專利名稱：家用電器安全節(jié)能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源開關(guān)，具體為一種家用電器安全節(jié)能控制器。
背景技術(shù)：
一些家用電器的電源控制采用普通開關(guān)，如果家用電器功率比較大，開關(guān)的觸點(diǎn) 在開關(guān)的過程中產(chǎn)生電火花而很容易損壞；其次，手動(dòng)撥動(dòng)開關(guān)，屬于近距離接觸220V市 電，對老人和小孩來說是不安全的；第三，如果忘記關(guān)電而長時(shí)間工作，可能造成火災(zāi)或電 能浪費(fèi)；第四，沒有定時(shí)和預(yù)約功能，使用時(shí)極不方便。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型旨在公開一種家用電器安全節(jié)能控制器，是對申請?zhí)枮?200920161357. 2 的進(jìn)一步改進(jìn)。本實(shí)用新型是采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的家用電器安全節(jié)能控制器，包含殼體 和內(nèi)部電路，內(nèi)部電路包含一個(gè)單片機(jī)U4，在U4的后向通道有兩路控制信號輸出，一路連 接光電耦合觸發(fā)集成電路Ul的內(nèi)部發(fā)光管的陰極2、陽極1通過電阻R5連接+5V直流電 源，Ul的觸發(fā)極3通過電阻R2連接雙向晶閘管Ql的主電極1、觸發(fā)極4連接Ql的觸發(fā)極 3，再通過電阻R3連接Ql的主電極2，Q1的主電極1通過電阻Rl串連電容Cl連接Ql的主 電極2，Rl和Cl組成尖峰脈沖濾波電路目的是消除電網(wǎng)尖峰干擾信號對Ql的影響，另一路 控制信號連接PNP型三極管Q3的基極，Q3的發(fā)射極通過電阻R6連接+5V、集電極連接NPN 型三極管Q2的基極，Q2的發(fā)射極連接電源地、集電極連接電磁繼電器Kl的線圈引腳4，Kl 的線圈引腳3接電容C5，C5的另一端連接電源地，Kl的3腳通過電阻R4連接+12V電源， R4和C5組成一個(gè)儲能電路，在電磁繼電器吸合的瞬間可以提供較大的吸合電流，而保持吸 合狀態(tài)時(shí)只需消耗少量的電流，Kl的3、4腳之間連接二極管Dl，Dl用于保護(hù)Q2，Kl的觸 點(diǎn)1、2分別連接到Ql的1、2，由雙向晶閘管Ql主電極1、2和電磁繼電器觸點(diǎn)1、2組成的開 關(guān)組串連在由插頭J2輸入的市電的火線中，火線中還串聯(lián)保險(xiǎn)管F1，連接插座P1，P1被插 入家用電器的插頭，U4的一路控制信號通過Ul及其附屬電路實(shí)現(xiàn)隔離控制Ql的導(dǎo)通與關(guān) 斷，U4的另一路控制信號通過其Q2、Q3組成驅(qū)動(dòng)電路控制Kl觸點(diǎn)的閉合與斷開，來實(shí)現(xiàn)隔 離控制插入在Pl上的家用電器的電源，承擔(dān)隔離高、低電壓電路的是Ul和Kl ；單片機(jī)的 人機(jī)交互通道設(shè)有四個(gè)按鈕開關(guān)S2 S5，分別連接U4的某個(gè)并行端口中的四個(gè)引腳，并分 別通過電阻連接+5V，四個(gè)LED指示燈D3 D6，其中三個(gè)LED燈的陰極連接U4的某個(gè)并行 端口中的三個(gè)引腳、另一個(gè)連接電源地，用于指示電源的狀況，LED的陽極分別通過電阻連 