專利名稱：恒溫燃氣熱水器控制器的制作方法
恒溫燃氣熱水器控制器
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃氣熱水器的控制器，尤其涉及恒溫燃氣熱水器的控制電路。背景技術(shù)：
現(xiàn)有燃氣熱水器的控制器存在一些不足之處，比如控制精度低，恒溫效果不好， 安全保護不嚴謹，風(fēng)機驅(qū)動電路容易出現(xiàn)故障，抗干擾能力差。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有控制器控制精度低、容易出現(xiàn)故障、抗干擾能力差 的不足，而提供的一種控制可靠、故障率極低、無電流沖擊的恒溫燃氣熱水器控制器。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用下列技術(shù)方案一種恒溫燃氣熱水器控制器，其特征在于包括單片機、燃氣閥驅(qū)動/檢測電路、點 火器控制/火焰檢測電路、風(fēng)機驅(qū)動/反饋電路、燃氣比例閥驅(qū)動/檢測電路、風(fēng)壓檢測電 路、水流量傳感器電路、入水/出水溫度傳感器電路、過熱保護電路；燃氣閥驅(qū)動/檢測電路 又包括燃氣閥驅(qū)動電路和閥檢測電路，單片機輸出閥控制信號給燃氣閥驅(qū)動電路，燃氣閥 驅(qū)動電路連接電磁閥，閥檢測電路檢測燃氣閥驅(qū)動電路和電磁閥的開路，輸出信號給單片 機；點火器控制/火焰檢測電路又包括點火器控制電路、火焰檢測電路，單片機點火信號輸 出給點火器控制電路再送入到點火器進行高壓放電點火，火焰檢測電路檢測是否點火并輸 出信號給單片機；單片機輸出信號給風(fēng)機驅(qū)動/反饋電路而驅(qū)動風(fēng)機，風(fēng)機驅(qū)動/反饋電路 的風(fēng)機反饋信號輸送到單片機；單片機輸出信號給燃氣比例閥驅(qū)動/檢測電路控制比例閥 的開度，燃氣比例閥驅(qū)動/檢測電路的檢測信號輸出給單片機；風(fēng)壓檢測電路檢測熱水器 燃燒器和外界之間的空氣壓力差，輸送風(fēng)壓信號給單片機；水流量傳感器電路檢測水流量 的大小輸送信號給單片機；入水/出水溫度傳感器電路檢測入水、出水溫度輸送信號給單 片機；過熱保護電路輸送信號給單片機；如上所述的一種恒溫燃氣熱水器控制器，還包括通信電路，單片機發(fā)送信號給通 信電路，通信電路輸送給外部線控器的接收端；外部線控器的發(fā)送信號同樣通過通信電路 輸送給單片機；如上所述的一種恒溫燃氣熱水器控制器，還包括顯示及按鍵/蜂鳴器電路，顯示 及按鍵/蜂鳴器電路連接單片機；如上所述燃氣閥驅(qū)動電路具體連接是三極管Q14的集電極直接與電磁閥接口 CNl3的1腳連接，CNl3的2腳接地，Q14的集電極還連接二極管D23的負極、電阻R73，D23 的正極接地，R73另一端連接Q14的發(fā)射極；Q14的發(fā)射極與基極之間連接有電阻R30，Q14 的基極通過電阻R79連接到場效應(yīng)管Q9的漏極，Q9的源極接地，Q9的柵極連接電阻R65、 二極管D15的負極、電容Cl，電阻R65的另一端、二極管D15的正極接地，電容Cl的另一端 通過限流電阻R43接至單片機Ul的41腳；三極管Q15的集電極直接與電磁閥接口 CN13的3腳連接，CNl3的4腳接地Q15的集電極還連接二極管D24的負極、電阻R74，D24的正極接地，R74另一端連接Q15的發(fā)射極；Q15的發(fā)射極與基極之間連接有電阻R31，Q15的基極通過電阻R80連接到場效應(yīng)管QlO 的漏極，QlO的源極接地，QlO的柵極連接電阻R66、二極管D16的負極、電容C2，電阻R66的 另一端、二極管D16的正極接地，電容C2的另一端通過限流電阻R44接至單片機Ul的40 腳；三極管Q16的集電極直接與電磁閥接口 CN13的5腳連接，CNl3的6腳接地，Q16 的集電極還連接二極管D25的負極、電阻R75，D25的正極接地，R75另一端連接Q16的發(fā)射 極；Q16的發(fā)射極與基極之間連接有電阻R32，Q16的基極通過電阻R81連接到場效應(yīng)管Qll 的漏極，Qll的源極接地，Qll的柵極連接電阻R68、二極管D17的負極、電容C10，電阻R68 的另一端、二極管D17的正極接地，電容ClO的另一端通過限流電阻R45接至單片機Ul的 39腳；三極管Q17的集電極直接與電磁閥接口 CN13的7腳連接，CNl3的8腳接地，Q17 的集電極還連接二極管D26的負極、電阻R76，D26的正極接地，R76另一端連接Q17的發(fā)射 極；Q17的發(fā)射極與基極之間連接有電阻R33，Q17的基極通過電阻R82連接到場效應(yīng)管Q12 的漏極，Q12的源極接地，Q12的柵極連接電阻R69、二極管D18的負極、電容C31，電阻R69 的另一端、二極管D18的正極接地，電容C31的另一端通過限流電阻R46接至單片機Ul的 38腳；閥檢測電路的二極管D19、D20、D21、D22的正極分別連接Q14、Q15、Q16、Q17的集 電極，二極管D19、D20、D21、D22的負極連接電容C38、電阻R59，C38的另一端接地，R59的 另一端連接電阻R28、Q6的基極，電阻R28的另一端接地，Q6的發(fā)射極接地，Q6的集電極連 接單片機27腳、電阻R108，電阻R108的另一端接+5V。