自动转换开关的(机械cad图纸)学士学位论文.doc

本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828
目 录

摘 要 1
Abstract 4
第一章 绪 论 7
1.1 课题概况 7
1.1.1当前双电源转换开关的现状 8
1.1.2双电源转换开关的发展 8
1.2课题研究涉及的有关概念 11
第二章 系统方案确定及控制原理 13
2.1系统方案确定 13
2.1.1自动转换开关的组成 13
2.1.2系统方案的确定 13
第三章 控制系统设计 18
3.1 SPT604电压传感器 18
3.1.1 LM393电压比较器 19
3.1.2 NE555施密特触发器 21
3.1.3中间继电器 22
3.1.4 ULN2003A达林顿晶体管 23
3.1.5塑料外壳式低压断路器 26
3.1.6跳线 27
3.1.7控制原理图设计 28
3.2报警电路设计 28
第四章 机械结构设计 29
4.1机械结构设计要求 29
4.2电机的选用 30
4.2.1电机功率的确定 30
4.2.2 电机类型的选择 32
4.3系统机械传动路线 33
4.4主轴的设计 33
4.5六方离合销的设计 39
第五章 系统可靠性分析 39
5.1电气控制部分可靠性分析 40
5.2 机械传动部分可靠性分析 41
5.3 总体注意事项 42
第六章 结论 43
参考文献 44
致 谢 46
自动转换开关的设计
摘 要

研究本课题的目的及重要性：为保证重要负载供电的连续性，双电源自动转换开关的应用需求已越来越大，技术性能要求也越来越高。转换一旦失败将会造成多种危害，电源间的短路或重要负荷断电，其后果都是严重的，这不仅仅会带来经济损失，也可能造成社会问题。就其目前的发展现状来看，对双电源自动转换开关的研制和生产已是刻不容缓。否则，就无法满足因人们生活质量的不断改善而对电源可靠性的要求越来越迫切，功能更完善的发展要求。
本文首先分别介绍了自动切换器的电气控制原理和机械系统的结构设计，并相应地给出了系统框图和控制系统硬件原理框图。然后，结合理论和设计经验，分析了自动切换器的可靠性和安全性。通过理论和大量计算，可以得出以下结论：机械系统的结构，既保证了常用电源与备用电源只有一个供电，也可手动，电动联锁，通过机械联锁，保证系统的可靠性和安全性。
1. 双电源自动转换 ：常用电源与备用电源之间的转换方式无需人力操作即能完成转换功能，如常用电源被检测到失电时，则自动将负载从常用电源换接至备用电源，在常用电源恢复正常时，则自动将负载返回到常用电源。
2.自动转换开关：自动转换开关简称为ATS，automatic transfer switching的缩写。由一个或几个转换开关电器与其它必需的转换控制器组成，用于检测电源电路，并将一个或几个负载电路从一路电源自动切换至另一路电源的开关电器。
3.被检测的电源偏差：即被检测的电源特性的改变。当电源特性偏离规定限值﹙如电源电压任意一相欠压、过压、断相﹚时，被检测到的电源偏差将作为信号使开关动作。
4.转换动作时间 ：测定从电源被检测到偏差的瞬间至主触头闭合备用电源截止的时间，特意引入的时间除外。
5.总动作时间转换动作时间加上特意引入的延时。
6.返回转换时间 从常用电源完全恢复正常的瞬间起至一组触头闭合常用电源的瞬间为止的时间加上特意的引入延时。
结论：本课题研究运用机电一体化技术开发设计出由断路器，机械联锁和控制器构成的双电源转换系统，这样的转变，正是趋于缓解市场急需高性能，高可靠性，高稳定性和高安全性的自动转换开关电器产品的现状。因为产品的技术先进性和可靠性如何，将直接影响着用电的安全与可靠，这已成为低压配电系统中不可缺少的重要部分。所以在设计中应引起人们的重视，并很有必要熟悉和了解其类型、组成与工作原理、主要特点及功能等。控制原理图的设计，报警电路设计，机械结构设计，电机的选择计算和设计，最后对系统做了一个比较详细的分析。我们从电气元件的选择：电压传感器、电压比较器、施密特触发器、中间继电器、达林顿晶体管、塑料外壳式低压断路器等都做了一个详细的阐述。此设计可使人们看到双电源自动切换器的结构和功能，对于其选择和应用是一个较好的范例，随着现代化智能建筑的日益增多．双电源转换开关的应用会更加广泛，更加普遍。
关键词：自动转换开关，断路器， 触发器，可靠性

Abstract

Objective and significance of this research: in order to ensure the continuity of critical load power supply, application of dual power automatic transfer switch is more and more big, the technical performance requirements are also getting higher and higher. Conversion once failure will result in many hazards, short circuit power supply or important load power, the consequences are serious, which not only can bring economic loss, may also cause social problems. The present current situation of the development, development and production of automatic conversion switch of double power supply has been crunch time. Otherwise, it cannot be satisfied due to the quality of people's life continuously improve the reliability of power supply becomes more and more urgent for the requirements of the development, function more perfect.