接+5V，一個(gè)蜂鳴器U3的正極連接+5V，負(fù)極連接一個(gè)PNP型三極管Q4的發(fā)射極，Q4的集電 極連接地、基極通過電阻連接U4的一個(gè)并行端口中的一個(gè)引腳，一個(gè)共陰極型號的四位七 段數(shù)碼管D7，D7的8個(gè)字型引腳連接到U4的某個(gè)并行口的8個(gè)引腳，并分別通過電阻連接 +5V，4個(gè)公共引腳連接PNP型三極管Q5 Q8的發(fā)射極，這些三極管的集電極連接電源地、 基極通過電阻連接U4某個(gè)并行端口中的四個(gè)引腳，人機(jī)交互通道的按鈕、指示燈、數(shù)碼管、蜂鳴器等連接單片機(jī)的哪一個(gè)端口的哪一個(gè)引腳，可以由計(jì)算機(jī)技術(shù)人員通過軟件編程選擇；還包括由Y1、C9、C1組成晶振電路，由S1、C8、R8組成的上電復(fù)和手動(dòng)復(fù)位電路；單片機(jī) 的低壓電源由輸入的市電串連保險(xiǎn)管F2，連接到12V/3. 5W的隔離降壓變壓器Tl，Tl輸出 12V交流電，經(jīng)整流、濾波得到12V直流電，經(jīng)三端穩(wěn)壓電路得到+5V直流電，也可以采用開 關(guān)電源從市電得到本實(shí)用新型所需的+12V和+5V低壓直流電。由于本實(shí)用新型采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以通過軟件編程合理地控制開關(guān)組的導(dǎo)通 和關(guān)斷時(shí)序，因此使用方便，可以達(dá)到安全節(jié)能控制的效果。

圖1是本實(shí)用新型中單片機(jī)后向通道和低壓電源部分電路原理圖。圖中J2為市電220V三芯插頭，Jl, JPl為市電220V的連接器，Pl為被控的市電 輸出插座，F(xiàn)1，F(xiàn)2為保險(xiǎn)管，Ql為雙向晶閘管，Kl為電磁繼電器，Ul為光電耦合觸發(fā)集成電 路，Q2為NPN型三極管，Q3為PNP型三極管，Tl為隔離變壓器，D2為整流橋堆，U2為三端 穩(wěn)壓電源集成電路，Dl為續(xù)流二極管，C1、C2、C3為高頻濾波電容，C5、C6、C7為低頻濾波電 容，Rl R6為限流電阻。圖2是單片機(jī)人機(jī)交互通道和附屬電路原理圖。圖中U4為單片機(jī)，Sl S5為輕觸型按鈕開關(guān)，D3 D6為LED指示燈，d7為四位 七段數(shù)碼管，U3為蜂鳴器，Q4 Q8為PNP型三極管，R 8、RlO R13為限流電阻，Y 1為 晶振，C8、C9、C10為電容。圖3是外觀結(jié)構(gòu)的頂視圖。圖4是外觀結(jié)構(gòu)的左視圖。圖中1為被控制市電輸出插座，2為LED指示燈，3為四位七段數(shù)碼管，4為輕觸按 鈕，5為市電輸入插頭連接孔。
具體實(shí)施方式
家用電器安全節(jié)能控制器，包含殼體和內(nèi)部電路內(nèi)部電路包含一個(gè)單片機(jī)U4，U4可以選擇內(nèi)部具有2KB以上程序存儲器的 STC89C52RC芯片或AT89C52等芯片，在U4的后向通道可選擇從P3. 4和P 3. 5輸出兩路控 制信號，P3. 