如上所述點火器控制電路具體連接是CN8的1腳連接電容C15、C16、E6正極、電 感L3，C15另一端接地，C16、E6負極接CN8的2腳以及電感L2，電感L2另一端接地，L3另 一端接電容C14、三極管Q8的集電極，C14另一端接地，Q8的基極連接電阻R77，Q8的發(fā)射 極連接電阻R64、R78、電容C28，R78另一端接+12V、電容C29，電容C28、C29另一端接地， R77、R64另一端接三極管Ql的集電極，Ql的發(fā)射極接地，Ql基極連接電阻R20、R58，R20另 一端接地，R58連接單片機的42腳；火焰檢測電路的CN9的1腳連接電阻R89，R89另一端接地，CN9的2腳連接電阻 R53，R53另一端接脈沖變壓器TRl初級繞組的一端，TRl初級繞組的另一端接電阻R87，TR1 次級繞組的中間抽頭接+5V，TR1次級繞組的一端接電阻R61，TR1次級繞組的另一端接三極 管Q2的集電極，Q2的發(fā)射極接地，Q2的基極接R61另一端、二極管D28的負極、三極管Q3 的集電極，D28的正極接地，Q3的發(fā)射極接地，Q3的基極連接電阻R60，R60另一端接單片機 的37腳；R87的另一端接二極管D5的負極、D4的正極、電容C19、電阻R85，D5的正極、D4 的負極、C19另一端接地，R85的另一端接電阻R84、比較器U3B的反相輸入端、電容C18，比 較器U3B的同相輸入端、電容C18另一端接地，R84另一端接+5V、電阻R52、R21，R21另一端 接U3B的輸出端、電阻R67、單片機的8腳，R52另一端接電阻R51、比較器U3A的反相輸入 端，電阻R67另一端接U3A的同相輸入端、電容C17、二極管D2負極，電容C17另一端接地， D2正極接單片機的42腳，R51另一端接地，U3A的輸出端接Q12柵極，U3A的8腳接+5V、電 容E2正極，E2另一端接地，U3A的4腳接地。
如上所述通信電路具體連接是CN2的1腳連接電感L4、電容C45、E7正極，電感L4另一端接+12V,電容C45、E7另一端接CN2的3腳(GND)，CN2的3腳還連接電感L6，L6 另一端接地，CN2的2腳連接電阻R55，電阻R55另一端連接電阻R6、電感L5、三極管Q7集 電極，R6另一端接地，電感L5另一端接二極管D6正極、Dl負極、比較器U2A的反相輸入端， Q7發(fā)射極接+5V，Q7基極經(jīng)電阻R57接單片機的44腳，D6負極接+5V，D1正極接地，U2A的 同相輸入端電阻R18、R17、電容C5，R18另一端接+5V，R17、C5另一端接地，U2A的輸出端接 單片機的1腳、電阻R19，R19另一端接+5V、電容C27、E4正極，C27、E4另一端接地，U2A的 8腳接+5V，U2A的4腳接地。如上所述風(fēng)機驅(qū)動/反饋電路具體連接是CN7的1腳接+12V，CN7的4腳通過電 阻Rl 15接地，CN7的5腳接+25V，CN7的3腳接電阻R113、R114、三極管Q19的集電極，Rl 13 另一端接+12V，R114另一端接地，Q19的發(fā)射極接地，Q19的基極接電阻R93、比較器U7A的 輸出端，R93另一端接+12V，比較器U7A的8腳接+12V、電容E5正極，E5另一端接地，比較 器U7A的4腳接地，U7A的同相輸入端接電阻R107、R105、運算放大器U4B的7腳，R107另 一端接地，R105另一端接電容C32，C32另一端接U4B的6腳，U4B的5腳接電阻R11、電容 C30，C30另一端接地，Rll另一端接電阻R7、Rl2，Rl2另一端接地，R7另一端接單片機的36 腳，U7A的反相輸入端接電阻R109、電容C34、U7B的反相輸入端，C34另一端接地，R109另 一端接電阻R92、Rl 10、U7B的輸出端，R92另一端接+12V，RllO另一端接U7B的同相輸入 端、電阻Rill、R112，Rlll另一端接+12V, Rl 12另一端接地；U4B的6腳還連接電阻R42，R42另一端接電阻R94、R95，R94另一端接+12V，R95 另一端接CN7的4腳；CN7的2腳連接電容C40、電阻R26，C40另一端接地，R26另一端接電 阻R62、三極管Q4的基極，R62另一端接地，Q4的發(fā)射極接地，Q4的集電極連接電阻R25、 R13，R25另一端接+5V，R13接單片機的23腳。如上所述燃氣比例閥驅(qū)動/檢測電路具體連接是單片機的35腳連接電阻R24， R24另一端連接電阻R10、電容C12、U4A的第③腳，R10、C12另一端接地，U4A的2腳連接電 阻R71、電容C3、二極管D29的負極，R71另一端連接CN13的10腳，C3另一端接地，D29的 正極接電阻R9，R9另一端接單片機的37腳；U4A的第8腳接+12V，U4A的第4腳接地，U4A 的1腳接電阻R22，R22另一端接三極管Q13的基極，Q13的發(fā)射極接地，Q13的集電極接電 阻R83，R83另一端接電阻R34、三極管Q18的基極，R34接+24V，Q18的發(fā)射極接+24V，Q18 的集電極接CN13的9腳、二極管D27的負極，D27的正極接地；CN13的10腳連接電容C20、 電阻R90、R23，C20另一端、R90另一端接地接地，R23另一端接電容E14正極、電阻R47，E14 另一端接地，R47另一端接單片機的22腳。如上所述風(fēng)壓檢測電路具體連接是CN14的1腳接地，CN14的2腳接電阻R35、電 阻R15、電容C23，R35另一端接+5V，R15另一端接單片機的10腳，C23另一端接地。如上所述水流量傳感器電路具體連接是CN15的1腳接+5V，CNl5的2腳接地， CNl5的3腳接電阻R36、R16、電容C4，R36另一端接+5V，R16另一端接單片機的9腳，C4另
一端接地。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點1、采用高速單片機做閉環(huán)控制，多點采集數(shù)據(jù)變量，快速精準控制出水溫度；2、單片機對水、電、氣、溫度等進行實時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常，及時關(guān)閉系統(tǒng)并且報警；
