资源描述
贵阳学院本科毕业论文(设计)
本科毕业论文(设计)
题 目:智能电子灭蟑器的设计与实现
院 系:电子与通信工程学院
专 业:电 子 信 息 工 程
姓 名:黄 大 发
学 号:120603401031
指导教师:沈承舒
教师职称:讲 师
填写日期:2016年4月20日
摘 要
蟑螂对人的危害仅次于家蝇,有时会更使人讨厌。它不仅传播疾病,还会使人产生过敏反应。传统的灭蟑技术是使用一些蟑螂药、化学药剂等方法进行灭蟑。但是化学药品会对环境造成一定污染,并且药物的残留、积累都会威胁到人类的生存环境。甚至有些药物还不容易降解,对环境污染较大。因此,设计一种新型灭蟑设备,在实际的应用中有着重要的意义。它可以保护人类的人体和生存空间免受蟑螂的侵害,提高产品的质量。 本设计的目的是设计一款基555芯片的电子灭蟑器,通过定时的控制继电器的线圈输出高压电死蟑螂。灭蟑过程中无需人工操作,提高了灭蟑的效率。由于不使用化学药剂灭蟑,不会对环境和人体造成伤害。因此电子灭蟑器在家居生活、工农业生产和保护公共资源等方面的使用都将带来巨大的经济效益和社会效益。
关键词:新型灭蟑设备;555芯片;电子灭蟑器;高压电;
Abstract
Cockroaches the harm to people after housefly, sometimes make people more hate. It not only spread disease, still can make people cause allergic reactions. Traditional bombs technology is to use some methods of cockroach medicine and chemical bombs. But the chemicals can cause pollution to the environment, and drug residue, accumulation will threaten human survival environment. Even some drugs are not easy degradation, pollution to the environment. Therefore, design a new bombs equipment, is of great significance in practical application. It can protect the human body and living space from cockroaches, improve the quality of the products. The purpose of this design is to design a base 555 chip electronic bombs, by controlling the timing relay coil output high voltage dead cockroach. Bombs in the process of manual operations, improve the efficiency of the bombs. Because do not use chemical bombs, won't cause harm to the environment and human body. So electronic bombs in household, industrial and agricultural production and to protect the use of public resources will bring huge economic benefits and social benefits.
