安徽三联学院

学 年 论 文

全自动电热水器

专    业：电气工程及其自动化 

姓    名：   黄礼辉       

学    号：   1002186       

指导老师：   郑  洋       

20##年2月25日

信息与通信技术系

【摘要】随着人们生活水平的提高，越来越多的人们希望追求更高的生活享受。因此能够在寒冷的冬天随时随地用上热水已成为人们迫需要的一种享受。电热水器是我国近年来产量增长最快的家电产品之一,其质量好坏与自动化操作关系到广大用户的切身利益。电热水器出厂前必须经过严格的电气安全、节能、老化试验等,以保证各项参数指标符合国内外有关标准要求,如果沿用传统的人工逐项测试或部分自动测试,不仅工作量大、周期长、效率低,而且常常会因为引入人为因素而影响测量的准确性。而且在使用过程中的能否有效的自动进水加热以及保温和自动保证一定容量的水都是用户有良好体验的一部分。

关键词：全自动，热水，保温

【Abstract】along with the improvement of people's living standard, more and more people want to pursue more enjoyment of life. Therefore, in the cold winter whenever and wherever possible for hot water has been forced to enjoy a need. Electric water heater is the fastest growing household electrical appliances production in China in recent years, its quality and automation operation related to the vital interests of the majority of users. Electric water heater must pass strict electrical safety, energy saving, aging test, to ensure that the parameters are in accordance with relevant international and domestic standards, if using traditional artificial test or automatic test, not only the heavy workload, long cycle, low efficiency, and often because of the introduction of man-made factors affecting the accuracy of measurement. But in the process of use can automatic water efficient heating and heat preservation and automatic guarantee capacity of water are part of a good user experience.

第一章绪论

1.1 引言

1.2  可编程控制器的特点

1.3  PLC的应用领域

1.4  PLC的设计步骤

1.4.1 硬件设计

1.4.2软件设计

第二章  电梯控制的原理与实现

2．1 电梯控制系统构成

2．2 电梯的工作原理及功能要求

2．2．1 变频调速回路

2．2．2 输入输出回路

第三章  电梯控制系统设计

3．1 控制系统硬件设计

3．2 输入输出点分配

3．3 控制系统程序设计

3．3．1电梯初始化

3．3．2指层控制

3．3．3开关门控制

3．3．4轿内指令控制

3．3．5厅外呼叫控制

3．3．6电梯的选层上、下行控制

3．3．7电梯的运行控制

3．3．8抱闸、泊梯、超重控制

第四章 系统整体调试

4.1硬件安装.

4.2 软件调试

结束语
第一章  绪 论

1.1课题研究背景

    一、我国电力供需概况  

    我国的电力工业主要以火电和水电组成，其余为核电和风力发电等。20##年底发电装机容量达到6.22亿千瓦，同比增长20.3%。其中，火电设备容量为48405万千瓦，占全国发电设备总容量的77.82%，同比增长24.45%;水电设备容量为12857万千瓦，占全国发电设备总容量的20.67%，同比增长11.8%;核电设备容量为785万千瓦，占全国发电设备总容量的1.26%，同比增长14.76%。20##年12月4日华电邹县电厂7号100万千瓦超超临界机组正式投产发电，标志着全国发电装机容量突破6亿千瓦。  
　　20##年全年基建新投产装机10117万千瓦，共投产单机60万千瓦及以上机组70台，总容量4341万千瓦，占当年投产总量的42.9%。截止到20##年底，我国风电设备容量还不到100万千瓦，但20##年新增风电设备装机容量就突破90万千瓦，年底风电装机容量达到187万千瓦，同比增长76.7%，是中国风电史上之最。  
　　“十五”以来，我国经济逐步步入高速增长时期，经济结构“重型化”趋势更加突出，对电力的需求也就更加高涨，造成近几年全国发供电量始终保持高速增长的态势。全社会用电量已经从20##年的13466亿千瓦时增长到20##年的28248亿千瓦时，年均增长13.14％，高于“十五”期间增长率12.97％，更远高于“九五”时期的6.4％。

