电工电子课程设计任务书(家庭电路模拟)要点

广东石油化工学院电工电子实验中心

题目：家庭照明电路设计

班级: 装控11-3

学号: 11024100347

姓名:

指导教师: 莫琦

时间: 2013/3/4-2013/3/11

目录

（1）设计的目的……………………………..。（2）所设计产品的功能、要求……………..。（3）设计的总体思路………………………...。（4）电路的功能框图………………………...。（5）各部分电路元件选择、元件

计算、关键元件说明、电路说明……...。（6）绘制完整的电路原理图…………………。（7）总结………………………………………。

一，设计目的

1、理解家庭电路的基本原理，巩固和加深在电工课程中所学的

理论知识和实践技能。

2、学会查阅相关手册和资料，了解照明电灯的相关知识，培养

独立分析与解决问题的能力。

3、掌握常用电子电路的一般设计方法，学会使用常用电子元器

件,正确开绘制电路图。

4、掌握平面图的正规设计与应用。

5、认真写好总结报告，培养严谨的作风与科学态度，提高我们

从实践中提高的能力。

二，家庭照明电路组成部分的功能、安装要求

1、电能表

电能表的作用是测量电路消耗了多少电能，计量每单位消耗的电能值，也就是度或者千瓦时，电能表常见的有感应式机械电度表和电子式电能表。

感应式机械电度表其工作原理为：根据电磁感应原理，电表通电时，在电流线圈和电压线圈产生电磁场，在铝盘上形成转动力矩，通过传动齿轮带动计度器计数，电流电压越大，转矩越大，计数越快，用电越多。铝盘的转动力矩与负载的有功功率成正比。

电子式电度表是利用电子电路/芯片来测量电能；用分压电阻或电压互感器将电压信号变成可用于电子测量的小信号，用分流器或电流互感器将电流信号变成可用于电子测量的小信号，利用专用的电能测量芯片将变换好的电压、电流信号进行模拟或数字乘法，并对电能

进行累计，然后输出频率与电能成正比的脉冲信号；脉冲信号驱动步进马达带动机械计度器显示，或送微计算机处理后进行数码显示。

在安装电能表时，进户电源线在允许的范围内线径越大越好，有条件建议使用单相电缆。必须安装在户外。进户电源线必须套绝缘管。下列场合不允许安装电能表，在易燃易爆的危险场所；有腐蚀性气体或高温的危险场所；有磁场影响及多灰尘的地方。

2、闸刀

闸刀开关是一种手动配电电器。主要用来隔离电源或手动接通与断开交直流电路，也可用于不频繁的接通与分断额定电流以下的负载，如小型电动机、电炉等。闸刀刀开关是最经济但技术指标偏低的一种刀开关。闸刀开关也称开启式负荷开关。

使用闸刀开关时应注意要将它垂直的安装在控制屏或开关扳上，不可随意搁置；进线座应在上方，接线时不能把它与出线座搞反，否则在更换熔丝时将会发生触电事故；更换熔丝必须先拉开闸刀，并换上与原用熔丝规格相同的新熔丝，同时还要防止新熔丝受到机械损伤；若胶盖和瓷底座损坏或胶盖失落，闸刀开关就不可再使用，以防止安全事故。

3、漏电开关

漏电保护主要作用是解决漏电问题（相线流出多少电流，中性线就要回来多少电流，一旦有电流缺失，比如人体触电，电流通过人体流到地上的时候，一般超过30毫安，漏电保护器就会工作，切断电源，从而杜绝了电流对人体伤害），但是一般专用的漏电保护开关是不起过载保护用的（现在大多带过载保护）。当电流超过一定的电流的时候自身会发热，（利用双金属片受热弯曲的道理）导致开关里面的脱扣装置脱扣，从而切断电源，保护电路不因过大的电流而烧毁！同时也起到保护电路的作用。

漏电开关的动作原理是：在一个铁芯上有两个组：一个输入电流绕组和一个输出电流绕组，当无漏电时，输入电流和输出电流相等，在铁芯上二磁通的矢量和为零，就不会在第三个绕组上

感应出电势，否则第三绕组上就会感应电压形成，经放大去推动执行机构，使开关跳闸。

漏电保护器工作原理：正常工作时电路中除了工作电流外没有漏电流通过漏电保护器，此时流过零序互感器(检测互感器)的电流大小相等，方向相反，总和为零，互感器铁芯中感应磁通也等于零，二次绕组无输出，自动开关保持在接通状态，漏电保护器处于正常运行。当被保护电器与线路发生漏电或有人触电时，就有一个接地故障电流，使流过检测互感器内电流量和不为零，互感器铁芯中感应出现磁通，其二次绕组有感应电流产生，经放大后输出，使漏电脱扣器动作推动自动开关跳闸达到漏电保护的目的。

4、熔断器

熔断器也被称为保险丝，它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。熔断器其实就是一种短路保护器，广泛用于配电系统和控制系统，主要进行短路保护或严重过载保护。