Keywords:Novel mosquito cide equipment ;555 chips; Electronic bombs; High voltage
目 录
第1章 绪论 1
1.1选题背景及意义 1
1.2国内发展现状 2
1.3本课题主要内容 2
1.4本文安排 2
第2章 系统设计方案 3
2.1灭蟑器的系方案选择 3
2.2电子灭蟑器系统构成 3
2.2.1课题设计思想 3
2.2.2电子灭蟑器的系统组成 4
3硬件电路设计 6
3.1主要器件介绍 6
3.2系统硬件电路设计 8
3.2.1高压产生电路设计 8
3.2.2控制电路设计 9
3.3系统总体电路图 10
3.4本章小节 11
4系统制作和调试 12
4.1系统元件选取和制作 12
4.2电源调试 13
4.3高压输出电路调试 13
4.4定时和光控电路调试 14
设计总结与心得 15
致谢 16
参考文献 17
III
第1章 绪论
1.1选题背景及意义
蟑螂在汲取食物时,可以有很多的种类,它们属于杂食性昆虫之一,其食用的食品种类有瓜果、熟食、面包、糕点等,对于甜的面制食品有很强的吸引作用。蟑螂特别喜欢吸食油脂类的东西,对它们有很大引诱力的是香麻油,在一些地方可以称之为“偷油婆”。除了对一些食品喜欢以外,蟑螂也爱啃食一些其他的物体,例如在仓库,储藏室中,它们啃食纸张、皮革、肥皂等物品,在厕所、垃圾堆等场所,它们也会啃食腐败的有机物,对死去的动物很是钟爱。因此它们的身体上或者是身体内都会有很多的病原体,不仅可以传播疾病,还会使人产生过敏反应。
蟑螂的扩散方式中,以主动扩散最为常见,其扩散到不同的场合下以滑翔或者是爬行的方式前进。为了能够找到更好的生活条件以及寻找到更优越的休息环境,它们主要以主动扩散为主。其主要寻找的指标包含有适宜的湿度和温度、食物以及隐蔽场所。例如如果在气温较低的室内场合下, 蟑螂大部分将会移居到其他的缝隙中,这种环境条件最好靠近温度较高的物体, 或移居到比较温暖的环境中,例如在暖气当中。在一些温度较高的南方地区,尤其是在炎热的高温气候中, 他们的行为会更加灵活,可以做更远的滑翔从而可以以较快的速度找到合适的阴凉的场所避暑。每当到了傍晚, 它们常常会躲进水槽里, 为了获得充足的水分和适宜湿度。在比较适宜居住的地区,蟑螂可以选择性的移居到室外,有利于他们寻找和汲取更多的食物。但是它们不会进行大范围的迁移, 除非当时的环境突然改变以至于它们不能继续的生活下去。
传统的灭蟑技术是化学药品会对环境造成环境污染,威胁到人类的生存环境。常用的灭蟑螂方法是捕杀、毒杀和熏杀法。由于捕杀费人费力,灭蟑效率很低;毒杀易发生二次中毒,且杀死的蟑螂不易发现而引起环境污染和疾病的传播,毒杀灭蟑螂会对人和家禽的造成威胁;熏杀灭蟑螂对人体健康产生了严重的威胁,在生活区、办公区灭蟑效果非常差。随着经济的快速发展,健康问题已经成为人们最关注的话题。电子杀蟑器满足了人们对健康和环保的需求,在农业生产和日常生活中起到了非常重要的作用,通过对电子灭蟑器的研究,可以使我了解当灭蟑器的发展状况,掌握更多的知识。通过将学到的知识与实际应用相结合,可以提高动手和动脑能力,扩大自己的知识面。随着集成芯片和基于嵌入式概念的各行业的广泛应用于工业控制、农业的生产、水利系统的控制、智能安防等方面,减少了这些行业人力紧张的问题。电子灭蟑和杀虫设备在各行业的应用减少了人们对化学药物的的依赖,通过电子灭虫杀死的害虫可以喂养家禽,使家禽的蛋白质含量增加。电子灭蟑螂灭虫设备不但节约了生产成本而且在灭虫的同时不会对环境造成污染。因此,研究在现实生活中能够产生巨大的社会效益和经济效益[1]。
1.2国内发展现状