4連接光電耦合觸發(fā)集成電路Ul的內(nèi)部發(fā)光管的陰極2、陽極1通過電阻R5接 +5V直流電源，Ul可選擇的型號為MOC 3043或M0C3063，本實(shí)用新型中所有的電阻均可選 擇1/4W直插式電阻或封裝為0805的貼片式電阻，Ul的觸發(fā)極3通過電阻R2連接雙向晶 閘管Ql的主電極1，Ql可根據(jù)被控家用電器的功率選擇不同的型號，一般控制3KW以下的 家用電器可選擇BTA138或BT139等雙向晶閘管，Ul的觸發(fā)極4連接Ql的觸發(fā)極3，再通 過電阻R3連接Ql的主電極2，Ql主電極1通過電阻Rl串連電容Cl連接Ql主電極2，Rl 和Cl組成尖峰脈沖濾波電路目的是消除電網(wǎng)尖峰干擾信號對Ql的影響，Cl選擇耐壓值為 600V/0. 01 μ F的電容，P3. 5連接PNP型三極管Q3的基極，本實(shí)用新型中的所有PNP型三極 管可選擇2SA1015等型號、NPN型三極管可選擇2SC1815等型號，Q3的發(fā)射極通過電阻R6 連接+5V，Q3的集電極連接NPN型三極管Q2的基極，Q2的發(fā)射極連接電源地、集電極連接電 磁繼電器Kl的線圈引腳4，K1可選擇線圈工作電壓為12V直流，觸點(diǎn)控制電流為250V/10A的電磁繼電器，如JQX13F等型號，Kl的線圈引腳3接電容C5，C5的另一端連接電源地，Kl 的3腳通過電阻R4連接到+12V電源，R4和C5組成一個(gè)儲能電路，在電磁繼電器吸合的瞬 間可以提供較大的吸合電流，而保持吸合狀態(tài)時(shí)只需消耗少量的電流，Kl的3、4腳之間連 接二極管Dl，Dl用于保護(hù)Q2，Dl可選擇1N4001等普通整流二極管，Kl的觸點(diǎn)1、2分別連 接到Ql的1、2，由雙向晶閘管Ql主電極1、2和電磁繼電器觸點(diǎn)1、2組成的開關(guān)組串連在由 插頭J2輸入的市電的火線中，J2應(yīng)采用三芯插頭，J2的3接地、1接火線、2接零線，火線中 還串聯(lián)保險(xiǎn)管F1，連接插座Pl，F(xiàn)l選擇與電磁繼電器和雙向晶閘管額定電流值相同規(guī)格 的保險(xiǎn)管，Pl設(shè)計(jì)成具有多種型號插孔的插座，家用電器的插頭插入Pl，U4的兩路控制信 號控制開關(guān)組的導(dǎo)通或關(guān)斷，來控制插入到Pl的家用電器的電源；單片機(jī)的人機(jī)交互通道 設(shè)有四個(gè)按鈕開關(guān)S2 S5，按鈕開關(guān)選擇輕觸型開關(guān)，分別連接U4的某個(gè)并行端口中的四 個(gè)引腳，如P2. 4 P2. 7，并分別通過電阻連接+5V，四個(gè)LED指示燈D3 D6，其中三個(gè)LED 燈的陰極連接U4的某個(gè)并行端口中的三個(gè)引腳，如P1.0 Pl. 2，另一個(gè)連接電源地，用于 指示電源的狀況，LED的陽極分別通過電阻連接+5V，一個(gè)蜂鳴器U 3的正極連接+5V，U3可 選擇工作電壓為6V的能通電自鳴的蜂鳴器，U3負(fù)極連接一個(gè)PNP型三極管Q4的發(fā)射極， Q4的集電極連接地、基極通過電阻連接U4的一個(gè)并行端口中的一個(gè)引腳，一個(gè)共陰極型號 的四位七段數(shù)碼管D7，D7的8個(gè)字型引腳連接到U4的某個(gè)并行口的8個(gè)引腳，如P0. 0 P0. 7，并分別通過電阻連接+5V，4個(gè)公共引腳連接PNP型三極管Q5 Q8的發(fā)射極，這些三 極管的集電極連接電源地、基極通過電阻連接U4某個(gè)并行端口中的四個(gè)引腳，如P2.0 P2. 3 ；還包括由Yl、C9、ClO組成晶振電路，Yl選擇11. 