卫生间照明灯换气扇自动控制器要点.docx

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卫生间照明灯换气扇自动控制器要点

第1章绪论

1.1选题目的及方案可行性分析

能让我们跟好的了解数电知识，通过实验更多的了解555模块，单稳态延时电路相关知识，并且锻炼自我解决问题、分析和动手实践能力。

掌握基础的数电知识为专业课奠定了好的基础。

根据实验原理，本设计方案基本完成了设计的要求，总的来说该方案是十分可行的，电路结构简单，原理正确，条理清晰，实验符合要求。

1.2设计要求

1.2.1设计题目和设计指标

题目：

卫生间照明灯、换气扇自动控制器

设计指标：

1、开门进入卫生间时换气扇工作。

2、晚上开门进入时照明灯工作。

3、关门出去时照明灯（夜间）、换气扇延时一段时间后自动停止工作。

1.2.2设计功能

能及时地将卫生间内的异味排出，能自动控制换气扇和照明灯的电子装置，这样既不给人添麻烦，又能自动换气和开、关灯，节能而方便。

第2章电路结构及工作原理

2.1电路结构

根据技术要求，此卫生间照明灯、换气扇自动控制器可分为：

主电路、磁开关电路、单稳态延时电路、继电器电路、电源电路、光控照明灯电路这六部分。

如图2-1所示：

光控照明灯电路

电源电路

磁开关电路

照明灯、换气扇电路

继电器电路

单稳态延时电路

图2-1电路方框图

2.2电源电路

电源电路中D1～D4、R4、R4、VDW、U共同构成了控制电路的供电产生电路。

其中D1～D4构成桥式整流电路，R4、VDW构成并联型稳压电路。

220V交流电压经电源变压后，从其次级输出交流低压。

该电压经桥式整流整流，C4滤波，VDW稳压后到的直流电压经加IC到的输入端，作为IC和继电器Ｊ电路的工作电源。

照明灯换气扇电源，直接由220V工作电源提供。

图2-2电源电路

2.3磁开关电路

卫生间门关上时，永久磁铁ZT与常闭型干簧管AG靠得很近，由于ZT的磁力作用，导致AG内丙触片断开，一旦有人进入卫生间，在进门的瞬间必然导致ZT与AG的距离增大，而使得ZT的磁力线不能作用于AG上，故AG内两触片复位接触，此时三级管导通。

图2-3磁开关电路及单稳态延时电路

2.4单稳态延时电路

单稳态延时电路见上图2-3所谓单稳态电路就是具有两种状态的的电路,其中一种是稳定的状态（稳态）,另一种是暂时稳定的状态（暂稳态）。

它是由信号输入电路、控制电路和执行电路组成的。

利用单稳态电路可以实现:

实时控制自动恢复,定时控制,延时控制等多种功能。

单稳态延时电路是由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。

它具有以下三个特点：

（1）它有一个稳态和一个暂稳态；

（2）在外来脉冲信号作用下，能立即从稳态翻转到暂稳态；

（3）暂稳态维持一段时间后，能自动返回到稳态。

图2-3中IC及其外围元件组成了单稳态延时电路。

当有人进入卫生间时IC的③脚为低电平变为高电平，且④和⑧有输入时，使继电器开始工作，灯泡点亮换气扇转动，并开始延时，延时时间为tW=1.1RC（2—1）

在延时期间，灯泡一直处于点亮状态，换气扇一直处于转动状态，一旦延时时间到达之后，IC单稳态电路就会翻转，其③脚有高电平翻转为低电平，这一信号使Q1的基极为低电平而截止，J继电器线圈得电释放，切断了灯泡和换气扇的供电而停止工作。

