电子灭蚊器电路设计.docx
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电子灭蚊器电路设计
课程设计
电子灭蚊器电路的设计
班级/学号6407203-096
学生姓名
指导教师
目录
1.概述1
2.方案论证1
3.电路工作原理及说明2
3.1占空比可调电路2
3.2占空比仿真输出3
3.3倍压电源电压3
4.电路性能指标的测试3
4.1占空比可调电路的测试3
4.2仿真结果4
4.3高压电源4
4.4整体连接5
5.结论6
6.性价比6
7.课设体会及合理化建议7
附录І元器件清单8
附录П整体电路原理图9
附录Ш示波器显示控制输出10
参考文献11
电子灭蚊器电路
摘要:
随着现代社会的高速发展,人们的生活水平日益提高,与此同时,对生活质量提出了较高的要求。
很久以来,人们都习惯于传统的生活方式,喜欢在房间点蚊香熏蚊子,但是,蚊香内含农药,点燃时容易灼伤人,并且还带有毒性,与此同时,蚊香的市场价格不菲,因此,我们利用现代技术来解决这一问题,经过不断探索与研究,电子灭蚊器终在社会上诞生。
该产品现代、环保、便宜,是理想的绿色产品。
关键词:
控制;高压发生器;占空比
1.概述
本电路主要设计高压打蚊子电路。
主要技术指标:
电源电压220V频率50Hz,通断电时间比为1:
5,高压发生器产生1000V以上电压。
电路板图及电源理图分别见附图І、П。
电路没有采用变压器,而是利用电容和二极管特殊性质升压,D5~D9及C2~C5构成倍压电路,把电压升高到1000V以上输出,高压电网可以用两根平行并绕的金属裸线构成,其终端呈开放状态,两线间距约4mm,当蚊子触及电网时,电流就会从蚊体急速流过,使蚊子瞬间被烧焦。
用运放741和电容、电阻和直流电源组成占空比可调电路,再用继电器与之结合对高压电源进行控制。
该电路设计比较简单,所用材料来源市场,可以根据市场需求成批量生产。
结合电路图可知,产品使用时不宜让小孩触接。
本文提供的电路仅供维修参考,为确保安全,非专业人员请勿制作。
2.方案论证
经过理论计算,进行分析比较并逐步模拟,确立以下比较合理的方案。
电子灭蚊器电路组成如图1所示。
设计一个电子灭蚊器电路,该电路由振荡器、控制电路、高压发生器和电源电路组成。
3.电路工作原理及说明
3.1占空比可调电路
占空比可调电路如图2所示,其原理是:
利用二极管的单项导电性,使电容正向和反向的时间常数不同,即两个充电路的参数不同,改变电位器的滑动端就可以改变电容充、放电比例但周期不变。
图2占空比可调电路
周期T=T1+T2≈(R5+2R4)×C1ln(1+2R3/R2)
(1)
占空比q=T1/T≈(R5×14%+R4)/(R5×86%+2R3)
(2)
3.2占空比仿真输出
由上页公式
(2)可以计算占空比q≈(R5×14%+R4)/(R5×86%+2R3)
代入数据可得q≈0.82
实际仿真结果如图4所示:
3.3倍压电源电路
用二极管单向导电性和电容的储能特性对市电压进行升压,电路如图3所示。
图3高压电源
上图为高压型电子灭蚊器电路。
220V交流电经过C2~C6及二极管D5~D9组成的5倍整流电路升压,理论计算会输出1400V高压,接至电网上进行灭蚊,电容用0.47uF,使用时应特别注意人身安全,通过计算,每日耗电小于0.005度,是比较合理的节能产品。
4.电路性能指标的测试
4.1占空比可调电路的测试
占空比可调电路主要运用运放741加+15V直流电源使其工作。
稳压管有两个02BZ2.2二极管反相相接而成,另外两个二极管都是1N4007,电容大小为3μF,电阻大小见下表。
表1占空比电路电阻
电阻
R1
R2
R3
R4
R5
大小(kΩ)
5
30
26.5
