电子灭蝇器课程设计.docx
《电子灭蝇器课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子灭蝇器课程设计.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电子灭蝇器课程设计
一使用器件的介绍
1.1单向可控硅
单向可控硅是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用下由关断变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。
单向可控硅是由三个PN结PNPN组成的四层三端半导体器件与具有一个PN结的二极管相比，单向可控硅正向导通受控制极电流控制；与具有两个PN结的三极管相比，差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。
1.1.1单向可控硅工作原理
可控硅导通条件：
一是可控硅阳极与阴极间必须加正向电压，二是控制极也要加正向电压。
以上两个条件必须同时具备，可控硅才会处于导通状态。
另外，可控硅一旦导通后，即使降低控制极电压或去掉控制极电压，可控硅仍然导通。
可控硅关断条件：
降低或去掉加在可控硅阳极至阴极之间的正向电压，使阳极电流小于最小维持电流以下。
1.1.2单向可控硅的引脚区分
对可控硅的引脚区分，有的可从外形封装加以判别，如外壳就为阳极，阴极引线比控制极引线长。
从外形无法判断的可控硅，可用万用表R×100或R×1K挡，测量可控硅任意两管脚间的正反向电阻，当万用表指示低阻值（几百欧至几千欧的范围）时，黑表笔所接的是控制极G，红表笔所接的是阴极C，余下的一只管脚为阳极A。
1.1.3单向可控硅的性能检测
可控硅质量好坏的判别可以从四个方面进行。
第一是三个PN结应完好；第二是当阴极与阳极间电压反向连接时能够阻断，不导通；第三是当控制极开路时，阳极与阴极间的电压正向连接时也不导通；第四是给控制极加上正向电流，给阴极与阳极加正向电压时，可控硅应当导通，把控制极电流去掉，仍处于导通状态。
用万用表的欧姆挡测量可控硅的极间电阻，就可对前三个方面的好坏进行判断。
具体方法是：
用R×1k或R×10k挡测阴极与阳极之间的正反向电阻（控制极不接电压），此两个阻值均应很大。
电阻值越大，表明正反向漏电电流愈小。
如果测得的阻值很低，或近于无穷大，说明可控硅已经击穿短路或已经开路，此可控硅不能使用了。
1.2双基极二极管
单结晶体管（简称UJT）又称双基极二极管，它是一种只有一个PN结和两个电阻接触电极的半导体器件，它的基片为条状的高阻N型硅片，两端分别用电阻接触引出两个基极b1和b2。
在硅片中间略偏b2一侧用合金法制作一个P区作为发射极e。
其结构、符号和等效电路如图1-1所示。
图1-1单结晶体管
1.2.1单结晶体管的特性
从图1-1可以看出，两基极b1与b2之间的电阻称为基极电阻：
rbb=rb1+rb2
式中：
rb1----第一基极与发射结之间的电阻，其数值随发射极电流ie而变化，rb2为第二基极与发射结之间的电阻，其数值与ie无关；发射结是PN结，与二极管等效。
若在两面三刀基极b2、b1间加上正电压Vbb，则A点电压为：
VA=[rb1/（rb1+rb2）]vbb=（rb1/rbb）vbb=ηVbb
式中：
η----称为分压比，其值一般在0.3---0.85之间，假如发射极电压VE由零逐渐增加，就可测得单结晶体管的伏安特性，见图1-2
图1-2单结晶体管的伏安特性
（1）当Ve＜ηVbb时，发射结处于反向偏置，管子截止，发射极只有很小的漏电流Iceo。