3、單片機系統(tǒng)供電采用二次穩(wěn)壓方式，可靠性高，穩(wěn)定干擾少；4、風(fēng)機采用電流控制，無電流沖擊，風(fēng)機電路不存在功率驅(qū)動，無高溫隱患；5、燃氣閥采用低頻脈沖控制，發(fā)熱低且安全可靠，不會出現(xiàn)由于單片機故障引起 的閥不受控的安全問題；6、所連接的線控器采用3線串口異步收發(fā)電路，抗干擾能力強，傳輸效果好。

圖1是本發(fā)明的電路方框圖；圖2是單片機IA的電路連接圖；圖3是燃氣閥驅(qū)動/檢測電路1B、點火器控制/火焰檢測電路1C、燃氣比例閥驅(qū) 動/檢測電路IE的電路連接圖； 圖4是風(fēng)機驅(qū)動/反饋電路ID的電路連接圖；圖5是風(fēng)壓檢測電路IF的電路連接圖；圖6是水流量傳感器電路IG的電路連接圖；圖7是入水/出水溫度傳感器電路IH的電路連接圖；圖8是過熱保護電路IJ的電路連接圖；圖9是通信電路IK的電路連接圖；圖10是電源供應(yīng)電路IL的電路連接圖。
具體實施方式下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述(見圖1)恒溫燃氣熱水器控制器包括單片機1A、燃氣閥驅(qū)動/檢測電路1B、點火 器控制/火焰檢測電路1C、風(fēng)機驅(qū)動/反饋電路1D、燃氣比例閥驅(qū)動/檢測電路1E、風(fēng)壓檢 測電路1F、水流量傳感器電路1G、入水/出水溫度傳感器電路1H、過熱保護電路IJ ；燃氣閥 驅(qū)動/檢測電路又包括燃氣閥驅(qū)動電路和閥檢測電路，單片機輸出閥控制信號給燃氣閥驅(qū) 動電路，燃氣閥驅(qū)動電路連接電磁閥，閥檢測電路檢測燃氣閥驅(qū)動電路和電磁閥的開路，輸 出信號給單片機；點火器控制/火焰檢測電路又包括點火器控制電路、火焰檢測電路，單片 機點火信號輸出給點火器控制電路再送入到點火器進行高壓放電點火，火焰檢測電路檢測 是否點火并輸出信號給單片機；單片機輸出信號給風(fēng)機驅(qū)動/反饋電路而驅(qū)動風(fēng)機，風(fēng)機 驅(qū)動/反饋電路的風(fēng)機反饋信號輸送到單片機；單片機輸出信號給燃氣比例閥驅(qū)動/檢測 電路控制比例閥的開度，燃氣比例閥驅(qū)動/檢測電路的檢測信號輸出給單片機；風(fēng)壓檢測 電路檢測熱水器燃燒器和外界之間的空氣壓力差，輸送風(fēng)壓信號給單片機；水流量傳感器 電路檢測水流量的大小輸送信號給單片機；入水/出水溫度傳感器電路檢測入水、出水溫 度輸送信號給單片機；過熱保護電路輸送信號給單片機。恒溫燃氣熱水器控制器還包括通信電路1K，單片機發(fā)送信號給通信電路，通信電 路輸送給外部線控器的接收端；外部線控器的發(fā)送信號同樣通過通信電路輸送給單片機。恒溫燃氣熱水器控制器還包括顯示及按鍵/蜂鳴器電路，顯示及按鍵/蜂鳴器電 路連接單片機。本發(fā)明的控制原理如下
接入合適的水、電、氣，恒溫燃氣熱水器由電源電路提供相關(guān)的電源后，系統(tǒng)處于 冷待機狀態(tài)，此時按下顯示及按鍵/蜂鳴器電路的顯示按鍵板上的電源開關(guān)，蜂鳴器短鳴 一聲，顯示熱待機狀態(tài)，打開外部出水開關(guān)閥，系統(tǒng)進入運行狀態(tài)，熱水器內(nèi)部風(fēng)機高速運 轉(zhuǎn)進入前清掃，以排除熱水器燃燒室中殘留的廢氣，前清掃完畢后，風(fēng)機低速運轉(zhuǎn)，燃氣分 段電磁閥中開關(guān)閥A和開關(guān)閥B打開，分段閥C打開，比例閥調(diào)至一定開度，點火器控制/ 火焰檢測電路中的點火器開始點火，火焰檢測電路檢測到點火成功后，單片機對溫度設(shè)定 值和出水溫度傳感器實際值進行比較，不斷調(diào)節(jié)比例閥和風(fēng)機的電流參數(shù)，同時控制燃氣 閥驅(qū)動/檢測電路中的分段閥D的開合，使出水溫度與設(shè)定溫度相符并且穩(wěn)定，其調(diào)節(jié)過 程采用高速單片機閉環(huán)控制，快速精準，在入水溫度、水流量和燃氣變化時亦能做出迅速調(diào) 整，穩(wěn)定洗浴時的出水溫度?？刂葡到y(tǒng)從等待到正常運行是以檢測到有一定的水流量為基準的，一旦有合適的 水流量，熱水器將進入運行工作流程。洗浴用水完畢，關(guān)閉用水閥時，單片機從水流量傳感 器電路得到的水流信號中斷，將立即關(guān)斷燃氣閥驅(qū)動/檢測電路中所有燃氣電磁閥和比例 閥，停止燃燒，風(fēng)機以高速運轉(zhuǎn)一定時間，降低燃燒室溫度，排出燃燒室中的廢氣，然后系統(tǒng) 停止運行，處于熱待機狀態(tài)，按下電源開關(guān)建后進入冷待機狀態(tài)。本發(fā)明的接口說明CNl 單片機編程寫入口 ；CN2 通信接口，外接線控器使用；CN3 電源變壓器接口，接變壓器低壓輸出端；CN6 顯示及按鍵和蜂鳴器接口，可以接LED和VFD顯示屏，同時提供按鍵操作和提示音、報警音；CN7 風(fēng)機驅(qū)動及其檢測接口，接直流無刷風(fēng)機并且提供相關(guān)信號；CN8 點火器驅(qū)動接口，為直流點火器提供受控電源；CN9 火焰檢測探針接口，檢測火焰離子用；CNlO 出水溫度傳感器接口，用于檢測熱水器出水溫度信號；CNll 超溫保護信號接口 ；CN12 入水溫度傳感器接口，用于檢測熱水器進水溫度信號；CN13 電磁閥及比例閥接口，用于控制開關(guān)電磁閥、分段電磁閥及比例閥的工作；CN14 風(fēng)壓開關(guān)接口，用于檢測風(fēng)壓開關(guān)的信號；CN15 水流傳感器接口，用于檢測入水水流脈沖的信號。一、燃氣閥驅(qū)動/檢測電路IB (見圖3)(a)燃氣閥驅(qū)動電路分為2個開關(guān)閥A、B和2個分段閥C、D，它們采用相同的電路結(jié)構(gòu)，Q14 Q17為大功率PNP三極管，其集電極直接與電磁閥接口 CN13連接，以驅(qū)動電 磁閥線圈。