　二、我国发电能源消费以煤炭为主  
　　  电力行业是资源、能源密集型产业。无论电源和电网，在建设和生产运营中都需要占用和消费大量资源，包括土地、水资源、环境容量以及煤炭、石油、燃气等各类能源。中国发电能源消费以煤炭为主，目前煤炭在火力发电能源构成中占95%以上。20##年全国发电用煤约11.56亿吨，占全国煤炭消费总量的52.8%,占全国一次能源消费量的比重基本维持在38%左右，占全国终端能源消费总量的比重基本维持在18%左右。20##年我国电煤供热机组和燃煤机组用煤占全国煤炭总量的52%,即煤炭产量的一半用于发电。  
　　中国发电燃油消费量已由1980年的1600万吨下降到1995年的1000万吨左右，1995年-20##年期间，除1997年发电燃油量回升到1600万吨以外，其他年份均维持在1000万吨左右。“十五”后期，由于电力短缺，一些小型燃油机组投入运行，致使20##年发电燃油量回升到近1400万吨。  
　　1980年中国发电燃气消费量仅21亿立方米，1990年增加到近97亿立方米，10年间年平均增长16%。20##年-20##年发电燃气量继续以年均23%的速度增长，20##年消费量为450亿立方米

1.2课程设计的内容

     自锁式拉线开关的优点,现在农村普遍还是应用拉线式开关，所以自锁式拉线开关还是有很大的应用前景的。虽然说自锁式拉线开关只能节省很少很少的电量，但是基少成多，所以为了更好的节省，我认为这样的小细节我们不应该放过应该抓住这个小问题，解决大问题。

第二章、 各个电路元件的介绍

2.1.电路图中各个元件                                                                      
     主要应用的原件有：主从JK触发器,电容，与门电路，发光二极管，三极管（VT9013），色辨电阻，稳压二极管，开关若干。

        第三章自锁式拉线开关所应用的原件

3.1自锁式拉线开关电路图

3.2.1、二极管所应用的型号及其工作状况

一：普通二极管

   二极管的英文是diode。二极管的正.负二个端子,正端称为阳极,负端称为阴极。晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。

二：稳压二极管的识别判断及稳压原理

   a:稳压二极管的识别

1.在电路中稳压二极管的识别:稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：ZD1表示编号为1的稳压管。

2.稳压二极管的识别_正负极识别

从外形上看，金属封装稳压二极管管体的正极一端为平面形，负极一端为半圆面形。塑封稳压二极管管体上印有彩色标记的一端为负极，另一端为正极。对标志不清楚的稳压二极管，也可以用万用表判别其极性，测量的方法与普通二极管相同，即用万用表R×1k档，将两表笔分别接稳压二极管的两个电极，测出一个结果后，再对调两表笔进行测量。在两次测量结果中，阻值较小那一次，黑表笔接的是稳压二极管的正极，红表笔接的是稳压二极管的负极。

3.稳压二极管的识别_色环稳压二极管识别

色环稳压二极管国内产品很少见，大多数来自国外，尤其以日本产品居多。一般色环稳压二极管都标有型号及参数，详细资料可在元件手册上查到。而色环稳压二极管体积小、功率小、稳压值大多在10V以内，极易击穿损坏。色环稳压二极管的外观与色环电阻十分相似，因而很容易弄错。色环稳压二极管上的色环代表两个含义：一是代表数字，二是代表小数点位数（通常色环稳压二极管都是取一位小数，用棕色表示。也可理解为倍率即：×10（的－1次方），具体颜色对应的数字同色环电阻）.