（2）当Ve≥ηVbb+VDVD为二极管正向压降（约为0.7伏），PN结正向导通，Ie显著增加，rb1阻值迅速减小，Ve相应下降，这种电压随电流增加反而下降的特性，称为负阻特性。
管子由截止区进入负阻区的临界P称为峰点，与其对就的发射极电压和电流，分别称为峰点电压Vp和峰点电流Ip和峰点电流Ip。
Ip是正向漏电流，它是使单结晶体管导通所需的最小电流，显然Vp=ηVbb
（3）随着发射极电流Ie不断上升，Ve不断下降，降到V点后，Ve不在降了，这点V称为谷点，与其对应的发射极电压和电流，称为谷点电压，Vv和谷点电流Iv。
（4）过了V点后，发射极与第一基极间半导体内的载流子达到了饱和状态，所以uc继承增加时，Ie便缓慢地上升，显然Vv是维持单结晶体管导通的最小发射极电压，如果Ve＜Vv，管子重新截止。
1.2.2单结晶体管的主要参数
（1）基极间电阻Rbb：
发射极开路时，基极b1、b2之间的电阻，一般为2--10千欧，其数值随温度上升而增大。
（2）分压比η：
由管子内部结构决定的常数，一般为0.3--0.85。
（3）eb1间反向电压Vcb1：
b2开路，在额定反向电压Vcb2下，基极b1与发射极e之间的反向耐压。
（4）反向电流Ieo：
b1开路，在额定反向电压Vcb2下，eb2间的反向电流。
（5）发射极饱和压降Veo：
在最大发射极额定电流时，eb1间的压降。
（6）峰点电流Ip：
单结晶体管刚开始导通时，发射极电压为峰点电压时的发射极电流。
1.3隔离变压器
隔离是指变压器原副边绕线圈之间是电绝缘的。
变压器的隔离是隔离原副边绕线圈各自的电流。
隔离有很多种，对于低压常见的变压器主要是金属绕线圈外面敷上绝缘漆，然后原副边绕线圈绕在一闸铁心上组成一个变压器。
这种变压器的绕线圈使用的导线很多人就叫其“漆包线”。
原因就是那层绝缘漆。
这时原副边就是靠那层漆绝缘的，即隔离。
隔离变压器有隔离分布式系统的作用,通常采用降压变压器以降低进线电压.任何用于控制器的隔离变压器必须有足够的功率以胜任其负载,功率额定值通常以伏安VA表示.
隔离变压器的原理和普通变压器的原理是一样的。
都是利用电磁感应原理。
隔离变压器一般是指1：
1的变压器。
由于次级不和地相连。
次级任一根线与地之间没有电位差。
使用安全。
常用作维修电源。
隔离变压器不全是1：
1变压器。
控制变压器和电子管设备的电源也是隔离变压器。
如电子管扩音机，电子管收音机和示波器和车床控制变压器等电源都是隔离变压器。
如为了安全维修彩电常用1比1的离变压器。
隔离变压器是使用比较多的，在空调中也是使用的。
隔离变压器是在使用某些电器时为了人身安全而加设的。
例如在维修彩色电视机时，因为有彩色电视机的电源部分和市电相连，若维修人员不注意碰到了这部分电路，隔离变压器就会引触电，危及人身安全。
其次，在维修一些家用电器时，也应该接上隔离变压器。
说明一点，隔离变压器是一个1：
1的变压器，也就是说，它的初级和次级的圈数和线径的粗细都是相等的，并不分初级和次级，哪边的绕组接入市电都是一样的。
须要注意的是，选用隔离变压器的原则是：
隔离变压器的功率一定要大于所维修的家电电器的功率。
1.4稳压电源的主要技术指标
能为负载提供稳定交流电源或直流电源的电子装置，包括交流稳压电源和直流稳压电源两大类。
交流稳压电源又称交流稳压器。
随着电子技术的发展，特别是电子计算机技术应用到各工业、科研领域后，各种电子设备都要求稳定的交流电源供电，电网直接供电已不能满足需要，交流稳压电源的出现解决了这一问题。
常用的交流稳压电源有：
①铁磁谐振式交流稳压器。
由饱和扼流圈与相应的电容器组成，具有恒压伏安特性。
②磁放大器式交流稳压器。
将磁放大器和自耦变压器串联而成，利用电子线路改变磁放大器的阻抗以稳定输出电压。
③滑动式交流稳压器。
通过改变变压器滑动接点位置稳定输出电压。