Q9 Q12為場效應(yīng)管，作為Q14 Q17的電流驅(qū)動，電容C1、C2、C10、C31為閥控 制信號的耦合電容，通過限流電阻R43 R46分別接至單片機Ul的相關(guān)引腳，閥控制信號 為低頻脈沖信號，電路工作在開關(guān)狀態(tài)，以降低大功率三極管的功率損耗，工作安全可靠。三極管Q14的集電極直接與電磁閥接口 CN13的1腳連接，CNl3的2腳接地，Q14 的集電極還連接二極管D23的負極、電阻R73，D23的正極接地，R73另一端連接Q14的發(fā)射 極；Q14的發(fā)射極與基極之間連接有電阻R30，Q14的基極通過電阻R79連接到場效應(yīng)管Q9的漏極，Q9的源極接地，Q9的柵極連接電阻R65、二極管D15的負極、電容Cl，電阻R65的另一端、二極管D15的正極接地，電容Cl的另一端通過限流電阻R43接至單片機Ul的41腳。三極管Q15的集電極直接與電磁閥接口 CN13的3腳連接，CNl3的4腳接地，Q15 的集電極還連接二極管D24的負極、電阻R74，D24的正極接地，R74另一端連接Q15的發(fā)射 極；Q15的發(fā)射極與基極之間連接有電阻R31，Q15的基極通過電阻R80連接到場效應(yīng)管QlO 的漏極，QlO的源極接地，QlO的柵極連接電阻R66、二極管D16的負極、電容C2，電阻R66的 另一端、二極管D16的正極接地，電容C2的另一端通過限流電阻R44接至單片機Ul的40 腳。三極管Q16的集電極直接與電磁閥接口 CN13的5腳連接，CNl3的6腳接地，Q16 的集電極還連接二極管D25的負極、電阻R75，D25的正極接地，R75另一端連接Q16的發(fā)射 極；Q16的發(fā)射極與基極之間連接有電阻R32，Q16的基極通過電阻R81連接到場效應(yīng)管Qll 的漏極，Qll的源極接地，Qll的柵極連接電阻R68、二極管D17的負極、電容C10，電阻R68 的另一端、二極管D17的正極接地，電容ClO的另一端通過限流電阻R45接至單片機Ul的 39腳。三極管Q17的集電極直接與電磁閥接口 CN13的7腳連接，CNl3的8腳接地，Q17 的集電極還連接二極管D26的負極、電阻R76，D26的正極接地，R76另一端連接Q17的發(fā)射 極；Q17的發(fā)射極與基極之間連接有電阻R33，Q17的基極通過電阻R82連接到場效應(yīng)管Q12 的漏極，Q12的源極接地，Q12的柵極連接電阻R69、二極管D18的負極、電容C31，電阻R69 的另一端、二極管D18的正極接地，電容C31的另一端通過限流電阻R46接至單片機Ul的 38腳。(b)閥檢測電路由D19 D22，C38、R59、R28、Q6等元件組成，用于檢測燃氣閥驅(qū) 動電路和電磁閥的開路，當(dāng)閥控制信號開啟而對應(yīng)電磁閥處于關(guān)閉，或者閥控制信號停止 而對應(yīng)電磁閥仍然打開時，對應(yīng)三極管Q6得電導(dǎo)通，輸出低電平給單片機相關(guān)引腳，判斷 電磁閥相關(guān)電路故障，報警。二極管D19、D20、D21、D22的正極分別連接Q14、Q15、Q16、Q17的集電極，二極管 D19、D20、D21、D22的負極連接電容C38、電阻R59，C38的另一端接地，R59的另一端連接電 阻R28、Q6的基極，電阻R28的另一端接地，Q6的發(fā)射極接地，Q6的集電極連接單片機27 腳、電阻R108，電阻R108的另一端接+5V。二、點火器控制/火焰檢測電路IC(見圖3)(a)點火器控制電路由Ql、Q8及有關(guān)電阻電容組成一個電子開關(guān)，Q8為開關(guān)管， Ql受控于單片機Ul的點火信號，控制12V電源通過Q8、CN8送入到點火器電源進行高壓放 電點火。CN8的1腳連接電容C15、C16、E6正極、電感L3，C15另一端接地，C16、E6另一端 接CN8的2腳以及電感L2，電感L2另一端接地，L3另一端接電容C14、三極管Q8的集電極， C14另一端接地，Q8的基極連接電阻R77，Q8的發(fā)射極連接電阻R64、R78、電容C28，R78另 一端接+12V、電容C29，電容C28、C29另一端接地，R77、R64另一端接三極管Ql的集電極， Ql的發(fā)射極接地，Ql基極連接電阻R20、R58，R20另一端接地，R58連接單片機的42腳。(b)火焰檢測電路由比較器U3A、U3B和三極管Q2、Q3、脈沖變壓器TR1、CN9及其 外圍電路等組成，U3B的同相輸入端5腳接地，反相輸入端6腳接輸入信號，輸出端7腳接至單片機對應(yīng)引腳上。Q2和TRl等構(gòu)成電感三點式振蕩器，沒有感應(yīng)到火焰時，其振蕩幅度比 較高，U3B的6腳輸入高電平，U3B的7腳輸出為低電平，單片機判斷為無火或點火無效。當(dāng) 有火焰后，火焰探針感應(yīng)到火焰負離子，由于離子特性對地產(chǎn)生負電流，導(dǎo)致在U3B的6腳 上有一個對地的負電壓，故在單片機的對應(yīng)腳上產(chǎn)生高電平，判斷點火成功和有火焰。U3A 和Q3為火焰檢測電路的檢測電路，增強可靠性而用。CN9的1腳連接電阻R89，R89另一端接地，CN9的2腳連接電阻R53，R53另一端接脈沖變壓器TRl初級繞組的一端，TRl初級繞組的另一端接電阻R87，TRl次級繞組的中 間抽頭接+5V，TRl次級繞組的一端接電阻R61，TRl次級繞組的另一端接三極管Q2的集電 極，Q2的發(fā)射極接地，Q2的基極接R61另一端、二極管D28的負極、三極管Q3的集電極，D28 的正極接地，Q3的發(fā)射極接地，Q3的基極連接電阻R60，R60另一端接單片機的37腳；R87 的另一端接二極管D5的負極、D4的正極、電容C19、電阻R85，D5的正極、D4的負極、C19另 一端接地，R85的另一端接電阻R84、比較器U3B的反相輸入端、電容C18，比較器U3B的同 相輸入端、電容C18另一端接地，R84另一端接+5V、電阻R52、R21，R21另一端接U3B的輸 出端、電阻R67、單片機的8腳，R52另一端接電阻R51、比較器U3A的反相輸入端，電阻R67 另一端接U3A的同相輸入端、電容C17、二極管D2負極，電容C17另一端接地，D2正極接單 片機的42腳，R51另一端接地，U3A的輸出端接Q12柵極，U3A的8腳接+5V、電容E2正極， E2另一端接地，U3A的4腳接地。