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时间:2020-01-11
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1、电网过压、欠压延时家电保护电路设计——实验报告成员:电网过压、欠压延时家电保护电路设计一、社会现象电网过压、欠压保护电路在社会生活中扮演十分重要的角色。不同的家电遇到不同的电压会出现不同的问题,例如,电视机、电脑等电器高于250V电压工作就容易烧毁,电冰箱在电压过低时由于转矩不够而无法启动,致使电流过大而烧毁。在电网电压正常时,启动保护电路为用电器接通电源,当电压低于190V或高于250V时,保护电路将自动切断用电器的电源,对用电器起到良好的保护作用。本设计电路包括电源电路、电压比较器、延时电路、控制电路。二、电路图
2、说明1电源电路直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置,它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。 (1)电源变压器:是降压变压器,它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压,并送给整流电路,变压器的变比由变压器的副边电压确定。 本电路中,190V—7.25V,220V---8.4V,250V—9.54V,变压比为26.2倍。(2)整流电路:利用单向导电元件二极管,把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。整流电路常采用二极管单相全波整流电路,即整流桥。U1的正半周内,二极管D
3、1、D2导通,D3、D4截止;U1的负半周内,D3、D4导通,D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL,且方向是一致的。(3)滤波电路:可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除,从而得到比较平滑的直流电压。 对应电路图为C1(470u),C2(0.01u)电容 (4)稳压电路:稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定,不随交流电网电压和负载的变化而变化。7805即有此功能,输入电压8-12V,输出电压正5V。 50Hz,220V交流市电经过变压器变压、桥式二极管整流,电容滤波,7805稳压之后,输
4、出稳定的+5V直流电,为窗口电压比较器LM339、延时电路555、控制电路继电器提供5V的电源电压。2电压比较电路(窗口比较器、双限比较器)电路由两个LM339组成一个窗口比较器。当被比较的信号电压Uin位于门限电压之间时(UR1UR2或Uin5、实际输入)大4(下限)小管脚输入电平输出电平7(上限)大05/6(实际输入)小4(下限)大管脚输入电平输出电平7(上限)大15/6(实际输入)中4(下限)小3延时电路555该延时电路使用的555定时器构成的单稳态触发器原理。C6与RV1用来充电,C6与R1用来放电,2脚为输入信号,下降沿有效,3脚是输出信号。工作原理1,没有触发信号时电路工作在稳态无触发信号即Ui为高电平时,电路工作在稳态状态——Q=0,U0为低电平,TD饱和导通。若触发电源后,Ui=Uih,555定时器中基本RS触发器是处在0状态,即Q=0,U0=6、U0L,TD饱和导通,这种状态将保持不变。接通电源后,Ui=Uih,555定时器中基本RS触发器是处在1状态,即Q=1,U0=U0H,TD截止,则这种状态是不稳定的,经过一段时间后,电路会自动地返回稳定状态。因为TD截止,电源会通过RV1对C6进行充电,UC将逐渐升高,当UC=UTH上升到2VCC/3时,比较器C1输出0,将基本RS触发器复位到0状态,Q=0,U0=UOL,TD饱和导通,电容C通过TD迅速放电,使UC=0,即返回到稳态。(1)ui下降沿触发当Ui下降沿到来时,电路被触发,立即由稳态翻转到暂态——Q=17、,Uo=Uoh,TD截止。因为U由高电平跳变到低电平时,比较器C2的输出跳变为0,基本RS触发器立刻被置成1状态,即暂稳态。(2)暂稳态的维持时间在暂稳态期间,电路中有一个定时电容C充电的渐变过程,充电回路是VCC——RV1——C6——地,时间常数为T=RV1*C6.在电容上电压Uc=Uth上升到2VCC/3以前,显然电路将保持暂稳态不变。(3)暂稳态结束随着C充电过程的进行,Uc=Uth逐渐升高,当Uc=Uth上升到2VCC/3时,比较器C1输出0,立即将基本触发器复位到0状态,即Q=0,Uo=Uol,TD饱和导通8、,暂稳态结束。(4)恢复过程当暂稳态结束后,定时电容C将通过R1放电,时间常数为T2=R1*C6,经过3T2~5T2后,C放电完毕。Uc=Uth=0,恢复过程结束。恢复过程结束后,电路返回到稳定状态,单稳态触发器又可以接收新的输入触发信号。二极管D2:1N41481起着开关作用4控制电路 1、电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线
5、实际输入)大4(下限)小管脚输入电平输出电平7(上限)大05/6(实际输入)小4(下限)大管脚输入电平输出电平7(上限)大15/6(实际输入)中4(下限)小3延时电路555该延时电路使用的555定时器构成的单稳态触发器原理。C6与RV1用来充电,C6与R1用来放电,2脚为输入信号,下降沿有效,3脚是输出信号。工作原理1,没有触发信号时电路工作在稳态无触发信号即Ui为高电平时,电路工作在稳态状态——Q=0,U0为低电平,TD饱和导通。若触发电源后,Ui=Uih,555定时器中基本RS触发器是处在0状态,即Q=0,U0=
6、U0L,TD饱和导通,这种状态将保持不变。接通电源后,Ui=Uih,555定时器中基本RS触发器是处在1状态,即Q=1,U0=U0H,TD截止,则这种状态是不稳定的,经过一段时间后,电路会自动地返回稳定状态。因为TD截止,电源会通过RV1对C6进行充电,UC将逐渐升高,当UC=UTH上升到2VCC/3时,比较器C1输出0,将基本RS触发器复位到0状态,Q=0,U0=UOL,TD饱和导通,电容C通过TD迅速放电,使UC=0,即返回到稳态。(1)ui下降沿触发当Ui下降沿到来时,电路被触发,立即由稳态翻转到暂态——Q=1
7、,Uo=Uoh,TD截止。因为U由高电平跳变到低电平时,比较器C2的输出跳变为0,基本RS触发器立刻被置成1状态,即暂稳态。(2)暂稳态的维持时间在暂稳态期间,电路中有一个定时电容C充电的渐变过程,充电回路是VCC——RV1——C6——地,时间常数为T=RV1*C6.在电容上电压Uc=Uth上升到2VCC/3以前,显然电路将保持暂稳态不变。(3)暂稳态结束随着C充电过程的进行,Uc=Uth逐渐升高,当Uc=Uth上升到2VCC/3时,比较器C1输出0,立即将基本触发器复位到0状态,即Q=0,Uo=Uol,TD饱和导通
8、,暂稳态结束。(4)恢复过程当暂稳态结束后,定时电容C将通过R1放电,时间常数为T2=R1*C6,经过3T2~5T2后,C放电完毕。Uc=Uth=0,恢复过程结束。恢复过程结束后,电路返回到稳定状态,单稳态触发器又可以接收新的输入触发信号。二极管D2:1N41481起着开关作用4控制电路 1、电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线
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