專利名稱：調(diào)光玻璃控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及建筑材料，特別是指一種商品名稱為“旋麗片”的用于建筑裝飾特 種玻璃的調(diào)光玻璃控制器。
背景技術(shù)：
調(diào)光玻璃作為建筑裝飾特種玻璃又稱為電控玻璃、光電玻璃、電控智能玻璃、電致 液晶霧化玻璃等，一般是由外層玻璃、玻璃復(fù)合膜、液晶膜、玻璃復(fù)合膜、外層玻璃共五層材 料經(jīng)過特殊工藝復(fù)合而成形成一個整體；調(diào)光玻璃對紅外線(熱能)、紫外線具有阻隔作用， 并具有良好的隔音、防爆效果；調(diào)光玻璃在斷電情況下，入射光穿過無序排列的液晶分子時 發(fā)生散射，玻璃外觀呈磨砂狀態(tài)，即不透明；當(dāng)通電以后，液晶分子按一定順序重新排列，入 射光與液晶分子呈一定角度時可完全通過，形成透明狀態(tài)；調(diào)光玻璃作為一種具有交流特 性的容性負載，最高控制電壓不超過交流電壓AC 75V;目前調(diào)光玻璃的控制方式主要是直 接通過變壓器的開通和關(guān)斷來控制調(diào)光玻璃的開通和關(guān)斷，由于采用這種方式不能自由控 制調(diào)光玻璃磨砂度，因而限制了調(diào)光玻璃進一步的擴大使用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題就在于針對當(dāng)前調(diào)光玻璃不能自由控制調(diào)光玻 璃磨砂度的狀況，提供一種由包括零交叉檢測電路、光電耦合器、微處理器電路、信號控制 電路、IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor絕緣柵雙極型晶體管)驅(qū)動電路、斬波 功率開關(guān)Ql和Q2、穩(wěn)壓檢測電路和過壓保護電路組成的采用反相位控制技術(shù)適合單相調(diào) 壓的調(diào)光玻璃控制器。本實用新型的調(diào)光玻璃控制器由零交叉檢測電路、光電耦合器、微處理器電路、信 號控制電路、IGBT驅(qū)動電路、斬波功率開關(guān)Ql和Q2、穩(wěn)壓檢測電路和過壓保護電路組成， 零交叉檢測電路一端接交流電源輸入端NiruVin，另外一端通過光電耦合器與微處理器相 連；IGBT驅(qū)動電路位于斬波功率開關(guān)和通過光電耦合器相連的微處理器之間；斬波功率開 關(guān)Ql和Q2相互串聯(lián)，Ql的集電極C極接輸入線Vin、Q2的集電極C極接過壓保護電路，Ql 和Q2控制端柵極G極與IGBT驅(qū)動電路相連接，Ql和Q2的發(fā)射極E極連在一起接入功率 地COM/MAIN ；信號控制電路位于微處理器之前；穩(wěn)壓檢測電路位于斬波功率開關(guān)Q2和微處 理器之間；過壓保護電路位于斬波功率開關(guān)Q2和調(diào)光玻璃之間；調(diào)光玻璃位于過壓保護與 交流電輸入電源Nin之間。零交叉檢測電路主要是由電壓過零檢測電路和電流過零檢測電路組成，電壓過零 檢測電路和電流過零檢測電路分別與微處理器ICl連接，為微處理器ICl提供所檢測到的 電壓過零信號ZCl和電流過零信號ZC2 ；電壓過零檢測電路主要由電容C9、CIO、C12、電阻 R27、R28、R29、R30、R32、R33、R34、R35、整流橋V20、高壓三極管V23、光電耦合器N5、齊納二 極管V22、V26、三極管V24、V25組成；Vin和Nin分別為正弦波電源輸入連接點標簽，ZCl、 ZC2分別為微處理器ICl第31、32腳信號標簽；整流橋V20第1腳和電阻R27串聯(lián)后與Vin相連，電容C9和V20第1腳和第2腳并聯(lián)，V20第2腳同電源端輸入Nin相連，V20第3腳 與齊納二極管V26串聯(lián)后接到光電耦合器N5第1腳，N5第2腳同高壓三極管V23集電極 C相連，V20第3腳還通過電阻R29同高壓三極管V23基極B相連，高壓三極管V23發(fā)射極 E通過電阻R28接到整流橋V20負極第4腳，齊納二極管V22負極接高壓三極管V23基極、 V22正極接整流橋V20第4腳；光電耦合器N5第3腳同電阻R30、R32、ClO相連，R30另外 一端和電源+5V相連，ClO另外一端和光電耦合器N5第4腳并聯(lián)接地COM，電阻R32另外一 端同三極管V24基極B相連，V24集電極C同電容C12、電阻R33相連，R33另外一端同+5V 電源相連，C12另外一端連接到三極管V25基極B，同時三極管V25基極B通過電阻R34同 +5V電源相連，V25集電極C通過電阻R35同+5V電源相連，V25集電極C和微處理器第31 腳相連，三極管V24、V25發(fā)射極E同+5V電源地COM端連接；電流過零檢測電路主要由電阻 R31、R40、R41、電容Cl 1、光電耦合器N4、高壓二級管V21組成，電阻R40 —端和電阻R27相 連，R40另外一端與光電耦合器N4第1腳相連，同時N4第1腳并聯(lián)高壓二級管V21負極， V21正極同電源Nin相連，N4第3腳通過電阻R31同+5V電源相連，N4第4腳同電阻R41、 電容Cll并聯(lián)，同時連接微處理器ICl第32腳，R41、Cll并聯(lián)另外一端同接地COM。