，通过传动齿轮带动计度器计数，电流电压越大，转矩越大，计数越快，用电越多。
铝盘的转动力矩与负载的有功功率成正比。
电子式电度表是利用电子电路/芯片来测量电能；用分压电阻或电压互感器将电压信号变成可用于电子测量的小信号，用分流器或电流互感器将电流信号变成可用于电子测量的小信号，利用专用的电能测量芯片将变换好的电压、电流信号进行模拟或数字乘法，并对电能进行累计，然后输出频率与电能成正比的脉冲信号；脉冲信号驱动步进马达带动机械计度器显示，或送微计算机处理后进行数码显示。
在安装电能表时，进户电源线在允许的范围内线径越大越好，有条件建议使用单相电缆。
必须安装在户外。
进户电源线必须套绝缘管。
下列场合不允许安装电能表，在易燃易爆的危险场所；有腐蚀性气体或高温的危险场所；有磁场影响及多灰尘的地方。
2、闸刀
闸刀开关是一种手动配电电器。
主要用来隔离电源或手动接通与断开交直流电路，也可用于不频繁的接通与分断额定电流以下的负载，如小型电动机、电炉等。
闸刀刀开关是最经济但技术指标偏低的一种刀开关。
闸刀开关也称开启式负荷开关。
使用闸刀开关时应注意要将它垂直的安装在控制屏或开关扳上，不可随意搁置；进线座应在上方，接线时不能把它与出线座搞反，否则在更换熔丝时将会发生触电事故；更换熔丝必须先拉开闸刀，并换上与原用熔丝规格相同的新熔丝，同时还要防止新熔丝受到机械损伤；若胶盖和瓷底座损坏或胶盖失落，闸刀开关就不可再使用，以防止安全事故。
3、漏电开关
漏电保护主要作用是解决漏电问题（相线流出多少电流，中性线就要回来多少电流，一旦有电流缺失，比如人体触电，电流通过人体流到地上的时候，一般超过30毫安，漏电保护器就会工作，切断电源，从而杜绝了电流对人体伤害），但是一般专用的漏电保护开关是不起过载保护用的（现在大多带过载保护）。
当电流超过一定的电流的时候自身会发热，（利用双金属片受热弯曲的道理）导致开关里面的脱扣装置脱扣，从而切断电源，保护电路不因过大的电流而烧毁！
同时也起到保护电路的作用。
漏电开关的动作原理是：
在一个铁芯上有两个组：
一个输入电流绕组和一个输出电流绕组，当无漏电时，输入电流和输出电流相等，在铁芯上二磁通的矢量和为零，就不会在第三个绕组上感应出电势，否则第三绕组上就会感应电压形成，经放大去推动执行机构，使开关跳闸。
漏电保护器工作原理：
正常工作时电路中除了工作电流外没有漏电流通过漏电保护器，此时流过零序互感器（检测互感器）的电流大小相等，方向相反，总和为零，互感器铁芯中感应磁通也等于零，二次绕组无输出，自动开关保持在接通状态，漏电保护器处于正常运行。
当被保护电器与线路发生漏电或有人触电时，就有一个接地故障电流，使流过检测互感器内电流量和不为零，互感器铁芯中感应出现磁通，其二次绕组有感应电流产生，经放大后输出，使漏电脱扣器动作推动自动开关跳闸达到漏电保护的目的。
4、熔断器
熔断器也被称为保险丝，它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。
熔断器其实就是一种短路保护器，广泛用于配电系统和控制系统，主要进行短路保护或严重过载保护。
熔断器以金属导体作为熔体而分断电路的电器，串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统、各种电工设备以及家用电器都起到了一定的保护作用。
具有反时延特性，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。
因此，在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。
熔断器主要由熔体、外壳和支座3部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。
在使用熔断器时要注意，熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性相适应，考虑到可能出现的短路电流，选用相应分断能力的熔断器；熔断器的额定电压要适应线路电压等级，熔断器的额定电流要大于或等于熔体额定电流；线路中各级熔断器熔体额定电流要相应配合，保持前一级熔体额定电流必须大于下一级熔体额定电流；熔断器的熔体要按要求使用相配合的熔体，不允许随意加大熔体或用其他导体代替熔体。