熔断器以金属导体作为熔体而分断电路的电器，串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统、各种电工设备以及家用电器都起到了一定的保护作用。具有反时延特性，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。因此，在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。熔断器主要由熔体、外壳和支座 3 部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。

在使用熔断器时要注意，熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性相适应，考虑到可能出现的短路电流，选用相应分断能力的熔断器；熔断器的额定电压要适应线路电压等级，熔断器的额定电流要大于或等于熔体额定电流；线路中各级熔断器熔体额定电流要相应配合，保持前一级熔体额定电流必须大于下一级熔体额定电流；熔断器的熔体要按要求使用相配合的熔体，不允许随意加大熔体或用其他导体代替熔体。

5、电线

照明电路里的两根电线，一根叫火线，一般为红色或黄色或绿色；另一根则叫零线，一般为蓝色或黄色；此外还有地线，一般为黄绿色或黑色。

火线和零线的区别在于它们对地的电压不同：火线的对地电压等于220V；零线的对地的电压等于零（它本身跟大地相连接在一起的）。所以当人的一部分碰上了火线，另一部分站在地上，人的这两个部分之间的电压等于220V，就有触电的危险了。反之人即使用手去抓零线，如果人是站在地上的话，由于零线的对地的电压等于零，所以人的身体各部分之间的电压等于零，人就没有触电的危险。

火线是照明电路里的对地电压等于220V的线，用家用试电笔可以测试出来。零线是变压器中性点引出的线路，与相线构成回路对用电设备进行供电，通常情况下，零线在变压器中性点处与地线重复接地，起到双重保护作用。

接地是电器设备安全技术中最重要的工作，应该认真对待。那种不加考虑随意接地的做法常常会给计算机设备造成不良的后果，严重时会烧毁整个设备应用系统，甚至造成人身伤害。正确接地可提高整个系统的抗干扰能力

在连接导线时千万不要将零线端和定位用的地线端连在一起，因为有的设备采用二线插头，如果设备的电源火线、零线接反或使用中插错位置，必将造成火线、零线短路，烧坏设备，造成不可弥补的损失。因此，即使家里或单位的三线插座中没有接地，也最好使用三线电源插头和三线插座。交流电源线分为零线和火线。零线总是与大地的电位相等（但并不是说大地的电位就一定低），火线与零线保持呈正弦振荡式的压差。因为人在自然状态下与大地是零电位差的，所以一般情况下，人接触零线是不会被电击的。用电器把外壳与地线连接（接地）就可以保护人不触电，就是这个原因。所以，火线与零线接反，会埋下用电安全隐患，一般要严格区分。

6、电灯开关

开关的词语解释为开启和关闭。它还是指一个可以使电路、使电

流中断或使其流到其他电路的电子元件。最常见的开关地让人操作的机电设备，其中有一个或数个电子接点。接点的“闭合”表示电子接点导通，允许电流通过；开关的“开路”表示电子接点形成开路，不允许电流通过。

按其控制方式可分为单控开关、双控开关、多控开关和延时开关。家居常用开关多为单控开关和双控开关。单控开关相对简单，一个开关控制一个或一组用电器，而与其它线路上的用电器无关。而双控开关能在两个不同位置控制同一个用电器，在某些场所（如步行楼梯间内，酒店等）特别实用。

现家用电灯开关大多是墙壁开关，墙壁开关就是安装在墙壁上使用的电器开关，是一种家居装饰功能用品，是用来接通和断开电路使用的家用电器。

开关上有三个孔的那是可以用于接双连控制的开关，如果不接双连控制，就是这个开关来控制灯，那接法是：电源火线接开关的两边的任意一个接线端，开关中间的接线端是接到通往灯上的“火线控制”（输出）线，电路的零线是直接接到灯上的另外一个接点上的，不由开关控制。家用的照明灯开关内是不能接零线的，如果接零线，那会在关了开关后灯上仍然有电，如果是火线和零线都进入开关，那在开关闭合时将发生线路短路现象，发生危险。

7、电灯

照明电光源一般分为白炽灯、气体放电灯和其他电光源三大类。家庭常用的电灯为白炽灯。普通白炽灯即一般常用的白炽灯泡特点：显色性好（Ra＝100）、开灯即亮、可连续调光、结构简单、价格低廉，但寿命短、光效低。白炽灯是将电能转化为光能的，以提供照明的设备。其工作原理是：电流通过灯丝时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000摄氏度以上，灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。灯丝的温度越高，发出的光就越亮。故称之为白炽灯。

灯具安装最基本的要求是必须牢固。室内安装壁灯、床头灯、台灯、落地灯、镜前灯等灯具时，高度低于24m及以下的，灯具的金属

外壳均应接地可以保证使用安全。卫生间及厨房装矮脚灯头时，宜采用瓷螺口矮脚灯头。螺口灯头的接线、相线（开关线）应接在中心触点端子上，零线接在螺纹端子上。台灯等带开关的灯头，为了安全，开头手柄不应有裸露的金属部分。装饰吊平顶安装各类灯具时，应按灯具安装说明的要求进行安装。灯具重量大于3kg时，应采用预埋吊钩或从屋顶用膨胀螺栓直接固定支吊架安装（不能用吊平顶吊龙骨支架安装灯具）。从灯头箱盒引出的导线应用软管保护至灯位，防止导线裸露在平顶内。吊顶或护墙板内的暗线必须有阻燃套管保护。