信號控制電路主要有DMX512(國際標準通用的信號傳輸協(xié)議)信號控制電路、手 動控制電路兩種，兩種控制方式獨立進行控制；DMX512信號控制電路主要由地址碼電路和 差分信號處理器組成；地址碼電路由9位地址碼Sl和排阻RPl共同組成；RX、TX、TR_CTRL 分別為微處理器ICl第3、2、1腳對應(yīng)信號標簽；地址碼Sl管腳10 18、排阻RPl管腳2 10以及微處理器ICl管腳22、12、23、11、24、10、25、9、44分別并聯(lián)在一起，Sl管腳1 9和 COM并聯(lián)在一起，RPl管腳1同+5V電源相連，Sl和RPl —起構(gòu)成地址碼選擇電路，一共可以 構(gòu)成512個地址碼；也就是選擇不同地址碼，DMX512信號就可以控制不同地址碼的調(diào)光玻 璃磨砂度；差分信號處理器電路主要由差分信號控制器IC6、電阻Rll、R12、R19、R22、R23、 R36、電容C4以及穩(wěn)壓二極管V14、V15、V16、V17、V18組成，DMX512差分信號與插座X5相 連，X5第3、2管腳通過電阻R23、R22分別和差分信號處理器IC6的6、7腳相連，同時IC6 第6腳還通過電阻R12與+5V電源相連，同穩(wěn)壓二極管V18負極相連，V18正極和V16正極 相連，V16正極同COM相連；IC6第7腳通過電阻Rll與COM相連，同時和穩(wěn)壓二極管V17負 極相連，V17正極和V15正極相連，V15正極同COM相連；IC6第1腳、第2腳分別同微處理 器ICl的第3腳、第1腳相連，IC6第3腳與第2腳相連；齊納二極管V14正極同IC6第1 腳相連，V14負極和電阻R19相互串聯(lián)接入微處理器ICl第4腳，電阻R36和電容C4并聯(lián)， 一端接C0M，另外一端接ICl第4腳；手動控制電路由電阻R24、R25、按鍵UP以及按鍵DOWN 所構(gòu)成，UP按鍵一端接C0M，一端接電阻R24，電阻R24另外一端接微處理器ICl的36腳； DOWN按鍵一端接C0M，一端接電阻R25，電阻R25另外一端接微處理器ICl的35腳；當(dāng)UP/ DOWN分別接地時微處理器輸出的脈寬調(diào)制信號(PWM)信號會自動根據(jù)接地時間長短來調(diào) 節(jié)其輸出信號SWl和SW2占空比；微處理器也可以根據(jù)DMX512信號來控制PWM信號的占空 比進而控制輸出電壓大?。晃⑻幚砥麟娐?、IGBT驅(qū)動電路以及斬波功率開關(guān)電路主要由片上可編程系統(tǒng) (PSOC)芯片ICl、IGBT柵控器件驅(qū)動器IC2和比3、光電耦合器附、擬、吧，三極管￥5、168丁 Ql 和 Q2、電阻 R1、R2、R3、R4、R7、R8、R9、R10、R18、R20、R21、電容 C1、C2、C3、二極管 V1、V2、 V6、V7、V8、V9、壓敏電阻V12、V13所組成；Nout，和Vout，分別為控制電壓輸出端標簽，SW1、SW2、ENABLE、SC分別為微處理器ICl第21、20、19、15腳對應(yīng)信號標簽；光電耦合器m、N2、 N3位于微處理器ICl和IGBT柵控器件驅(qū)動器IC2、IC3中間，IC2位于附和Ql中間，IC3 位于N3和Q2中間，Ql和Q2串聯(lián)接在Vin和Vout'之間；微處理器ICl第21腳和第20腳 與對應(yīng)電阻Rl、R2串聯(lián)后分別與光電耦合器Ni、N3第1腳相連，ICl第19腳與電阻R18 串聯(lián)后同三極管V5基極B相連，V5集電極C同光電耦合器Ni、N3的第2腳相連接，V5發(fā) 射極E連接COM，Nl第3腳和IC2第4腳相連，IC2第4腳同時通過電阻R7同+12V/MAIN 電源以及IC2第6腳連接，IC2第5腳通過電阻R20到Ql控制端G極；N3第3腳同IC3第 4腳相連，IC3第4腳同時通過R9同電源+12V/MAIN以及ICl第6腳連 接，IC2第2腳、IC2 第3腳、IC3第2腳、IC3第3腳、附第4腳、N2第2腳、N3第4腳均與功率地COM/MAIN相 連，IC3第5腳通過電阻R21到Q2控制端G極；斬波控制電路Ql集電極C連接到電源Vin， Ql發(fā)射極E同Q2發(fā)射極E連接在一起接電源地COM/MAIN，IC2第8腳經(jīng)電阻R8、二極管 V6、V7串聯(lián)后同Ql的C極相連，同時IC2第8腳還通過電容C2接COM/MAIN，IC3第8腳經(jīng) 電阻R10、二極管V8、V9串聯(lián)后同Q2集電極C相連，同時IC3第8腳還通過電容C3接COM/ MAIN, IC2第7腳接二極管Vl正極，IC3第7腳接二極管V2正極，VI、V2負極同電阻R4 — 端并聯(lián)在一起，R4另外一端同光電耦合電路N2輸入端第1腳相連，N2第3腳接+5V電源， N2第4腳通過電阻R3接地，并且N2第4腳同ICl第15腳相連；壓敏電阻V12并聯(lián)在Ql集 電極C和發(fā)射極E，壓敏電阻V13并聯(lián)在Q2集電極C和發(fā)射極E，壓敏電阻V12與V13主要 是電壓超高異常時保護Ql與Q2 ；Q2集電極C極過壓保護電路輸入端連接；電容Cl并聯(lián)在 輸出線Nout’和Vout’之間，作為調(diào)光玻璃在被控制時啟動電容。