三、顯示及按鍵/蜂鳴器電路(見圖2):該電路可以為LED顯示和VFD顯示屏，采用串行數(shù)據(jù)接口，電路形式靈活多變。四、單片機及外圍電路(見圖2):采用MICROCHIP的PIC18F4520高速8位單片機或者滿足相同功能的單片機，其運 行程序通過CNl的編程燒寫口寫入；Yl和C25、C26為晶體振蕩電路，為單片機提供基準源； CN6為顯示操作面板的接口，為串行數(shù)據(jù)接口方式，可以匹配多種顯示操作面板。Sl為4位 撥碼開關(guān)，作為不同機型的參數(shù)設(shè)置用。五、通信電路IK(見圖9)通信電路為3線串口異步收發(fā)電路，電路同時為外部線控器提供電源(12V)，電路 由Q7和U2A及其周邊電路構(gòu)成，單片機Ul發(fā)送信號TX通過三極管Q7隔離發(fā)送至接口 CN2 的2腳到外部線控器的接收端，外部線控器的發(fā)送信號同樣通過CN2的2腳到U2A的反相 輸入端2腳，通過U2A的電壓整形和變換，在U2A的1腳輸出到單片機Ul的對應(yīng)引腳上，對 信號進行分析處理。此電路的特點是抗干擾能力強，通信線比傳統(tǒng)的串口異步收發(fā)電路節(jié) 省一根數(shù)據(jù)線，收發(fā)線二合一。D1、D6為抗干擾和過電壓保護，L4、L5、L6、C45、E7亦為抗干 擾元件。CN2的1腳連接電感L4、電容C45、E7正極，電感L4另一端接+12V，電容C45、E7 另一端接CN2的3腳(GND)，CN2的3腳還連接電感L6，L6另一端接地，CN2的2腳連接電 阻R55，電阻R55另一端連接電阻R6、電感L5、三極管Q7集電極，R6另一端接地，電感L5另 一端接二極管D6正極、Dl負極、比較器U2A的反相輸入端，Q7發(fā)射極接+5V，Q7基極經(jīng)電 阻R57接單片機的44腳，D6負極接+5V，Dl正極接地，U2A的同相輸入端電阻R18、R17、電 容C5，R18另一端接+5V，R17、C5另一端接地，U2A的輸出端接單片機的1腳、電阻R19，R19 另一端接+5V、電容C27、E4正極，C27、E4另一端接地，U2A的8腳接+5V，U2A的4腳接地。
六、風(fēng)機驅(qū)動/反饋電路ID(見圖4) (a)電路主要由U4B、U7A、U7B和Q19及其外圍元件組成。U4B為運算放大器，U7A、 U7B比較器。當(dāng)單片機Ul的PWMF風(fēng)機脈沖寬度調(diào)制信號經(jīng)R7、R12衰減后，由R11、C30濾 波加在U4B的5腳上，對信號進行適度放大后送至U7A的3腳，U7B和R92、R109 Rl 12、 C34構(gòu)成三角波振蕩器，振蕩頻率為20KHz，三角波信號送至U7A的反相輸入端2腳，對U7A 的同相輸入端3腳信號進行調(diào)制，經(jīng)調(diào)制后的頻率為20KHz信號同步于輸入的PWMF信號， 輸入到Q19進行相位和電平變換，送至CN7接口，對直流無刷風(fēng)機進行控制。本電路由于無 功率器件來驅(qū)動風(fēng)機，故安全穩(wěn)定可靠。(b)風(fēng)機反饋信號分直流反饋信號和脈沖反饋信號，直流反饋信號在反饋電阻 R115上取得，通過R95和R42接至U4B的6腳，完成U4B的大環(huán)路直流電流負反饋，以穩(wěn)定 風(fēng)機的工作電流。風(fēng)機的反饋脈沖與轉(zhuǎn)速有關(guān)，在CN7的2腳的風(fēng)機反饋脈沖通過Q4的整形變換后 接至單片機Ul的FANT端。CN7的1腳接+12V, CN7的4腳通過電阻Rl 15接地，CN7的5腳接+25V, CN7的3 腳接電阻Rl 13、Rl 14、三極管Q19的集電極，Rl 13另一端接+12V, Rl 14另一端接地，Q19的 發(fā)射極接地，Q19的基極接電阻R93、比較器U7A的輸出端，R93另一端接+12V，比較器U7A 的8腳接+12V、電容E5正極，E5另一端接地，比較器U7A的4腳接地，U7A的同相輸入端接 電阻R107、R105、運算放大器U4B的7腳，R107另一端接地，R105另一端接電容C32，C32另 一端接U4B的6腳，U4B的5腳接電阻R11、電容C30，C30另一端接地，Rll另一端接電阻 R7、R12，R12另一端接地，R7另一端接單片機的36腳，U7A的反相輸入端接電阻R109、電容 C34、U7B的反相輸入端，C34另一端接地，R109另一端接電阻R92、R110、U7B的輸出端，R92 另一端接+12V，RllO另一端接U7B的同相輸入端、電阻Rill、R112，Rlll另一端接+12V， R112另一端接地；U4B的6腳還連接電阻R42，R42另一端接電阻R94、R95，R94另一端接+12V，R95 另一端接CN7的4腳；CN7的2腳連接電容C40、電阻R26，C40另一端接地，R26另一端接電 阻R62、三極管Q4的基極，R62另一端接地，Q4的發(fā)射極接地，Q4的集電極連接電阻R25、 R13，R25另一端接+5V，R13接單片機的23腳。