课程设计 电冰箱除臭器Word格式文档下载.docx

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电子工业出版社，２00４

（２）谢云主编，现代电子技术实践课程指导,北京:

机械工业出版社，2０0３

（3）李万臣主编,模拟电子技术基础实验与课程设计,北京:

电子工业出版社，2001

　目录

摘要

传统的冰箱“除臭器”是利用活性炭的多孔吸附作用吸附冰箱中的异味。

这种除臭器既无杀菌作用,且需经常更换活性炭或整个制成品，使用很不方便而且增加经济上的支出。

而电子除臭器，是利用电晕放电使空气电离,产生大量的空气负离子和一定数量的臭氧，扩散后能迅速除去臭味而保持食品的原有风味,防止交叉串味。

同时臭氧是一种强氧化剂,具有极强的灭菌、消毒功能,而负氧离子还能抑制蔬菜、水果内部的生化过程，起到一定的保鲜作用。

该电子除臭器集除臭、灭菌、保鲜等功能于一体，具有电路简洁、使用方便、耗电极省等特点。

一、电子除臭器设计:

（1）设计理念及作用

　　使用电冰箱时，必然会遇到的问题是,冰箱内所冷藏的各种食品,因交叉感染,久而久之产生一种难闻的恶臭味;

其次冰箱内0ｏ~SＣ的密封、低温、高湿环境是各种嗜低温细菌、病毒滋生繁衍的温床，若食用被这些细菌病毒污染的生冷食品,有时会感染严重的肠道疾病,即所谓的“现代冰箱病”。

而目前市场上各式各样的活性炭、化学性与植物性除臭剂都是粉剂,其吸附臭味缓慢，且只作用于局部空间,效果小,易饱和潮解,不能杀菌消毒保鲜,寿命短,令人不甚满意。

所以,电子除臭杀菌保鲜器（简称电子除臭器）应用越来越普遍。

电子除臭器根据冰箱里产生异味对冰箱里的空气进行净化消除异味，并且利用电晕放电原理使空气电离,产生大量的空气负离子和一定数量的臭氧，负离子能高效地除尘、灭菌、净化空气,同时还能够激活空气中的氧分子而形成携氧负离子,活跃空气分子，改善人体肺部功能,促进新陈代谢，增强抗病能力，调节中枢神经系统，使人精神焕发、充满活力等等。

臭氧能杀死病毒、细菌。

这样不仅可以消除异味还能起到消毒杀菌的作用。

（2）原理框图

（3）工作原理

电路中，晶体管Vl、V２与电感线圈Wl-W3、脉冲变压器Ｔ、限流电阻器Rｌ、充电电容器Ｃ３、双向触发二极管VＤ５等组成推挽振荡电路。

　电路原理图

　滤波电感线圈LO、整流二极管VDl与滤波电容器Cl、C2等组成半波整流滤波电路。

接通电源,交流220V电压经Ｌ0滤波、ＶDl整流后,在Cｌ两端产生＋２60Ｖ左右的电压，供给推挽振荡电路。

　在开机瞬司，Ｖl导通，由于C3的充电作用，双向触发二极管V3截止。

当C3两端的充电电压升至32V时，Ｖ3被触发而导通,使V2导通。

在V2导通期间，C3逐渐放电，又使V2截止。

Vl导通后,在脉冲变压器T的作用下,Ｗl、W2上产生正反馈电压,此电压分别加至Vl和V2的基极,使VI和V2交替导通与截止（即Ｖl导通时,V2截止;

V2导通时，Vl截止）,推挽振荡电路振荡工作。

　　推挽振荡电路工作后,在脉冲变压器Ｔ的二次绕组W6上产生脉冲高压,便臭氧发生片ＶG工作,产生臭氧来杀菌除臭。

同时，发光二极管VL也点亮工作。

二、除臭原理:

（1）电晕放电

　电晕放电是气体介质在不均匀电场中的局部自持放电。

最常见的一种气体放电形式。

在曲率半径很小的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的　　　　电晕放电示意图

电离场强,使气体发生电离和激励　，因而出现电晕放电引。

其特点为：

出现与日晕相似的光层,发出嗤嗤的声音，产生臭氧、氧化氮等。

（2）负离子发生器:

