电子技术课程设计灭蚊器设计终极版.doc

目 录1 任务和要求12 总体方案设计与选择12.1 电路及工作原理12.2 元器件的选择23 制作及注意事项24 电子灭蚊灯原理分析34.1 基本结构34.2 工作原理45 设计总结6参考文献7电子技术课程设计（报告）1 任务和要求 (1)任务：设计一种能够在一小片区域内驱蚊的电子灭蚊器 (2)探测器性能要求 电源电压220V 频率50Hz 通断电时间比：1.5 高压发生器产生1000V以下电压2 总体方案设计与选择2.1 电路及工作原理各式各样的电子灭蚊灯的电路结构虽然也是五花八门，不尽相同，但基本电路结构却一样。下面主要以图1所示的单管灭蚊灯电路为例，介绍灭蚊灯的电路结构、原理和维修。Z G GC4 0.22 400VAC 200VV-V+VD3 1N4007C3 0.15400VVD1 1N4007R15.1KC10.1250VVD2 1N4007C2 0.1 250V紫外荧光管高压电网图1 电子灭蚊器原理图在图1中，220V交流市电分两路进入灭蚊灯电路。其中一路经电容C1降压限流后加到紫外荧光管ZGG，使紫外荧光管得电发出紫外光，以引诱蚊虫飞入灭蚊灯。另外一路经限流电阻R1加到由整流二极管VD1、VD2、VD3 和电容C2、C3、C4等组成的3倍压整流电路，将220V交流市电转换为800900V 的直流高压，其极性已示于图2 中（V- 和V+ 端）。直流高压加到用金属丝等距离平行编绕成的高压电网两端。当蚊虫碰到电网时，相邻两金属丝上的高电压通过蚊虫驱体放电，将蚊虫电击毙，当蚊虫刚接触电网时，由于虫体电阻的放电作用，高压电网的电压会明显下降，尤其是虫体电阻较小和同时有几个虫子触电网时更是如此。死虫落下或烧坏、烧干后，整流电路的电容器又被迅速充电，电网迅速恢复正常高压，再次等待捕杀蚊虫和其它小虫。有些灭蚊灯采用4倍压或5倍压整流电路，其基本原理相同，不同的主要是多了几个整流二极管和电容等元件，倍压整流电路的详细工作原理可参考一般电子技术基本原理书刊，这里不再赘述。电子灭蚊灯是利用蚊子具有强烈的趋光趋热特性，以紫外荧光灯发出的光源，引诱蚊虫飞入灭蚊灯而被高压电网触电致死的原理制造成的。其高压电网上的直流高压通常为8001500V，短路电流小于1mA,对正常人没有危险；同时灭蚊灯发出的紫外光可作为夜间柔和光照明之用，一般家用灭蚊灯功耗在28W；所以灭蚊灯是一种体积小、使用方便、耗电省、无毒、无味、无需灭蚊药剂的小家电产品。2.2 元器件的选择脉冲变压器 T 可选用1214英寸黑白电视的行输出变压器。紫外灯管H的功率可选用3W。高压圆形电网需自制，电网可选用 0.5mm左右铁丝在塑料骨架上隔离绕制而成，如图2所示。注意两根铁丝A、B不能有任何接触。否则会造成短路，两者之间的距离以2mm较为合适。3 制作及注意事项本电击灭蚊器除印刷电路板、高压圆形电网需要自制外，其余元件均可买成品组装。制作时灯管装在圆网内，其余元件安装在一个盒子里。若元件良好，安装无误时，接通电源，调节电位器，该电击灭蚊器便能正常工作。虽然本电击灭蚊器电压较高。但电流在微安级，使用安全。即使不慎碰到了。只像针扎一下而已，不必惊慌失措。使用时，插上电源插头，旋转带电源开关的电位器，即可接通电源，继续旋转可听到高压产生，圆形网内的紫外灯管发光。至此，电击灭蚊器即制作成功。不用时，反向旋转电位器即可关断电源。使用时，注意事项如下：(1) 正常使用时应将圆网挂在高处，以便取得良好的灭蚊效果。并防止小孩触摸。(2) 最好在没有其他光源的情况下使用。以免影响灭蚊效果。一般可在就寝后启用。(3) 在关断2分钟内，由于网上电荷未泄放完毕，可能电击人手，故不要触及。(4) 由于紫外线对人体及眼睛有害，故灯管功率不宜过大，不要直视灯管。市场上琳琅满目的灭蚊灯种类繁多，除了电功率大小和紫外荧光灯的数量不同外，其它的区别主要是在外形上。以功率分类，灭蚊灯主要有2、3、4、5、8、10、15、20W 等多种规格，其中家庭大多使用28W的灭蚊灯，对应的房间面积约为1020平方米。以紫外灯管数量分类，通常可分为单管和双管型，也有2管以上的产品，但市场上很少见。家庭大多使用单管灭蚊灯；双管型灭蚊灯则适用于饭馆、旅店、办公室和家庭中面积较大的客厅等场合。双管型灭蚊灯的电功率多在6W以上。有些灭蚊灯还安装了吸蚊风机，当蚊子靠近灭蚊灯时就会被气流吸入灭蚊灯内，从而在一定程度上提高了灭蚊效果。不过这种灭蚊灯价格通常要比普通灭蚊灯贵很多，仅适合要求较高或有特殊需要（如较多用来流动吸蚊等）的用户使用，一般家庭较少应用，目前社会拥有量不多。灭蚊灯的基本结构就是由紫外荧光管、高压电网、印制电路板（主要含有倍压整流电路）和栅栏状塑料外壳等零部件所组成。其中紫外荧光管在塑料外壳内部中心，外围被高压电网包围住，这样当蚊虫因趋光而飞向紫外荧光管时，途中就会被高压电网击毙，从而达到灭蚊目的。如图2所示。