0592MHz的無源晶振，C9、ClO選擇 27pF磁片電容，由S1、C8、R8組成的上電復(fù)和手動(dòng)復(fù)位電路，C8選擇16V/10y F電容；單片 機(jī)的低壓電源由輸入的市電串連保險(xiǎn)管F2，F(xiàn)2可選擇0. 5A的保險(xiǎn)管，連接到隔離變壓器 11，11可選擇22(^/12￥/3. 5W的工頻隔離變壓器，Tl輸出12V交流電，經(jīng)整流、濾波得到12V 直流電，經(jīng)三端穩(wěn)壓電路得到+5V直流電，可選擇IA的整流橋堆也可用4個(gè)1N4001搭成橋 式整流電路，濾波電容選擇16V/470 μ F電解電容和0. 01 μ F的磁片電容，三端穩(wěn)壓電路可 選擇LM7805，也可以采用開關(guān)電源從市電得到本實(shí)用新型所需的+12V和+5V低壓直流電。殼體為硬質(zhì)塑料盒，分為盒蓋和盒底，盒蓋固定低壓電路板，盒蓋開孔，露出插座 孔1、四個(gè)LED指示燈2、一個(gè)四位數(shù)碼顯示管3和五個(gè)輕觸按鈕4 ；盒底固定高壓電路板， 盒側(cè)面下部開孔，用于市電220V三芯插頭輸入5。在使用時(shí)，單片機(jī)U4在上電復(fù)位或手動(dòng)復(fù)位后，所有的并行端口輸出為高電平， U4的P 3. 4和P3. 5輸出高電平時(shí)Ql和Kl是斷開的，家用電器與市電的連接被斷開，如果 需要接通家用電器的電源，先將U4的P3. 4腳輸出低電平，這將使雙向晶閘管Ql導(dǎo)通，延時(shí) 200ms使Ql穩(wěn)定導(dǎo)通，再將U4的P 3.5腳輸出低電平使得電磁繼電器吸合、Kl的觸點(diǎn)接 通、家用電器被通電，延時(shí)200ms后，將U4的P 3. 4輸出高電平從而關(guān)斷Q1，由Kl支持導(dǎo) 通。由于Kl的觸點(diǎn)與Ql的兩個(gè)主電極是并聯(lián)關(guān)系，當(dāng)Ql導(dǎo)通時(shí)，Kl的兩觸點(diǎn)間的電壓 為0V，按照上述時(shí)序可以實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)間0電壓閉合，觸點(diǎn)間不產(chǎn)生電火花，從而延長觸點(diǎn)的使 用壽命。如果需要斷開家用電器的電源，先將U4的P3. 4腳輸出低電平使得雙向晶閘管Ql 導(dǎo)通，延時(shí)200ms使Ql穩(wěn)定導(dǎo)通，然后將U4的P 3. 5腳輸出高電平使電磁繼電器復(fù)位，Kl 的觸點(diǎn)斷開，延時(shí)200ms后，將U4的P 3. 4腳輸出高電平從而關(guān)斷Q1，家用電器被斷電，同 樣的道理，Kl的觸點(diǎn)斷開時(shí)，由于Ql的分流作用，按照上述的時(shí)序可以實(shí)現(xiàn)0電流斷開觸點(diǎn)，觸點(diǎn)間不產(chǎn)生電火花，從而延長繼電器的使用壽命?？梢跃?寫計(jì)算機(jī)程序，根據(jù)按鈕開 關(guān)的選擇不同的時(shí)序通斷Kl和Ql構(gòu)成的組合開關(guān)，從而控制家用電器的電源。
