专利名称：一种燃气热水器可调交流风机转速的控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及燃气热水器控制技术领域，特别是一种以交流电机为排烟系统动力的燃气热水器可调交流风机转速的控制电路。
背景技术：
传统非烟道式燃气热水器用交流电机或直流电机带动叶轮转动来实现燃烧的一次空气和二次空气配给及燃烧换热后烟气的排放。如使用直流电机则成本较高，且直流电机耐环境温度性较差，难以实现强抽式结构。如使用普通交流电机则成本较低，但风速固定，多速交流电机最多可设置三段风速，此情况下热水器工作在最大与最小热负荷之间时热效率不能达到最优，造成能源浪费。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述问题而提供一种低成本、又可无级调速实现风量调节的燃气热水器可调交流风机转速的控制电路。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是一种燃气热水器可调交流风机转速的控制电路，其特征在于包括检测过零信号的过零检测单元，接收过零检测单元输出的信号及风机测速信号并进行处理的中央控制系统单元，接收中央控制系统单元输出的风机调速信号的风机驱动单元及接收中央控制系统单元输出的燃气调节信号的燃气电子比例阀调阀单元。所述中央控制系统单元包括单片机及第十八电阻，单片机的型号为REmo，第十八电阻一端接单片机的16脚，另一端接风机测速器。所述风机驱动单元电路包括第一至第四电阻、第一电容、双向可控硅及光电耦合器；其中第四电阻的一端与光电耦合器的第2脚电连接，另一端与单片机的第23脚电连接； 第二电阻的一端与火线连接，另一端与光电耦合器的第6脚电连接；第三电阻的一端与双向可控硅的门极G电连接，另一端与光电耦合器的第4脚电连接；第一电阻与第一电容串联后一端连接火线，另一端连接风机的输入端；双向可控硅的电极Tl连接火线，双向可控硅的电极T2连接风机的输入端；光电耦合器的第1管脚连接电源。所述过零检测单元电路包括第五至第十电阻、第二电容、第三电容及电压比较器； 其中第十电阻一端与单片机的第M脚电连接，另一端与电压比较器的第7脚电连接；第九电阻一端与电源连接，另一端连接电压比较器的第7脚；第三电容电容一端与电压比较器的第7脚电连接，另一端接地；第六电阻与第八电阻串联后一端连接电源，另一端接地，其串联点接电压比较器的“ + ”输入端；第五电阻与第七电阻串联后一端连接过零检测点，另一端接地，其串联点分别接电压比较器的“_”输入端及第二电容的一端，第二电容的另一端接地。所述燃气电子比例阀调阀单元包括第十一至第十七电阻、第四至第六电容、二极管、第一三极管、第二三极管及电压比较器；其中第十七电阻的一端与第六电容的一端分别
4与电压比较器的“ + ”输入端连接，第二七电阻的另一端与单片机第13脚电连接，第六电容的另一端接地；第五电容的一端与电压比较器的“_”输入端连接，另一端接地；第十三电阻、第十四电阻、第十六电阻、第四电容的一端及第一三极管的基极接电源，第十三电阻的另一端接第二三极管的集电极，第十四电阻的另一端接电压比较器的输出端，第十六电阻的另一端接电压比较器的“_”输入端，第四电容的另一端接地；第十一电阻及第十五电阻的一端接比例阀的负极，第十一电阻的另一端接地，第十五电阻的另一端接电压比较器的 “_”输入端；第一三极管的发射极及第十二电阻的一端接电源，第一三极管的集电极接二极管的负端，第一三极管的基极与第十二电阻的另一端连接；第二三极管的基极与电压比较器的输出端连接，第二三极管的发射极接地；二极管的正极接地，二极管的负极与比例阀的正极连接。本实用新型与现有技术相比较具有如下有益效果中央控制系统单元通过风机反馈的转速信号输出不同占空比的FPWM信号控制风机驱动单元实现交流电机的转速无级调整，令风机风量匹配燃气电子比例阀调阀单元控制输出燃气的燃烧工况，最终实现燃气热水器在热负荷大小变化过程中维持高能效运作，从而提高能源利用率，降低烟气中CO等有害气体排放。