This paper introduces the structure design of automatic switch electrical control principle and mechanical system, and the corresponding hardware system block diagram and control system block diagram. Then, combining the theory and design experience, analysis of the safety and reliability of the automatic switch. Through theoretical analysis and calculation, the following conclusions can be drawn: structure and mechanical system, both to ensure the normal power supply and standby power only one power supply, can also be manually, electric interlocking, by mechanical interlocking, ensure the reliability and security of the system.
1 dual power automatic transfer: between the power supply and the backup power conversion mode without any manual operation to complete the conversion function, such as the commonly used power is detected when power is lost, it will automatically load switching to the standby power from the common power supply, the normal power is restored, it will automatically return to normal power load.
2 automatic switch: automatic transfer switching to ATS, automatic transfer switching abbreviation. By one or several switch electrical appliances and other essential conversion controller, for the detection of power supply circuit, and one or several load circuit from a power supply switch automatically switch to another circuit power supply.
3 power deviation detected: namely the detected power characteristic changes. When the power supply characteristics of deviations from the prescribed limit values (such as power supply voltage of any one phase undervoltage, overvoltage, open phase), the power deviation is detected as a signal to the switching action.
4 conversion time: from the determination of power be detected instantly to the main contact closing standby power deviation of the cut-off time, except for the specially introduce time.
5 of the total movement time conversion action time plus specially introduce delay.