過壓保護電路主要由高壓雙向觸發(fā)器件D3、電阻R39、穩(wěn)壓二極管D4、D5以及交流 繼電器Kl所構(gòu)成；Nout和Vout分別為調(diào)光玻璃輸入端標簽；電阻R39和D3并聯(lián)一端接斬波功率開關(guān)輸出端Vout’，并聯(lián)另外一端接交流繼電 器Kl線圈第3腳，交流繼電器Kl線圈第2腳接電源輸入端Nout，，Nout、Nout'連接在一 起；交流繼電器Kl公共端第1腳接Vout’，常閉觸點第5腳同調(diào)光玻璃的輸入點Vout端 相連接，Kl常開觸點第4腳接D4負極，D4正極接D5正極，D5負極同交流繼電器Kl線圈第 3腳連接；過壓保護電路處于正常工作狀態(tài)時，通過斬波電路輸出的電壓經(jīng)Nout’與Vout’ 通過交流繼電器Kl第5腳給調(diào)光玻璃供電，同時高壓雙向觸發(fā)器件D3通過交流繼電器Kl 線圈并聯(lián)在Nout’與Vout’兩端，當(dāng)斬波電路輸出電壓超過設(shè)定保護電壓，D3導(dǎo)通，Kl線圈 導(dǎo)通，繼電器Kl常閉觸點斷開，常開觸點閉合，斬波電路輸出電壓加在D4和D5上，調(diào)光玻 璃得以得到保護，當(dāng)斬波輸出電壓低于設(shè)定保護電壓，D3恢復(fù)高阻特性，繼電器線圈斷開， Kl常閉觸點吸合，常開觸點斷開，調(diào)光玻璃重新得到電源供電；穩(wěn)壓檢測電路主要由變壓器Tl、運算放大器IC4和IC5、電阻R5、R6、R13、R14、R15、 R16、R17、R37、R38、R42、R43、R44、R45、R46、R47、R49、電容 C7、C8、C13、C14、二極管 V3、V4 組成；IC4 位于 ICl 和 Tl 之間，IC5 同 ICl 相連，V_in、V_shift_in、V_shift_out 分別為微 處理器ICl第40、38、37腳對應(yīng)管腳信號標簽；變壓器Tl第1腳、第2腳分別連接在Nout’、 Vout'兩端，變壓器Tl第4腳同電阻R13 —端相連，變壓器Tl第3腳接模擬地AGND，電阻 R13另外一端同電阻R47、R45、R6,電容C7并聯(lián)在一起，R6、C7并聯(lián)的另外一端和電阻R43 一端同模擬地AGND相連，R43另外一端同運放IC5第3腳連接；R45另外一端同電阻R46， 二極管V3的負極以及IC5第2腳相連，電阻R47另外一端同電阻R49、R44，電容C14 一起和IC5第6腳連在一起，R49和C14并聯(lián)另外一端和IC5第7腳相連；運放IC5第1腳同二極 管V4負極、V3正極連接在一起，V4正極同電阻R46、R44另外一端連接在一起；運放IC5第 5腳同AGND端連接，IC5第7腳同微處理器第40腳相連；電阻R15、R14串聯(lián)中間端接運 算放大器IC4第5腳，R15另外一端接+5V電源，R14另外一端接COM端，IC4第6腳和IC4 第7腳相連，電阻R42 —端接IC4第7腳，另外一端接電容C13正極并和模擬地AGND相連， C13負極同COM端相連；微處理器ICl第37腳通過電阻R16串聯(lián)后與IC4第3腳相連，同 時IC4第3腳通過電阻R37接地COM ；運放IC4第2腳同電阻R17、R38并聯(lián)，R17另外一端 接模擬地AGND，R38另外一端接運放IC4第1腳，IC4第1腳同時和電阻R5相連，R5另外 一端同微處理器第38腳以及電容C8 —端相連，同時電容C8另外一端與地COM連。微處理器芯片型號為CY8C29566，IGBT驅(qū)動模塊的型號為MC33153D，差分信號控 制芯片為MAX485，光電耦合器的型號為EL817S，運算放大器型號為LMV358，整流橋型號為 DF04S，IGBT功率管為FGA25m20ANTD，高壓雙向觸發(fā)器件型號為K105，交流繼電器型號為 HF105-1,微處理器和IGBT驅(qū)動集成電路所需電源為隔離式5V/12V開關(guān)電源。 本實用新型的調(diào)光玻璃控制器的基本技術(shù)參數(shù)如下輸入電壓AC150V 240V輸出電壓AC OV 75V調(diào)光玻璃磨砂度5士2% 80士3% 電源頻率50HZ/60HZ輸出效率彡98. 