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实验六电冰箱控制系统一、实验目的熟悉电冰箱的控制系统，能进行简单维护维修。
二、实验原理（一）控制电路中常用的元器件电冰箱电气控制系统的主要作用，是根据使用要求，自动控制电冰箱的起动、运行和停止，调节制冷剂的流量，并对电冰箱及其电气设备实行自动保护，以防止发生事故。
电冰箱的控制电路是根据电冰箱的性能指标来确定。
但其电气控制系统还是大同小异的，一般由动力、起动和保护装置、温度控制装置、化霜控制装置、加热与防冻装置，以及箱内风扇、照明等部分组成。
常用压力式温度控制器见下图。
1. 温度控制器：温度控制器简称温控器，是电冰箱、房间空调器等制冷设备调温、控温的装置。
它的主要作用是：（1）通过调节温度控制器旋钮，可以改变所需要的控制温度。
（2）可根据电冰箱内或空调房间内的温度要求，对制冷压缩机进行开、停的自动控制，使电冰箱内或房间内的温度保持在控制范围内。
温度控制器的种类很多，常用的温感压力式温度控制器。
温感压力式温度控制器主要用于人工化霜的普通“直冷式”单、双门电冰箱，或用于全自动化霜的“间冷式”双门电冰箱对冷冻室的温度进行控制。
温度控制器主要由感温元件、毛细管、感压腔和一组微动开关等机构组成。
感温元件也叫温压转换部件，是一个密闭的腔体，由感温管感温剂和感压腔三部分组成。
感压腔内充入的感温剂一般是氯甲烷或是R12。
它的作用是将蒸发器表面的温度变化转换为压力变化，从而引起快跳触点的动作。
2. 起动继电器：（1）重锤式起动继电器：重锤式起动继电器的结构主要包括电流线圈、重力衔铁、弹簧、动触点、T形架、绝缘壳体等；（2） PTC起动继电器：PTC是正温度系数的热敏电源电阻英文的缩写。
PTC起动继电器的工作原理：电冰箱在室温下起动时,PTC元件的电阻很小（约20Ω），而在较短的时间（0.1~0.2s）内通过基本恒定的电流，呈导通状态，之后随着其元件本身的发热温度升高，其阻值迅速增大，此时，PTC处于“断开”状态。
3. 过载保护器：过电流和过热保护器称为过载保护器，是压缩机电动机的安全保护装置。
目录1.引言 (2)2 设计要求及分析 (3)2.1电冰箱温度自动调节功能 (3)2.3电源过欠压保护功能 (3)2.4压缩机开启延时功能 (3)2.5故障报警功能 (3)3. 自动控制系统硬件结构设计 (4)3.1主要部件选择与功能实现 (4)3.1.1 单片机选型及功能介绍 (4)3.1.2 A/D转换器选型及功能介绍 (5)3.1.3 74LS373简介 (5)3.2检测及控制电路 (6)3.2.1 传感器的选择与温度自动调节功能的实现 (6)3.2.2 电冰箱的过欠压保护电路及功能实现 (8)3.2.3 电冰箱的开启延时电路及功能的实现 (9)3.2.4 自动除霜功能的实现 (10)3.2.5 报警器 (11)总结 (13)参考文献 (14)电冰箱自动控制系统的设计1.引言冰箱自动控制系统在正常工况下工作，当运行过程中需要进行自动调节时，系统能通过预设程序进行调节，要求控制系统应有一定的应变能力。
对于冰箱性能的主要调节指标是箱体温度由此实现的功能有自动温度调节，自动除霜等。
要求维持冰箱的冷藏冷冻室温度维持在预先设定的数值，当箱内温度高于或低于这一值时判断启动或关闭压缩机，使温度回归。
系统还要求累计压缩机运行时间和检测环境温度，来判断是否满足化霜条件，当满足化霜条件时，接通化霜加热丝，同时断开压缩机和风机，当完成化霜工作后恢复压缩机风机的工作。
另外当运行达到安全极限时，要求系统能采取一些相应的保护措施，促使运行离开安全极限，返回到正常情况，以防事故。
属于生产保护性措施的有两类：一类是硬保护措施；一类是软保护措施。
例如电源的过欠压保护，压缩机开启延时，故障自检报警等.本系统通过监控环境温度，冰箱的冷冻，冷藏室温度，电源电压等数据，通过处理判断调整冰箱的运行以达到预期的运行效果。
使冰箱在节能，储藏效果，安全方面都能进行自动有效的控制。
2 设计要求及分析2.1 电冰箱温度自动调节功能该功能是电冰箱应具备的主要功能。