七、燃氣比例閥驅(qū)動/檢測電路IE (見圖3)該電路主要由Q13、Q18、U4A、D29、R90等元件構(gòu)成，單片機Ul輸出的PWMBV比例閥 脈寬調(diào)制信號經(jīng)R24、RIO、C12平滑濾波后，送至U4A的3腳，經(jīng)U4A的1腳輸出驅(qū)動Q13、 Q18組成的比例閥驅(qū)動電路，Q18為功率驅(qū)動管。比例閥的開度與其線圈上的電流成線性關(guān) 系。比例閥的負端連接在電阻R90上，此電阻為電流取樣電阻，其反饋信號通過R71被送至 U4A的2腳，以穩(wěn)定比例閥電流。單片機的35腳連接電阻R24，R24另一端連接電阻R10、電容C12、U4A的第③腳， RIO、C12另一端接地，U4A的2腳連接電阻R71、電容C3、二極管D29的負極，R71另一端連 接CN13的10腳，C3另一端接地，D29的正極接電阻R9，R9另一端接單片機的37腳；U4A的 第8腳接+12V，U4A的第4腳接地，U4A的1腳接電阻R22，R22另一端接三極管Q13的基 極，Q13的發(fā)射極接地，Q13的集電極接電阻R83，R83另一端接電阻R34、三極管Q18的基 極，R34接+24V，Q18的發(fā)射極接+24V，Q18的集電極接CN13的9腳、二極管D27的負極，D27的正極接地；CN13的10腳連接電容C20、電阻R90、R23，C20另一端、R90另一端接地接 地，R23另一端接電容E14正極、電阻R47，E14另一端接地，R47另一端接單片機的22腳。八、風(fēng)壓檢測電路IF(見圖5)此電路由R15、R35、C23、CN14構(gòu)成，外部風(fēng)壓開關(guān)為一微動開關(guān)，用于檢測熱水 器燃燒器和外界之間的空氣壓力差，當(dāng)風(fēng)機正常工作時，風(fēng)壓開關(guān)閉合，風(fēng)壓信號FYT輸出 為低電平，送入單片機對應(yīng)引腳進行邏輯處理，如熱水器煙道有堵塞，風(fēng)壓信號輸出為高電 平，單片機則判斷風(fēng)壓故障。CN14的1腳接地，CN14的2腳接電阻R35、電阻R15、電容C23，R35另一端接+5V， R15另一端接單片機的10腳，C23另一端接地。九、水流量傳感器電路IG(見圖6)該電路由R16、R36、C4、CN15等元件組成，外部水流傳感器為數(shù)字脈沖信號，單位 時間內(nèi)的脈沖個數(shù)代表水流量的大小，由CN15的3腳輸入的信號通過R16、C4濾除干擾后 進入單片機Ul的中斷口，在熱水器熱待機狀態(tài)時，一旦檢測到有合適的水流信號，則按正 常運行程序工作。CNl5的1腳接+5V，CNl5的2腳接地，CNl5的3腳接電阻R36、R16、電容C4，R36 另一端接+5V，R16另一端接單片機的9腳，C4另一端接地。十、入水/出水溫度傳感器電路IH(見圖7)入水溫度傳感器電路由R54、R100、C22、CN12構(gòu)成，外接的溫度傳感器的電阻值變 化與水溫成比例關(guān)系，故通過此電路輸出的信號WATI為一對應(yīng)變化的電壓信號，送入到單 片機的對應(yīng)的A/D 口進行處理。CNl2的1腳接+5V，CNl2的2腳接電阻R100、R54、電容C22，RlOO另一端接單片 機的20腳，R54另一端、C22另一端接地。出水溫度傳感器電路由R91、RlO 1、C21、CNlO等構(gòu)成，原理同上，輸出的信號WATO 送入到其對應(yīng)的A/D 口進行處理。CNlO的1腳接+5V，CNlO的2腳接電阻RlOl、R91、電容C21，RlOl另一端接單片 機的19腳，R91另一端、C21另一端接地。十一、過熱保護電路IJ(見圖8)該電路由R14、R27、R8、R72、Q5、CN11構(gòu)成，過熱保護信號來自熱水器的溫控器上， 為一溫度開關(guān)，此開關(guān)串接在燃氣電磁閥的電源供電回路上，當(dāng)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象時，溫控器動 作，開關(guān)斷開，Q5由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，信號HBF送入到單片機Ul溫控器檢測端口，處理對應(yīng)邏 輯。同時燃氣電磁閥斷電，關(guān)閉燃氣回路。十二、電源供應(yīng)電路IL(見圖10)電源供應(yīng)電路提供不穩(wěn)壓25V、24V、穩(wěn)壓12V、5V輸出，其中25V提供給風(fēng)機工作， 24V提供給燃氣電磁閥和比例閥及其驅(qū)動電路，12V為點火器和通訊電源，也含相關(guān)IC的供 電，5V為單片機和部分IC的電源；Fl為風(fēng)機電源的保險絲，F(xiàn)2為燃氣電磁閥的電源保險； 此電路為普通的線性電源，同樣也可用相同參數(shù)的其它電源替代。
權(quán)利要求
一種恒溫燃氣熱水器控制器，其特征在于包括單片機(1A)、燃氣閥驅(qū)動/檢測電路(1B)、點火器控制/火焰檢測電路(1C)、風(fēng)機驅(qū)動/反饋電路(1D)、燃氣比例閥驅(qū)動/檢測電路(1E)、風(fēng)壓檢測電路(1F)、水流量傳感器電路(1G)、入水/出水溫度傳感器電路(1H)、過熱保護電路(1J)；燃氣閥驅(qū)動/檢測電路又包括燃氣閥驅(qū)動電路和閥檢測電路，單片機輸出閥控制信號給燃氣閥驅(qū)動電路，燃氣閥驅(qū)動電路連接電磁閥，閥檢測電路檢測燃氣閥驅(qū)動電路和電磁閥的開路，輸出信號給單片機；點火器控制/火焰檢測電路又包括點火器控制電路、火焰檢測電路，單片機點火信號輸出給點火器控制電路再送入到點火器進行高壓放電點火，火焰檢測電路檢測是否點火并輸出信號給單片機；單片機輸出信號給風(fēng)機驅(qū)動/反饋電路而驅(qū)動風(fēng)機，風(fēng)機驅(qū)動/反饋電路的風(fēng)機反饋信號輸送到單片機；單片機輸出信號給燃氣比例閥驅(qū)動/檢測電路控制比例閥的開度，燃氣比例閥驅(qū)動/檢測電路的檢測信號輸出給單片機；風(fēng)壓檢測電路檢測熱水器燃燒器和外界之間的空氣壓力差，輸送風(fēng)壓信號給單片機；水流量傳感器電路檢測水流量的大小輸送信號給單片機；入水/出水溫度傳感器電路檢測入水、出水溫度輸送信號給單片機；過熱保護電路輸送信號給單片機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒溫燃氣熱水器控制器，其特征在于還包括通信電路 (IK)，單片機發(fā)送信號給通信電路，通信電路輸送給外部線控器的接收端；外部線控器的發(fā) 送信號同樣通過通信電路輸送給單片機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒溫燃氣熱水器控制器，其特征在于還包括顯示及按鍵 /蜂鳴器電路，顯示及按鍵/蜂鳴器電路連接單片機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒溫燃氣熱水器控制器，其特征在于所述燃氣閥驅(qū)動電 路具體連接是三極管Q14的集電極直接與電磁閥接口 CN13的1腳連接，CN13的2腳接 地，Q14的集電極還連接二極管D23的負極、電阻R73，D23的正極接地，R73另一端連接Q14 的發(fā)射極；Q14的發(fā)射極與基極之間連接有電阻R30，Q14的基極通過電阻R79連接到場效 應(yīng)管Q9的漏極，Q9的源極接地，Q9的柵極連接電阻R65、二極管D15的負極、電容Cl，電阻 R65的另一端、二極管D15的正極接地，電容Cl的另一端通過限流電阻R43接至單片機Ul 的41腳；三極管Q15的集電極直接與電磁閥接口 CN13的3腳連接，CN13的4腳接地，Q15的集 電極還連接二極管D24的負極、電阻R74，D24的正極接地，R74另一端連接Q15的發(fā)射極； Q15的發(fā)射極與基極之間連接有電阻R31，Q15的基極通過電阻R80連接到場效應(yīng)管QlO的 漏極，QlO的源極接地，QlO的柵極連接電阻R66、二極管D16的負極、電容C2，電阻R66的另 一端、二極管D16的正極接地，電容C2的另一端通過限流電阻R44接至單片機Ul的40腳；三極管Q16的集電極直接與電磁閥接口 CN13的5腳連接，CN13的6腳接地，Q16的集 電極還連接二極管D25的負極、電阻R75，D25的正極接地，R75另一端連接Q16的發(fā)射極； Q16的發(fā)射極與基極之間連接有電阻R32，Q16的基極通過電阻R81連接到場效應(yīng)管Qll的 漏極，Qll的源極接地，Qll的柵極連接電阻R68、二極管D17的負極、電容C10，電阻R68的 另一端、二極管D17的正極接地，電容ClO的另一端通過限流電阻R45接至單片機Ul的39 腳；三極管Q17的集電極直接與電磁閥接口 CN13的7腳連接，CN13的8腳接地，Q17的集 電極還連接二極管D26的負極、電阻R76，D26的正極接地，R76另一端連接Q17的發(fā)射極； Q17的發(fā)射極與基極之間連接有電阻R33，Q17的基極通過電阻R82連接到場效應(yīng)管Q12的漏極，Q12的源極接地，Q12的柵極連接電阻R69、二極管D18的負極、電容C31，電阻R69的 另一端、二極管D18的正極接地，電容C31的另一端通過限流電阻R46接至單片機Ul的38 腳；閥檢測電路的二極管D19、D20、D21、D22的正極分別連接Q14、Q15、Q16、Q17的集電極， 二極管D19、D20、D21、D22的負極連接電容C38、電阻R59，C38的另一端接地，R59的另一端 連接電阻R28、Q6的基極，電阻R28的另一端接地，Q6的發(fā)射極接地，Q6的集電極連接單片 機27腳、電阻R108，電阻R108的另一端接+5V。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒溫燃氣熱水器控制器，其特征在于所述點火器控制電 路具體連接是CN8的1腳連接電容C15、C16、E6正極、電感L3，C15另一端接地，C16、E6 負極接CN8的2腳以及電感L2，電感L2另一端接地，L3另一端接電容C14、三極管Q8的集 電極，C14另一端接地，Q8的基極連接電阻R77，Q8的發(fā)射極連接電阻R64、R78、電容C28， R78另一端接+12V、電容C29，電容C28、C29另一端接地，R77、R64另一端接三極管Ql的集 電極，Ql的發(fā)射極接地，Ql基極連接電阻R20、R58，R20另一端接地，R58連接單片機的42 腳；火焰檢測電路的CN9的1腳連接電阻R89，R89另一端接地，CN9的2腳連接電阻R53， R53另一端接脈沖變壓器TRl初級繞組的一端，TRl初級繞組的另一端接電阻R87，TRl次級 繞組的中間抽頭接+5V，TRl次級繞組的一端接電阻R61，TRl次級繞組的另一端接三極管 Q2的集電極，Q2的發(fā)射極接地，Q2的基極接R61另一端、二極管D28的負極、三極管Q3的 集電極，D28的正極接地，Q3的發(fā)射極接地，Q3的基極連接電阻R60，R60另一端接單片機的 37腳；R87的另一端接二極管D5的負極、D4的正極、電容C19、電阻R85，D5的正極、D4的負 極、C19另一端接地，R85的另一端接電阻R84、比較器U3B的反相輸入端、電容C18，比較器 U3B的同相輸入端、電容C18另一端接地，R 84另一端接+5V、電阻R52、R21，R21另一端接 U3B的輸出端、電阻R67、單片機的8腳，R52另一端接電阻R51、比較器U3A的反相輸入端， 電阻R67另一端接U3A的同相輸入端、電容C17、二極管D2負極，電容C17另一端接地，D2 正極接單片機的42腳，R51另一端接地，U3A的輸出端接Q12柵極，U3A的8腳接+5V、電容 