4. 稳压二极管的识别_稳压二极管与普通整流二极管的区分。

首先利用万用表R×1K挡，按把被测管的正、负电极判断出来。然后将万用表拨至R×10K挡上，黑表笔接被测管的负极，红表笔接被测管的正极，若此时测得的反向电阻值比用R×1K挡测量的反向电阻小很多，说明被测管为稳压管；反之，如果测得的反向电阻值仍很大，说明该管为整流二极管或检波二极管。这种识别方法的道理是，万用表R×1K挡内部使用的电池电压为1.5V，一般不会将被测管反向击穿，使测得的电阻值比较大。而R×10K挡测量时，万用表内部电池的电压一般都在9V以上，当被测管为稳压管，切稳压值低于电池电压值时，即被反向击穿，使测得的电阻值大为减小。但如果被测管是一般整流或检波二极管时，则无论用R×1K挡测量还是用R×10K挡测量，所得阻值将不会相差很悬殊。注意，当被测稳压二极管的稳压值高于万用表R×10K挡的电压值时，用这种方法是无法进行区分鉴别的。

b:稳压原理

稳压二极管的特点就是反向通电尚未击穿前，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。

稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：ZD5表示编号为5的稳压管

三：发光二极管

发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应接电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极。小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。

它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。

发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。

3.2.2整流电路

   桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连接成“桥”式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。桥式整流电路的工作原理如下：v1为正半周时，对D1、D3和方向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成e2、Dl、R 、D3通电回路，在Rfz ，上形成上正下负的半波整流电压，v1为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成v1、D2 、D4通电回路，同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。

如此重复下去，结果在Rfz ，上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半.

3.2.3电容的工作原理及其作用

a工作原理

从某种意义上说，电容器有点像电池。尽管两者的工作方式截然不同，但它们都能存储电能。如果您已经阅读过电池工作原理，那么您应该知道，电池有两个电极。在电池内部，化学反应使一个电极产生电子，另一个电极吸收电子

   b电容的作用

    电容器的基本作用就是充电与放电，但由这种基本充放电作用所延伸出来的许多电路现象，使得电容器有着种种不同的用途，例如在电动马达中，我们用它来产生相移; 在照相闪光灯中，用它来产生高能量的瞬间放电等等; 而在电子电路中，电容器不同性质的用途尤多，这许多不同的用途，虽然也有截然不同之处，但因其作用均来自充电与放电。下面是一些电容的作用列表：

1耦合电容：用在耦合电路中的电容称为耦合电容，在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路，起隔直流通交流作用。

2滤波电容：用在滤波电路中的电容器称为滤波电容，在电源滤波和各种滤波器电路中使用这种电容电路，滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除。

3退耦电容，用在退耦电路中的电容器称为退耦电容，在多级放大器的直流电压供给电路中使用这种电容电路，退耦电容消除每级放大器之间的有害低频交连。

4高频消振电容：用在高频消振电路中的电容称为高频消振电容，在音频负反馈放大器中，为了消振可能出现的高频自激，采用这种电容电路，以消除放大器可能出现的高频啸叫。

5谐振电容：用在LC谐振电路中的电容器称为谐振电容，LC并联和串联谐振电路中都需这种电容电路。

6旁路电容：用在旁路电路中的电容器称为旁路电容，电路中如果需要从信号中去掉某一频段的信号，可以使用旁路电容电路，根据所去掉信号频率不同，有全频域（所有交流信号）旁路电容电路和高频旁路电容电路。

7中和电容：用在中和电路中的电容器称为中和电容。在收音机高频和中频放大器，电视机高频放大器中，采用这种中和电容电路，以消除自激。

8定时电容：用在定时电路中的电容器称为定时电容。在需要通过电容充电、放电进行时间控制的电路中使用定时电容电路，电容起控制时间常数大小的作用。

9积分电容：用在积分电路中的电容器称为积分电容。在电视场扫描的同步分离级电路中，采用这种积分电容电路，以从行场复合同步信号中取出场同步信号。

10尖顶触发信号，采用这种微分电容电路，以从各类（主要是矩形脉冲）信号中得到尖顶脉冲触发信号。

11补偿电容：用在补偿电路中的电容器称为补偿电容，在卡座的低音补偿电路中，使用这种低频补偿电容电路，以提升放音信号中的低频信号，此外，还有高频补偿电容电路。

12自举电容：用在自举电路中的电容器称为自举电容，常用的OTL功率放大器输出级电路采用这种自举电容电路，以通过正反馈的方式少量提升信号的正半周幅度。

13分频电容：在分频电路中的电容器称为分频电容，在音箱的扬声器分频电路中，使用分频电容电路，以使高频扬声器工作在高频段，中频扬声器工作在中频段，低频扬声器工作在低频段。

