专利名称：家用电器安全节能控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电源开关，具体为一种家用电器安全节能控制器。
背景技术：
一些家用电器的电源控制采用普通开关，如果家用电器功率比较大，开关的触点 在开关的过程中产生电火花而很容易损坏；其次，手动拨动开关，属于近距离接触220V市 电，对老人和小孩来说是不安全的；第三，如果忘记关电而长时间工作，可能造成火灾或电 能浪费；第四，没有定时和预约功能，使用时极不方便。
发明内容本实用新型旨在公开一种家用电器安全节能控制器，是对申请号为 200920161357. 2 的进一步改进。本实用新型是采用如下的技术方案实现的家用电器安全节能控制器，包含壳体 和内部电路，内部电路包含一个单片机U4，在U4的后向通道有两路控制信号输出，一路连 接光电耦合触发集成电路Ul的内部发光管的阴极2、阳极1通过电阻R5连接+5V直流电 源，Ul的触发极3通过电阻R2连接双向晶闸管Ql的主电极1、触发极4连接Ql的触发极 3，再通过电阻R3连接Ql的主电极2，Q1的主电极1通过电阻Rl串连电容Cl连接Ql的主 电极2，Rl和Cl组成尖峰脉冲滤波电路目的是消除电网尖峰干扰信号对Ql的影响，另一路 控制信号连接PNP型三极管Q3的基极，Q3的发射极通过电阻R6连接+5V、集电极连接NPN 型三极管Q2的基极，Q2的发射极连接电源地、集电极连接电磁继电器Kl的线圈引脚4，Kl 的线圈引脚3接电容C5，C5的另一端连接电源地，Kl的3脚通过电阻R4连接+12V电源， R4和C5组成一个储能电路，在电磁继电器吸合的瞬间可以提供较大的吸合电流，而保持吸 合状态时只需消耗少量的电流，Kl的3、4脚之间连接二极管Dl，Dl用于保护Q2，Kl的触 点1、2分别连接到Ql的1、2，由双向晶闸管Ql主电极1、2和电磁继电器触点1、2组成的开 关组串连在由插头J2输入的市电的火线中，火线中还串联保险管F1，连接插座P1，P1被插 入家用电器的插头，U4的一路控制信号通过Ul及其附属电路实现隔离控制Ql的导通与关 断，U4的另一路控制信号通过其Q2、Q3组成驱动电路控制Kl触点的闭合与断开，来实现隔 离控制插入在Pl上的家用电器的电源，承担隔离高、低电压电路的是Ul和Kl ；单片机的 人机交互通道设有四个按钮开关S2 S5，分别连接U4的某个并行端口中的四个引脚，并分 别通过电阻连接+5V，四个LED指示灯D3 D6，其中三个LED灯的阴极连接U4的某个并行 端口中的三个引脚、另一个连接电源地，用于指示电源的状况，LED的阳极分别通过电阻连 接+5V，一个蜂鸣器U3的正极连接+5V，负极连接一个PNP型三极管Q4的发射极，Q4的集电 极连接地、基极通过电阻连接U4的一个并行端口中的一个引脚，一个共阴极型号的四位七 段数码管D7，D7的8个字型引脚连接到U4的某个并行口的8个引脚，并分别通过电阻连接 +5V，4个公共引脚连接PNP型三极管Q5 Q8的发射极，这些三极管的集电极连接电源地、 基极通过电阻连接U4某个并行端口中的四个引脚，人机交互通道的按钮、指示灯、数码管、蜂鸣器等连接单片机的哪一个端口的哪一个引脚，可以由计算机技术人员通过软件编程选择；还包括由Y1、C9、C1组成晶振电路，由S1、C8、R8组成的上电复和手动复位电路；单片机 的低压电源由输入的市电串连保险管F2，连接到12V/3. 5W的隔离降压变压器Tl，Tl输出 12V交流电，经整流、滤波得到12V直流电，经三端稳压电路得到+5V直流电，也可以采用开 关电源从市电得到本实用新型所需的+12V和+5V低压直流电。由于本实用新型采用了计算机技术，可以通过软件编程合理地控制开关组的导通 和关断时序，因此使用方便，可以达到安全节能控制的效果。
图1是本实用新型中单片机后向通道和低压电源部分电路原理图。图中J2为市电220V三芯插头，Jl, JPl为市电220V的连接器，Pl为被控的市电 输出插座，F1，F2为保险管，Ql为双向晶闸管，Kl为电磁继电器，Ul为光电耦合触发集成电 路，Q2为NPN型三极管，Q3为PNP型三极管，Tl为隔离变压器，D2为整流桥堆，U2为三端 稳压电源集成电路，Dl为续流二极管，C1、C2、C3为高频滤波电容，C5、C6、C7为低频滤波电 容，Rl R6为限流电阻。图2是单片机人机交互通道和附属电路原理图。图中U4为单片机，Sl S5为轻触型按钮开关，D3 D6为LED指示灯，d7为四位 七段数码管，U3为蜂鸣器，Q4 Q8为PNP型三极管，R 8、RlO R13为限流电阻，Y 1为 晶振，C8、C9、C10为电容。图3是外观结构的顶视图。图4是外观结构的左视图。图中1为被控制市电输出插座，2为LED指示灯，3为四位七段数码管，4为轻触按 钮，5为市电输入插头连接孔。