6 Return of time from the common power completely normalized moment to a group of contacts closed power instantaneous time plus specially introduce delay.
Conclusion: This study uses mechanical and electrical development integration technology to design the circuit breaker, the double power conversion system of mechanical interlocking and controller, such a change, it is to ease the market in urgent need of high performance, high reliability, automatic conversion of high stability and safety of switch electrical products. Because of how products are technically advanced and reliable, will directly affect the electricity safety and reliable, which has become an important and indispensable part in low voltage distribution system. So attention should be in the design, and it is necessary to understand and familiar with the type, composition and working principle, main characteristics and function etc.. The design of control principle diagram, alarm circuit design, mechanical structure design, motor selection calculation and design, the system made a more detailed analysis. We from the electrical component selection: voltage sensor, a voltage comparator, Schmidt trigger, intermediate relay, Darlington transistor, plastic shell type low voltage circuit breaker have made a detailed exposition. This design can make people see the dual power structure and function of the automatic switcher, the choice and application is a good example, along with the increasing of modern intelligent building. Switch power supply will be more widely applied, more common.第一章 绪 论
1.1 课题概况
机电自动转换开关中的双电源转换开关的技术水平、先进性和可靠性，直接影响人们日常生活场所的用电设备的水平和可靠性。随着我国工业的发展、自动化程度的普及、人类生活质量的不断改善，人们对电源可靠性的要求越来越迫切，由此双电源转换开关的重要性日益提高。此外，根据我国高层民用建筑设计防火规范规定：“一类高层建筑应按一级负荷供电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电。”“高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟、排烟、风机等的供电，应在最末一级配电箱处设置双电源、甚至三电源自动转换装置 。可见，随着现代化智能建筑的日益增多．双电源转换开关的应用更加广泛。所以工业发达国家都把双电源转换开关的研制、生产列为产业重点加以发展，并使之高新技术化、智能化。本文结合最新资料，国内外厂商产品说明书及有关会议论文、信息等情况，并在此基础上进行一些补充， 机场、医院、高楼、消防以及重要的军事设施，一旦发生停电事故，将产生严重后果。因此，诸多场所应配备双电源紧急供电系统，将负载电路从一个电源转换至另一个备用电源，以保证正常的供电需求。随着自动化技术水平的不断提高，机械系统的控制正经历一场新的革命。机电自动转换开关也就此呼之欲出，它是一种机电一体化程度较高的高新技术机电结合产品，具有独特的机电一体化设计，高的性能价格比，是开关家族中的新品。