3.2.4触发器所应用的型号（型号）

集成JK触发器的产品较多，以下介绍一种比较典型的高速CMOS双JK触发器HC76。该触发器内含两个相同的JK触发器,它们都带有预置和清零输入,属于负跳沿触发的边沿触发器,其逻辑符号和引脚分布所示。其功能表如表所示。如果在一片集成器件中有多个触发器，通常在符号前面(或后面)加上数字，以表示不同触发器的输入、输出信号，比如C1与1J、1K同属一个触发器。

综上所述

对主从JK 触发器归纳为以下几点：

1.主从JK触发器具有置位、复位、保持（记忆）和计数功能；

2.主从JK触发器属于脉冲触发方式，触发翻转只在时钟脉冲的负跳变沿发生；

3.不存在约束条件，但存在一次变化现象。

4.产生一次变化的原因是因为在CP=1期间，主触发器一直在接收数据，但主触发器在某些条件下（Q=0，CP=1期间J端出现正跳沿干扰或Q=1，CP=1期间K端出现正跳沿干扰），不能完全随输入信号的变化而发生相应的变化，以至影响从触发器 状态与输入信号的不对应。

从特征可以知道JK触发器是功能，具有置0、置1、保持和翻转四个功能。

JK触发器的特征表.

当CP=0时，主触发器状态不变，从触发器输出状态与主触发器的输出状态相同。
    S当CP=1时，输入J、K影响主触发器，而从触发器状态不变。当CP从1变成0时，主触发器的状态传送到从触发器，即主从触发器是在CP下降沿到来时才使触发器翻转的。
    下面分四种情况来分析主从型JK触发器的逻辑功能。
  (1) J= l，K= l
  设时钟脉冲到来之前(CP=0)触发器的初始状态为0。这时主触发器的R=K=0，S=J=1，时钟脉冲到来后(CP=l)，主触发器翻转成1态。当CP从1下跳为0时，主触发器状态不变，从触发器的R=0，S=1，它也翻转成1态。反之，设触发器的初始状态为1。可以同样分析，主、从触发器都翻转成0态。
  可见，JK触发器在J=1，K=1的情况下，来一个时钟脉冲就翻转一次，即=,具有计数功能。
  (2) J=0，K=0
  设触发器的初始状态为0，当CP=1时，由于主触发器的R=0，S=0，它的状态保持不变。当CP下跳时，由于从触发器的R=1，S=0，它的输出为0态，即触发器保持0态不变。如果初始状态为1，触发器亦保持1态不变。
  (3) J=1，K=0
  设触发器的初始状态为0。当CP=l时，由于主触发器的R=0，S=1，它翻转成1态。当CP下跳时，由于从触发器的R=0，S=1。也翻转成1态。如果触发器的初始状态为1，当CP=1时，由于主触发器的R=0，S=0，它保持原态不变；在CP从1下跳为0时，由于从触发器的R=0，S=1，也保持1态。
  (4) J=0，K=1
  设触发器的初始状态为1态。当CP=1时，由于主触发器的R=1，S=0，它翻转成0态。当CP下跳时，从触发器也翻转成0态。如果触发器的初始状态为0态，当CP=1时，由于主触发器的R=0，S=0，它保持原态不变；在CP从1下跳为0时，由于从触发器的R=1，S=0，也保持0态。

3.3自锁式拉线开关的控制

   

总结

从最初的选题，开题到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。

通过这次实践，我了解了门电路，稳压二极管的应用，熟悉了触发器的应用，锻炼了实践能力，培养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对我专业知识的一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。

在这些学期中收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的能力，懂得了许多经验是前人不懈努力的结果。同时，仍有很多课题需要后辈去努力去完善。

但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解等等。这次实践是对自己大学三年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。

           参考文献
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