图1为本实用新型的电路原理方框图；图2是图1中风机驱动单元的电路原理图；图3是图1中过零检测单元的电路原理图；图4是图1中中央控制系统单元及燃气电子比例调阀单元的电路原理图；图5是本实用新型的实例1应用产品结构图；图6为本实用新型的实例2应用产品结构图。
具体实施方式
以下结合附图及优选实施例对本实用新型作进一步说明如图1所示，本实用新型燃气热水器可调交流风机转速的控制电路，包括检测过零信号的过零检测单元2，接收过零检测单元输出的信号及风机测速信号并进行处理的中央控制系统单元4，接收中央控制系统单元输出的风机调速信号的风机驱动单元1及接收中央控制系统单元输出的燃气调节信号的燃气电子比例阀调阀单元3。工作时，过零检测单元2反馈过零信号给中央控制系统单元4，同时中央控制系统单元4通过风机反馈的转速信号输出不同占空比的PWM信号控制风机驱动单元1实现交流电机的转速无级调整，该转速用来匹配中央控制系统单元4输出给燃气电子比例阀调阀单元3的电流调节信号。如图4所示，中央控制系统单元4包括单片机IC2及第十八电阻R18，单片机的型号为REmo，第十八电阻一端接单片机的16脚，另一端接风机测速器。燃气电子比例阀调阀单元3包括第i^一至第十七电阻R11-R17、第四至第六电容 C4-C6、二极管D1、第一三极管Q1、第二三极管Q2及电压比较器U8B ；其中第十七电阻R17 的一端与第六电容C6的一端分别与电压比较器U8B的“ + ”输入端连接，第二七电阻R17的另一端与单片机Ul第13脚电连接，第六电容C6的另一端接地；第五电容C5的一端与电压比较器U8B的“-”输入端连接，另一端接地；第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十六电阻 R16、第四电容C4的一端及第一三极管Ql的基极接电源+12V，第十三电阻R13的另一端接第二三极管Q2的集电极，第十四电阻R14的另一端接电压比较器U8B的输出端，第十六电阻R16的另一端接电压比较器U8B的“_”输入端，第四电容C4的另一端接地；第十一电阻 Rll及第十五电阻R15的一端接比例阀的负极BLF-，第十一电阻Rll的另一端接地，第十五电阻R15的另一端接电压比较器U8B的“-”输入端；第一三极管Ql的发射极及第十二电阻R12的一端接电源+24V，第一三极管Ql的集电极接二极管Dl的负端，第一三极管Ql的基极与第十二电阻R12的另一端连接；第二三极管Q2的基极与电压比较器U8B的输出端连接，第二三极管 Q2的发射极接地；二极管Dl的正极接地，二极管Dl的负极与比例阀的正极 BLF+连接。如图2所示，风机驱动单元电路1包括第一至第四电阻R1-R4、第一电容Cl、双向可控硅Q及光电耦合器ICl ；其中第四电阻R4的一端与光电耦合器ICl的第2脚电连接， 另一端与单片机IC2的第23脚电连接；第二电阻R2的一端与火线L连接，另一端与光电耦合器ICl的第6脚电连接；第三电阻R3的一端与双向可控硅Q的门极G电连接，另一端与光电耦合器ICl的第4脚电连接；第一电阻Rl与第一电容Cl串联后一端连接火线L，另一端连接风机的输入端FJ ；双向可控硅Q的电极Tl连接火线L，双向可控硅Q的电极T2连接风机的输入端FJ ；光电耦合器ICl的第1管脚连接电源VCC。