2%輸出電流(交流)22A工作溫度-10°C 60°C控制方式DMX512信號控制/手動控制當(dāng)本實用新型的調(diào)光玻璃控制器進行工作時，電路接通電源后，零交叉檢測電路 對電源電壓過零點以及電流過零點進行檢測，電壓過零點檢測出的波形通過光電耦合器形 成標號為ZCl的窄脈沖信號，ZCl信號為微處理器產(chǎn)生PWM信號提供觸發(fā)脈沖，這樣控制器 輸出電壓可以和電源電壓同步過零，來減少開關(guān)引起的浪涌，并減少對周圍設(shè)備的電磁干 擾；同時電流過零檢測電路檢測出同電源頻率相同的方波信號通過光電耦合器形成標號為 ZC2信號，ZC2信號為微處理器產(chǎn)生PWM信號提供基準頻率；微處理器檢測到ZC1、ZC2信號 都正確后，同時輸出標號為SW1、SW2的PWM信號，SWl和ZCl電平上升沿觸發(fā)時間相同，SW2 信號為SWl反相位PWM信號；SW1、SW2通過光電耦合器的信號由使能信號ENABLE控制，當(dāng) 有DMX512或手動調(diào)節(jié)電壓的指令時ENABLE輸出為高電平，Ni、N3光電耦合器導(dǎo)通，SffU SW2信號通過Ni、N3光電耦合器分別提供給IGBT功率驅(qū)動模塊IC2、IC3去驅(qū)動斬波功率 開關(guān)Ql、Q2，在兩路反相位PWM信號調(diào)節(jié)下，Ql、Q2分別導(dǎo)通，根據(jù)DMX512或手動調(diào)節(jié)電壓 的程度，輸出SW1、SW2信號高低電平寬度是連續(xù)可調(diào)整的，這樣就輸出一個可調(diào)的亞正弦 波波形。電源正半周高頻PWM導(dǎo)通時的回路電源輸入Vin —Ql —Q2內(nèi)部阻尼管一過壓 保護電路一調(diào)光玻璃一電源輸入Nin。電源負半周高頻PWM導(dǎo)通時的回路電源輸入Nin —調(diào)光玻璃一過壓保護電路 —Q2 — Ql內(nèi)部阻尼管一電源輸入Vin。在輸入電源電壓過零時，由于SW1、SW2信號總有一段時間同時導(dǎo)通，因此整個電 源回路不會斷流，但此時輸出波形不是正弦波，在輸入電源電壓電壓過零點有一些畸變，此 輸出波形對于容性負載可以正常驅(qū)動。為避免電源電壓隨PWM曲線不斷升高，導(dǎo)致輸出電壓超過調(diào)光玻璃驅(qū)動電壓而燒毀調(diào)光玻璃，此時采取多種手段來控制電壓的輸出穩(wěn)壓檢測電路通過變壓器Tl將輸出電 壓值反饋給運算放大器，運算放大器通過A/D轉(zhuǎn)換將檢測到變化的電壓值V_in輸出給微處 理器，微處理器根據(jù)檢測到的電壓大小對每個周期的占空比進行調(diào)整，達到預(yù)期設(shè)定的輸 出電壓值；同時IGBT驅(qū)動電路具有過壓、過流檢測功能，若電壓、電流異常則通過IGBT驅(qū)動 電路輸出SC脈沖信號經(jīng)光電耦合器給微處理器，ENABLE輸出低電平，從而停止PWM信號通 過光電耦合器傳輸給IGBT驅(qū)動器；若斬波功率開關(guān)出故障并且其它保護措施均無效，此時 輸出電壓超過調(diào)光玻璃所需要的電壓，過壓保護電路由于輸出電壓超過高壓雙向觸發(fā)器D3 觸發(fā)開通電壓，導(dǎo)致交流繼電器線圈動作，常閉觸點跳開，超高電壓全部加在兩雙向齊納二 極管D4/D5上，線圈上形成穩(wěn)定的交流電壓，而輸出電壓端Vout、Nout之間開路，從而保護 調(diào)光玻璃。本實用新型的優(yōu)點就在于采用本實用新型結(jié)構(gòu)的調(diào)光玻璃控制器，解決了目前調(diào) 光玻璃的控制方式只存在開或關(guān)狀態(tài)，不能自由控制調(diào)光玻璃磨砂度的問題；本實用新型 的調(diào)光玻璃控制器通過零交叉電路對電壓、電流過零的檢測，由信號控制電路輸出信號到 微處理器，輸出與電源同步的電壓、頻率相同的兩反相位PWM信號去給IGBT驅(qū)動電路并控 制斬波功率開關(guān)，進而驅(qū)動調(diào)光玻璃容性負載，控制調(diào)光玻璃的磨砂度；同時通過穩(wěn)壓檢測 電路達到穩(wěn)定電壓的作用，并且在控制器出故障時有過壓保護裝置保護；本實用新型的調(diào) 光玻璃控制器具有控制方便特點；輸入線Nin、Vin之間和輸出線Nout、Nout之間均可互 換；因而本實用新型的調(diào)光玻璃控制器具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明；


圖1是本實用新型調(diào)光玻璃控制器的基本電路原理圖；圖2是本實用新型調(diào)光玻璃控制器零交叉電路及其光電耦合器原理圖；圖3是本實用新型調(diào)光玻璃控制器微處理器和信號控制原理圖；圖4是本實用新型調(diào)光玻璃控制器IGBT驅(qū)動電路、斬波開關(guān)及其光電耦合器原理 圖；圖5是本實用新型調(diào)光玻璃控制器穩(wěn)壓檢測電路原理圖；圖6是本實用新型調(diào)光玻璃控制器過壓保護電路原理圖；圖7是本實用新型調(diào)光玻璃控制器零交叉電路ZC1、ZC2到微處理器的波形圖；圖8是本實用新型調(diào)光玻璃控制器微處理器輸出PWM信號SW1、SW2波形圖；圖9是本實用新型調(diào)光玻璃控制器Nout、Vout端輸出波形圖。 參照
