新型模拟空调扇电路设计与制作

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摘 要： 作者经过长时间探索与实验，设计出了能在快中低挡循环运行的新型空调扇电路，用户可以根据自己的实际需要，自行设置在某个挡上恒速运转。

关键词： 新型空调扇 电路 功能

夏天天气炎热，空调和电风扇是人们离不开的家用电器，但由于农村人口占绝大多数，空调暂时还没有普及，所以电风扇就成了大多数人避暑的主要电器设备。

为了使电风扇达到空调风的效果，我经长期的探索与实验，设计出了新式的模拟空调风电路。

一、新型空调扇电路能实现的功能

新型空调扇电路可以实现电风扇电机在快、中、慢、空挡上自动循环工作。即在快挡上工作5S（此时间是可调的），自动地跳到中挡工作5S（此时间是可调的），再自动跳到低挡上工作5S（此时间是可调的），然后自动跳到空挡上5S（此时间是可调的），再次自动跳到快挡上工作，如此循环，周而复始地运行，这样就能达到较好的空调风效果。本电路还具有用户根据自己的需要自己设置的功能。即如果用户不想让风扇在快、中、慢、空挡间循环运行，就可以通过设置，固定在某一挡上运行。这种这电风扇不仅具有普通电扇的一直工作快、中或慢挡的功能，而且具有自动换挡的模拟空调风功能。

二、电路的设计思路

新型自然风模拟电路流程方框图

6.8V直流电源为各个电路模块供电。以555定时器为核心的秒脉冲发生器产生秒脉冲信号作为以74LS194为核心的环形移位寄存器触发时钟脉冲，使环形移位寄存器在每一个时钟脉冲到来之后，依次移位一次，移位寄存器依次输出高电平控制继电器驱动电路，使相应的继电器吸合，接通风扇电机的某一个挡，如此循环接通，电机就产生了空调风。

三、实际电路的工作原理及功能分析

1.电源电路

（1）电路功能：为各电路模块提供6.8V的直流电压。

（2）电路构成：电源电路由变压器T■、桥式整流电路、滤波电容C■、以Q■为核心的稳压电路组成。

（3）工作原理：220V交流电进入变压器T■输出12V交流电，经四个二极管组成的桥式整流成脉动直流电，经电容C■滤波成比较平滑的直流电，再经过由稳压二极管D■和三极管Q■组成稳压电路，稳压在6.8V左右（因为Q■的基极电位被稳压二极管稳压在7.5V，由射极输出，在发射结形出了大约0.7V压降，所以输出大约为6.8V）输出到各个模块电路。

2.秒脉冲发生电路

（1）电路功能：产生秒脉冲，作为后级的触发时钟脉冲。

（2）电路构成：电路由LM555定时集成电路，充电回路R■、D■、R■的滑动变阻器、电阻R■、定时电容C■，放电回路D■、R■滑动变阻器、R■，输出电阻R■，抗干扰电容C■组成。

（3）工作原理：在电路刚接通电源时，由于C■还未充电，因此6、2脚为低电平，则3脚输出高电平。这时555集成块内部集电极接7脚，发射极接1脚的（即接地）三极管截止，电源通R■、D■、R■、R■对电容C■充电，（由于二极管具有单向导电性，充电回路与放电回路都各自只有一条）电路进入暂稳态。

555定时器振荡波形图

秒脉冲发生器电路图

在暂稳态期间，随着电容C■的充电，6、2脚电位不断升高，当大于2/3电源电压时，3脚输出低电平，同时集成块内部的三极管导通，电容C■通过R■、R■、D■、集成块7脚和1脚放电，电路进入另一个暂稳态。在这一暂态期间，随着电容C■放电，6、2脚电位下降。当其下降至电源电压的1/3时，3脚输出高电平，电路发生了自动翻转。与此同时，555集成电路内部的三极管截止，电源又通过上述充电回路充电，重复上述充电过程，如此反复，形成多谐振荡，连续输出秒脉冲（如555定时器振荡波形图）。由于电容充电与放电都具有独立的回路，因此充电与放电的各自时间常数（充电时间常数t1≈0.7（R■+R■+R■）·C■，放电时间常数t■≈0.7（R■+R■）·C■），可以在较大的范围内各自调整。C■是抗干扰电容。

3.环形移位电路

（1）电路功能：在时钟脉冲的作用下，使输出端Q■Q■Q■Q■Q■……依次为高电平（只有一个高电平，其余三个均为低电平）。可以根据用户的需要，使寄存器处于保持状态，即定在某一个挡上不再移动。

（2）电路构成：电路主要由集成电路74LS194和两个单刀双掷开关组成。

（3）工作原理：1脚复位端接高电平，2脚DRS是右移输入端接反馈端Q■，3、4、5、6脚作为并行数据输入端，3脚接高电平（接电源），4、5、6接低电平（接地），即ABCD=1000，在控制端S■S■（10脚和9脚）=11（即两单刀双掷开关S■、S■都接高电平时），当时钟脉冲的上升沿出现时，寄存器把并行输入数据1000传送输出端，使QAQBQCQD=1000。工作时，使S■S■=01，于是74LS194处于右移工作方式，而且D■=Q■，即串行输入端D■的输入状态随Q■输出状态而串行变化。

环形移位寄存器电路

4.继电器驱动电路

（1）电路功能：轮流接通快、中、慢挡，使电扇处于快、中、慢挡循环接通状态。

（2）电路构成：电路主由三个驱动三极管、三个继电器和三个续流二极管组成，还有附加电路，并接在继电器并关上的阻容串联电路，用于吸收当开关断开时的冲击电流。在此电路中没有画出。

继电器驱动电路及电动机内部接线图

（3）工作原理：当移位寄存器输出端Q■为高电平时，其余输出端均为低电平，三极管Q■饱和导通，继电器K■得电吸合，开关K■闭合，使电风扇快挡接通，处于快速运行状态；当Q■为高电平时，其余输出端均为低电平，三极管Q■饱和导通，继电器K■得电吸合，开关K■闭合，使电风扇中挡接通，处于中速运行状态；同理，当Q■为高电平时，其余输出端均为低电平，三极管Q■饱和导通，继电器K■得电吸合，开关K■闭合，使电风扇低挡接通，处于低速运行状态；当Q■为高电平时，其余输出端均为低电平，三个开关均不闭合，所以电风扇电机处于断电状态，由于惯性电扇处于减速状态，等待下一轮通电。

总之，新型空调扇电路可以让用户随心所欲，是一种人性化设置。

参考文献：

[1]陈其纯.电子线路.高等教育出版社，2006.

[2]王毓银.脉冲与数字电路.高等教育出版社，1994.