臭氧发生器课程设计 数电

一、设计电路的结构和框图

由于臭氧比空气重，在正常使用时一般将发生器放置在比较高的位置，为方便使用，需要增加遥控切换电路。

其设计框图如下：

二、臭氧发生器主电路设计

1．主电路由三部分组成：

①震荡电路，要求震荡频率f为20~30KHz。

②功率放大电路。

③升压变压器，将输出电压变到3000V，供给放电器件。这里规定采用

电压比为10：3000的高频变压器。

采用高电压下尖端放电或陶瓷沿面放电技术产生臭氧，可以提高效率。本设计实例规定采用200mg/h的陶瓷放电器件，型号为N-20。采用小型风机将产生的臭氧从机器内排出。

2.控制电路设计

⑴“清新”方式：控制震荡器工作5min，停止30min，如此交替。

⑵“消毒”方式：控制震荡器连续工作1h后，停止工作。

⑶两挡的切换用遥控器控制操作（或用开关手动操作）。

3遥控电路设计

a控制“清新”、“消毒”两挡遥控切换。

b简单的切换状态显示。

4电源电路设计

本设计供电电源的电压为交流220V，功率不超过20W。

三、单元电路设计

1.震荡及功率放大电路

ƒ=1.44/(R1+2R2+C1)

2.“清新”控制电路

“清新”控制电路根据要求采用占空比1：7的多谐振荡器，即5min输出高电平，30min输出低电平，交替循环。可以采用多种方法实现，这里采用555定时器和电阻R1、R2及二极管D1、D2组成震荡电路，如图1.32所示。刚通电时，由于C1上的电压不能跃变，即2脚起始为低电平，555定时器置位，3脚呈高电平。晶体管T饱和导通，继电器KA线圈通电，其动合触点闭合，可以接通高频震荡器和功放电源，电路工作，生成臭氧。此后通过R1、D1对C1充电，通电时间为t充。

当C1上的电压充到电平2/3Vcc时，555定时器复位，3脚转呈低电平，三极管T截止，KA线圈失电，动合触点复位断开，停止发出臭氧。在3脚为低电平后，C1通过D2、R1及555定时器内部的放电管放电，放电时间为：t放。

另外，R3为基极限流，D3并联在KA线圈两端，可以在三极管T关断时，形成续流通路，避免晶体管上出现高电压造成击穿，起到保护作用。

3．“消毒”控制电路

“消毒”控制电路为单稳延时电路，采用555定时器组成单稳态电路是比较方便的，如图1.33所示。单稳态电路的暂态过程为1h，555定时器的2脚要求低电平触发，因此加了一级晶体管反相器。T1基极通过微分电路加入高电平时刻555定时器触发，3脚输出高电平（暂态），1h后则翻转为低电平（稳态）。单稳态的暂态时间为t。

4．控制电路

图1.34 遥控电路

控制电路多设计要求不高，即可=借用现有的电路和环节稍加改造即可，如图1.34所示。其中上图所示的为发射器，以555定时器为核心，组成多谐振荡器，按下按钮S，从IC1的3脚输出的脉冲电平驱动红外发射器LED发出红外脉冲信号。下图所示的是接收器，红外接收管D1是与红外发射管LED配套的，D1将接收到的红外光脉冲变成电信号，经T1放大触发IC2。IC2是声控集成电路，型号为BH-SK-2。它工作于双稳态模式，受触发后12脚输出高电平，使T2饱和导通，继电器KA线圈通电。再按一下发射器按钮S，则IC2内的触发器翻转，

输出低电平，使T2截止，KA线圈失电。这样，就可以通过KA控制“清新”、“消毒”的切换。

四、元件的选择

本设计中震荡、功放、升压和放电部分选用IC555组成多谐振荡器。

1.电路组成

由图12.4可以看出，555定时器电路可分成电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器、放电管和缓冲器。

⑴．电阻分压器

由3个5KΩ的电阻组成，为电压比较器C1和C2提供基准电压。

⑵．电压比较器

图3-1中C1和C2为电压比较器。当U+>U-时，Ucc输出高电平，反之则输出低电平。CO为控制电压输入端。当CO悬空时，UR1=2/3Ucc，UR2=1/3Ucc。当CO=Uco 时，UR1=Uco，UR2=1/2Uco，TH称为低触发端。

⑶．基本RS触发器、

由G1和G2构成基本RS触发器。R是低电平有效的复位输入端。正常工作时，必须使R处于高电平。

⑷．放大管V

V是集电极开路的三极管。相当于一个受控电子开关。输出为0时，V导通，输出为1时，V截止。

⑸．缓冲器

缓冲器由G3和G4构成，用于提高电路的负载能力。

2．工作原理

TH接至反相输入端，当UTH>UR2时，Uc1输出低电平，使触发器置0，故称为高触发端（有效时置0）；

TR接至同相输入端，当UTR

3．555定时器的应用举例

555定时器是一种用途很广的集成电路，除了能构成施密特触发器（555定时器构成的施密特触发器的电路及工作波形如图12.5所示）、单稳态触发器和多谐振荡器以外，还可以接成这种应用电路。读者可参阅有关书籍或自行设计出所需的电路。

图12.5 555定时器构成的施密特触发器的电路及工作波形

⑴．构成施密特触发器

施密特触发器具有回差特性：上升过程和下降过程有不同的转换电平UT+和UT-。如何与555定时器发生联系？内部比较器有两个不同的基准电压UR1和UR2。如果在UIC加上控制电压，则可以改变电路的UT+和UT-。

⑵．构成单稳态触发器

555构成单稳态触发器的电路及工作波形如图12.6所示。构成单稳态触发器思路：外触发→自动返回。

①得到负脉冲。

外触发：使高触发置0端TH有效→暂稳态0。

自动返回：通过电容C的充放电使高触发置0端TH有效→稳态1。

②得到正脉冲。

外触发：使低触发置1端TR有效→暂稳态1。

自动返回：通过电容C的充放电使高触发置0端TH有效→稳态0