圖1至圖6，如圖，ICl為微處理器芯片、IC2、IC3為IGBT驅(qū)動芯片、IC4、IC5 為運算放大器芯片、IC6為差分信號處理器芯片、Ni、N2、N3、N4、N5為光電耦合器、VI、V2、 V3.V4.V21為高壓二極管、V6、V7、V8、V9為整流二極管、V12、V13為壓敏電阻、D4、D5、V14、 V15、V16、V17、V18、V26為齊納二極管、Tl為變壓器、V20為整流橋、V23為高壓三極管、V5、 V24、V25為三極管Q1、Q2為絕緣柵雙極型晶體管，RPl為排阻、Sl為撥碼開光、D3為高壓雙 向觸發(fā)器件，Kl為交流繼電器、Rl R49為電阻，Cl C4為電容、C7 C14為電容、UP、 DOWN為手動調(diào)壓按鍵、ViruNin為電源輸入端，Vout、Nout為控制器輸出端，ZCl為電壓過 零信號、ZC2為電流過零信號、SW1、SW2為驅(qū)動斬波功率開關(guān)的PWM信號、ENABLE為PWM使能 端、SC為電壓電流故障輸入端、RX為DMX信號輸入、TX為DMX信號發(fā)送端、V_shift_in、V_shift_out,V_in為模擬 /數(shù)字信號輸入輸出端、COM為+5V電源接地端，COM/MAIN為+12V 電源接地端，同時作為功率地，和COM端相互隔離；AGND為模擬地，為+5VA虛地電壓。參照圖7至圖9，如圖CHl表示通道1耦合及垂直檔位狀態(tài)、CH2表示通道2耦合 及垂直檔位狀態(tài)，F(xiàn)req表示周期采樣頻率、Time表示水平時基檔位狀態(tài)。參照圖7，圖形中1為ZCl波形圖，2為ZC2波形圖。參照圖8，圖形中1為SWl波形圖，2為SW2波形圖。參照圖9，圖形中1為Nout波形圖，2為Vout波形圖。
具體實施方式
以下是本實用新型的實施例，本實用新型的實際使用并不局限于實施例。實施例1，調(diào)光玻璃控制器采用本實用新型結(jié)構(gòu)的調(diào)光玻璃控制器，參閱附圖，如
圖1，調(diào)光玻璃控制器由零 交叉檢測電路、光電耦合器、微處理器電路、信號控制電路、IGBT驅(qū)動電路、斬波功率開關(guān) Ql和Q2、穩(wěn)壓檢測電路和過壓保護電路組成，零交叉檢測電路一端接交流電源輸入端Nin、 Vin,另外一端通過光電耦合器與微處理器相連；IGBT驅(qū)動電路位于斬波功率開關(guān)和通過 光電耦合器相連的微處理器之間；斬波功率開關(guān)Ql和Q2相互串聯(lián)，Ql的集電極C極接輸 入線Vin、Q2的集電極C極接過壓保護電路，Ql和Q2控制端柵極G極與IGBT驅(qū)動電路相 連接，Ql和Q2的發(fā)射極E極連在一起接入功率地COM/MAIN;信號控制電路位于微處理器之 前；穩(wěn)壓檢測電路位于斬波功率開關(guān)Q2和微處理器之間；過壓保護電路位于斬波功率開關(guān) Q2和調(diào)光玻璃之間；調(diào)光玻璃位于過壓保護與交流電輸入電源Nin之間。如圖，圖2是調(diào)光玻璃控制器零交叉電路及其光電耦合器原理圖；圖3是調(diào)光玻璃 控制器微處理器和信號控制原理圖；圖4是調(diào)光玻璃控制器IGBT驅(qū)動電路、斬波開關(guān)及其 光電耦合器原理圖；圖5是調(diào)光玻璃控制器穩(wěn)壓檢測電路原理圖；圖6是調(diào)光玻璃控制器 過壓保護電路原理圖；圖7是調(diào)光玻璃控制器零交叉電路ZC1、ZC2到微處理器的波形圖； 圖8是調(diào)光玻璃控制器微處理器輸出P麗信號SWl、SW2波形圖；圖9是調(diào)光玻璃控制器 Nout、Vout端輸出波形圖。微處理器芯片型號為CY8C29566，IGBT驅(qū)動模塊的型號MC33153D，差分信號控制 芯片為MAX485，光電耦合器的型號為EL817S，運算放大器為LMV358，整流橋為DF04S，IGBT 功率管為FGA25m20ANTD，高壓雙向觸發(fā)器件為K105，交流繼電器型號為HF105-1，微處理 器和IGBT驅(qū)動集成電路所需電源為隔離式5V/12V開關(guān)電源。調(diào)光玻璃控制器的基本技術(shù)參數(shù)如下輸入電壓AC150V 240V輸出電壓AC OV 75V調(diào)光玻璃磨砂度5士2% 80士3% 電源頻率50HZ/60HZ輸出效率彡98. 2%輸出電流(交流)彡22A工作溫度-10°C 60°C控制方式DMX512信號控制/手動控制對規(guī)格為2600mmX 980mm的調(diào)光玻璃進行開或關(guān)和調(diào)光玻璃的磨砂度進行控制。