1.1.1当前双电源转换开关的现状
我国双电源转换开关的研制和生产在八十年代初还是空白．国内许多需双电源切换场所不得不采用普通接触器作为投切电器或采用手动双投刀开关、两只塑壳开关及断路器联合使用达到双电源转换这一目的。采用普通交流接触器作为投切电器存在以下问题：一是耗电、二是有噪音、三是切换不可靠、四是投切容量受普通交流接触器容量限制。采用手动双投刀开关、两只塑壳开关及断路器联合使用达到转换双电源这一目的．会造成配电设备体积庞大、切换速度慢、使用寿命短、维护保养困难、切换可靠性差。这里特别值得一提的是：九十年代初，我国江苏泰州航海电器总厂的科研人员在中国船电委的帮助下．在广泛调研、充分吸收国外同类产品先进技术、先进性能、先进制造水平的基础上．自力更生研制成功具有自我知识产权的新型HC92系列电磁转换开关。全部零部件均实现国产化生产，填补国内空白。其动作性能、技术性能参数可与国外同类产品相媲美，技术水平属国际上八十年代末期水平。这一产品的研制成功并批量投产，一定程度上缩短了我国双电源转换开关与国际发达国家先进水平的差距。
1.1.2双电源转换开关的发展
随着科学技术的不断发展．近十年来，国外双电源转换开关发展非常迅速．它融合了现代材料、机电、测量、控制和微机技术。产品不断更新换代，其结构和技术性能有了崭新的变化，促进双电源转换开关向大容量、高分断方向发展。此外电子技术的发展，特别是集成电路和微处理器技术的发展与进步，对传统的电磁机械保护式双电源转换开关已经产生了深刻的影响．可以这样说．离开了电子技术，双电源转换开关将不可能获得大的发展。
(1)采用微处理控制器实现双电源转换开关高性能、多功能和智能化为了扩大双电源转换开关只单纯起转换双电源之作用．到可对转换开关和开关设备实现远程监控。建立可靠的管理控制接口，实现设备的安全及经济运行。这一方面．美国Zenith公司是双电源转换开关研制、开发最杰出的代表。美国Zenith的系列ZST口双电源转换开关通过MX200高级微处理控制器的ZNET200网络通讯系统配合使用，提供对系统参数、警报功能及数据采集的直接控制。系统还因ZENT200远程通讯端口的配装，达到使用信号器modem 或PC进行控制的目的。该系统设备及数据包括：
1)ATS位置及电源可用性
2)远程测试(负载／无负载／快速测试)
3)测试和训练状态
4)延时运行和设置
5)正常和应急电源的频率电压检测的抬取／开断设置
6)禁止转换
7)当开关不在自动位置的控制器操作
8)可选的控制／监视辅助功能
9)趋势／分析
(2)新技术、新材料、新工艺的应用促进双电源转换开关向结构模块化、大容量、高分断方向发展。
随着现代科学技术的高速发展，世界工业发达国家对构成双电源转换开关这一电器元件的基础材料，诸如：电触头材料、磁性材料、电阻材料、热双金属材料及绝缘材料的研究和开发十分重视。特别指出的是由于电触头材料的性能直接影响开关电器的通断容量、寿命和运行的可靠性；绝缘材料的机械性能、电性能以及耐热性、耐水性、耐候性、耐油性、耐放射性等性能的优劣，直接影响双电源转换开关向小型化、高性能、高可靠性方向发展．所以工业发达国家对电触头、绝缘材料的研制、开发更加重视。此外．随着计算机运用领域不断扩大，双电源转换开关的设计与其它低压电器一样，普遍采用计算机辅助设计，这样设计出的产品更可靠、更合理。基于某些场所的用电设备对电源可靠性的要求越来越高．美、法、日、韩等国著名的电器公司，十分重视当代新技术、新材料、新工艺和新理论运用于双电源转换开关产品的性能改进和技术更新，并研制出具有当代国际先进水平的小体积、大容量、高分断、结构模块化、产品性能智能化的双电源转换开关。
综上所述，当前具有国际水平的双电源转换开关最显著的特征是：大容量、短路分断能力高，结构模块化、操作安全可靠、产品性能智能化。
1.1.3研究本课题的目的及意义
为保证重要负载供电的连续性，双电源自动转换开关的应用需求已越来越大，技术性能要求也越来越高，对产品的合理选择就显得更加重要。其产品的技术水平、先进性和可靠性，关系到用电人员的安全和生命。转换一旦失败将会造成多种危害，电源间的短路或重要负荷断电(甚至短暂停电)，其后果都是严重的，这不仅仅会带来经济损失(使生产停顿、金融瘫痪)，也可能造成社会问题(使生命及安全处于危险之中)。因此，工业发达国家都把自动转换开关电器的生产、使用列为重点产品加以规范。而我国自动转换开关电器的研制和生产在90年代初还处于空白状态，也没有国家标准。也就其目前的发展现状来看，对双电源自动转换开关的研制和生产已是刻不容缓。进而填补我国在这一领域的空白，改变国内甚至国际市场格局。