8、插座

插座是我们接触频繁的电路终端，插座电路用漏电保护开关的话，最大限度上保证了人体安全！而且插座线路都分几路走线，一旦一路有问题，其他电路上的插座都还可以正常工作！照明线路一旦有问题的话，我们接在插座上的台灯或落地灯，都还能正常工作，不会让屋里漆黑一片，给照明电路的检修还能提供方便！

安装插座时应尽量靠墙边，插座有两孔插座和三孔插座之分，按照施工规范的要求，必须是左零右相上地（三孔）。在装修过程中，插座的数量、位置、高度以及承载电流大小等诸多因素都需要根据今后的使用仔细考虑，以免使用中不顺手甚至出危险。另外，插座的安装位置也很重要。一般情况下，插座尽可能靠墙边安装，如果插座的位置留得不当，就有可能与后期的家具摆放或者电脑安装发生冲突。同一房间内的开关、插座距地面高度一致，落地插座距地面高度为350mm，开关距地面高度在1150—1300mm为宜，边缘距门框的距离为150—200mm。插座要选用插头和插座的连接点是螺纹端子的，而且要有软线固定部件，这样可以防止意外拉动造成连线被拉出插头或插座。

三，设计的总体思路

家庭电路设计可分为2类：强电（220v电器用电）和弱电（电话、电脑、有线电视等数据线），我国电压是220v。首先要了解一下自己住宅的额定功率，以便选择合适大小的电表，推荐10A或更

大的。在住宅的墙壁留的电源插座需要有足够的数量，最好是在每面墙都留好1-2只插座，另外还需要考虑插座的兼容性问题，有方的，有圆的，最好选用国标和美标通用型的，另外为了防止小孩子玩耍时触电，最好选用防触电型的插座。还有一点需要注意的是，在设计线管线走向后应及时把图纸保存好，以备日后修理时使用。

布置室内照明应满足一定的要求：保证照度均匀，尽量减少眩光和暗影，力求经济合理，满足局部的要求。

卧室：布3支路线：包括电源线、照明线、空调线.。床头柜的上方预留电源线口，并采用5孔插线板带开关为宜，可以减少床头灯没开关的麻烦。在电线盒旁另加装一个开关。写字台或电脑台上方应安装电源线。照明灯光采用单头和灯管，采用单联开关。采用双控开关更适宜，一个安装在卧室门外侧，另一个开关安装在床头柜上侧或床边较易操作部位。

厨房：布2支路线：包括1电源线和1照明线。切菜的地方可以安个小灯，以免光线不足，造成事故。还有微波炉、电饭煲、和电冰箱等的电源插座也要预留。

餐厅：布3支路线：包括电源线、照明线、空调线。

阳台：布2支线路：包括电源线、照明线。

卫生间：布2支线路：电源线和照明线，电热水器和洗衣机的电源插座要预留。

客厅：布4支路线：包括电源线、照明线、电视线和电话线、。在沙发的边沿处欲留电话线口。在户门内侧欲留对讲器或门铃线口。饮水机、空调、电视机和DVD等设备预留电源口，客厅至少应留5个电源线口。

四、电路布的功能框图

1.照明电路分布图

2.插座安装布线图

3.双控开关电路示意图

4.闸刀与电能表的连接

5.阳台灯的自动控制系统电路图

阳台灯的自动控制系统：白天不亮，晚上感应到人自动点亮，离去后自动熄灭。

光敏开关原理图：

光敏电阻是一种半寻体器件，利用半寻体的光电效应。当有光照时电阻很小。无光照时电阻很大。可用晶体管组成放大器，做成自动控制电路。实现你所需要的电路。把光敏电阻作为晶体管的偏流电阻。这样当有光照时晶体管导通，驱动灵敏继电器。用继电器接通电动机。将窗帘打开。继电器可用JRX--13F灵敏继电器。其吸合电流不大于50MA。前级放大器可用达林顿管组成。放大器后可接一个反向器。反向器驱动继电器

红外开关原理图：

光电开关 光电传感器 是光电接近开关的简称 它是利用被检测物对光束的遮挡或反射 由同步回路选通电路 从而检测物体有无的。物体不限于金属 所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出 接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。安防系统中常见的光电

开关烟雾报警器 工业中经常用它来记数机械臂的运动次数。光电开关一般都具有良好的回差特性 因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态 从而可使其保持在稳定工作区。同时 自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区 以随时监视光电开关的工作

五、各部分电路元件选择、元件计算、关键元件说明、电路说明。

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（元）

备注

电能表华立DDS738黑色 1 30.00