當(dāng)調(diào)光玻璃控制器進行工作時，電路接通電源后，零交叉檢測電路對電源電壓過 零點以及電流過零點進行檢測，電壓過零點檢測出的波形通過光電耦合器形成標號為ZCi 的窄脈沖信號，ZCl信號為微處理器產(chǎn)生PWM信號提供觸發(fā)脈沖，這樣控制器輸出電壓可以和電源電壓同步過零，來減少開關(guān)引起的浪涌，并減少對周圍設(shè)備的電磁干擾；同時電流過 零檢測電路檢測出同電源頻率相同的方波信號通過光電耦合器形成標號為ZC2信號，ZC2 信號為微處理器產(chǎn)生PWM信號提供基準頻率；微處理器檢測到ZC1、ZC2信號都正確后，同時 輸出標號為SW1、SW2的PWM信號，Sffl和ZCl電平上升沿觸發(fā)時間相同，SW2信號為SWl反 相位PWM信號；SW1、SW2通過光電耦合器的信號由使能信號ENABLE控制，當(dāng)有DMX512或手 動調(diào)節(jié)電壓的指令時ENABLE輸出為高電平，Nl、N3光電耦合器導(dǎo)通，Sffl、SW2信號通過附、 N3光電耦合器分別提供給IGBT功率驅(qū)動模塊IC2、IC3去驅(qū)動斬波功率開關(guān)Ql、Q2，在兩 路反相位PWM信號調(diào)節(jié)下，Q1、Q2分別導(dǎo)通，根據(jù)DMX512或手動調(diào)節(jié)電壓的程度，輸出SW1、 SW2信號高低電平寬度是連續(xù)可調(diào)整的，這樣就輸出一個可調(diào)的亞正弦波波形。 電源正半周高頻PWM導(dǎo)通時的回路電源輸入Vin —Ql —Q2內(nèi)部阻尼管一過壓 保護電路一調(diào)光玻璃一電源輸入Nin。電源負半周高頻PWM導(dǎo)通時的回路電源輸入Nin —調(diào)光玻璃一過壓保護電路 —Q2 — Ql內(nèi)部阻尼管一電源輸入Vin。在輸入電源電壓過零時，由于SW1、SW2信號總有一段時間同時導(dǎo)通，因此整個電 源回路不會斷流，但此時輸出波形不是正弦波，在輸入電源電壓電壓過零點有一些畸變，此 輸出波形對于容性負載可以正常驅(qū)動。為避免電源電壓隨PWM曲線不斷升高，導(dǎo)致輸出電壓超過調(diào)光玻璃驅(qū)動電壓而燒 毀調(diào)光玻璃，此時采取多種手段來控制電壓的輸出穩(wěn)壓檢測電路通過變壓器Tl將輸出電 壓值反饋給運算放大器，運算放大器通過A/D轉(zhuǎn)換將檢測到變化的電壓值V_in輸出給微處 理器，微處理器根據(jù)檢測到的電壓大小對每個周期的占空比進行調(diào)整，達到預(yù)期設(shè)定的輸 出電壓值；同時IGBT驅(qū)動電路具有過壓、過流檢測功能，若電壓、電流異常則通過IGBT驅(qū)動 電路輸出SC脈沖信號經(jīng)光電耦合器給微處理器，ENABLE輸出低電平，從而停止PWM信號通 過光電耦合器傳輸給IGBT驅(qū)動器；若斬波功率開關(guān)出故障并且其它保護措施均無效，此時 輸出電壓超過調(diào)光玻璃所需要的電壓，過壓保護電路由于輸出電壓超過高壓雙向觸發(fā)器D3 觸發(fā)開通電壓，導(dǎo)致交流繼電器線圈動作，常閉觸點跳開，超高電壓全部加在兩雙向齊納二 極管D4/D5上，線圈上形成穩(wěn)定的交流電壓，而輸出電壓端Vout、Nout之間開路，從而保護 調(diào)光玻璃。調(diào)光玻璃控制器通過零交叉電路對電壓、電流過零的檢測，由信號控制電路輸出 信號到微處理器，輸出與電源同步的電壓、頻率相同的兩反相位PWM信號去給IGBT驅(qū)動電 路并控制斬波功率開關(guān)，進而驅(qū)動調(diào)光玻璃容性負載，控制調(diào)光玻璃的磨砂度；同時通過穩(wěn) 壓檢測電路達到穩(wěn)定電壓的作用，并且在控制器出故障時有過壓保護裝置保護；調(diào)光玻璃 控制器具有控制方便特點，使用情況良好。
權(quán)利要求1.一種調(diào)光玻璃控制器，其特征在于由零交叉檢測電路、光電耦合器、微處理器電路、 信號控制電路、IGBT驅(qū)動電路、斬波功率開關(guān)Ql和Q2、穩(wěn)壓檢測電路和過壓保護電路組成， 零交叉檢測電路一端接交流電源輸入端NiruVin，另外一端通過光電耦合器與微處理器相 連；IGBT驅(qū)動電路位于斬波功率開關(guān)和通過光電耦合器相連的微處理器之間；斬波功率開 關(guān)Ql和Q2相互串聯(lián)，Ql的集電極C極接輸入線Vin、Q2的集電極C極接過壓保護電路，Ql 和Q2控制端柵極G極與IGBT驅(qū)動電路相連接，Ql和Q2的發(fā)射極E極連在一起接入功率 地COM/MAIN ；信號控制電路位于微處理器之前；穩(wěn)壓檢測電路位于斬波功率開關(guān)Q2和微處 理器之間；過壓保護電路位于斬波功率開關(guān)Q2和調(diào)光玻璃之間；調(diào)光玻璃位于過壓保護與 交流電輸入電源Nin之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)光玻璃控制器，其特征在于零交叉檢測電路由電壓過零檢 