220 VKR3 1MC1 0.33F630VH 3WR2 1018k/2W47kWC2 0.047F200VR1 5.112k/4WASCR1A/300VBD2 D1 2N4007图2 灭蚊灯基本结构图4 电子灭蚊灯原理分析4.1 基本结构典型的电子灭蚊灯外部结构如图3所示。由灯架组件和底座两部分组成。灯架组件包括荧光灯管、高压电极、网架和安全护栏。荧光灯管竖直安装在中间，外围采用透明且绝缘性能良好的有机玻璃制作的栅网网架，高压电极平行地绕制在网架上。网架的外围用若干根竖立的有机玻璃棒制成安全防护栏，防护栏与栅网架间保持一定距离，以防使用者不慎碰触栅网而触电。灯架组件安装在底座上，底座上方装有电源开关，电源线从底座后侧接入，整个电路及高压产生元件都安装在底座内部，既美观又安全。图3 电子灭蚊灯外部结构图A4.2 工作原理C3 0.1/630VBKR1N4007100KD2 1N4007C1 0.047 400V5W 灯管C2 0.047 400V图4 电子灭蚊灯电路原理图电子灭蚊灯的典型电路原理如图4所示。图中C1的作用主要是降压，以延长灯管的使用寿命。二极管D1、D2与C2、C3构成倍压整流器，R为限流电阻。按下电源开关K，220V市电通过电容C1加到灯管两端，点亮灯管。同时市电通过限流电阻R加到倍压电路，该电路原理简单，不再赘述。通过倍压整流后C3两端得到约600V电压，此电压接在栅网平行绕制电极A、B上，由于A、B靠得较近，在其间形成一个直流高压电场，飞向灯管的蚊虫一旦碰到，立即被电击死亡。倍压整流电路在一些需用高电压、小电流的地方，常常使用倍压整流电路。倍压整流，可以把较低的交流电压，用耐压较低的整流二极管和电容器，“整”出一个较高的直流电压。倍压整流电路一般按输出电压是输入电压的多少倍，分为二倍压、三倍压与多倍压整流电路。图5是二倍压整流电路。电路由变压器B、两个整流 二极管D1、D2及两个电容器C1、C2组成。其工作原理如下：e2正半周（上正下负）时，二极管D1导通，D2Uc2D1e2-+BUscC1RfzD2图5 二倍压整流电路图截止，电流经过D1对C1充电，将电容Cl上的电压充到接近e2的峰值，并基本保持不变。e2为负半周（上负下正）时，二极管D2导通，Dl截止。此时，Cl上的电压Uc1与电源电压e2串联相加，电流经D2对电容C2充电。如此反复充电，C2上的电压就基本上是了。它的值是变压器电级电压的二倍，所以叫做二倍压整流电路。在实际电路中，负载上的电压Usc=2X。整流二极管D1和D2所承受的最高反向电压均为。电容器上的直流电压Uc1=，Uc2=。可以据此设计电路和选择元件。在二倍压整流电路的基础上，再加一个整流二极管D3和一个滤波电容器C3，就可以组成三倍压整流电路，如图6所示。三倍压整流电路的工作原理是：在C1上的电压被充电到接，C2上的电压被充电到接近。当第三个半周时，D1、D3导通，D2截止，电流除经D1给C1充电外，又经D3给C3充电，C3上的充电电压Uc3。这样，在Rfz上就可以输出直流电压UscUc1iUc3。实现三倍压整流。峰值正的第一个半周和第二个半周与二倍压整流电路相同，即在实际电路中，负载上的电压Rfz整流二极管D3所承妥的最高反向电压也是，电容器上的直流电压为。照这样办法，增加多个二极管和相同数量的电容器，既可以组成多倍压整流D3e2-+-D1C3C2C1D2BRfz图6 三倍压整流电路图电路，当n为奇数时，输出电压从上端取出：当n为偶数时，输出电压从下端取出。必须说明，倍压整流电路只能在负载较轻（即Rfz较大。输出电流较小）的情况下工作，否则输出电压会降低。倍压越高的整疏电路，这种因负载电流增大影响输出电压下降的情况越明显。5 设计总结通过为期一周的课程设计，我深刻体会到了自己知识的匮乏。我深深的感觉到自己知识的不足，自己原来所学的东西只是一个表面性的，理论性的，而且是理想化的。根本不知道在现实中还存在有很多问题。真正的能将自己的所学知识转化为实际所用才是最大的收获，也就是说真正的能够做到学为所用才是更主要的。设计一个很简单的电路，所要考虑的问题，要比考试的时候考虑的多的多。该产品产生的电磁波只有几个赫兹的频率。超声波和红外线的频率也超出了人的听觉范围，且所有电波的功率极小，对人体绝对无害。母蚊于产卵期间，需要吸吮人类或动物之血液以补充其养分，此期间极度不喜欢公蚊靠近，利用此一习性，用公蚊的声音加入超音波内，频率为5000-9000赫兹，可达到驱逐母蚊的目的。设计电路时，要考虑到它的前因后果，用什么样的电路实现什么什么样的功能。另外，还要考虑到电路的可行性，实用性等。本次课程设计要求多学科知识综合应用，锻炼了设计者的动手能力，加深了对各个学科的理解和掌握。通过这次课程设计，不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识。而且提高了我考虑问题，分析问题的全面性以及动手操作能力。使我的综合能力有了一个很大的提高。参考文献1 京文郑友敬主编.技术进步与产业结构一模型M.经济科学出版社.1989 2 戴伏生.基础