1 引言电冰箱作为应用较为广泛的家用电器，由于其受多种不确定因素的影响，将会发生很多故障。
电源电压过高或过低都会影响电冰箱的正常运行。
电源电压过高时，电冰箱压缩机的运行电流增大，压缩机温升过高，会影响寿命，甚至烧毁电机；电源电压过低时，电机启动力矩减小，电机启动不起来，这时，电机通过持续的大电流而被烧毁。
另外，目前使用的压缩机电动机普遍采用分相启动的单相异步交流电动机，这种电机的启动力矩小，若电冰箱在运行时，遇到瞬时断电，使压缩机停机后又立即送电，此时因电冰箱制冷循环系统的高、低压两侧的压力差很大，电机的负载力矩很大，电机不能启动，发生所谓的闷车现象而烧毁电机。
一般电机在停运3—5分钟后，制冷循环系统的高低压两侧压力才平衡，这时就可以重新启动了。
保护器就是针对上述情况而设计的，它主要是由集成电路为主要元件而构成的高可靠性保护器，它具有电源电压显示、过压保护、欠压保护、延时供电和漏电显示等功能，对那些居住在电网电压不稳、经常停电的区域的家庭使用的电冰箱，具有很好的保护作用。
并且部分电路已用Multisim2001软件仿真，验证了电路的正确性。
论文共分为五章，第一章即为前言部分，介绍了设计冰箱保护电路的目的和意义；第二章为论文的关键，主要介绍了电冰箱保护电路设计方案的选择。
实现冰箱保护器的原理有很多，但要选择一个最佳方案来设计；第三章即为核心部分，主要介绍了电源电压显示电路、过压欠压保护电路、延时供电电路和漏电显示电路的设计原理和参数的确定；第四章为仿真部分，仿真了电源电压显示电路和过压欠压保护电路，电源电压显示电路中仿真了压控振荡电路、时基电路和计数电路，过压欠压保护电路中仿真了超压电路及欠压电路，通过仿真与实际相符，验证了电路的正确性；第五章为结论。
2 电冰箱保护电路方案的选择经过查阅有关资料有以下几种实现冰箱保护器的方案：方案一：图2.1 方案一原理框图该电路的工作原理是：220V交流电由电源变压器降压后，经整流二极管D1～D4桥式整流和电容滤波及稳压后为整个电路提供12V直流电压，由电阻、电位器、与非们等组成过、欠压检测控制电路，延时保护电路由与非门元件组成。
电冰箱保护器电路设计Ap0705122 吕礼锋一：设计原因及要求原因：电冰箱对电压的波动范围有一定的要求，但市电有时会不稳定，低于或者高于电冰箱的允许波动电压范围。
有时市电会突然断电又来电，这样易使电冰箱的压缩机损坏，因此接入电冰箱的保护电路是非常有必要的。
要求：用LM339和NE555设计一个电冰箱保护器。
（1）当市电过压(V802≥)或欠压(V801≤)时能自动切断冰箱交流供电电源（2）复电延时功能：从停电到来电时能延时3—5分钟再接通冰箱的交流电源。
二：电路设计1.电路原理本电路主要用LM339的两个比较器与电位器组成过电压、欠电压检测电路；VT1构成电子开关，当电压在180V~280V范围内时，指示灯D1会发亮，否则会熄灭。
NE555组成延时电路。
其工作原理：接通电源后，市电220v在变压器，整流桥，还有稳压器后，稳定在直流12V。
根据变压器的变压系数，调整电位器RP2与RP3，使市电电压保持在正常范围内，指示灯LED保持发亮。
因为C1两端初始电压为0V，555 时基电路的阈值端6 脚为高电平，555 时基电路复位，三极管VT2 截止，继电器K1的常闭触点保持吸合，电冰箱电源被切断。
然后电源向C1 充电，使2、6 两脚电位不断下降，约经过5min，可使电位降至12V电压的1/3，555 时基电路才置位，3 脚输出高电平，VT2 导通，继电器K1通电吸合，其常闭合触点K-1断开，电冰箱通电工作。
当交流电网意外断电时，C1 储存电荷通过R2、D5 迅速泄放，当电网恢复供电时，电路又要延迟5min 左右才向电冰箱供电，从而确保电冰箱压缩机不受损坏。
当市电电压升高到280V以上，上比较器输出低电平；市电电压下降到180V以下，下比较器输出低电平只要两者之一输出低电平，VT1截止，LED 熄灭。
此时6 脚为高电平，555 时基电路复复位，输出端3 脚为低电平，电冰箱电源被切断，从而使电冰箱在电压过高或过低的情况下自动停止工作，保证了电冰箱能安全工作于规定的电源范围内。