随着科技的发展的,电子技术推动人类文明的进步。随着人们健康观念的不断更新,对化学灭虫残留引起了广泛关注,在生命学、卫生学中都引起高度的关注。在我国加入世贸组织后,在国内开展了推广灭虫器的活动,这对国家创汇、农民增收、保护人类健康等方面有着重要的意义。我国60年代开始推广的使用黑光灯诱杀成虫的技术取得了非常好的效果,频振式杀虫器也在一些地区的到了应用。随着微电子技术的发展,电子杀虫器开始进入人们的活,由于它价格低廉、稳定性高,安全环保的特点很快就受到了各地农民的欢迎,并在全国各地得到了广泛的推广。
1.3本课题主要内容
本设计的目的是设计一款电子灭蟑器,它能够定时的输出高压电死蟑螂。灭蟑过程中无需人工操作,提高了灭蟑的效率。由于不使用化学药剂灭蟑,不会对环境和人体造成伤害。因此电子灭蟑器的使用在家居生活、工农业生产和保护公共资源等方面都将带来巨大的经济效益和社会效益。系统设计应该实现以下功能
1、根据光照强度自动控制灭蟑器的开关。
2、定时控制灭蟑器的杀虫时间。
3、灭蟑器应具备节能、环保、使用方便等特点。
电子灭蟑器是微电子技术和信息技术结合的新型产品,系统设计应考虑以下几点:
1、 系统设计应以绿色环保、高效灭蟑,不污染室内居住环境和人体健康为前提。
2、 系统设计应考虑时间、地点和环境的因素对产品应用产生的影响。
3、设计应该适用在不同的场合,做到灭蟑无死角。
1.4本文安排
本文主要介绍了基于555定时芯片的电子灭蟑器的设计过程,首先介绍了课题的选题背景和意义,然后介绍了国内外现状。第二章对常用的灭蟑方法进行对比,选择本设计采用的灭蟑方法,同时提出系统的设计思想,对设计中应用的主要器件选型进行分析,画出系统结构图。第三章介绍了系统的硬件设计以及器件选型。设计系统的硬件电路图,同时对系统各模块的工作原理进行详细的分析。第四章是介绍系统的调试,对调试中出现的问题进行分析。最后对本文的工作进行总结。
第2章 系统设计方案
2.1灭蟑器的系方案选择
1、物理方法。通常采用人工捕捉、沸水浇烫、太阳曝晒等,物理灭蟑的方法,最虽然没有副作用,但是这种方法见效慢,无法做到真正的灭蟑。影响了人们正常的工作和生活。
2、化学方法。采用化学药剂如敌敌胃灭蟑螂、敌百虫蟑螂粉、二氯苯醚菊酯酒精溶液等,化学灭蟑的方法,在家居、宾馆、酒店使用,不但灭蟑效果差而且成本非常高。由于化学药剂很难自身分解和挥发,有害的成份能够在空气能停留很长的时间,对人的身体造成了巨大伤害。化学药剂灭蟑,只能使蟑螂在局部的空间内得到控制,长期的使用化学药剂会造成蟑螂的进化,使蟑螂抗药性不断增强[2][3]。
3、超声波方法。超声波灭蟑器的工作是通过555时基集成电路接成超声波发生器,输出频率为32-62KHZ的超声波信号,该超声波信号可以使蟑螂感到不安达到驱赶蟑螂的目的。
4、电子方法。电子灭蟑螂器由高压发生器和定时循环控制器两部分组成。高压发生器通倍压方式将220V的交流电压升压到1200V左右加到杀灭电极上。由定时控制电路能够自动连通高压发生器的工作电源,对高压反生器的工作电源进行控制,通过产生的高压电将蟑螂电死。
通过在实际应用中的效果可以看出,物理灭蟑方法,浪费人力和时间;化学灭蟑的方法,对环境和人体会产生巨大的伤害。超声波灭蟑的方法可靠性较差,如果遇到遮挡将影响灭蟑的效果,超声波没灭蟑的方法是以驱赶为主,没有真正灭蟑。电子灭蟑器通过产生高压电死蟑螂,而且对人体和环境都不会造成影响。是灭蟑的最有效的方法,因此本设计选择电子灭蟑方案[4][5]。
2.2电子灭蟑器系统构成
2.2.1课题设计思想
1、需要解决的问题
要实现电子灭蟑器的需要解决以下三个问题:
1) 如何产生直流高压电。
2) 如何定时控制高压电的通断。
3) 如何通过实现根据环境光照强度不同实现对高压输出的通断的控制。
2、 解决思路