5、电线
照明电路里的两根电线，一根叫火线，一般为红色或黄色或绿色；另一根则叫零线，一般为蓝色或黄色；此外还有地线，一般为黄绿色或黑色。
火线和零线的区别在于它们对地的电压不同：
火线的对地电压等于220V；零线的对地的电压等于零（它本身跟大地相连接在一起的）。
所以当人的一部分碰上了火线，另一部分站在地上，人的这两个部分之间的电压等于220V，就有触电的危险了。
反之人即使用手去抓零线，如果人是站在地上的话，由于零线的对地的电压等于零，所以人的身体各部分之间的电压等于零，人就没有触电的危险。
火线是照明电路里的对地电压等于220V的线，用家用试电笔可以测试出来。
零线是变压器中性点引出的线路，与相线构成回路对用电设备进行供电，通常情况下，零线在变压器中性点处与地线重复接地，起到双重保护作用。
接地是电器设备安全技术中最重要的工作，应该认真对待。
那种不加考虑随意接地的做法常常会给计算机设备造成不良的后果，严重时会烧毁整个设备应用系统，甚至造成人身伤害。
正确接地可提高整个系统的抗干扰能力
在连接导线时千万不要将零线端和定位用的地线端连在一起，因为有的设备采用二线插头，如果设备的电源火线、零线接反或使用中插错位置，必将造成火线、零线短路，烧坏设备，造成不可弥补的损失。
因此，即使家里或单位的三线插座中没有接地，也最好使用三线电源插头和三线插座。
交流电源线分为零线和火线。
零线总是与大地的电位相等（但并不是说大地的电位就一定低），火线与零线保持呈正弦振荡式的压差。
因为人在自然状态下与大地是零电位差的，所以一般情况下，人接触零线是不会被电击的。
用电器把外壳与地线连接（接地）就可以保护人不触电，就是这个原因。
所以，火线与零线接反，会埋下用电安全隐患，一般要严格区分。
6、电灯开关
开关的词语解释为开启和关闭。
它还是指一个可以使电路、使电流中断或使其流到其他电路的电子元件。
最常见的开关地让人操作的机电设备，其中有一个或数个电子接点。
接点的“闭合”表示电子接点导通，允许电流通过；开关的“开路”表示电子接点形成开路，不允许电流通过。
按其控制方式可分为单控开关、双控开关、多控开关和延时开关。
家居常用开关多为单控开关和双控开关。
单控开关相对简单，一个开关控制一个或一组用电器，而与其它线路上的用电器无关。
而双控开关能在两个不同位置控制同一个用电器，在某些场所（如步行楼梯间内，酒店等）特别实用。
现家用电灯开关大多是墙壁开关，墙壁开关就是安装在墙壁上使用的电器开关，是一种家居装饰功能用品，是用来接通和断开电路使用的家用电器。
开关上有三个孔的那是可以用于接双连控制的开关，如果不接双连控制，就是这个开关来控制灯，那接法是：
电源火线接开关的两边的任意一个接线端，开关中间的接线端是接到通往灯上的“火线控制”（输出）线，电路的零线是直接接到灯上的另外一个接点上的，不由开关控制。
家用的照明灯开关内是不能接零线的，如果接零线，那会在关了开关后灯上仍然有电，如果是火线和零线都进入开关，那在开关闭合时将发生线路短路现象，发生危险。
7、电灯
照明电光源一般分为白炽灯、气体放电灯和其他电光源三大类。
家庭常用的电灯为白炽灯。
普通白炽灯即一般常用的白炽灯泡特点：
显色性好（Ra＝100）、开灯即亮、可连续调光、结构简单、价格低廉，但寿命短、光效低。
白炽灯是将电能转化为光能的，以提供照明的设备。
其工作原理是：
电流通过灯丝时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000摄氏度以上，灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。
灯丝的温度越高，发出的光就越亮。
故称之为白炽灯。
灯具安装最基本的要求是必须牢固。
室内安装壁灯、床头灯、台灯、落地灯、镜前灯等灯具时，高度低于24m及以下的，灯具的金属外壳均应接地可以保证使用安全。