　负离子发生器是通过负离子发生器利用脉冲、振荡电器将低电压升至直流负高压,利用碳毛刷尖端直流高压产生高电晕，高速地放出大量的电子（ｅ-）,而电子无法长久存在于空气中（存在的电子寿命只有nS级）,立刻会被空气中的氧分子（O２）捕捉，从而形成负离子的一种装置。

（3）臭氧和负离子除臭原理：

臭氧具有的强氧化性,有四大功用：

灭菌、氧化、脱色、除味；

臭氧灭菌具有广谱性、高效性、环保性、操作方便、使用经济和性能稳定、寿命长等特点。

负离子具有杀菌功能：

负离子发生器在产生大量负离子的同时会产生微量臭氧,二者合一更易吸附各种病毒、细菌，使其产生结构的改变或能量的转移,导致其死亡。

清新空气、消烟除尘：

带负电荷的负离子与漂浮在空气中带正电荷的烟雾粉尘进行电极中和，使其自然沉积

可通过人为的变压电场在气体中产生离子体,使空气中的氧分子在离子体中反应，经碰撞合为臭氧分子。

3、电路搭建及仿真分析:

　　图1　电冰箱电子除臭器电路图

　　打开冰箱门，开关Ｊ1闭合，指示灯X1亮,电路开始工作，220V交流市电经过半波整流电路和推挽振荡电路后，脉冲变压器T的二次绕组4-5上产生脉冲高压,电离空气产生大量空气负离子和一定数量的臭氧，除臭杀菌。

图２　电冰箱电子除臭器电路仿真

　由仿真结果,电冰箱电子除臭器开始工作后,指示灯亮。

22０V市电经过电子除臭器后产生1．091KV的高压。

（1）半波整流滤波电路

　　　　图1.0　半波整流滤波电路

　　接通电源后,交流２20Ｖ电压经过L０、D１整流,C1、C2滤波后，在Ｃl两端产生+２6０V左右的电压,供给推挽振荡电路。

ﻫ　　　元件选择:

交流220V电压源V1（主数据库　ＰOWEＲ-ＳOＵRCEＳ　　AC-POWER变换参数）、

5ｍH电感L0（主数据库Ｂasic　　ＩNＤUＣＴOR）、

整流二极管Ｄ1（主数据库　DiｏdeｓＤIＯＤE　　1N40０7）、④2２uF电容C1（主数据库　Baｓｉc　　CAＰ-ELＥCTROLＩT）、

1０nF电容C2（主数据库　Basiｃ　CAＰAＣITＯR）。

　　　　　　　　　　　图１.1整流滤波仿真结果

由仿真结果知,22０V交流电经过整流滤波后，在C１两端产生+252.７５7V的电压,供给后面的推挽振荡电路。

（2）推挽振荡电路

　　　　　　　　图2.0推挽电路第一工作区

电压经过整流滤波后通过限流电阻R1、Ｒ2和整流二极管D2及电容Ｃ４,作用于高反压硅NPN晶体管Q1,使Q１导通，在脉冲变压器T的作用下,电感Ｌ１上产生正反馈电压,由整流二极管D3组成的反馈电路加至Q１的基极，Ｒ3、Ｒ5限流。

元件选择：

560欧姆电阻Ｒ１、Ｒ2,1.5Ｋ欧姆电阻R3，1５Ｋ欧姆R5（主数据库　　Ｂasic　ＲEＳISTＯＲ）、②整流二极管D２、D3（主数据库Dioｄeｓ　ＤＩODE１N４007）、