④感应式交流稳压器。
靠改变变压器次、初级电压的相位差，使输出交流电压稳定。
⑤晶闸管交流稳压器。
用晶闸管作功率调整元件。
稳定度高、反应快且无噪声。
但对通信设备和电子设备造成干扰。
20世纪80年代以后，又出现3种新型交流稳压电源：
补偿式交流稳压器。
数控式和步进式交流稳压器。
净化式交流稳压器。
具有良好隔离作用，可消除来自电网的尖峰干扰。
开关型交流稳压电源它应用于高频脉宽调制技术，与一般开关电源的区别是它的输出量必须是与输入侧同上频、同相的交流电压。
它的输出电压波型有准方波、梯型波、正弦波等，市场上的不间断电源（UPS）抽掉其中的蓄电源和充电器，就是一台开关型交流稳压电源的稳压性好，控制功能强，易于实现智能化，是非常具有前途的交流稳压电源。
二方案分析
2.1方案分析
通过对几种方案的对比分析，最后选定下面这种方案，具体分析如下：
（1）最大输出电流指稳压电源正常工作的情况下能输出的最大电流，用IOmax表示。
一般情况下的工作电流IO（2）输出电压指稳压电源的输出电压，用UO表示
（3）输出电阻稳压电源的输出电阻RO用来表明负载电流IO变化时，引起输出电压UO变化的程度。
当输入电压不变时，由于负载电流变化DIO，而引起输出电压变化DUO，则显然，RO越小负载变化时对输出电压的影响就越小。
说明该稳压电源的性能越好
（4）电压调整率KV它表示负载电流和环境温度Ｔ保持不变，输入电压UI（220V）变化±10%时，输出电压的相对变化值。
（5）稳压系数SS是指负载电流和环境温度T保持不变时，输入电压Ui的相对变化引起输出电压的相对变化，显然，电压调整率越小表示该电源的性能越稳定，其值应是越小越好
2.2电路原理图
图2-1
该装置电路如图2-1所示。
整个装置直接由220V市电经整流后供电。
R3、R4、R5、C1和双基极二极管组成张驰振荡器，其输出脉冲信号用于控制可控硅的导通和关断。
不可控硅处于关断状态，市电经VD整流再经R6和L1的等效电阻向C3充电。
当VS被触发导通后，C3上的电荷经导通的可控硅和L1的等效电阻迅速放电。
当放电电流过零时，可控硅又自动关断。
如此反复循环，在变压器的次级L2就获得了高压脉冲电压，这一电压加在由许多等距离金属丝组成的电网上，电网下设有诱饵，苍蝇嗅到诱饵而来，着落时触及电网而被电死，死蝇从网距空间自动下落，达到自动灭蝇的效果。
2.3参数计算
当在ωt=α时刻开通晶闸管VT1，负载电流应满足如下微分方程式和初始条件：
解方程得：
式中，
；θ为晶闸管导通角。
利用边界条件：
时
，可求得：
负载电压有效值：
晶闸管电流有效值为：
负载电流有效值：
设晶闸管电流
的标么值为：
一定时，
越小，
越大，即
越大。
当
时，
不变，为最大值0.5。
故可求出晶闸管电流有效值
的最大值：
晶闸管的额定电流为：
晶闸管承受的最大反向电压为：
所以考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：
因此，依据以上参数选择晶闸管，比如，可以选用额定电压为800V，额定电流为200A的晶闸管。
2.4功能描述
R3的阻值在20－50K之间选择。
振荡电容C1最好选用钽电容，如选用普通铝电解电容，应保证漏电流足够小。
C2为滤波电容，在保证耐压的前提下，容量大些为好。
变压器用14吋黑白电视机行输出变压器的磁芯，初级用Φ＝0.1mm的漆包线绕600匝，次级利用原高压包线圈。
绕好后变压器需经烘干浸漆处理。
改变R3的电阻值，使振荡频率在10－20Hz范围内，此时可测得输出电压在4kV左右。
灭蝇盒的尺寸为320×225×70mm3。
在灭蝇盒顶部用14号铁丝制成高压电网。
相邻铁丝距离为7mm。
灭蝇盒前侧开一方孔，以便清除死蝇。