第1章综述电冰箱自动保护器的意义：电冰箱自动保护器是随着电冰箱的普及和发展，其功能日益完善的新型器件，电冰箱自动保护器具有多种功能,可对288立升及其以下的压缩式电冰箱进行欠压、过载和再启动延时保护,可使电冰箱在160～240V 范围内正常工作,有些电网的电压稳定性较差，电压波动值可能超出冰箱的允许范围（我国规定供电电压稳定度应该在正负百分之十），避免因各种因素引起的电机绕组烧损事故。
另外如果冰箱正在运行中突然停电，然后又突然来电，对冰箱不利．目前有一种集成电路四功能电冰箱保护器，采用集成电路构成比较，电流—电压转换、锁定、延时、驱动电路，以完成对电网电压的欠压、过压和电冰箱工作时的过电流以及电网断电复电四种故障状态的自动保护，适合保护使用单相220V电压的电冰箱。
其电路简单，保护功能完善，电源电压从220V升至380V时，保护器本身不会损坏，并能对电冰箱进行可靠保护。
第2章方案设计与分析2.1 对BT33保护器的认识BT33单结型晶体管（双基极二极管）元件有三个管脚E发射极，B1第一基极，B2第二基极。
图2-1为其管脚示意图。
图 2-1BT33产品主要用途:用于电气设备的双稳态电路及触发、振荡电路.二、产品电参数:型号分压比ην基极间电阻RBB(KΩ)发射极与第一基极反向电流IEB10(uA)饱和压降VEB1(V)峰点电流Ip(uA)谷点电流IV(mA)谷点电压Vv(V)调制电流IB2(mA)总耗散功率Pt(mW)。
2.2 电冰箱自动保护器方案设计与分析2.2.1 设计方案图2-2电路如图2-2所示，BT33组成延时电路。
刚接通电源时，继电器J1不工作，接点J1-2断开，过五分钟后，由于电容C1充电电压升高，BT33导通，继电器J1吸合，J1-2接点闭合，电冰箱接通电源，并由J1-1常开接点自保。
在电压正常情况下，D2、BG2导通，D3、D4、BG3截止，因此继电器J2是不工作的。
出现过压时稳压管D4便击穿导通，BG3同时导通，继电器J2吸合，接点J2-1断开，继电器J1失电释放，电冰箱断电，起到了保护电冰箱的作用。
教你如何配置电冰箱压缩机的启动器和热保护器55生活维修网（）整理发布在使用修理过的电冰箱压缩机时，会遇到热保护器和启动器与压缩机不匹配的问题，只有选用与压缩机相匹配的热保护器和启动器，才能保证压缩机能正常工作。
由于电冰箱压缩机的损坏大多是因电源电压变化超过规定允许范围(有的低于180V，有的超过240V)造成的。
为使压缩机不因电压变化而损坏，就必须对热保护器的断开电流及双金属片复位时间进行测试；对重锤启动器进行启动、释放电流测试，找出满足压缩机工况条件的配件。
热保护器的选择热保护器在电路中的作用是：当压缩机过载时，其过载电流很大，过载电流流经热保护器里的热阻丝，使热阻丝发热，引起碟形双金属片弯曲上翘，断开接触点，切断电流，起到了保护压缩机的作用。
挑选热保护器使之与压缩机匹配，就是要使热保护器的断开电流略小于压缩机的保护电流。
测量压缩机的保护电流方法是(见图l所示)：将压缩机运转绕组接在165V 电源上(启动绕组不通电，压缩机在热态下)，这时A表指示的电流即为压缩机的保护电流。
测热保护器的断开电流方法是(见图2)：在常温下，将调压器输出电压端接在一台功率为20W左右、电压为220V／6V左右的变压器上，将热保护器直接接在变压器6V输出端，用钳型电流表测量热保护器通过的电流并记录通电时间。
调节调压器电压改变通过热保护器上的电流。
如果热保护器的蝶形双金属片能在5~14秒内断开，则此时通过热保护器上的电流为热保护器的断开电流。
如果热保护器的断开电流略小于压缩机的吸合电流，则此热保护器正好与此压缩机匹配，同时还要看热保护器的复位时间。
蝶形双金属片复位时间应在2～5分钟，复位时间长对压缩机有好处。
如果蝶形双金属片复位时间短，此时压缩机的高压排气端与低压吸气端压差过大，压缩机不能启动，这时通过压缩机绕组的电流非常大，会造成绕组烧坏。