1.2课题研究涉及的有关概念
1. 双电源自动转换
常用电源与备用电源之间的转换方式无需人力操作电器即能完成规定的转换功能，如常用电源被检测到失电时，则自动将负载从常用电源换接至备用电源，在常用电源恢复正常时，则自动将负载返回到常用电源。
2. 自动转换开关
自动转换开关简称为ATS，由一个或几个转换开关电器与其它必需的转换控制器组成，用于检测电源电路，并将一个或几个负载电路从一路电源自动切换至另一路电源的开关电器。
3. 被检测的电源偏差
即被检测的电源特性的改变。当电源特性偏离规定限值﹙如电源电压任意一相欠压、过压、断相﹚时，被检测到的电源偏差将作为信号使开关动作。
4. 转换动作时间
测定从电源被检测到偏差的瞬间至主触头闭合备用电源截止的时间，特意引入的时间除外。
5.总动作时间 转换动作时间加上特意引入的延时。
6返回转换时间 从常用电源完全恢复正常的瞬间起至一组触头闭合常用电源的瞬间为止的时间加上特意的引入延时

第二章 系统方案确定及控制原理
2.1系统方案确定
开关要能够顺利实现其控制要求,保证诸多需连续供电场所的正常供电,就必须要求开关有一个完善的、合理的控制系统。因此，对其控制系统的设计，也就显得尤其重要。下面就主要对系统的控制方案进行合理选择确定。
·2.1.1自动转换开关的组成
自动转换开关一般由两部分组成：开关本体+控制器。
1.控制器：主要用来检测被监测电源（两路）工作状况，当被监测的电源发生故障（如任意一相断相、欠压、失压或频率出现偏差）时，控制器发出动作指令。
2.开关本体：带着负载从一个电源自动转换至另一个电源。图2.1是典型自动转换开关应用电路。（控制器与开关本体进线端相连。）
2.1.2系统方案的确定
经过对自动转换开关的基本组成（开关本体+控制器）的认真分析，系统的控制方案也就可从这两方面着手。
1.控制器方面：
随着自动化控制技术的迅猛发展，引领着控制器控制方式也有了快速的发展和长足的进步。主要诞生出以下三种形式：
（1） 转换器控制系统：本系统主要是由低压电器分立元件﹙如欠压继电器，时间继电器﹚组成的。其缺点就是体积较大，性能单一。
（2） 模拟电路控制系统：它是应用模拟电路设计出的电子产品，比转换器控制器产品的性能等方面都有较大地提高，但可靠性的问题以及设定的参数不可调等因素，限制了它的应用。
（3） 智能型转换器控制系统：它以数字电路为基础，以CPU为核心，大大提高了转换控制器功能，其体积小，可靠性高，深受用户的欢迎。但其控制成本会特别高，控制精度也较高，也就不利于一般的控制场合。
2. 开关本体方面：
根据国际电工委员会IEC一60947—6国际标准规定，自动转换开关开关本体又有PC（整体式）与CB级（断路器）两个级别之分。
(1) PC级：它是采用接触器或电磁开关作常用电源和备用电源的相互切换的专用开关。它具有结构简单、体积小、自身联锁、转换速度快(0．2s内)、安全可靠等优点，而且该自动转换开关能够接通、承载。但是，其耗电大、有噪声、工作可靠性差、投切容量受限制。更主要的是它不能切断短路电流，需要配备短路保护电器，以至整个系统的造价较高。
(2) CB级：由两台断路器加机械连锁组成，它具有短路保护功能，配有过流脱扣器，其主要触头能够接通并切断短路电流。除本体作为自动转换开关使用外，还具备过载、短路以及其它保护功能，从而实现对负载的两段或三段及其它保护功能等。
结合上述两个方面，并综合其他多方面因素，如生产成本，控制的合理性等等，分析得出：采用CB级的模拟电路控制系统较为经济、较为适宜。该系统主要由电压传感器、控制电路、动力传动电机、机械转换及联锁装置、断路器等组成。
2.2开关结构特点
本开关的系统控制方案已确定为CB级模拟电路控制系统。按照此类系统设计生产出的产品，主要是应用于不频繁切换的100～1250A的低压双电源装置电路中。其最为显著的结构特点是机构中的断路器以分断电弧为己任，要求机构快速脱扣。这种断路器采用的是带有电动操作机构的塑料外壳式断路器，一般不承受短时耐受电流，触头压力较小。当供电电路发生短路时，断路器的动触头被斥开并产生限流作用，从而分断短路电流。其触头材料常常选择银钨、银碳化钨材料配对，这有利于分断电弧。
它具有过载、短路保护性能，能够适应CB级既能接通、承载线路负载，它的主触头又能够接通并用来分断短路电流的要求。若需要有三段保护，即在塑壳式断路器的过载长延时、短路瞬时的二段保护外，增加一短路短延时，或者直接采用万能式断路器。除此之外，它还具有如下一些特点：
(1) 切换速度快，耐热冲击；
(2) 工程费用低(一台自动转换开关可以取代两台断路器)；
(3) 高可靠性，内部执行部件(断路器)具备良好、可靠的电气和机械联锁，切实防止同时接通常用和备用电源，避免了两台断路器只有电气联锁的不稳定性；