1) 设计中需要产生直流高压,用于电死蟑螂。直流电压可以通过两种方式获得。一是选用直流电压或是电池组,这种实现方式成本过高,不适合推广。另外一种方式是通过交流转换成直流的方式取得直流高电压。这种方式输入的电压AC220是目前最常用的供电方式,适合在家庭、宾馆等公共场合使用。本设计选择交流转换成直流的供电方式产生高压直流电。
2) 实现定时的方式一般采用单片机内部的定时器、定时芯片和时间继电器等几种方式,时间继电器价格昂贵而且功能单一不适合系统的扩展;单片机虽然价格不高,但是设计中需要编程控制,增加了设计难度,如果使用单片机定时,会增加产品的体积,而且同时会增加系统的成本;相比前两者时钟芯片具有几个低廉,通过简单的外围电路设计便可实现定时,因此本设计选择555定时器实现定时。
3) 光强的检测可以通过光电模块、光强光敏电阻和光敏三极管都可以实现对光照强度的检测。光电模块的采集需要单片机实现,不适合本方案中使用。光敏电阻的阻值是随着光线的变化而变化,而光敏三极管是利用外照光线的变化,来控制电路的通或断,由于本设计中光照强度的检测是需要实现电路的通断控制,所以选择光敏三极管实现有光无光的判断[6]。
2.2.2电子灭蟑器的系统组成
根据上面的分析,确定电子灭蟑器的硬件由由高压电路、电源电路、定时电路和光控电路所组成。高压电路功能实现高压的输出,电源路为芯片和各功能模块提供你工作电源,定时电路实现定时的通断高压的功能,光控电路通过判断有光和无光实现对高压的通断控制。系统结构如图1所示。
图1 电子灭蟑器系统结构图
高压电路由二极管、继电器和电容等组成;高压电路是利用220v的交流电,通过升压整流电路,转换成需要的1200V的直流电,输出,用于电死蟑螂。
电源电路输入是220v交流电,经过整流、滤波电路后经过降压和稳压电路,为555集成电路提供10-12v的直流稳压电源;定时电路由555定时器、电阻、二极管、电容组成的定时电路。通过调整芯片外部的匹配电阻,可以改变定时时间。
光控电路由光电三极管来控制。无光照时,光电三极管VT呈高电阻,IC定时电路正常工作,控制输出高压。有光照时,光电三极管VT呈低阻状态,555定时器复位,无高压输出[7]。
本章首先介绍了几种常的灭蟑方法,通过对种灭蟑方法的对比,选择了本设计的采用的灭蟑方法。然后对电子灭蟑器的设计思路和系统构成进行了详细的说明。提出电子灭蟑器的系统结构,并对各个功能模块的组成和工作原理进行了详细的说明。
3硬件电路设计
3.1主要器件介绍
1、控制制芯片。系统设计中的控制芯片采用555定时芯片。
1)芯片的用途。利用555芯片可以构成施密特触发器,在TTL接口的系统中使用,实现波形的整形和脉冲鉴幅功能;在信号发生系统里,该芯片可以构成多谐振荡器,产生固定频率的方波信号;在定时延时的控制系统中,555芯片可以构成单稳态触发器,作为定时和整形功能使用。可用555芯片的特性,通过外围电路的设计可以实现游戏机电路、音响报警电路、电源转换电路、频率转换电路和定时控制电路等。本设计中需要555芯片实现定时的控制功能[8]。
2)芯片的管脚介绍和工作原理。芯片共有8个脚,其中1脚和8脚是芯片的地和电源引脚,芯片在作为实基电路时工作电压为4-16V之间;3脚是输出端;2脚是低触发端;6脚是高触发端;4脚的作用是清零端,如设计中不使用该引脚需要将该引脚接高电平;5脚是控制电压端;7脚是放电端,当实现定时功能时,该引脚为电容的放电。
555组成的电子灭鼠器电路由高电压发生器和定时循环控制器两部分电路组成。高电压发生器通过倍压的方式,将220V 交流电压升压至1200V 左右加至杀灭电极上。定时控制电路能够在停歇一段时间后,自动接通高压发生器的工作电源,工作一段时间后又能使电源断开,停歇一段时间。电路中,VDl~VD4 与Cl~C4 组成4 倍压升压电路,它能把220V 交流电源通过4 级升压变为1200V 的高压。Rl 、R2 为高压泄放电阻,在停歇时间到来后将电容上的残存电荷放掉,以保证主人的安全。NE555 与R5 、R6 及C7 等组成超低频多谐振荡器,作为灭鼠器的工作与停歇循环控制电路
