一种基有高电流抑制的换气扇用双控节能控制系统的制作方法

本发明涉及的是一种节能控制系统，具体的说，是一种基有高电流抑制的换气扇用双控节能控制系统。

背景技术：

全球每年因一氧化碳中毒死亡的人数都在不断的增加，而空气不流通则是导致一氧化碳中毒的重要因素。人们为了防止空气不流通而造成一氧化碳中毒事件的发生，便在如卫生间、楼道、厨房等空间狭小的地方安装了换气扇，用以确保室内与外界的空气进行循环，减少室内的一氧化碳气体。然而，目前人们多采用持续供电型控制系统来作为换气扇的控制系统，这种持续供电型控制系统在开启后会一直对换气扇供电，使换气扇不停的工作，导致换气扇的电机长期处于高温状态，并且现有的持续供电型控制系统还存在输出电流稳定性差的问题，导致换气扇的转速稳定性差。上述不仅严重的缩短了换气扇的使用寿命，还极大的浪费了电力资源。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的换气扇采用持续供电型控制电路来对换气扇供电时只能持续不间断的对换气扇供电，使换气扇不停的工作，导致换气扇的电机长期处于高温状态的缺陷，提供一种能根据换气扇使用范围内的人员进出情况来对换气扇进行间断性供电，从而很好的解决换气扇的电机长时间处于高温的问题的基有高电流抑制的换气扇用双控节能控制系统。

本发明通过以下技术方案来实现：一种基有高电流抑制的换气扇用双控节能控制系统，主要由二极管整流器u，红外线传感器so2，放大器p1，放大器p2，场效应管mos1，场效应管mos2，开关sw，单向晶闸管vs，三极管vt1，三极管vt2，三极管vt3，三极管vt4，串接在红外线传感器so2与二极管整流器u之间的传感器控制系统，正极经电阻r1后与放大器p1的输出端相连接、负极经电阻r3后与放大器p1的正极相连接的极性电容c1，负极与场效应管mos1的漏极相连接、正极经电阻r4后与放大器p1的正极相连接的极性电容c3，p极与场效应管mos1的栅极相连接、n极与放大器p1的正电极相连接的稳压二极管d1，负极经电阻r10后与场效应管mos1的源极相连接、正极经电阻r7后与三极管vt1的集电极相连接的极性电容c4，一端与放大器p1的输出端相连接、另一端与三极管vt3的集电极相连接的电阻r2，正极与二极管整流器u的正极输出端相连接、负极与二极管整流器u的负极输出端相连接后接地的极性电容c2，一端与三极管vt1的集电极相连接、另一端与场效应管mos1的源极相连接的电阻r9，正极与三极管vt2的集电极相连接、负极经热敏电阻rt后与场效应管mos1的源极相连接的极性电容c5，n极经电阻r6后与放大器p1的负极相连接、p极经电阻r11后与极性电容c5的负极相连接的二极管d3，一端与三极管vt1的基极相连接、另一端与三极管vt2的集电极相连接的电阻r6，一端与三极管vt2的集电极相连接、另一端与三极管vt1的集电极相连接的电阻r5，n极与三极管vt1的集电极相连接、p极经电阻r8后与单向晶闸管vs的控制端相连接的二极管d2，一端与单向晶闸管vs的阳极相连接、另一端接地的电阻r12，一端与放大器p2的正极相连接、另一端与三极管vt2的发射极相连接的电阻r13，p极经电阻r14后与放大器p2的正极相连接、n极与放大器p2的输出端相连接的二极管d4，一端与放大器p2的负极相连接、另一端接地的电阻r15，正极与放大器p2的负极相连接、负极经电阻r16后与放大器p2的输出端相连接的极性电容c6，p极与经电阻r17后与场效应管mos2的栅极相连接、n极与场效应管mos2的漏极相连接的二极管d5，负极经电阻r18后与三极管vt3的集电极相连接、正极经电阻r19后与三极管vt4的集电极相连接的极性电容c7，正极耐压三极管vt4的发射极相连接、负极与三极管vt4的基极相连接的极性电容c8，n极与三极管vt3的发射极相连接、p极经电阻r21后与极性电容c8的负极相连接的二极管d6，一端与三极管vt3的发射极相连接、另一端与三极管vt4的基极相连接的可调电阻r20，以及n极与三极管vt4的基极相连接、p极与三极管vt2的基极相连接的稳压二极管d7组成；