卫生间及厨房装矮脚灯头时，宜采用瓷螺口矮脚灯头。
螺口灯头的接线、相线（开关线）应接在中心触点端子上，零线接在螺纹端子上。
台灯等带开关的灯头，为了安全，开头手柄不应有裸露的金属部分。
装饰吊平顶安装各类灯具时，应按灯具安装说明的要求进行安装。
灯具重量大于3kg时，应采用预埋吊钩或从屋顶用膨胀螺栓直接固定支吊架安装（不能用吊平顶吊龙骨支架安装灯具）。
从灯头箱盒引出的导线应用软管保护至灯位，防止导线裸露在平顶内。
吊顶或护墙板内的暗线必须有阻燃套管保护。
8、插座
插座是我们接触频繁的电路终端，插座电路用漏电保护开关的话，最大限度上保证了人体安全！
而且插座线路都分几路走线，一旦一路有问题，其他电路上的插座都还可以正常工作！
照明线路一旦有问题的话，我们接在插座上的台灯或落地灯，都还能正常工作，不会让屋里漆黑一片，给照明电路的检修还能提供方便！
安装插座时应尽量靠墙边，插座有两孔插座和三孔插座之分，按照施工规范的要求，必须是左零右相上地（三孔）。
在装修过程中，插座的数量、位置、高度以及承载电流大小等诸多因素都需要根据今后的使用仔细考虑，以免使用中不顺手甚至出危险。
另外，插座的安装位置也很重要。
一般情况下，插座尽可能靠墙边安装，如果插座的位置留得不当，就有可能与后期的家具摆放或者电脑安装发生冲突。
同一房间内的开关、插座距地面高度一致，落地插座距地面高度为350mm，开关距地面高度在1150—1300mm为宜，边缘距门框的距离为150—200mm。
插座要选用插头和插座的连接点是螺纹端子的，而且要有软线固定部件，这样可以防止意外拉动造成连线被拉出插头或插座。
三，设计的总体思路
家庭电路设计可分为2类：
强电（220v电器用电）和弱电（电话、电脑、有线电视等数据线），我国电压是220v。
首先要了解一下自己住宅的额定功率，以便选择合适大小的电表，推荐10A或更大的。
在住宅的墙壁留的电源插座需要有足够的数量，最好是在每面墙都留好1-2只插座，另外还需要考虑插座的兼容性问题，有方的，有圆的，最好选用国标和美标通用型的，另外为了防止小孩子玩耍时触电，最好选用防触电型的插座。
还有一点需要注意的是，在设计线管线走向后应及时把图纸保存好，以备日后修理时使用。
布置室内照明应满足一定的要求：
保证照度均匀，尽量减少眩光和暗影，力求经济合理，满足局部的要求。
卧室：
布3支路线：
包括电源线、照明线、空调线.。
床头柜的上方预留电源线口，并采用5孔插线板带开关为宜，可以减少床头灯没开关的麻烦。
在电线盒旁另加装一个开关。
写字台或电脑台上方应安装电源线。
照明灯光采用单头和灯管，采用单联开关。
采用双控开关更适宜，一个安装在卧室门外侧，另一个开关安装在床头柜上侧或床边较易操作部位。
厨房：
布2支路线：
包括1电源线和1照明线。
切菜的地方可以安个小灯，以免光线不足，造成事故。
还有微波炉、电饭煲、和电冰箱等的电源插座也要预留。
餐厅：
布3支路线：
包括电源线、照明线、空调线。
阳台：
布2支线路：
包括电源线、照明线。
卫生间：
布2支线路：
电源线和照明线，电热水器和洗衣机的电源插座要预留。
客厅：
布4支路线：
包括电源线、照明线、电视线和电话线、。
在沙发的边沿处欲留电话线口。
在户门内侧欲留对讲器或门铃线口。
饮水机、空调、电视机和DVD等设备预留电源口，客厅至少应留5个电源线口。
四、电路布的功能框图
1.照明电路分布图
2.插座安装布线图
3.双控开关电路示意图
4.闸刀与电能表的连接
5.阳台灯的自动控制系统电路图
阳台灯的自动控制系统：
白天不亮，晚上感应到人自动点亮，离去后自动熄灭。
光敏开关原理图：
光敏电阻是一种半寻体器件，利用半寻体的光电效应。
当有光照时电阻很小。
无光照时电阻很大。
可用晶体管组成放大器，做成自动控制电路。
实现你所需要的电路。
把光敏电阻作为晶体管的偏流电阻。
这样当有光照时晶体管导通，驱动灵敏继电器。
用继电器接通电动机。
将窗帘打开。
继电器可用JRX--13F灵敏继电器。
其吸合电流不大于50MA。