芯片原理图见图3-1所示:
图3-1 555定时芯片原理图
555 内部的两个比较器决定芯片的定时功能。芯片内部的电路图见图3-2所示:
图3-2 555定时芯片内部结构图
通过对芯片内部的C1和C2比较器的输出的电压控制,控制内部RS触发器和放电管的状态。当芯片上电后,如果5脚不连接外部器件,当在C1同相输入2/3的电源电压,C2的反相输入电源电压,此时如果TR 引脚的电压小于的1/3电源电压,C2输出低电平,触发器RS被1,输出端输出为电源电压。如果TH 的电压大于电源电压的2/3,TR 端的电压大于的1/3电源电压,C1输出低电平而C2输出高电平,RS 触发器被置低,此时输出端输出低电平。
表3-1 555定时器逻辑功能表
TH
TR
Rd
OUT
DIS
×
×
0
0
导通
>2/3Vcc
>1/3Vcc
1
0
导通
<2/3Vcc
>1/3Vcc
1
保持
保持
×
<1/3Vcc
1
1
截止
上表即为555定时器的逻辑关系图,接入电阻和电容等其他元件,555定时器即可形成多种不同功能的电路。比如形成单稳态触发器,施密特触发器或者是多谐振荡器等,并可根据不同的实际要求,组成不同的应用型电路。以单稳态触发器为例,说明555芯片的应用原理:
在外部接上RC 元件,即可在555定时器上形成单稳态触发电路,即单稳态触发器。因此外接的元件RC决定了暂稳态的持续时间,也称之为延时,如果使用不同的RC,可以改变延时时间,其可在几微秒至几十分钟之间任意变化,如果这种电路触发一个小型的继电器时,它就相当于起到了一个计时器的作用,并且可以通过重新设置复位端的方法,使得计时状态终止,并重新进入下一计时状态。555定时器在其他的电路中起到的作用与此相似,本文不再一一举例说明。
2、光敏三极管的工作原理。光电转换电路和光电流放大电路两个部分组成。它的工作原理和普通三极管基本相同,备电流的放大能力。不同的是集电极电流可以受基极电流和光的控制完成。当外部光照强度发生变化时,电极之间的阻值会随之变化。
3.2系统硬件电路设计
本设计硬件电路主要由整流滤波电路、降压电路、高压产生电路、控制电路、555定时电路和光控电路组成。设计中输入为AC220交流电,通过高压产生电路产生1200V的高压;另外输入交流电经过整流滤波电路,在经过降压为定时器提供工作的直流电压;由555定时芯片控制继电器的线圈实现对输出高压的控制,光控电路和定时电路是555芯片的输入,它们可以决定定时输出的时间和有光和无光时候对输出的控制。硬件结构见图3-3所示:
图3-3 系统硬件结构图
3.2.1高压产生电路设计
高压电路功能是需要实现的功能是将输入的AC220交流电压,通过电路设计转换成直流的高压输出。电路设计由电容、二极管组成高压电路。继电器的两个常开的触点直接K1和K2直接接在AC220上。当K2为正半周、K1负半周时,电流通过D1对电容C1进行充电,此时C1两端的电压为311V。当K1正半周,K2负半周时电流通过D4管在叠加上C1两端的电压为C4充电,这样C4两端的电压将是两倍的交流峰值电压,根据同样的计算方法可以计算出C3两端电压为负的两倍峰值电压,这样输出DE两端的电压为4倍的交流峰值电压,可以差生1000V的直流电压。通过下面的电路可以实现交流220V电压转换成1000V的直流电压输出用于电死蟑螂。高压电路设计原理见图3-4所示:
图3-4 高压产生电路原理图
3.2.2控制电路设计
控制电路实现的功能是定时控制和根据有光和无光实现对高压输出的控制,控制电路部分由电源处理部分、定时控制部分、光控部分所组成。