(4) 具有单一导通性，即主电源接通，备用电源必定断开，反之亦然；
(5) 具有明显的切换显示，除开关本体具有主备电源的切换显示外，还可通过辅助开关控制指示灯来达到指示主备电源的投入情况。最多可对六相八线(双电源)同时进行线检测、监控；
(6)维修方便。
2.2.1控制原理
根据对上述确定出的自动转换开关控制系统的认真分析，结合模拟电路的线路设计等，绘制出自动转换开关控制原理框图，如图2.4所示。图中Una,Unb,Unc分别表示常用电源的三相,Ura表示备用电源的A相，SPT603为一电压传感器，当输入电压为220V时，其输出电压为2V。LM393为一双限比较器，通过调整取得比较器的上限电压和下限电压。假定将上限电压调整为2V对应于传感器输入220V，将下限电压调整至1.7V对应于传感器输入为190V。74LSll为一三输入与门，74LS00为一与非门，ULN2003为一带有七个达林顿电路的驱动芯片，Jl～J7为中间继电器，NE555接成施密特触发器。当常用电源三相无故障时，SPT603输入在190V～220V之间，其输出电压在1.7V～2V之间，比较器输出为高电平，第一路经过74LSll相与后使N1导通，为施密特触发器提供电源，此时，施密特触发器Q端输出为高电平，使得N3导通J3吸合，电机逆时针转动，使常用电源合闸。同时，另一路经74LS1l出来后经与非门74LS00反相为低电平，使得N2截止，继电器J2保持．若三相电源任一相出现故障(失压、欠压、过压、断相)时，SPT603将信号输出给LM393，此时两个比较器输出均为低电平，经74LS11相与后，使得Nl截止，N2导通，J2吸合，为施密特触发器提供一路电源，通过跳线端子(TX2)使得N4导通，电机顺时针旋转，使常用电源断开，备用电源合闸，从而完成两路电源的切换。
2.2.2 功能
该开关除了具有监视常用电源和备用电源是否正常，自动切换等基本功能外，还有如下一些功能：
(1)执行部件(断路器)对电源、线路和电气设备具有过载、短路保护功能(如果 采用带过载、短路保护的剩余电流动作断路器作执行部件，则还有触电、漏电保护性能)；
(2)常用及备用电源工作情况显示、脱扣报警等功能；
(3)可以根据不同的用户要求，利用跳线端子的灵活性将电路设置成多种工作状态（自投自复，自投不自复，带启动发电机等）；
(4)为了适应各种不同操作场合的需要，同时具备手动和自动控制方式。一般情况下手动控制方式局限于无负荷分合的检修场合。

第三章 控制系统设计
3.1 SPT604电压传感器
电压传感器是采用电磁感应、光电隔离和频率调制等不同技术，准确测量电网或电路中的交流电压、直流电压、脉冲电压和混合电压，将其变换为直接可用的跟踪电压、直流电压、直流电流或频率输出，输出值与被测电压成线性比例，输入输出高度隔离，频带宽，响应快，动态性能好。可用作计量检测，或作控制、调节装置中的反馈取样元件。常用的电压传感器主要有SPT602/SPT604(商用)/SPT604（工业级）等。本设计采用工业级SPT604电压传感器。
工业级的SPT604电压传感器的特点及主要性能如下：
（1） 主要特点：交流电压-直流电压高精度隔离变换，精密小巧的PCB板焊接式安装，高隔离度耐冲击的全树脂密封。
（2） 主要性能、技术指标如下：
表3.1 SPT604电压传感器性能指标
额定输入电压 100，220，380V或用户指定（SPT604）/220V（SPT602） 隔离耐压 >2200Vac（604） >2000Vac（602）
额定输出电压 2V、4V或用户指定（SPT604）/4V（SPT602） 商用,使用温度 -20℃～+55℃ 精 度 0.2%（SPT604）/0.25%(SPT602) 工业级,使用温度 -40℃～+75℃
纹波（有效值） 额定输出的有效值*0.2％ 贮藏温度 -60℃～+75℃
线 性 范 围 0～额定值的120% 相对湿度 <90%
辅 助 电 源 ±15V或±12V(604) 重 量 18～20克
表3.2 SPT604电压传感器技术指标
供电 ±12V DC 、24V DC、220V 过载能力 持续2倍
精度 0.1、0.2、0.5级 响应时间 直流输出＜300ms、
跟踪输出＜50μs（1-3μs）
线性度 0.06% 负载阻抗 电压输出型 ＞1KΩ、
电流输出型＜550Ω、或由用户协定
隔离耐压 ＞2KV AC 功耗 ±10mA
频率响应 10Hz-5KHz、DC-100KHz 工作环境 温度：－25～+85℃；
湿度：（20～90）%RH
3.1.1 LM393电压比较器