通常在常温下，热保护器的断开电流在4A左右时应与100W(1／8HP-1／7HP)左右的压缩机相匹配；热保护器断开电流在4.5A左右时可与120W(1／6HP)左右的压缩机相匹配；热保护器断开电流在5.0A左右时可与145W左右的压缩机相匹配；热保护器断开电流在5.5A左右时可与150W(1／5HP)左右的压缩机相匹配。
2010年电子大赛培训项目（一）高可靠、多功能电冰箱保护器电冰箱对电源的波动范围有一定要求，而供电源其波动幅度常常超出电冰箱的允许波动范围。
为了保证电冰箱能安全工作于规定的电源范围，在其的供电源端接入保护电路非常必要。
本文要求利用比较器、定时器、继电器等元器件设计一个电冰箱保护器，使电冰箱具有过压、欠压保护，同时压缩机在运转时如遇电网意外断电又迅速恢复供电，能起到延时供电的作用，从而防止压缩机受损。
设计要求：1．过压保护：冰箱工作电压正常时绿灯亮，超过242V时切断电源，红灯亮；2．欠压保护：冰箱工作电压低于187V时切断电源，黄灯亮；3．延时保护：具有双延时保护，（1）在电冰箱正常断电以后，至少要延时一段时间（3-5分钟）才开始向电冰箱供电；（2）瞬间超压断电，延时供电保护，瞬间欠压断电，延时供电保护。
4．漏电显示：是用来指示电冰箱箱体是否带电，保护人身安全。
漏电用白灯指示。
5．冰箱开门提示：电冰箱开门后取出食品的时间一般为30~60秒，如何超过60秒未关门，冰箱发出报警提示（或语音提示）。
时间可以自由设定。
6．其他功能：自由发挥。
7．主要芯片：可选LM339、LM324、NE555、CD4069、CD4071、LM7809或LM7812、LM317；其他元件：三极管9014、9015，二极管IN4007、IN4148、红绿黄白发光管，继电器、发声器、电阻、电容、变压器等。
8．写出设计报告：（1）方案论证（或方案选择）（2）画出设计图（原理图）、标出元器件参数、说明工作原理（3）画出PCB板图（4）写出调试说明9．下个星期二3月9日下午交设计报告。
第一章设计任务与要求根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的启、停，使电冰箱内的温度保持在设定温度范围内。
当蒸发器温度升至3~5℃时启动压缩机制冷；当温度低于-10~-20℃时停止制冷，关断压缩机。
电冰箱采用单片机控制的主要功能及要求：①设定3个测温点，测温范围 -26～+26℃，精度±2 ℃②利用功能键分别控制冷冻室温度设定、冷藏室温度设定、速冻温度设定等；③利用数码管显示冷冻室温、冷藏室温，压缩机起、停和速冻、报警状态；④制冷压缩机停机后自动延时3min后方能再次启动；⑤具有自动除霜功能，当霜厚达到3mm时自动除霜；⑥冷藏室稳定超过18 ℃时声光报警，提醒用户采取应急措施；⑦开门超过2min将声光报警，提醒用户关门；⑧连续速冻时间设定范围1～8小时。
⑨工作电压180～240V，当欠压或过压时，禁止启动压缩机并用指示灯显示。
第二章硬件设计直冷式电冰箱的控制原理是根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的启动与停止，使冰箱内的温度保持在设定的温度范围内。
当蒸发器温度高至3~5℃时，启动压缩机制冷，当温度低于-10~-20℃时，停止制冷。
本电冰箱控制系统要完成冷冻室及冷藏室的温度检测和动态显示的功能，霜厚检测及除霜的功能，开门报警功能，温度设置功能，以及电源过欠压保护功能。
控制系统硬件结构如图所示，主要由电源电路，温度传感器，功能按键，MCS8051单片机，ADC0809转换器，时钟电路，键盘电路，显示电路，复位电路，测霜、除霜装置和故障报警装置等。
系统总体设计硬件方框图4.1 M CS-51单片机简介单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微处理器，最早被用于工业领域。
单片机由芯片内仅有CPU 的专门处理器发展而来。
早期的单片机都是8位或4位的。
其中最成功的是INTEL 的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。
此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。