2
150
4.2仿真结果
图4占空比输出波形
从波形看,周期550ms,T1为108.5ms,T2为421.5ms,基本满足占空比。
4.3高压电源
上页已给出其电路图,主要用到220V50Hz交流电压源,一只120V100W指示灯,5只1N4007二极管和5个0.47μF电容。
输出结果如下:
表2测试数据表
二极管
C值(μF)
电压(V)
周期(s)
频率(Hz)
1N4007
0.47
1096
0.19
48
4.4整体连接
电路图见附图2
总体连接后万用表输出:
图5仿真输出
此输出与理论计算值相比偏小,这与电压源所接负载有关系,电容两端在一定程度上电压,再者,仿真时软件存在不稳定性,可能对输出的影响巨大。
造成仿真输出比理论值小。
总体连接后示波器输出(具体输出见附录Ш):
图6总体连接输出
5结论
将占空比可调电路、高压电压与一个继电器连接起来,就可以得到一个可控的高压电子灭蚊器电路,从万用表和示波器看,此电路基本满足性能指标,符合要求,高压电路工作与不工作的时间比为1:
5,电压接市电压,输出大于1000V。
只要在接示波器的地方接上电网,电路便可以工作。
6性价比
本电路需要运用许多二极管和电容,需要一个特殊的运放741,在执行过程中便不顺利,此运放比普通的昂贵,如果能想办法换成普通的就好,并且还不需要直流电源,这可大大节约资源,至于高压电源哪里的灯管,可以不要,但是,本着安全第一的原则,还是安上的比较好。
总的来说,此电路是一个合理的电路,能用于实际生活中。
7课设体会及合理化建议
本次课程设计,遇到不少麻烦,特别是在进行模拟仿真时候出现许许多多的问题,很多还是自己不能解决的问题,像在设计占空比可调电路的时候,模拟软件中的理想运放根本就运行不了,还好,在老师的指导下,通过同学之间的互相合作,把运放换成741加电源,这样一来,通过改变其他电阻和电容,模拟仿真得以完成。
总的来说,在整个设计过程中收获颇丰,对基本电路有更深层次的理解,能独立解决简单的实际电路。
设计电路基本符合要求,但真正要考虑各种因素的话,此电路还有待改建,比方说那高压电网本来就不好,如果绝缘,那蚊子怎么也不会灭掉,要是不绝缘的话,人的安全存在隐患。
再说了,对其他元器件的选择考虑,运放741应换成理想运算放大器。
附录І元器件清单
序号
编号
名称
大小
数量
001
741
运放
1
002
V1
直流电源
+15V
1
003
V2
直流电源
-15V
1
004
V4
交流电源
220V
1
005
K1
继电器
1
006
R1
电阻
5kΩ
1
007
R2
电阻
3kΩ
1
008
R3
电阻
26.5kΩ
1
009
R4
电阻
2kΩ
1
010
R5
电位器
150kΩ
1
011
D1、D2
二极管
2
012
D3、D4
二极管
2
013
D5~D9
二极管
5
014
C1
电容
3μF
1
015
C2~C6
二极管
0.47μF
5
016
J1
开关
1
017
XMM1
万用表
1
018
X1
灯管
100W
1
019
XSC1
示波器
1
附录П整体电路原理图
附录Ш示波器显示控制输出
参考文献
1.童诗白、华成英主编者.模拟电子技术基础.[M]北京:
高等教育出版社,2006年
2.谭博学主编.集成电路原理与应用.[M]北京:
电子工业出版社,2003年
3.谢自美主编.电子线路设计、实验、测试.[M]武昌:
华中科技大学出版社,1992年
4.戴伏生主编.基础电子电路设计与实践,[M]北京:
国防工业出版社,2002年
5.张庆双主编.全新实用电路集粹上、下册,[M]北京:
机械工业出版社,2006年
6.陈佳新、林淑华主编.新编实用电工线路500,[M]福建:
福建科学技术出版社,2004年