具体实施方式
家用电器安全节能控制器，包含壳体和内部电路内部电路包含一个单片机U4，U4可以选择内部具有2KB以上程序存储器的 STC89C52RC芯片或AT89C52等芯片，在U4的后向通道可选择从P3. 4和P 3. 5输出两路控 制信号，P3. 4连接光电耦合触发集成电路Ul的内部发光管的阴极2、阳极1通过电阻R5接 +5V直流电源，Ul可选择的型号为MOC 3043或M0C3063，本实用新型中所有的电阻均可选 择1/4W直插式电阻或封装为0805的贴片式电阻，Ul的触发极3通过电阻R2连接双向晶 闸管Ql的主电极1，Ql可根据被控家用电器的功率选择不同的型号，一般控制3KW以下的 家用电器可选择BTA138或BT139等双向晶闸管，Ul的触发极4连接Ql的触发极3，再通 过电阻R3连接Ql的主电极2，Ql主电极1通过电阻Rl串连电容Cl连接Ql主电极2，Rl 和Cl组成尖峰脉冲滤波电路目的是消除电网尖峰干扰信号对Ql的影响，Cl选择耐压值为 600V/0. 01 μ F的电容，P3. 5连接PNP型三极管Q3的基极，本实用新型中的所有PNP型三极 管可选择2SA1015等型号、NPN型三极管可选择2SC1815等型号，Q3的发射极通过电阻R6 连接+5V，Q3的集电极连接NPN型三极管Q2的基极，Q2的发射极连接电源地、集电极连接电 磁继电器Kl的线圈引脚4，K1可选择线圈工作电压为12V直流，触点控制电流为250V/10A的电磁继电器，如JQX13F等型号，Kl的线圈引脚3接电容C5，C5的另一端连接电源地，Kl 的3脚通过电阻R4连接到+12V电源，R4和C5组成一个储能电路，在电磁继电器吸合的瞬 间可以提供较大的吸合电流，而保持吸合状态时只需消耗少量的电流，Kl的3、4脚之间连 接二极管Dl，Dl用于保护Q2，Dl可选择1N4001等普通整流二极管，Kl的触点1、2分别连 接到Ql的1、2，由双向晶闸管Ql主电极1、2和电磁继电器触点1、2组成的开关组串连在由 插头J2输入的市电的火线中，J2应采用三芯插头，J2的3接地、1接火线、2接零线，火线中 还串联保险管F1，连接插座Pl，Fl选择与电磁继电器和双向晶闸管额定电流值相同规格 的保险管，Pl设计成具有多种型号插孔的插座，家用电器的插头插入Pl，U4的两路控制信 号控制开关组的导通或关断，来控制插入到Pl的家用电器的电源；单片机的人机交互通道 设有四个按钮开关S2 S5，按钮开关选择轻触型开关，分别连接U4的某个并行端口中的四 个引脚，如P2. 4 P2. 7，并分别通过电阻连接+5V，四个LED指示灯D3 D6，其中三个LED 灯的阴极连接U4的某个并行端口中的三个引脚，如P1.0 Pl. 2，另一个连接电源地，用于 指示电源的状况，LED的阳极分别通过电阻连接+5V，一个蜂鸣器U 3的正极连接+5V，U3可 选择工作电压为6V的能通电自鸣的蜂鸣器，U3负极连接一个PNP型三极管Q4的发射极， Q4的集电极连接地、基极通过电阻连接U4的一个并行端口中的一个引脚，一个共阴极型号 的四位七段数码管D7，D7的8个字型引脚连接到U4的某个并行口的8个引脚，如P0. 0 P0. 7，并分别通过电阻连接+5V，4个公共引脚连接PNP型三极管Q5 Q8的发射极，这些三 极管的集电极连接电源地、基极通过电阻连接U4某个并行端口中的四个引脚，如P2.0 P2. 3 ；还包括由Yl、C9、ClO组成晶振电路，Yl选择11. 0592MHz的无源晶振，C9、ClO选择 27pF磁片电容，由S1、C8、R8组成的上电复和手动复位电路，C8选择16V/10y F电容；单片 机的低压电源由输入的市电串连保险管F2，F2可选择0. 5A的保险管，连接到隔离变压器 11，11可选择22(^/12￥/3. 5W的工频隔离变压器，Tl输出12V交流电，经整流、滤波得到12V 直流电，经三端稳压电路得到+5V直流电，可选择IA的整流桥堆也可用4个1N4001搭成桥 式整流电路，滤波电容选择16V/470 μ F电解电容和0. 01 μ F的磁片电容，三端稳压电路可 选择LM7805，也可以采用开关电源从市电得到本实用新型所需的+12V和+5V低压直流电。壳体为硬质塑料盒，分为盒盖和盒底，盒盖固定低压电路板，盒盖开孔，露出插座 孔1、四个LED指示灯2、一个四位数码显示管3和五个轻触按钮4 ；盒底固定高压电路板， 盒侧面下部开孔，用于市电220V三芯插头输入5。