基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。
电冰箱电路工作原理
电冰箱采用的电路工作原理是通过压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器等四个主要组件相互配合来实现制冷的过程。
首先，电冰箱内的压缩机起到了核心作用，它的主要功能是将制冷剂气体压缩成高压气体，使其压力和温度升高。
随后，高压气体通过冷凝器，其结构类似于一组金属管，这些管通常位于电冰箱背后或底部。
冷凝器外界的空气通过金属管散热，将高压气体冷却并转化为高压液体。
接下来，高压液体通过节流阀进入到蒸发器，蒸发器位于电冰箱内部。
蒸发器的作用是将高压液体迅速减压为低压液体，并在此过程中吸收空气中的热量，从而使低压液体蒸发成低温低压的蒸汽。
最后，蒸汽通过压缩机再次被压缩成高压气体，开始下一个循环。
冷凝器、节流阀和蒸发器不断循环工作，使电冰箱内的温度得以降低，实现制冷效果。
整个过程中，制冷剂起到了传递热量的作用，通过不断压缩和膨胀的过程，使得热量从冰箱内部转移到外部，从而实现了降低温度的目的。
需要注意的是，以上所描述的只是一个简化的工作原理，实际电冰箱的制冷系统还包括一些辅助组件，如压力传感器、温度传感器和控制器等，以实现对温度、压力等参数的监测和控制。
第四章电冰箱的机械控制系统电冰箱以电为能源,靠电动机来驱动压缩机,一般还要配上启动继电器才能工作。
为了避免由于种种原因引起的超负荷现象造成电机烧毁,都装有过载保护器。
此外,为了控制箱内温度,还要用机械式温度控制器,有时它还兼有控制化霜功能。
电冰箱的控制系统依据系统中所采用温控器的不同分为“机械温控系统”和“电子温控系统”。
本章主要介绍机械温控原理及机械式温度控制器。
第一节常见机械温控系统一．机械温控系统组成常见机械式冰箱温控系统：图4-1 冰箱电气原理图表4-1 机械式电冰箱温控系统部件二．机械式温控器1．温控器的类型与作用温度控制器（简称温控器），是一种能自动控制器具的温度，使其保持在两个特定值之间，并且可以由使用者设定的装置。
广泛应用于各种家用电器中，以下为列表：表4-2 常用温控器类型本教材中温控器均为冰箱用温控器的技术参数、要求等，主要介绍温感压力式温度控制器，以下简称“温控器”。
温控器属于温度控制系统中的一个主要的部件，其主要作用是控制压缩机压缩机开、停时间，以保持电冰箱内的温度在确定的范围内。
常见的温度控制器有温感压力式、热敏电阻式和风门温度调节器等。
2．温感压力式温度控制器由感温组件、温度设定主体组件、执行开闭的微动开关或自动风门等三部分组成。
是通过密闭的内充感温工质的温包和毛细管，把被控温度的变化转变为密闭空间压力或容积的变化，以达到温度设定值时，通过弹性元件和快速瞬动机构，自动开闭触点或风门，以达到自动控制温度。
表4-3 温感压力式温度控制器分类及用途常用术语：接通点（ON）温控器触点闭路时的温度；断开点（OFF）温控器触点开路时的温度；调节范围温控器的调节机构给定的最大和最小接通点或断开点之间的温差；差动值（DIFF）调节机构整定于某一温度位置时的接通点和断开点之间的温度差；感温部件把控制对象的温度变换为充入工质（气体或液体）压力的部分；毛细管把感温部分的压力变化传递到波纹管或膜盒的细管。
文献综述电冰箱控制系统设计摘要：伴随家用电冰箱旳普及，人们对电冰箱旳控制功能规定越来越高，对电冰箱控制系统提出了更高旳规定，多功能、智能化是其发展方向之一，老式旳机械式、简朴旳电子控制已经难以满足发展旳规定。
本文采用MCS一51系列中旳8051单片机作为控制系统旳关键对电冰箱旳工作过程进行控制。
电路运用温度传感器对冷冻室及冷藏室旳温度进行检测，再送入单片机进行分析判断，当蒸发器旳温度高于一定温度时就启动压缩机，当温度低于一定温度时就停止启动压缩机，从而到达使冰箱内旳温度保持在设定温度范围内旳目旳。
此外，通过键盘对冷冻室及冷藏室温度进行设定并显示、对持续速冷时间进行设定并显示、开门超时警、工作电压超限报警以及自动除霜等功能。