使用时应封死，严防苍蝇从该洞进出。
为防止触及高压，灭蝇盒应安置在距地面几米高处，且应固定牢靠。
"R3、R4、R5、C1和双基极二极管组成张驰振荡器，其输出脉冲信号用于控制可控硅的导通和关断。
不可控硅处于关断状态，市电经VD整流再经R6和L1的等效电阻向C3充电。
当VS被触发导通后，C3上的电荷经导通的可控硅和L1的等效电阻迅速放电。
当放电电流过零时，可控硅又自动关断。
如此反复循环，在变压器的次级L2就获得了高压脉冲电压，这一电压加在由许多等距离金属丝组成的电网上，电网下设有诱饵，苍蝇嗅到诱饵而来，着落时触及电网而被电死，死蝇从网距空间自动下落，达到自动灭蝇的效果。
三系统仿真结果
图3-1
图3-2
图3-3
图3-4
四结论
这个设计是在充分介绍单向可控硅，双基极二极管，隔离变压器，稳压电源等电力电子器件后，对这些电子器件进行性能分析，充分利用了其性能特点设计电路。
R3、R4、R5、C1和双基极二极管组成张驰振荡器，其输出脉冲信号用于控制可控硅的导通和关断。
不可控硅处于关断状态，市电经VD整流再经R6和L1的等效电阻向C3充电。
当VS被触发导通后，C3上的电荷经导通的可控硅和L1的等效电阻迅速放电。
当放电电流过零时，可控硅又自动关断。
如此反复循环，在变压器的次级L2就获得了高压脉冲电压，这一电压加在由许多等距离金属丝组成的电网上，电网下设有诱饵，苍蝇嗅到诱饵而来，着落时触及电网而被电死。
改变R3的电阻值，使振荡频率在10－20Hz范围内，此时可测得输出电压在4kV左右。
灭蝇盒的尺寸为320×225×70mm3。
在灭蝇盒顶部用14号铁丝制成高压电网。
相邻铁丝距离为7mm。
灭蝇盒前侧开一方孔，以便清除死蝇。
使用时应封死，严防苍蝇从该洞进出。
五心得体会
在这次设计过程中我收集了大量资料，为这次设计做出了充分的准备。
通过这次设计我学到了很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识，并对所学课程进行了补充和扩展。
经过几天网上、图书馆查阅积累的大量资料，最终终于有了这个设计，通过这几天的电子技术课程设计，我有了以下几方面体会：
开始的时候很迷茫，不知道从那里下手，后来反复的看书本查知识。
在书本网络图书馆反复搜寻，开始渐渐的有了头绪，而且发现了很多其他的知识，在本次课程设计中也需要运用。
真正了解到知识的重要性。
也明白了，做任何事情，必须明白你在做什么，为什么做。
对题目的反复思考之后，一步一步着手去做，有条理，有思路，有计划的去做，才会取得成果。
作为一名大三的电力专业的学生，我认为做这样的课程设计是非常必要的，课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
而且无论对我们的理论知识还是动手操作能力都是一个锻炼，对我们今后的发展是很有帮助的。
参考文献
[1]池之恒ProtelDXP电路原理图与电路板设计教程
[2]易培林电子技术与应用
[3]崔玮Protel99SE电路原理图与电路板设计教程
[4]华成英童诗白模拟电子技术基础第四版高等教育出版社
[5]王兆安刘进军电力电子技术第五版机械工业出版社
附录
元器件清单
编 号
名 称
型 号
数 量
R1
金属膜电阻
300K
1
R2
金属膜电阻
1K
1
R3
金属膜电阻
20－50K
1
R4
金属膜电阻
510Ω
1
R5
金属膜电阻
200Ω
1
C1
电解电容
100u/25V
1
C2
电解电容
5u/16V
1
C3
金属纸介电容
0.22u/400V
1
VD
整流二极管
IN4007
1
VS
单向可控硅
1A/400V
1
VT
双基极二极管
BT33
1
T
开关变压器
自制
1
升级会员 