測電路和電流過零檢測電路組成，電壓過零檢測電路和電流過零檢測電路分別與微處理器 ICl連接；電壓過零檢測電路由電容C9、CIO、C12、電阻R27、R28、R29、R30、R32、R33、R34、 R35、整流橋V20、高壓三極管V23、光電耦合器N5、齊納二極管V22、V26、三極管V24、V25組 成；整流橋V20第1腳和電阻R27串聯(lián)后與Vin相連，電容C9和V20第1腳和第2腳并聯(lián)， V20第2腳同電源端輸入Nin相連，V20第3腳與齊納二極管V26串聯(lián)后接到光電耦合器N5 第1腳，N5第2腳同高壓三極管V23集電極C相連，V20第3腳還通過電阻R29同高壓三 極管V23基極B相連，高壓三極管V23發(fā)射極E通過電阻R28接到整流橋V20負極第4腳， 齊納二極管V22負極接高壓三極管V23基極、V22正極接整流橋V20第4腳；光電耦合器N5 第3腳同電阻R30、R32、C10相連，R30另外一端和電源+5V相連，ClO另外一端和光電耦合 器N5第4腳并聯(lián)接地COM，電阻R32另外一端同三極管V24基極B相連，V24集電極C同電 容C12、電阻R33相連，R33另外一端同+5V電源相連，C12另外一端連接到三極管V25基 極，同時三極管V25基極B通過電阻R34同+5V電源相連，V25集電極C通過電阻R35同+5V 電源相連，V25集電極C和微處理器第31腳相連，三極管V24、V25發(fā)射極E同+5V電源地 COM端連接；電流過零檢測電路由電阻R31、R40、R41、電容Cl 1、光電耦合器N4、高壓二級管 V21組成，電阻R40 —端和電阻R27相連，R40另外一端與光電耦合器N4第1腳相連，同時 N4第1腳并聯(lián)高壓二級管V21負極，V21正極同電源Nin相連，N4第3腳通過電阻R31同 +5V電源相連，N4第4腳同電阻R41、電容Cll并聯(lián)，同時連接微處理器ICl第32腳，R41、 Cll并聯(lián)另外一端同接地COM;信號控制電路為國際標準通用的信號傳輸協(xié)議DMX512信號控制電路；微處理器電路、IGBT驅(qū)動電路以及斬波功率開關(guān)電路由片上可編程系統(tǒng)PSOC芯片 ICl、IGBT柵控器件驅(qū)動器IC2禾口 1〇3、光電耦合器附、擬川3，三極管￥5、168丁 Ql和Q2、電 阻 R1、R2、R3、R4、R7、R8、R9、R10、R18、R20、R21、電容 C1、C2、C3、二極管 VI、V2、V6、V7、V8、 V9、壓敏電阻V12、V13所組成；光電耦合器Ni、N2、N3位于微處理器ICl和IGBT柵控器件 驅(qū)動器IC2、IC3中間，IC2位于Nl和Ql中間，IC3位于N3和Q2中間，Ql和Q2串聯(lián)接在 Vin和Vout’之間；微處理器ICl第21腳和第20腳與對應(yīng)電阻Rl、R2串聯(lián)后分別與光電 耦合器Ni、N3第1腳相連，ICl第19腳與電阻R18串聯(lián)后同三極管V5基極B相連，V5集 電極C同光電耦合器N1、N3的第2腳相連接，V5發(fā)射極E連接COM，Nl第3腳和IC2第4 腳相連，IC2第4腳同時通過電阻R7同+12V/MAIN電源以及IC2第6腳連接，IC2第5腳通 過電阻R20到Ql控制端G極；N3第3腳同IC3第4腳相連，IC3第4腳同時通過R9同電源+12V/MAIN以及ICl第6腳連接，IC2第2腳、IC2第3腳、IC3第2腳、IC3第3腳、附第4腳、N2第2腳、N3第4腳均與功率地COM/MAIN相連，IC3第5腳通過電阻R21到Q2控制端 G極；斬波控制電路Ql集電極C連接到電源Vin，Ql發(fā)射極E同Q2發(fā)射極E連接在一起接 電源地COM/MAIN，IC2第8腳經(jīng)電阻R8、二極管V6、V7串聯(lián)后同Ql集電極C相連，同時IC2 第8腳還通過電容C2接COM/MAIN，IC3第8腳經(jīng)電阻R10、二極管V8、V9串聯(lián)后同Q2的C 極相連，同時IC3第8腳還通過電容C3接COM/MAIN，IC2第7腳接二極管Vl正極，IC3第 7腳接二極管V2正極，V1、V2負極同電阻R4 —端并聯(lián)在一起，R4另外一端同光電耦合電路 N2輸入端第1腳相連，N2第3腳接+5V電源，N2第4腳通過電阻R3接地，并且N2第4腳 同ICl第15腳相連；壓敏電阻V12并聯(lián)在Ql集電極C和發(fā)射極E，壓敏電阻V13并聯(lián)在Q2 集電極C和發(fā)射極E，壓敏電阻V12與V13主要是電壓超高異常時保護Ql與Q2 ；Q2集電極 C同過壓保護電路輸入端連接；電容Cl并聯(lián)在輸出線Nout’和Vout’之間；過壓保護電路由高壓雙向觸發(fā)器件D3、電阻R39、穩(wěn)壓二極管D4、D5以及交流繼電器Kl 