如图3所示，过零检测单元2电路包括第五至第十电阻R5-R10、第二电容C2、第三电容C3及电压比较器IC2B;其中第十电阻RlO—端与单片机ICl的第24脚电连接，另一端与电压比较器IC2B的第7脚电连接；第九电阻R9 —端与电源VCC连接，另一端连接电压比较器IC2B的第7脚；第三电容电容C3 —端与电压比较器IC2B的第7脚电连接，另一端接地；第六电阻R6与第八电阻R8串联后一端连接电源VCC，另一端接地，其串联点接电压比较器IC2B的“ + ”输入端；第五电阻R5与第七电阻R7串联后一端连接过零检测点GLJC， 另一端接地，其串联点分别接电压比较器IC2B的“_”输入端及第二电容C2的一端，第二电容的另一端接地。工作时，过零检测单元电路2的作用是给单片机ICl提供一个标准，这个标准的起点是零电压，当220V交流电压由负半周向正半周转换时，电压比较器IC2B的输出端会给单片机IC2的第24脚发送一个脉冲信号，即外部中断信号INTO，经过一定的延时后单片机 IC2以此标准调节可控硅Q导通角的大小，即单片机IC2的第24脚向风机驱动单元1输出相应占空比的FPWM信号，该信号经过光电耦合器ICl后传输到双向可控硅Q，实现单片机 IC2对双向可控硅Q的导通控制，即风机转速从高到低都有对应的导通角，而每个导通角的导通时间是从零电压开始计算的，导通时间不一样，导通角度的大小就不一样，因而风机的转速就不一样，从而达到了转速可控的目的。在风机根据不同的负荷相应的调整风速过程中，单片机IC2通过其第16管脚不断检测风机转速信号以实现对风机转速的准确控制。实用新型应用在燃气热水器上见图5和图6，控制器电路板1集成了风机驱动单元1、燃气电子比例阀调阀单元3，过零检测单元2和中央控制系统单元4，风机转速信号反馈装置安装于交流风机2上。燃气热水器工作时，当用户设定热水器在最高负荷状态时，比例阀3开度最大，此时风量最大，热效率最高，当用户设定在最小热负荷状态时，比例阀3开度最小，此时风量最小，与负荷相匹配，效率也满足燃气热水器能效标准GB20665的要求，当用户设定的热负荷在最大与最小两者之间时，中央控制系统单元通过风机反馈的转速信号输出不同占空比的PWM信号控制风机驱动单元实现交流电机的转速无级调整，此时风量一一对应匹配，在满足热工性能指标的前提下使热效率达到最高值。
权利要求1.一种燃气热水器可调交流风机转速的控制电路，其特征在于包括检测过零信号的过零检测单元(2)，接收过零检测单元输出的信号及风机测速信号并进行处理的中央控制系统单元(4)，接收中央控制系统单元输出的风机调速信号的风机驱动单元(1)及接收中央控制系统单元输出的燃气调节信号的燃气电子比例阀调阀单元(3 )。
2.根据权利要求1所述的燃气热水器可调交流风机转速的控制电路，其特征在于所述中央控制系统单元(4)包括单片机(IC2)及第十八电阻(R18)，单片机的型号为REmO，第十八电阻一端接单片机的16脚，另一端接风机测速器。
3.根据权利要求1或2所述的燃气热水器可调交流风机转速的控制电路，其特征在于所述风机驱动单元电路(1)包括第一至第四电阻(R1-R4)、第一电容(Cl)、双向可控硅(Q) 及光电耦合器(IC1);其中第四电阻(R4)的一端与光电耦合器(ICl)的第2脚电连接，另一端与单片机(IC2)的第23脚电连接；第二电阻(R2)的一端与火线(L)连接，另一端与光电耦合器(ICl)的第6脚电连接；第三电阻(R3)的一端与双向可控硅(Q)的门极G电连接，另一端与光电耦合器(ICl)的第4脚电连接；第一电阻(Rl)与第一电容(Cl)串联后一端连接火线(L)，另一端连接风机的输入端(FJ)；双向可控硅(Q)的电极Tl连接火线(L)，双向可控硅(Q)的电极T2连接风机的输入端(FJ);光电耦合器(ICl)的第1管脚连接电源(VCC)。