2.5继电器电路

当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器就是时间继电器。

作用原理就是在时间继电器线圈上加入或断开电源，经过你给定的时间后而动作，来控制主线路的接通与断开。

电磁继电器一般由电磁铁,衔铁,弹簧片,触点等组成的，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。

只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。

当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。

这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

2.6照明灯、换气扇电路

照明灯、换气扇电路如下2-4所示：

J

电源

MAC

图2-4照明灯、换气扇电路

2.7光控照明灯电路

光控电路如图2-5所示，由Cds，C6，2ST组成。

由于光敏电阻Cds的阻值反映了光线的强弱，所以在白天或夜晚有较强的光线时，较强的光线照射在光敏电阻Cds上，从而使Cds的内阻很小，移相电容C6两端的电压不足以使触发器二极管2ST导通，故VS无触发电流而阻断，照明灯H不会亮。

夜晚或白天光线比较弱时，由于没有较强的光线照射在Cds上，因而Cds的内阻变的很大，相当于形成开路，此时2ST导通，从而使Vs导通，照明灯点亮。

图2-5光控照明灯电路

第3章整机工作原理

3.1整机原理图

图3-1整机原理图

3.2整机工作原理

整机工作原理见图3-1，当卫生间门关上时，永久磁铁ZT与常闭型干簧管AG靠得很近，由于ZT的磁力作用，导致AG内丙触片断开，三极管VT无偏流而截止，此时时基集成电路IC1的②脚呈高电平，故IC1处于复位状态，IC1的③脚输出低电平，继电器J无电流不吸合，换气扇和照明灯均处于断电状态。

一旦有人进入卫生间，在进门的瞬间必然导致ZT与AG的距离增大，而使得ZT的磁力线不能作用于AG上，故AG内两触片复位接触，此时三极管得到偏流而导通。

VT导通后使IC1的②脚变为低电平（仅为VT的饱和压降值），IC触发置位，此时IC1的③脚由原来的低电平跳变为高电平，继电器J励磁吸合。

J吸合后，其常开触点J1－1闭合，换气扇M通电工作，开始排气。

与此同时，J的另一组常开触点J1－2也闭合，照明灯H通电点亮，其高度可由RP调节。

如果是白天，由于有较强的光线照射在光敏电阻CdS上，从而使CdS的内阻很小，移相电容器C6两端的电压不足以使触发二极管2ST导通，故VS无触发电流而阻断，照明灯H不会点亮。

夜晚由于没有阳光照射在CdS上，因而CdS的内阻变得很大，相当于开路，此时2ST导通，VS导通，照明灯H点亮。

IC的单稳态工作时间由1.1R3C2的数值确定。

调节RP可以改变照明灯H的亮度。

RP可选用电位器或实芯可变电阻器。

当发现继电器J吸合无力时，可减小R4的阻值或干脆免去不用。

整个电路焊接调试合格后，装入一只塑料盒即可投入使用。

第4章电路的组装与调试

4.1电路的检查

电路焊接时不能出现虚焊、假焊、漏焊，更不能出现过焊。

按照先装矮后装高、先装小后装大、先装耐焊的等原则焊接。

检查接线是否正确，检查电源、地线、信号线、元器件的引脚之间有无短路，器件有无接错。

观察电路中各部分器件有无异常现象。

经检查我们的电路没有错误现象，只是焊点大小不均匀。

4.2电路的调试

调试电路中由于电路使用的原件无法购买到，不得不使用低压进行试验，加上15V变压器后进行试验。

4.2.1调试仪器

调试仪器仪表的准备工作：

①根据调试内容选用合格的仪器仪表；②检查仪器仪表有无故障，量程和精度应能满足调试要求，并熟练掌握仪器仪表的正确使用；③将仪器仪表放置整齐，经常用来读取信号的仪器应放置于便于观察的位置。