在使用时，单片机U4在上电复位或手动复位后，所有的并行端口输出为高电平， U4的P 3. 4和P3. 5输出高电平时Ql和Kl是断开的，家用电器与市电的连接被断开，如果 需要接通家用电器的电源，先将U4的P3. 4脚输出低电平，这将使双向晶闸管Ql导通，延时 200ms使Ql稳定导通，再将U4的P 3.5脚输出低电平使得电磁继电器吸合、Kl的触点接 通、家用电器被通电，延时200ms后，将U4的P 3. 4输出高电平从而关断Q1，由Kl支持导 通。由于Kl的触点与Ql的两个主电极是并联关系，当Ql导通时，Kl的两触点间的电压 为0V，按照上述时序可以实现触点间0电压闭合，触点间不产生电火花，从而延长触点的使 用寿命。如果需要断开家用电器的电源，先将U4的P3. 4脚输出低电平使得双向晶闸管Ql 导通，延时200ms使Ql稳定导通，然后将U4的P 3. 5脚输出高电平使电磁继电器复位，Kl 的触点断开，延时200ms后，将U4的P 3. 4脚输出高电平从而关断Q1，家用电器被断电，同 样的道理，Kl的触点断开时，由于Ql的分流作用，按照上述的时序可以实现0电流断开触点，触点间不产生电火花，从而延长继电器的使用寿命。可以编 写计算机程序，根据按钮开 关的选择不同的时序通断Kl和Ql构成的组合开关，从而控制家用电器的电源。
权利要求一种家用电器安全节能控制器，包含壳体和内部电路，本实用新型的特征是内部电路包含一个单片机U4，在U4的后向通道有两路控制信号输出，一路连接光电耦合触发集成电路U1的内部发光管的阴极2、阳极1通过电阻连接+5V直流电源，U1的触发极3通过电阻连接双向晶闸管Q1的主电极1，U1的触发极4连接Q1的触发极3，再通过电阻连接Q1的主电极2，Q1主电极1通过电阻R1和电容C1串连电路连接Q1主电极2，另一路连接PNP型三极管Q3的基极，Q3的发射极通过电阻R6连接+5V，Q3的集电极连接NPN型三级管Q2的基极，Q2的发射极连接电源地，Q2的集电极连接电磁继电器K1的线圈引脚4，K1的线圈引脚3接电容C5，C5的另一端连接电源地，K1的3脚通过电阻连接+12V电源，K1的3、4脚之间连接二极管D1，K1的触点1、2分别连接到Q1的主电极1、2，由双向晶闸管Q1主电极1、2和电磁继电器触点1、2组成的开关组，串连在由插头J 2输入的市电的火线中，火线中还串联保险管F1通过插座P1输出，P1被插入家用电器的插头；单片机的人机交互通道设有四个按钮开关，分别连接U4的某个并行端口中的四个引脚，并分别通过电阻连接+5V，四个LED指示灯，其中三个LED灯的阴极连接U4的某个并行端口中的三个引脚，另一个连接电源地，LED的阳极分别通过电阻连接+5V，一个蜂鸣器U3的正极连接+5V，负极连接一个PNP型三级管Q4的发射极，Q4的集电极连接地，Q4的基极通过电阻连接U4的一个并行端口中的一个引脚，一个共阴极型号的四位七段数码管D7，D7的8个字型引脚连接到U4的某个并行口的8个引脚，并分别通过电阻连接+5V，4个公共引脚连接四个PNP型三极管的发射极，这些三极管的集电极连接电源地、基极通过电阻连接U4某个并行端口中的四个引脚；还包括由Y1、C9、C1组成晶振电路，由S 1、C8、R8组成的上电复和手动复位电路；单片机的低压电源由输入的市电串连保险管F2，连接到12V/3.5W的隔离降压变压器T1，T1输出12V交流电，经整流、滤波得到12V直流电，经三端稳压电路得到+5V直流电。
专利摘要本实用新型公开了家用电器安全节能控制器，包含壳体和内部电路，内部电路包含一个单片机U4，在U4的后向通道有两路控制信号输出，一路连接光电耦合触发集成电路U1、双向晶闸管Q1，另一路连接PNP型三极管Q3、NPN型三极管Q2、电磁继电器K1；双向晶闸管Q1主电极1、2和电磁继电器触点1、2组成的开关组串连在由插头J2输入的市电的火线中，连接插座P1被插入家用电器的插头，U4的一路控制信号通过U1及其附属电路实现隔离控制Q1的导通与关断，U4的另一路控制信号通过其Q2、Q3组成驱动电路控制K1触点的闭合与断开，来实现隔离控制插入在P1上的家用电器的电源，通过程序控制达到方便和安全节能控制的目的。
文档编号G05B19/04GK201707565SQ201020107430
公开日2011年1月12日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者陈善荣 申请人:吉首大学