所構(gòu)成；電阻R39和D3并聯(lián)一端接斬波功率開關(guān)輸出端Vout’，并聯(lián)另外一端接交流繼電 器Kl線圈第3腳，交流繼電器Kl線圈第2腳接電源輸入端Nout，，Nout、Nout'連接在一 起；交流繼電器Kl公共端第1腳接Vout’，常閉觸點第5腳同調(diào)光玻璃的輸入點Vout端 相連接，Kl常開觸點第4腳接D4負極，D4正極接D5正極，D5負極同交流繼電器Kl線圈第 3腳連接；穩(wěn)壓檢測電路由變壓器Tl、運算放大器IC4和IC5、電阻R5、R6、R13、R14、R15、R16、R17、 R37、R38、R42、R43、R44、R45、R46、R47、R49、電容 C7、C8、C13、C14、二極管 V3、V4 組成；IC4 位于ICl和Tl之間，IC5同ICl相連，變壓器Tl第1腳、第2腳分別連接在NoutWout' 兩端，變壓器Tl第4腳同電阻R13 —端相連，變壓器Tl第3腳接模擬地AGND，電阻R13另 外一端同電阻R47、R45、R6并聯(lián)在一起并且電容C7并聯(lián)在R6的兩端，R6的另外一端和電 阻R43 —端同模擬地AGND相連，R43另外一端同運放IC5第3腳連接；R45另外一端同電阻 R46, 二極管V3的負極以及IC5第2腳相連，電阻R47另外一端同電阻R49、R44，電容C14 一起和IC5第6腳連在一起，R49和C14并聯(lián)另外一端和IC5第7腳相連；運放IC5第1腳 同二極管V4負極、V3正極連接在一起，V4正極同電阻R46、R44另外一端連接在一起；運放 IC5第5腳同AGND端連接，IC5第7腳同微處理器第40腳相連；電阻R15、R14串聯(lián)中間 端接運算放大器IC4第5腳，R15另外一端接+5V電源，R14另外一端接COM端，IC4第6腳 和IC4第7腳相連，電阻R42 —端接IC4第7腳，另外一端接電容C13正極并和模擬地AGND 相連，C13負極同COM端相連；微處理器ICl第37腳通過電阻R16串聯(lián)后與IC4第3腳相 連，同時IC4第3腳通過電阻R37接地COM ；運放IC4第2腳同電阻R17、R38并聯(lián)，R17另 外一端接模擬地AGND，R38另外一端接運放IC4第1腳，IC4第1腳同時和電阻R5相連，R5 另外一端同微處理器第38腳以及電容C8 —端相連，同時電容C8另外一端與地COM連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的調(diào)光玻璃控制器，其特征在于微處理器芯片型號為 CY8C29566,絕緣柵雙極型晶體管IGBT驅(qū)動模塊的型號為MC33153D，差分信號控制芯 片型號為MAX485，光電耦合器的型號為EL817S，絕緣柵雙極型晶體管IGBT功率管為 FGA25N120ANTDo
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的調(diào)光玻璃控制器，其特征在于微處理器和絕緣柵雙極型 晶體管IGBT驅(qū)動電路所需電源為隔離式5V/12V開關(guān)電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的調(diào)光玻璃控制器，其特征在于調(diào)光玻璃控制器的基本 技術(shù)參數(shù)如下輸入電壓AC150V 240V ；輸出電壓AC OV 75V ；調(diào)光玻璃磨砂度 5士2% 80士3% ；電源頻率50HZ/60HZ ；輸出效率彡98. 2% ；輸出交流電流彡22A ；工作 溫度-10°C 60°Co
專利摘要本實用新型提供了一種調(diào)光玻璃控制器，由零交叉檢測電路、光電耦合器、微處理器電路、信號控制電路、IGBT驅(qū)動電路、斬波功率開關(guān)Q1和Q2、穩(wěn)壓檢測電路和過壓保護電路組成，零交叉檢測電路一端接交流電源輸入端，另外一端通過光電耦合器與微處理器相連；IGBT驅(qū)動電路位于斬波功率開關(guān)和通過光電耦合器相連的微處理器之間；斬波功率開關(guān)Q1和Q2相互串聯(lián)，Q1的集電極接輸入線Vin、Q2的集電極接過壓保護電路，Q1和Q2控制端柵極與IGBT驅(qū)動電路相連接，Q1和Q2的發(fā)射極連在一起接入功率地COM/MAIN；信號控制電路位于微處理器之前；穩(wěn)壓檢測電路位于斬波功率開關(guān)Q2和微處理器之間；過壓保護電路位于斬波功率開關(guān)Q2和調(diào)光玻璃之間；調(diào)光玻璃位于過壓保護與交流電輸入電源Nin之間。調(diào)光玻璃控制器解決了不能自由控制調(diào)光玻璃磨砂度的問題。
文檔編號G02F1/13GK201837859SQ201020527759
公開日2011年5月18日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者夏焱明, 宋大煉 申請人:鎮(zhèn)江市旋麗電器有限公司