1、 电源电路设计。电源输入是AC220V,由电阻R3降压后,由D5到D8四个整流二极管组成的桥式整流电流,流经由C6、R4和D9构成的滤波稳压电路,其中C6和R4构成阻容滤波电路,D9起到稳压的作用。输入电源经过整流和稳压处理后为555芯片提供10到12V的工作电压。电源电路设计原理见图3-5所示:
图3-5 电源电路原理图
2、 定时电路设计。定时电路由555芯、R5\R6、D10、D11和C7组成。当芯片上电后,电压经过D11和R5给C7进行充电,当C7正负极两端的的电压达到电源电压的三分之二的,555芯片被复位,芯片3脚输出低电平,继电器的线圈两端没有电压,继电器不动作,AE两端不输出高压。这时C7通过D10和R6经过555的7脚放电,当C7两端电压下降到三分一电压时IC被置位,3脚输出高电平,继电器线圈两端有电压,继电器的触点动作K1和K2输出高压,如果有蟑螂在电极板,就会被输出的高压电死。当C7放电到一定的电压,电源电压对电容C7充电,重复上充放电和控制的过程。通过调节电路中的R5\R6的大小,可实现充放电时间调整,下图中R5和R6的电阻值大小可以实现10-15分钟的定时通断继电器。定时电路设计原理见图3-6所示:
图3-6 定时电路原理图
3、 光控电路设计。蟑螂在光线亮的时候很少活动,因此设计中需要选择光控电路对通断的时间进行控制。这样可以节约用电,光电三极管Q1来实现对有光和无光的检测。在没有光照时,光电三极管呈现高电阻状态,经与电阻R7进行分压后,IC的4脚为复位端输出高电压,定时电路可以正常的进行工作。在有光照的时候,光电三极管呈低阻的状态,4脚输出低电位,芯片处于复位状态,定时芯片无法正常工作,继电器线圈处于无电转态,没有高压输出。光控电路见图3-7所示:
图3-7 电路原理图
3.3系统总体电路图
系统总体电路见图3-8所示:图中J1为AC220输入,D5-D8组成整流电路,C1到C4组成高压电路,555芯片实现定时控制和光控功能,AE两端是高压输出端。
图3-8电子灭蟑器总体电路图
3.4本章小节
本章通过对电子灭蟑器各个部分的原理进行阐述,并在此基础上对电子灭蟑器的系统的硬件电路设计进行了详细介绍,首先对硬件设计中需要主要器件的工作原理进行详细的介绍,将硬件需要实现的功能分成若干个功能模块,其中分别包括电源电路模块、定时电路设计模块、光控电路模块,然后对每个功能模块的工作原理和电路设计进行详细的说明,最后设计灭蟑器的硬件的总体电路图。
4系统制作和调试
4.1系统元件选取和制作
1、元件的选取:
(1)采用NE555基极模块;
(2)3DV912A-13 光电三极管;
(3)1u/400V,两个电容C1和C2;
(4)0.33u/630V ,电容C3和C4;
(5)0.68u/400V ,电容C5;
(6)100-300欧,水泥电阻R1;
(7)1兆瓦/1W,R2和R3;
(8)33-100欧/1W;
(9)JRC-19F(4078),触点形式为2c,线圈电压为直流12V,继电器K;
(10)发光二极管:BT301,BT201;
(11)稳压值为12V的2CW110;稳压二极管VD9。
其中电容C1、C2、C3、C4、C5具有极强的耐压性,是因为其选用的介质材料中还有涤纶成分,因此电源的极性与绝缘性能无关。所以在交流电路中可以起到降低电压的作用。
其中的R2、R3、R4都是金属膜电阻。
2、制作过程:
用刀刻法或者是腐蚀的方法在环氧树脂铜片上刻出电路板的形状为梳子形状,以150mm*100mm为标准,两板之间不能出现短路的情况,对于普通制作者来讲,为了制作的精细程度,两电极板之间的间隔应在5mm,但对于专业制作者来讲,两个电极板之间的距离应该在3mm左右。另外要注意在同一级的电极板金属线上要焊接几个大头针,为了吸引蟑螂,在大头针上放蟑螂的诱食。更要注意的是,由于变压器分离的降压方法在电源处没有被使用,因此电路中的电压比较大,在安装和测试过程中要加以注意,防止出现触电现象。在自己制作的电路板上焊接上述的元器件,将两个极板分别接在电极板的两级,在绝缘壳内放置上刚焊接好的整个电路。在绝缘外壳上安装两只光电二极管,能够方便的观测显示的状态,以及接受外面的光感。之所以在继电器上使用两组触电切断电源,是由于电厂对于蟑螂来说有着较强的吸引作用。在之前设置好的大头针上放置诱饵,尽量倾斜45度左右,放置在蟑螂习惯性出现的角落中,在电极板的下方,放一小盆水,在水中加入几滴食用油,这样当蟑螂被电击而落入盆中时,会被油膜黏住,导致蟑螂被水淹死。注意在卫生间或者是厨房的光电三极管的可以正常照明,但是要减少其他照明灯的使用,为了避免电路不能正常工作的现象出现。如果发光二极管亮的是红灯,则表示电路处于高压工作状态,反之则表示电路处于高压静止状态。只要改变电阻R5和R6通断电的时间,即可根据使用者的情况自助判定。也可以将R5和R6替换成滑变电阻器,可以在任何情况下方便调节电阻。千万要记住,家中白天如果有小孩和老人,一定要切断高压电源,避免在强光的干扰下光电三极管工作,促使高压电路开通,引发触电事件的发生。
综上,整个电路板建议制作成只留有一个蟑螂可以进入其中的高压绝缘外壳,这样可也减少触及高压电的危险的可能性,制作成一整套装置后,要将灭蟑器放置在蟑螂经常出没的位置,或者是粘贴在蟑螂出口处的水盆上方。
4.2电源调试
1、检查电路
首先是焊接好的电路,在上电调试之前,对照原理图检查电路连线是连接正确。对照电路图,有序检查,特别要注意检查电源是否连接错,电源与地是否短路,带方向的器件如二极管方向、电解电容的极性、变压器是否接反,集成电路和晶体管的引脚连接是否错误,是否有虚汗、漏焊的管脚。
2、通电观察
调试好输入的交流电压,再次检查电路板电源是否有短路,确定无短路后才能给电路接通电源。上电后,先用万用表测量输入电压师是否正常,不要直接用示波器观测波形和数据,上电的同时观察是否有异常出现,如冒烟、异常气味、元器件发烫等。如立即关断电源,重新排查电路,排除故障后可重新通电。测量每个芯片的电源引脚电压,以确定芯片是否已通电工作。
4.3高压输出电路调试
高压输出电路在正常工作时会输出1000V的直流电压,在系统调试过程中应特别注意安全,电路整成工作时输出的电压在AE两点,首先用万用表的直流测试档,测量的范围调到2000V直流档,测量输出的电压大小,如果输出1000V左右的直流电压,说明前面输出正常。如果用万用表测量没有输出或是输出小于1000V,应该切断输入电源,先检测器件焊接的是正确,特别是有方向的器件如二极管,电解电容的方向是否正确。如果是焊接都是正确的,重新上电测量继电器的线圈电压,如果继电器电压在正常工作电压范围内说明高电路的硬件器件有问题。由于电路中器件非常少,调试过程中采用观察法和逐个更换排除法。观察法是看电路中器件表面时候异常,如烧坏或是虚焊或是短路现象,如果都是没有以上现象。可以根据电路图逐个换掉每个器件,对错位进行定位,直到电路正常工作为止。通过这两个方法可以完成高压电路的调试工作。
4.4定时和光控电路调试