權(quán)利要求一種家用電器安全節(jié)能控制器，包含殼體和內(nèi)部電路，本實(shí)用新型的特征是內(nèi)部電路包含一個(gè)單片機(jī)U4，在U4的后向通道有兩路控制信號輸出，一路連接光電耦合觸發(fā)集成電路U1的內(nèi)部發(fā)光管的陰極2、陽極1通過電阻連接+5V直流電源，U1的觸發(fā)極3通過電阻連接雙向晶閘管Q1的主電極1，U1的觸發(fā)極4連接Q1的觸發(fā)極3，再通過電阻連接Q1的主電極2，Q1主電極1通過電阻R1和電容C1串連電路連接Q1主電極2，另一路連接PNP型三極管Q3的基極，Q3的發(fā)射極通過電阻R6連接+5V，Q3的集電極連接NPN型三級管Q2的基極，Q2的發(fā)射極連接電源地，Q2的集電極連接電磁繼電器K1的線圈引腳4，K1的線圈引腳3接電容C5，C5的另一端連接電源地，K1的3腳通過電阻連接+12V電源，K1的3、4腳之間連接二極管D1，K1的觸點(diǎn)1、2分別連接到Q1的主電極1、2，由雙向晶閘管Q1主電極1、2和電磁繼電器觸點(diǎn)1、2組成的開關(guān)組，串連在由插頭J 2輸入的市電的火線中，火線中還串聯(lián)保險(xiǎn)管F1通過插座P1輸出，P1被插入家用電器的插頭；單片機(jī)的人機(jī)交互通道設(shè)有四個(gè)按鈕開關(guān)，分別連接U4的某個(gè)并行端口中的四個(gè)引腳，并分別通過電阻連接+5V，四個(gè)LED指示燈，其中三個(gè)LED燈的陰極連接U4的某個(gè)并行端口中的三個(gè)引腳，另一個(gè)連接電源地，LED的陽極分別通過電阻連接+5V，一個(gè)蜂鳴器U3的正極連接+5V，負(fù)極連接一個(gè)PNP型三級管Q4的發(fā)射極，Q4的集電極連接地，Q4的基極通過電阻連接U4的一個(gè)并行端口中的一個(gè)引腳，一個(gè)共陰極型號的四位七段數(shù)碼管D7，D7的8個(gè)字型引腳連接到U4的某個(gè)并行口的8個(gè)引腳，并分別通過電阻連接+5V，4個(gè)公共引腳連接四個(gè)PNP型三極管的發(fā)射極，這些三極管的集電極連接電源地、基極通過電阻連接U4某個(gè)并行端口中的四個(gè)引腳；還包括由Y1、C9、C1組成晶振電路，由S 1、C8、R8組成的上電復(fù)和手動(dòng)復(fù)位電路；單片機(jī)的低壓電源由輸入的市電串連保險(xiǎn)管F2，連接到12V/3.5W的隔離降壓變壓器T1，T1輸出12V交流電，經(jīng)整流、濾波得到12V直流電，經(jīng)三端穩(wěn)壓電路得到+5V直流電。
專利摘要本實(shí)用新型公開了家用電器安全節(jié)能控制器，包含殼體和內(nèi)部電路，內(nèi)部電路包含一個(gè)單片機(jī)U4，在U4的后向通道有兩路控制信號輸出，一路連接光電耦合觸發(fā)集成電路U1、雙向晶閘管Q1，另一路連接PNP型三極管Q3、NPN型三極管Q2、電磁繼電器K1；雙向晶閘管Q1主電極1、2和電磁繼電器觸點(diǎn)1、2組成的開關(guān)組串連在由插頭J2輸入的市電的火線中，連接插座P1被插入家用電器的插頭，U4的一路控制信號通過U1及其附屬電路實(shí)現(xiàn)隔離控制Q1的導(dǎo)通與關(guān)斷，U4的另一路控制信號通過其Q2、Q3組成驅(qū)動(dòng)電路控制K1觸點(diǎn)的閉合與斷開，來實(shí)現(xiàn)隔離控制插入在P1上的家用電器的電源，通過程序控制達(dá)到方便和安全節(jié)能控制的目的。
文檔編號G05B19/04GK201707565SQ201020107430
公開日2011年1月12日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者陳善榮 申請人:吉首大學(xué)