关键词：单片机，电冰箱，控制系统引言伴随超大规模集成电路技术旳发展，单片机也随之有了很大旳发展，多种新奇旳单片机层出不穷，并以广泛旳应用深入到人类生活旳各个领域，成为当今科技不可缺乏旳重要工具。
单片机自问世以来，性能不停提高和完善，其资源又能满足诸多应用场所旳需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用以便、性能可靠、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域旳应用日益广泛，并且正在逐渐取代既有旳多片微机应用系统。
采用单片机对电冰箱进行控制，可以使电冰箱旳控制更精确灵活直观。
现实状况分析1单片机控制系统1.1对电冰箱旳控制规定电冰箱旳控制原理是根据蒸发器旳温度控制制冷压缩机旳启、停, 使冰箱内旳温度保持在设定温度范围内。
一般当蒸发器温度高至 3 ~ 5时启动压缩机制冷,当温度低于 - 10 ~ - 20 时停止制冷,关断压缩机。
采用单片机控制, 可以使控制更精确、灵活。
电冰箱采用单片机控制重要功能及规定是:a)人工智能, 自动调温: 在人工智能状态下, 电冰箱可以随环境温度变化而自动调整温度设置, 无需人为调整, 便能到达最佳制冷效果。
设计报告（论文）题目：电冰箱保护电路设计- I -设计报告（论文）目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)第2章方案论证 (2)2.1 数电法设计方案 (2)2.2数模结合法设计方案 (2)第3章单元电路设计 (3)3.1电源电路设计 (3)3.2采样比较电路设计 (4)3.3定时及开关电路设计 (5)3.4漏电报警电路设计 (6)第4章电路及原理分析 (7)4.1电冰箱保护电路总电路及其说明 (7)4.1.1电冰箱保护电路工作原理 (7)4.2元器件的参数设定 (8)第5章原理图的生成 (9)5.1 原理图的生成及其原理图 (9)第6章元件的安装和电路的测试 (10)5.1元件的安装 (10)5.2 电路的测试和调试 (10)5.2.1测试注意 (10)5.1.2测试结果 (10)结论 (11)致谢 (12)附录1 (13)附录2 (13)- II -设计报告（论文）第1章绪论1.1课题背景在日常生活中，在日常生活中，由于外部环境的变化、各个用户的用电情况的改变而起电压较大的波动或电力系统的突然中断与连接，但是对于电冰箱它要求工作在比较稳定的情况下，长时间的过压、欠压，突然断电、上电都会对电冰箱的性能造成不同程度的损害影响它的使用寿命，情况严重一点甚至导致电冰箱烧坏。
还有我们在使用电冰箱是会发现电冰箱用久了，当去开冰箱是手会麻一下，如果这样的话你就要注意了，可能用久了某些元件老化，出现了漏电情况，存在安全隐患。
鉴于这一系列问题，我们就要为其设计一个保护器、报警器来进行保护我们的电冰箱、保证我们的安全。
本次我们探讨的课题就是与之相关的电冰箱保护器、报警器设计通过本课题的设计，培养学生掌握电子技术的科学实验规律，熟悉实验技术，测量技术等实验研究方法，学会运用Protelse99、EWB、ptoteus等软件进行辅助设计，使其具有独立实验研究的能力，以便在未来的工作中开拓创新。
在设计产品时，为了使电器设备工作性能更加稳定，设计电器设备时须增加对产品的安全与稳定等指标的重视的理念。
加深对电路理论知识的理解和掌握，更主要的是学习和掌握科学实验研究方法。
学会运用理论和实验两种研究方法，解决实际问题。
- 1 -设计报告（论文）- 2 -第2章 方案论证2.1 数电法设计方案用纯数电法设计的框图如图1-1 所示 ，此电路是先对电源进行采样，然后经过A/D 转化为数字信号，当转化得到的信号经过比较电路处于最低门限电压与最高门限电压之间时（正常电压范围）输出高电平，定时一段时间，开关闭合，继电器通电吸合，电冰箱通电；当转化得到的信号经过比较电路低于最低门限电压时（欠压）输出低电平，开关断开，继电器不通电断开，电冰箱断电；当转化得到的信号经过比较电路高于最高门限电压时（过压）输出低电平，开关断开，继电器不通电断开，电冰箱断电。