LM393系列由两个偏移电压指标低达2.0的独立精密电压比较器构成。常用来判断输入信号电位之间的相对大小，所以它至少有两个输入端。一般在电压比较器的一个输入端加门限电位作为基准电压，其大小可根据实际需要而定，另一个输入端加被比较信号。比较器的输出信号仅有两个电位：高输出电位Vh和低输出电位Vl。从数字电路的观点来看，高输出电位Vh相当于高电平（逻辑“1”），低输出电位Vl相当于低电平（逻辑“0”）。当输人信号(被比较信号)超过或低于门限电位Vth时，比较嚣发生翻转，其输出电位由Vh变为Vl或由Vl复为Vh。
采用单电源操作设计，且适用电压范围广。也可采用分离式电源，低电耗不受电源电压值影响。另外，即使是在单电源操作时，其输入共模电压范围也包括接地。其参数见表3.3。
表3.3 LM393电压比较器参数表
一般参数 工作环境温度 0～+70℃
贮存环境温度 -25～+85℃
次级内阻 40Ω
输入内阻 400KΩ
测量电阻 40～350Ω
电参数 原边额定输入电压 500V
原边电压测量范围 0～600V
副边额定输出电流 20A（DC）
匝数比 4：1
电源电压 ±12～±15V（DC）
动态性能参数 线性度 < 0.4%FS
失调电流 -0.1～+0.1mA
响应时间 4μs
频带宽度 0～10KHz
LM393系列可直接与TTL及CMOS逻辑电路接口。无论时正电源还是负电源操作，当低电耗比标准比较器的优势明显时，LM393系列便与MOS逻辑电路直接接口。
其内部接线图见图3.1所示。
图3.1 LM393内部接线图
可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V／F变换电路、A／D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等
3.1.2 NE555施密特触发器
NE555施密特触发器——具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。
1.电路组成及工作原理
图3.3 NE555施密特触发器
（1）vI =0V时，vo1输出高电平。
（2）当vI上升到 时，vo1输出低电平。当vI由 继续上升，vo1保持不变。
（3）当vI下降到 时，电路输出跳变为高电平。而且在vI继续下降到0V时，电路的这种状态不变。
图中，R、VCC2构成另一输出端vo2，其高电平可以通过改变VCC2进行调节。
2 电压滞回特性和主要参数
电压滞回特性
图3.4 施密特触发器的电路符号和电压传输特性主要静态参数
（1） 上限阈值电压VT+——vI上升过程中，输出电压vO由高电平VOH跳变到低电平VOL时，所对应的输入电压值。VT+= 。
（2） 下限阈值电压VT———vI下降过程中， vO由低电平VOL跳变到高电平VOH时，所对应的输入电压值。VT—= 。
（3） 回差电压ΔVT回差电压又叫滞回电压，定义为ΔVT= VT+－VT— = 若在电压控制端VIC（5脚）外加电压VS，则将有VT+=VS、VT—=VS/2、ΔVT= VS/2，而且当改变VS时，它们的值也随之改变。
3.1.3中间继电器
中间继电器的工作原理是：当线圈通电时产生电磁吸力，将衔铁吸合，带动常开触点闭合，常闭触点断开，即为继电器动作；当线圈没有通电时，继电器借助弹簧拉力使衔铁返回至初始位置，触点进行相应的切换动作，即常开触点重新断开，常闭触点重新闭合，即为继电器复位。下面介绍本设计所选用的两种中间继电器。
例如JZG6(HH6)系列小型功率继电器具有体积小、质量小、可靠性高、通电容量大、寿命长、耐高温、耐潮湿等特点。它适用于交流50Hz(60Hz)，电压220V及以下，直流电压110V及以下或电流10A及以下的电路中，供空调、汽车和工业自动化控制装置作信号传递和执行元件用。该小型功率继电器采用U型拍合式电磁机构，由铁芯、磁轭、衔铁、线圈、触点转换系统、支撑机座及透明保护外客等组成其安装方式有插拨式，印制板焊装式和法兰式三种，本次系统设计选用插拨式。下表3.4是所选用的该类继电器的一些重要参数。
表3.4 JZG6（HH6）系列继电器技术参数
额定绝缘电压 动作电压 释放电压 最大通电电压 动作时间 释放时间
250V ≤75%Un ≥30%Un 110%Un ≤20ms ≤20ms
约定发热电流 额定负载 额定功率 最大工作电压 接触电阻 工频耐压
10A 110V,7.5A ≤1.6VA 250V ≤50MΩ 2000V/min
最大开闭容量 绝缘电阻 机械寿命 固定空气湿度 操作步骤 质量
1540VA（阻性） ≥100MΩ 5000万次 -10~+40℃ 1800次/h 33g
3.1.4 ULN2003A达林顿晶体管
功率电子电路大多要求具有大电流输出能力，以便于驱动各种类型的负载。功率驱动电路是功率电子设备输出电路的一个重要组成部分。在大型仪器仪表系统中，经常要用到伺服电机、步进电机、各种电磁阀、泵等驱动电压高且功率