E2正極，E2另一端接地，U3A的4腳接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種恒溫燃氣熱水器控制器，其特征在于所述通信電路具體 連接是CN2的1腳連接電感L4、電容C45、E7正極，電感L4另一端接+12V，電容C45、E7另 一端接CN2的3腳(GND)，CN2的3腳還連接電感L6，L6另一端接地，CN2的2腳連接電阻 R55，電阻R55另一端連接電阻R6、電感L5、三極管Q7集電極，R6另一端接地，電感L5另一 端接二極管D6正極、Dl負極、比較器U2A的反相輸入端，Q7發(fā)射極接+5V，Q7基極經(jīng)電阻 R57接單片機的44腳，D6負極接+5V，Dl正極接地，U2A的同相輸入端電阻R18、R17、電容 C5，R18另一端接+5V，R17、C5另一端接地，U2A的輸出端接單片機的1腳、電阻R19，R19另 一端接+5V、電容C27、E4正極，C27、E4另一端接地，U2A的8腳接+5V，U2A的4腳接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒溫燃氣熱水器控制器，其特征在于所述風(fēng)機驅(qū)動/反 饋電路具體連接是CN7的1腳接+12V，CN7的4腳通過電阻Rl 15接地，CN7的5腳接+25V， CN7的3腳接電阻R113、R114、三極管Q19的集電極，R113另一端接+12V，R114另一端接 地，Q19的發(fā)射極接地，Q19的基極接電阻R93、比較器U7A的輸出端，R93另一端接+12V， 比較器U7A的8腳接+12V、電容E5正極，E5另一端接地，比較器U7A的4腳接地，U7A的同相輸入端接電阻R107、R105、運算放大器U4B的7腳，R107另一端接地，R105另一端接電容 C32，C32另一端接U4B的6腳，U4B的5腳接電阻R11、電容C30，C30另一端接地，Rll另一 端接電阻R7、R12，R12另一端接地，R7另一端接單片機的36腳，U7A的反相輸入端接電阻 R109、電容C34、U7B的反相輸入端，C34另一端接地，R109另一端接電阻R92、Rl 10、U7B的 輸出端，R92另一端接+12V，RllO另一端接U7B的同相輸入端、電阻R111、R112，Rlll另一 端接+12V，R112另一端接地；U4B的6腳還連接電阻R42，R42另一端接電阻R94、R95，R94另一端接+12V，R95另一 端接CN7的4腳；CN7的2腳連接電容C40、電阻R26，C40另一端接地，R26另一端接電阻 R62、三極管Q4的基極，R62另一端接地，Q4的發(fā)射極接地，Q4的集電極連接電阻R25、R13， R25另一端接+5V，R13接單片機的23腳。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒溫燃氣熱水器控制器，其特征在于所述燃氣比例閥驅(qū) 動/檢測電路具體連接是單片機的35腳連接電阻R24，R24另一端連接電阻R10、電容C12、 U4A的第③腳，R10、C12另一端接地，U4A的2腳連接電阻R71、電容C3、二極管D29的負極， R71另一端連接CN13的10腳，C3另一端接地，D29的正極接電阻R9，R9另一端接單片機的 37腳；U4A的第8腳接+12V，U4A的第4腳接地，U4A的1腳接電阻R22，R22另一端接三極 管Q13的基極，Q13的發(fā)射極接地，Q13的集電極接電阻R83，R83另一端接電阻R34、三極管 Q18的基極，R34接+24V，Q18的發(fā)射極接+24V，Q18的集電極接CN13的9腳、二極管D27的 負極，D27的正極接地；CN13的10腳連接電容C20、電阻R90、R23，C20另一端、R90另一端 接地接地，R23另一端接電容E14正極、電阻R47，E14另一端接地，R47另一端接單片機的 22腳。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒溫燃氣熱水器控制器，其特征在于所述風(fēng)壓檢測電路 具體連接是CN14的1腳接地，CN14的2腳接電阻R35、電阻R15、電容C23，R35另一端接 +5V, R15另一端接單片機的10腳，C23另一端接地。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒溫燃氣熱水器控制器，其特征在于所述水流量傳感 器電路具體連接是CN15的1腳接+5V，CNl5的2腳接地，CNl5的3腳接電阻R36、R16、電 容C4，R36另一端接+5V，R16另一端接單片機的9腳，C4另一端接地。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種恒溫燃氣熱水器控制器，其特征在于包括單片機、燃氣閥驅(qū)動/檢測電路、點火器控制/火焰檢測電路、風(fēng)機驅(qū)動/反饋電路、燃氣比例閥驅(qū)動/檢測電路、風(fēng)壓檢測電路、水流量傳感器電路、入水/出水溫度傳感器電路、過熱保護電路；燃氣閥驅(qū)動/檢測電路又包括燃氣閥驅(qū)動電路和閥檢測電路；點火器控制/火焰檢測電路又包括點火器控制電路、火焰檢測電路；本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有控制器控制精度低、容易出現(xiàn)故障、抗干擾能力差的不足，而提供的一種控制可靠、故障率極低、無電流沖擊的恒溫燃氣熱水器控制器。
文檔編號F24H9/20GK101813376SQ20101014099
公開日2010年8月25日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者毛遠明, 羅嵐, 黃啟均 申請人:中山華帝燃具股份有限公司