前级放大器可用达林顿管组成。
放大器后可接一个反向器。
反向器驱动继电器
红外开关原理图：
光电开关光电传感器是光电接近开关的简称它是利用被检测物对光束的遮挡或反射由同步回路选通电路从而检测物体有无的。
物体不限于金属所有能反射光线的物体均可被检测。
光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。
安防系统中常见的光电开关烟雾报警器工业中经常用它来记数机械臂的运动次数。
光电开关一般都具有良好的回差特性因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态从而可使其保持在稳定工作区。
同时自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区以随时监视光电开关的工作
五、各部分电路元件选择、元件计算、关键元件说明、电路说明。
属性
名称
品牌
型号
外观
数量
单价（元）
备注
电能表
华立
DDS738
黑色
1
30.00
漏电开关
正泰
DZ47LE-32-C40
淡黄色
1
45.00
开关插座
西门子
5UB0108-1CC1
白
4
17.80
插座
公牛
G07Z223
雅白
8
9.9
红外开关
TCL
K5/G01
象牙白
1
94.00
光敏开关
正品沪工
E3JK-R4M1光电
其他
1
30.4
开关
西门子
5TA0114-1CC1
雅白
5
13.6
大厅顶灯
雷士
NYX1663雷士
白色
1
768.00
40W
荧光灯
松下
松下HACL2734E
暖白
6
125.00
闸刀
TCL
TIB1-63C20/3
白
1
81.00
进户线用6平方的线，每个空调、电热水器都要布4平方专线；墙壁电源插座用2.5平方线，照明电路干线用1.5平方线。
插座线与照明线按房间分开，为以后维护方便。
为了方便，房间装双控开关。
厨房和卫生间将来都是用电大户，要布专线；布线时要做到强弱分开、穿管整齐，还要布地线。
规格
品牌
型号
外观
单价（元）
数量（卷）
6平方
熊猫
BV6平方
红色
289
1（50m）
6平方
熊猫
BV6平方
蓝色
289
1（50m）
2.5平方
多通
BV2.5平方
红色
239
1（100m）
2.5平方
多通
BV2.5平方
蓝色
239
1（100m）
1.5平方
起帆
BV1.51/1.38
红色
146
1（100m）
1.5平方
起帆
BV1.51/1.38
蓝色
146
1（100m）
预算：
电能表+漏电开关+保险丝+电灯+插座=1919.6（元）
电线=1348（元）
合计：
3267.6（元）
六.完整的电路原理图
七，总结
开学第一周我们就迎来了为期一周的课程设计，首先老师跟我们详细的说明了这周的任务。
对于一个大二学生来说，这也是我们人生中第一次课程设计，虽然任务繁重，但是我们还是按时按量的完成了这次设计。
首先第一天当我们拿到设计的要求和思路时，都表现得无从下手，不知道从哪做起。
正所谓万事开头难吗！
然后我们每人设计了一个自己心目中的房子，开始布置电路布局。
在接下来的几天，每天都是坐在电脑前查找资料，观摩学习师哥师姐们写的课程设计。
从这次课程设计中我得到了许多课堂上得不到多的东西。
在别人眼里看似很简单的事，做起来并不是那么的简单。
既要考虑额美观原则，又要考虑方便原则，还要最省原料，总之各方面都要考虑额的周全！
我们这次的课程设计充分体现了大学的学习方式和思维，使理论和实践完美的相结合，既要了解认知在课堂上学习的电工电子知识，又要自己动手上网查找资料和同学们相互交流心得和制作的流程。
总之这次课程设计对我来说有很重要的意义，也巩固了我在电工上学习的知识，更培养了我的独立思考和学习的能力和上网查找和搜集资料的能力！
参考文献：
电工学少学时（唐介主编，第三版）
《实用电工电路图集》中国电力出版社2004年版王敏、马云华、蔡玲主编
XX文库：
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