定时和光控电路的调试实际是对555芯片的调试过程,对于定时芯片的调试过程。首先第一步是确定芯片正常工作电压,是否正常。如果正常的工作不正常,说明供电电路有问题,需要重输入端开始检查,检查的方式测量交流输的电压是不是正常的输入,然后对整流输出后的电压进行测量。如果输入交流是正常的,而输出电压不在10左右,说明整流二极管有损坏的,通过逐个替换解决问题。当电压正常的输出后,开始对定时和光控电路进行调试。定时电路的调试工作需要根据放电时间进行判断,通过R5和R6的值计算出系统的定时时间,在定时时间快要到达时测量继电器的线圈电压输出端看是否有直流电压输出,如果有说明电路正常的工作,如果没有对电路进行检查。通常情况下外围器件如果工作状态都是正常,电路的故障会定位在555芯片上,调试过程中可以通过更换芯确认是否是由于芯片的损坏引起的电路不能正常通断继电器;光控电路的调试将光源靠近光敏三极管,检测555芯片的4脚电压,观察系统是不是处于复位状态,通过该引脚电压可以判断芯片的工作状态,实现对光控电路的测试。
设计总结与心得
本文首先介绍了电子灭蟑器的背景及意义,然后分析了电子灭蟑的国内外现状,对本设计需要实现的完成的内容和本文工作安排进行介绍。然后对灭蟑的方法进行比较和论证,最后选择电子灭蟑的方案,其中涉及到了高压产生电路、定时控制电路和光控电路三部分组成。
为了更好的完成设计要求,力求电路简单完美、效率高、我查阅了比较多的逆变电源资料并回顾了所学的电子相关专业知识,整个过程在巩固了所学专业知识的同时还开拓了我的视野,使我学到了丰富的知识。在本次毕业设计制作过程中,我曾遇到了不少的困难,但我没有因为困难而退缩,仔细分析和调试,最终困难都迎刃而解,解决困难的过程也是学习的过程,在这其中我积累了不少经验,这些经验将会在我未来的学习和工作中起到很大的帮助作用。
在硬件电路的设计中,主要存在以下问题:
(1) 产生干扰:由于焊接电路时有些地方走线不合理,输入电压和输入电流突变等问题,引起了干扰。
(2) 纹波电压过大:纹波电压主要和电感电流的变化、电容等效串联电阻的大小以及线路的阻值大小有关系。最重要的是外界的干扰和开关噪声的干扰,导致纹波电压过大。
(3) 效率偏低:由于整流二极管有压降,线路也有压降,这些潜在的问题会影响整个电路的效率下降。
通过以上的问题可以看出,电路的整体模型虽然已经搭建完成,但由于一些主观和客观的因素,还是会使电路调试出现了一定的问题,根据以上的出现的问题,本人会在今后的工作和学习中不断扩充自己知识,将出现问题解决。然而,电子灭蟑器是多门学科结合的课题,想达到高精度的电压输出控制和精准的定还需要不断的研究,本人会在工作中在这两方面进行不断的学习,争取能够在这方面有一定的突破进展。
致谢
经过几个月资料的查找和对本毕业设计相关知识的学习,已经完成整个系统的设计,在这个毕业设计过程中曝露出我许多的问题,由于对有些专业知识的了解不够深入,设计有些方面还是不够完善。在沈承舒老师的帮助下,解决了遇到的很多设计难题,才使得毕业设计能够顺利的完成。再次对我的指导教师表示深深的感谢,老师在忙碌的工作中,对我毕业设计的进行耐心的指导,从设计最初我查找资料的时候,给我很大帮助让我在众多的资料中梳理出需要的知识的重点,在毕业设计的中期我提出系统的设计方案和解决方法,老师对我的设计方案进行了评估,指导我方案中出现的我的问题,并提出了宝贵的经验。在毕业设计后期对我设计电路和程序进行了指导。使我对硬件电路有了更深入的了解。把我繁琐的设计变得简洁、系统功能更合理。深深感受到了沈承舒老师对整个系统全局统筹性很强,使我也从中学到很多在课堂上学不到设计经验。在此,对老师的严谨的治学态度和对学生负责的态度表示深深钦佩。其次对和我一起做毕设的同学表示深深的感谢,当我遇到问题时候,帮助我解决好多我能力之外的困难,如果没有他们的帮助我能这么顺利的完成我毕业设计。
最后感谢大学所有任课教师,他们在我在学校的四年里耐心的传授我知识,对我的各个方面能力培养付出太多的艰辛工作。为我在以后的工作中更好的学习打下了坚实的基础,同时感谢所有的同学们正式有你们鼓励和支持,才让我在做毕业设计这段时间不断改掉缺点,努力的把我的毕业设计认真的完成。
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