20nF电容C4（主数据库　Basｉc　CAＰACITOR）、

高反压硅NPN晶体管　Q1（主数据库　TraｎsiｓtoｒsBJＴ-ＮPN）、⑤5mＨ电感L1（主数据库　Ｂaｓic　ＩNDUCTＯR）。

　　　　　　图2.1　推挽电路第一工作区仿真结果

由仿真结果，高反压硅NPN晶体管Q1集电极-发射极电压为６.975Ｖ,Q1导通,电感L１上产生正反馈作用于Q1基极后的电压为2０9．4０７V。

　　　图2.2推挽电路第二工作区

Ｑl导通后,由于C3的充电作用，双向触发二极管D6截止。

当C３两端的充电电压升至约3２Ｖ时,双向触发二极管D6被触发而导通，使Q2导通。

在Q2导通期间，C3逐渐放电，又使Ｑ２截止。

Ｑ２导通后,在脉冲变压器T的作用下，L2上产生正反馈电压，此电压加至Q2的基极，使Q2导通,R4、R6限流。

3３0nF电容C3（主数据库Ｂasic　CＡPACITOR）、

双向触发二极管D6（主数据库Diodeｓ　DIAＣ　1N5７60）、

高反压硅NＰN晶体管　Q2（主数据库Tｒａnｓｉｓtors　　　　　　　　

BＪＴ-ＮＰN）、④整流二极管D４（主数据库ＤioｄeｓDＩＯDE　

1Ｎ4０0７）、

１．5K欧姆电阻R４、15Ｋ欧姆电阻Ｒ６（主数据库

Ｂａｓｉｃ　RＥSISTＯR）、⑥5mＨ电感Ｌ２（主数据库　Basic　ＩＮDUCTOR）。

图2．3推挽电路第二工作区仿真结果

由仿真结果，当C３两端充电电压至30.08V时，双向触发二极管D6被触发而导通,使Q２导通,在变压器T作用下电感L2上产生正反馈作用于Q2基极后的电压为2０9.617V。

图2.4推挽振荡工作电路

　在开机瞬司，Ql导通，Ｃ3充电,双向触发二极管D6截止。

当C3两端的充电至额定电压后,使Q2导通。

在Q2导通期间，C3逐渐放电,又使Q2截止。

在脉冲变压器T的作用下，Ll、L2上产生的正反馈电压分别加至Ｑｌ和Q2的基极，使QI和Q２交替导通与截止　,推挽振荡电路振荡工作。

变压器T（主数据库BasicTRANSFOＲMEＲ　ＴS-XFMR2）

Q2

图２.5Q１、Q２交替工作仿真示意图

由仿真结果可知，推挽振荡电路振荡工作时,QI和Ｑ2交替导通与截止（即Ql导通时,Q2截止;

Q2导通时，Ql截止）。

（3）臭氧工作电路

ﻩ

　　　　　　图5.0臭氧发生部分电路

推挽振荡电路工作后,在脉冲变压器T的二次绕组4-5上产生脉冲高压，使臭氧发生片工作（这里用万用表代替臭氧发生片，测量其输出高压），产生大量负离子及臭氧来杀菌除臭。

同时,发光二极管LED1也点亮工作。

整流二极管Ｄ５（主数据库DiodesDＩOＤE1N400７）、

发光二极管LED1（主数据库　DｉｏdｅｓLＥD　

ＬEＤ-ｒｅd）、

万用表ＸMＭ1。

图５.１臭氧发生部分仿真

由仿真结果知,当推挽振荡电路工作时,发光二极管LEＤ1点亮工作,在脉冲变压器T的二次绕组4-5上产生1.091KＶ的脉冲高压，使臭氧管开始工作产生臭氧，并电离出大量的负离子。

四、附录

编号

名称

型号

数量

V1

交流电压源

22０V／50Hz

1

J1

开关

DIＰSＷ1

L0-Ｌ3

电感

5mH

１

C１

电解电容　

22uF

C2

电容

1０nF

Ｃ3、Ｃ5、C6

33０nF

3

C4

20nＦ

D1-D５

整流二极管

1N40０7

5

D６

双向触发二极管

1N576０

R1、R2

电阻

５６0Ω

2

R３、R4

1.５KΩ

２

R5、Ｒ６

1５KΩ

Q１、Q２

高压反硅NPN晶体管

2SC2655

T

脉冲变压器

TS-XFＭR２

LＥO1

发光二极管

ＬＥＤ-rｅd

ＸMM1

万用表

5、心得体会

在大学的学习过程中,课程设计是一个重要的环节,是我们步入社会参与实际操作的一次极好的演练。

其间,查找资料，老师指导，与同学交流，设计电路，每一个过程都让我学到了很多,也让我对以前学习的知识有了更进一步的认识,这是对自己能力的一次检验和强化。

六、参考资料

（1）高吉祥主编,电子技术基础实验与课程设计,北京:

电子工业出版社,2004

（２）谢云主编，现代电子技术实践课程指导,北京：

机械工业出版社,2003

（3）李万臣主编,模拟电子技术基础实验与课程设计，北京:

电子工业出版社，2０01

（4）童诗白、华成英主编，模拟电子技术基础,北京，高等教育出版社,2012

（5）聂典、曹晖等编写，Ｍｕltisim10原理图仿真与PowerPＣB5.0.1印制电路板设计,２009