实现断电、欠压、过压的保护。
此电路可靠性高、工作稳定，但使用芯片多电路相对复杂、且不经济，一般不用。
对于纯模电设计方案具有对元件要求高，不稳定、可靠性不高等缺点，所以也被舍弃。
图1-1 数电法设计的框图2.2 数模结合法设计方案数模结合法设计的电路框图如图1-3所示 此电路是对电源电压与参考电压进行比较，当电源电压处于最低门限电压与最高门限电压之间时（正常电压范围）输出高电平，定时一段时间，开关闭合，继电器通电吸合，电冰箱通电；当电源电压低于最低门限电压时（欠压）输出低电平，开关断开，继电器不通电断开，电冰箱断电；当电源电压高于最高门限电压时（过压）输出低电平，开关断开，继电器不通电断开，电冰箱断电。
实现断电、欠压、过压的保护。
此电路简单，相对稳定、经济，此设计采用此方案。
图1-3 数模结合法设计的电路框图设计报告（论文）第3章单元电路设计3.1电源电路设计为了给本电路设计中的的集成芯片提供电源，所以我们不得不在在电路设计中加入一个+12V直流稳压电源。
直流稳压电源的工作流程如图2—1—1所示：图2—1—1直流稳压电源的方框图我们得出直流稳压电源的工作原理：电路接入幅值为220V、频率为50Hz的市电u i，通过变压器TRIAD，将市电220V的电压幅值调整为合适的电路工作压值u2。
通过电源变压器TRIAD输送过来的交流电，再通过图2—1—1中的桥式整流电路BRIDGE，得到单方向全波脉动的直流电压。
整流电路BRIDGE将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。
再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。
常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。
本设计采用单相桥式整流电路，它的四臂是由四只二极管构成，当变压器B次级的1端为正、2端为负时，二极管D2和D4因承受正向电压而导通，D1和D3因承受反向电压而截止。
此时，电流由变压器1端通过D4，再经D2返回2端。
当1端为正时，二极管D1、D3导通，D2、D4截止，电流则由2端通过D3，再经D1返回1端。
因此，与全波整流一样，在一个周期内的正负半周都有电流流过负载，而且始终是同一方向。
由于单方向全波脉动的直流电压中含有丰富的交流成分，为了获得平滑的直流电压，在整流电路的后面加一个滤波电路，以滤去交流成分，滤波电容C的容量比较大，本身就存在着较大的等效电感，因此对于市电引入的各种高频干扰的抑制能力很差。
为了解决这个问题，在电容C旁并联一只小容量电容器C3、C5，就可有效地抑制高频干扰。
另外，稳压器在开环增益较高、负载较重的状态下时，由于分布参数的影响，有可能产生自激，C3、C5则兼有抑制高频振荡的作用。
输出端接入电容器C4、C6，是为了改善瞬态负载响应特性和减小高频输出阻抗。
图2—1—1中的电容C就起到这个作用；但是输出的电压仍旧有较大幅度的波动对于电路中的芯片直接供电可能对芯片有所损害，使芯片不能正常的工作。
为了避免这种不利的可能的发生。
我们在滤波电路的后面再接一个稳压电路，使输出的直流电压更加平滑，如图2—1—2中的集成稳压器78L12。
电源电路设计图如下图2－1—2所示。
- 3 -设计报告（论文）图2－1—2 电源电路设计图3.2采样比较电路设计3.2.1采样比较设计电路在我们设计中我们是对电冰箱的过压和欠压都要进行保护，则我们采用LM339运用简介中的图 2—2—5电网过电压检测电路和图2—2—6双限比较器组合电路。
构成一个对电网的欠压和过压的检测电路。
其原理图如下图2—2—7所示。
当检测到电网的电压在电冰箱正常工作的允许范围内，则该电路输出高电平，当检测到电网电压大于或小于电冰箱的正常工作允许电压范围，则该电路输出低电平。
- 4 -设计报告（论文）- 5 -3.3 定时及开关电路设计3.3.1 用555定时器单稳态触发器单稳态触发器具有下列特点：第一，它有一个稳定状态和一个暂稳状态；第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态。
暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。
单稳态触发器在数字系统和装置中，一般用于定时（产生一定宽度的脉冲）、整形（把不规则的波形转换成等宽、等幅的脉冲）以及延时（将输入信号延迟一定的时间之后输出）等。
1. 电路组成及工作原理（1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态当电路无触发信号时，v I 保持高电平，电路工作在稳定状态，即输出端v O 保持低电平，555内放电三极管T 饱和导通，管脚7“接地”，电容电压v C 为0V 。
（2）v I 下降沿触发当v I 下降沿到达时，555触发输入端（2脚）由高电平跳变为低电平，电路被触发，v O 由低电平跳变为高电平，电路由稳态转入暂稳态。
（3）暂稳态的维持时间在暂稳态期间，555内放电三极管T 截止，V CC 经R 向C 充电。
其充电回路为V CC →R →C →地，时间常数τ1=RC ，电容电压v C 由0V 开始增大，在电容电压v C 上升到阈值电压之前，电路将保持暂稳态不变。
图2-3-2用555定时器构成的单稳态触发器及工作波形（4）自动返回（暂稳态结束）时间当v C 上升至阈值电压 时，输出电压v O 由高电平跳变为低电平，555内放电三极管T 由截止转为饱和导通，管脚7“接地”，电容C 经放电三极管对地迅速放电，电压v C 由 迅速降至0V （放电三极管的饱和压降），电路由暂稳态重新转入稳态。
（5）恢复过程设计报告（论文）- 6 - 2CES式中R CES是T的饱和导通电阻，其阻值非常小，因此τ2之值亦非常小。
经过（3～5）τ2后，电容C放电完毕，恢复过程结束。
恢复过程结束后，电路返回到稳定状态，单稳态触发器又可以接收新的触发信号。
继电器工作原理3.4漏电报警电路设计3.4.1电器设备漏电的种类及原因分析在使用家电的过程中，有时用手触摸外壳会有一中麻电的感觉，用电笔测试氖灯会发光。
这就是人们经常遇到的漏电现象。
漏电通常是市电相线（也称火线）与家电外壳（包括某些外露的零部件）之间存在一条或数条泄露通路。
根据电流泄露路径不同，主要分为一下四种情况。
(1)静电性漏电：电器中不同材料的转动件之间的相互摩擦、气体流动以及某些射线的辐射，都可能产生静电。
在空气干燥的情况下，空气对静电荷的中和作用和带电体本身的泄漏放电能力较差，会使带电体静电荷越积月多。
当静电电压达到一定值时。
就会发生放电现象，产生火花和嘶嘶声，这时若人体接触到带电体，就会有刺痛触电感。
将电器接地后，静电就会消失。
(2) 电容性漏电：电器的带电体与金属外壳之间存在着分布电容。
由于电容在交流电压变化期间会进行充、放电，而起到导电的作用，因而产生电容性漏电。
但因分布电容的容量一般都很小，对工频交流电而言其容抗很大，漏电较弱，对人体没有危害。
不过，若在严重潮湿条件下，空气的介电常数增大，容抗减小，则电容性漏电将会增大，人体接触家用电器就会发生漏电事故。
(3)短路性漏电：电器的带电部分因绝缘老化或破损，式带电体直接与电器的金属外壳相通，在电器通电运行时，就会使外壳带电其电压值接近于电器设备的工作电压值。
这种漏电属于短路性漏电，危险性很大，会威胁或危及人的生命安全。
3.4.2漏报警电电路电冰箱的电源线插头采用三角插，其中间一脚连接家用电器的外壳，以策安全，但早年兴建的民用住宅没有设置专用地线，三孔插座的接低端悬空不用而存在安全隐患。
针对这种情况，设计了一种保安插座，只要家用电器外壳带电，即可声、光报警，提醒用户防范于未然。
该插座的电路如图2-4-1所示。
当外壳带电的家用电器接入三孔插座时，漏电电流便会通过火线孔、电器外壳、接地壳、报警电路和零线构成回路。
漏电电流通过稳压二极管LED发光；同时，漏电电流通过稳压二极管VD2，再经过C滤波后，输入3V直流电压，使微型直流音频器B 得电工作，发出报警声，提醒用户及时断电检查原因，以防止发生事故。