4.2.2电路在调试中遇到的问题

调试中遇到的问题：

1、由于电路器件的限制电路必须在低压环境下进行，所以必须使用15V变压器进行变压。

2、由于继电器工作电压高，而实验电压不稳定，实验开始继电器一直不工作，后经调试正常使用。

3、在调试双向可控硅时由于使用电压过高导致555时基芯片损坏，后换上全新的正常使用。

4、在刚测试风扇时电压不稳定，电压低导致风扇不正常工作。

后经调试正常使用。

5、调试时使用的发光二极管电压高导致毁坏，后加分压电阻后正常使用。

结论

根据实验结果，本设计方案基本完成了设计的要求，总的来说该方案是十分可行的，电路结构简单，条理清晰，结果符合要求。

很多家庭都装了换气扇，但一些来客或小孩常常忘记打开换气扇，这种能自动控制换气扇和照明灯的电子装置，既不给人添麻烦，又能自动换气和开、关灯，节能而方便。

综合来说完成了各项技术指标，安全又稳定。

收获和体会

经过一段时间的查找资料和思考问题，最终把设计方案设计出来了。

其中在查找资料的过程中收获颇丰，在这个过程中使我学会了如何查找文献资料并运用到自己的方案中去。

经过一番深思熟虑后设计出比较实用的电路图，并通过自己的努力最终解决了出现的各种问题，在这解决问题的过程中使我学到了许多以前不太了解的知识，同时也培养了思考问题的习惯，在连接实物图的过程中须得步步为营，若是一着不慎连错了后果是很严重的，不好检查线路，因此连线时须的小心再小心。

最终，在自己的不懈努力和老师同学的帮助下我的课程设计终于完成了，课设中充满了欢笑与泪水，为一小块的成功而高兴，为一时的困难而伤心，但整个过程是快乐的，因为我在过程中得到了锻炼，动手动脑的能力得到了加强，学到了许多书本上学不到的知识，总之我在课程设计中学到了许多真是一言难尽。

在这里我谢谢老师和同学们的帮助，谢谢大家。

致谢

本课题在选题及研究过程中得到胡老师的悉心指导。

胡老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。

胡老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，对胡老师的感激之情是无法用言语表达的。

同时在本次课程设计中我学会了很多，再要感谢学校给我这次机会让我有可以实践的机会。

在我们做课设的时候遇到很多问题，最后一一解决问题的过程中都离不开老师的帮助。

还要感谢小组同学的努力配合。

经过这次课设我知道了团队合作的重要性，学会了很多，使我更有兴趣学习本专业了。

让我知道了我还需要学习更多的姿势来完善自己。

参考文献

【1】卿太全、李萧.常用数字集成电路原理与应用[M].北京：

人民邮电出版社，2006

【2】葛中海.模拟电子技术[M].北京：

机械工业出版社，2011

【3】周忠.数字电子技术[M].北京：

北京大学出版社，2011

【4】罗厚军，魏敏敏.集成电路使用手册[M].福建：

福建科学技术出版社，2006

【5】刘进锋.电子技术[M].北京：

人民邮电出版社，2010

附录1

NE555内部结构示意图

NE555（TimerIC）为8脚时基集成电路。

其中：

1脚为接地端；

2脚为触发输入端；

3脚为输出端；

4脚为复位端；

5脚为控制端；

6脚为阈值端；

7脚为放电端；

8脚为电源端。

元件清单

序号

编号

名称

型号

数量

1

R1、R6

电阻

10K

2

2

R2

电阻

5.1K

1

3

R3

电阻

1M

1

4

R4

电阻

51Ω

1

5

R5

电阻

1M/1W

1

6

RP

电位器

100K线性

1

7

Cds

光敏电阻

10uF

1

8

C1、C3

涤纶电容

0.01uF

2

9

C2

电解电容

47μ

1

10

C4

电解电容

100μF/50V

1

11

C5

瓷片电容

0.068uF

1

12

VD

整流二极管

IN4001

5

13

VDW

稳压二极管

12VL

1

14

2ST

双向触发二极管

10—15V

1

15

VT

晶体三极管

9014

1

16

VS

双向可控硅

3A/400V

1

17

IC

时基集成电路

NE555

1

18

J

电磁继电器

JRX-13F

1

19

AG

干簧管

常闭型

1

20

T

变压器

15V

1

21

M

小风扇

15V

1

22

LED

发光二极管

1