吸烟有害身体健康,目前不少公共场所或办公室等都禁止吸烟,但仍有人不自觉照常抽烟,使房间里烟雾弥漫。若采用本文介绍的烟雾自动排风控制器,当房间里烟雾浓度达到设定的程度时,排气风扇会自动向外排风,保持室内空气清新,同时亮起“请勿吸烟”暂示灯,提醒人们不要吸烟。
电路原理烟雾自动排风控制器电路见下图所示,控制器由电源电路、QM气敏器件、TWH8778功率开关集成电路等组成。
电源部分由变压器T、二极管VD1-VD4、三极管VT及稳压二极管VDT等组成,是典型的串联型稳压电路。电路通电后,C2两端可获得稳定的1OV左右直流电压,为气敏器件QM供电。TWH8778工作电压则直接取自VD1-VD4整流后的l2V左右直流电压。
气敏器件的灯丝电流通过RP1和R2降压获得,调节RPI使灯丝f-f’两端电压U1为5V。RP2是气敏器件的负载电阻,在正常情况下,气敏器件A-K极间呈高电阻,RP2输出低电平。TWH8778功率开关集成电路控制踹(EN)第5脚为低电平,内部高速功率开关截止,继电器K1不动作,其常开触点K1-1打开,排气扇M与白炽灯EL均不工作。如果室内空气中有烟气且浓度不断增加,气敏器件的电导率会随之变大,RP2输出电平增高,当,电平升至TWH8778第5脚门限电压1.6V与二极管VD5导通压降0.65V之和时,TWH8778内部功率开关导通,K1动作吸合,触点kl-1闭合,M通电向外排风,同时EL发光照亮“请勿吸烟”暂示牌,劝导人们不要吸烟。随着M向外排风,室内空气逐渐清新,RP2输出电平降低,VD5截止,此时C3储存电荷可通过TWH8778第5脚向集成电路内部电路放电,所以仍能维持TWH8778继续开通,直至C3电压降至1.6V以下时,TWH8778内部功率开关阻断,K1释放,触点kl-1复位,M与EL停止工作。所以该电路有一定的延迟时间。
元器件选择与制作
气敏器件可采用QM-N5型,它的最佳工作条件为:极间电压Uak=1OV,灯丝电压Ut=5V,负载电阻RL=2kΩ。气敏器件的外形结构与电气符号见下图。它共有六只引出脚,使用时需配用一个小七脚电子管管座。
其6个管脚功能为:2与6脚为灯丝f一F’;1脚与3脚为测量极A-A’,5脚与7脚构成测量极另一端K-K1。
TWH8778是一种高速功率开关集成电路,它采用场效应管与双极品体管混合工艺制作而成,具有低功耗和高增益等特点,芯片内还设有过电压、过热、过流等多种保护电路。
TWH8778采用TO-220封装,有5个引出脚见右图,各引出脚功能为:1脚为输入端IN;2与3脚在芯片内部是并联的,为输出端OUT;4脚为接地端GND;5脚为控制端EN。该集成电路的基本功能是:当控制端5脚EN为高电平(≥1.6V)时,内部高速功率开关导通,即输入IN与输出OUT相通,反之则断开。在实际使用过程中,加到控制端EN的控制电平VEN应小于6V。由于TWH8778内部设有保护电路,当输入端IN电压超过30V时,输出负载电流会被自动切断,待VIN下降时,开关电路能自动恢复。当器件在满负载工作时,应加装铝质散热板,本电路因输出电流较小,不必增设散热板。
VT可用8050型硅中功率三极管,β≥100。VDT用1OV、1/2W稳压二极管,如UZ-1OB型等。VD1-VD4可用lN4001型硅整流二极管,VD5、VD6为lN4148型硅开关二极管。
RP1因流过电流较大,应采用WX1型小型线绕电位器;RP2可用WS型有机实芯微调电阻器。R1、R2最好用RJ-1/2W型金属膜电阻器。
C1-C3全部用CD11-25V型铝电解电容器。
K1选用JZC-32F、DCl2V小型中功率电磁继电器。T为220V/l2V、8VA小型优质电源变压器,要求长时间通电不发热。
全部电路可安装在“请勿吸烟”暂示灯的盒内,EL可用l5W普通白炽灯泡,气敏器件通过小七脚电子管管座与导线从电路板上引出,将器件的不锈钢网罩探头伸出盒外,使其感受室内空气。全机安装好后,需要经过调试合格后方可投入使用。调试方法如下:
先将RP1置于阻值最大位置,RP2滑动端置于近地位置。接通电源,首先检查VT发射极对地电压是否在1OV左右,如出入过大,应更换稳压管VDT。然后将电压表置于气敏器件灯丝f-f’两端,调小RP1,使电压表示数为5V。待气敏器件通电5-lOmin(为预热时间),开始在室内抽烟,并向气敏器件吐烟气,将RP2滑动踹由下向上缓慢旋动,当旋到某一位置时,应听到继电器“嗒”的吸合声,EL点亮发光,风扇M运转排风。停止吸烟,烟气被排净,延迟数秒后,电路能自动复原,EL与M停止工作,表示电路调试完毕。
气敏器件的探测灵敏度除跟电位器RP2滑动端的位置有关外,还与它在室内的安装部位和安装高度有关,应根据需要进行调整。烟气排除后,风扇M延迟停转时间与电容C3容量有关,C3容值愈大,延迟时间愈长,反之则短,可根据需要调整。