4.根据权利要求1或2所述的燃气热水器可调交流风机转速的控制电路，其特征在于所述过零检测单元(2)电路包括第五至第十电阻(R5-R10)、第二电容(C2)、第三电容(C3) 及电压比较器(IC2B);其中第十电阻(RlO)—端与单片机(ICl)的第24脚电连接，另一端与电压比较器(IC2B)的第7脚电连接；第九电阻(R9)—端与电源(VCC)连接，另一端连接电压比较器(IC2B)的第7脚；第三电容电容(C3) —端与电压比较器(IC2B)的第7脚电连接，另一端接地；第六电阻(R6)与第八电阻(R8)串联后一端连接电源(VCC)，另一端接地， 其串联点接电压比较器(IC2B)的“ + ”输入端；第五电阻(R5)与第七电阻(R7)串联后一端连接过零检测点(GLJC)，另一端接地，其串联点分别接电压比较器(IC2B)的“_”输入端及第二电容(C2)的一端，第二电容的另一端接地。
5.根据权利要求1或2所述的燃气热水器可调交流风机转速的控制电路，其特征在于所述燃气电子比例阀调阀单元(3)包括第十一至第十七电阻(R11-R17)、第四至第六电容 (C4-C6)、二极管(Dl)、第一三极管(Ql)、第二三极管(Q2)及电压比较器(U8B)；其中第十七电阻(R17)的一端与第六电容(C6)的一端分别与电压比较器(U8B)的“ + ”输入端连接，第二七电阻(R17)的另一端与单片机(Ul)第13脚电连接，第六电容(C6)的另一端接地；第五电容(C5)的一端与电压比较器(U8B)的“_”输入端连接，另一端接地；第十三电阻(R13)、 第十四电阻(R14)、第十六电阻(R16)、第四电容(C4)的一端及第一三极管(Ql)的基极接电源(+12V)，第十三电阻(R13)的另一端接第二三极管(Q2)的集电极，第十四电阻(R14)的另一端接电压比较器(U8B)的输出端，第十六电阻(R16)的另一端接电压比较器(U8B)的 “_”输入端，第四电容(C4)的另一端接地；第十一电阻(Rll)及第十五电阻(R15)的一端接比例阀的负极(BLF-)，第十一电阻(Rll)的另一端接地，第十五电阻(R15)的另一端接电压比较器(U8B)的“_”输入端；第一三极管(Ql)的发射极及第十二电阻(R12)的一端接电源 (+24V)，第一三极管(Ql)的集电极接二极管(Dl)的负端，第一三极管(Ql)的基极与第十二电阻(R12)的另一端连接；第二三极管(Q2)的基极与电压比较器(U8B)的输出端连接，第二三极管(Q2)的发射极接地；二极管(Dl)的正极接地，二极管(Dl)的负极与比例阀的正极(BLF+)连接。
专利摘要本实用新型涉及一种燃气热水器可调交流风机转速的控制电路，特点是包括检测过零信号的过零检测单元，接收过零检测单元输出的信号及风机测速信号并进行处理的中央控制系统单元，接收中央控制系统单元输出的风机调速信号的风机驱动单元及接收中央控制系统单元输出的燃气调节信号的燃气电子比例阀调阀单元。其有益效果是中央控制系统单元通过风机反馈的转速信号输出不同占空比的FPWM信号控制风机驱动单元实现交流电机的转速无级调整，令风机风量匹配燃气电子比例阀调阀单元控制输出燃气的燃烧工况，最终实现燃气热水器在热负荷大小变化过程中维持高能效运作，从而提高能源利用率，降低烟气中CO等有害气体排放。
文档编号F24H9/20GK202040989SQ20112004702
公开日2011年11月16日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者李秋瑞, 黄官贤 申请人:美的集团有限公司