所述极性电容c7的负极接地、其正极还与三极管vt3的基极相连接；所述极性电容c8的负极还与稳压二极管d7的n极相连接；所述三极管vt3的发射极还与稳压二极管d7的p极相连接；所述场效应管mos2的源极与放大器p2的输出端相连接；所述二极管d5的p极与放大器p2的输出相连接；所述三极管vt1的发射极分别与二极管整流器u的正极输出端和三极管vt2的发射极相连接；所述稳压二极管d1的n极与极性电容c4相连接；所述放大器p1的正与正电极相连接、其负电极与场效应管mos1的漏极相连接后接地；所述极性电容c3的正极还与放大器p1的负极相连接；所述开关sw与热敏电阻rt并连；所述场效应管mos2的漏极与单向晶闸管vs的阳极共同形成控制系统的输出端。

所述传感器控制系统由控制芯片u101，三极管vt101，继电器k，极性电容c101，正极与红外线传感器so2的g管脚相连接、负极与控制芯片u101的g管脚相连接的极性电容c101，一端与红外线传感器so2的d管脚相连接、另一端与极性电容c101的正极相连接的可调电阻r101，n极与控制芯片u101的ac+管脚相连接、p极经电阻r103后与控制芯片u101的vk管脚相连接的二极管d101，一端与控制芯片u101的cr管脚相连接、另一端与三极管vt101的基极相连接的电阻r103，正极与控制芯片u101的c管脚相连接、负极与三极管vt101的基极相连接的极性电容c102，一端与三极管vt101的发射极相连接、另一端与极性电容c101的负极相连接后接地的电阻r104，以及n极与二极管整流器u的其中一个输入端相连接、p极与三极管vt101的集电极相连接的二极管d102组成；所述控制芯片u101的rd管脚与极性电容c101的负极相连接，该控制芯片u101的ac+管脚和ac-管脚与市电相连接，所述控制芯片u101的s管脚与外线传感器so2的s管脚相连接，该控制芯片u101的d管脚与红外线传感器so2的d管脚相连接；所述继电器k串接在二极管d101的p极与n极之间，该继电器k的常开触点k-1与二极管整流器u的另一个输入端相连接。

为确保本发明的实际使用效果，所述二极管整流器u为4只1n4001二极管组成的二极管整流器；所述单向晶闸管vs为tyn625单向晶闸管；所述场效应管mos1和场效应管mos2均为irfp260场效应管；所述热敏电阻rt为高分子ptc热敏电阻；所述控制芯片u101为twh9512集成芯片；所述红外线传感器so2为tantou传感器。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明通过红外线传感器对换气扇使用范围内的人员进出情况进行监测，并通过设置的传感器控制电路与红外线传感器相结合，很好的实现对换气扇进行间断性供电，从而很好的解决换气扇的电机长时间处于高温的问题，有效的延长了换气扇的使用寿命。

(2)本发明的热敏电阻rt为高分子ptc热敏电阻，该高分子ptc热敏电阻具有自恢复保险丝的特性，并且发明能对加在热敏电阻rt的电流进行调节，使热敏电阻rt与外围电流相结合，能恒好的实现对换气扇进行间断性供电，从而有效的解决了换气扇的电机长期处于高温的问题，并很好的延长了换气扇的使用寿命，还极大的节约了电力资源。

(3)本发明能对工作电压的波动进行调整，使电压更稳定，从而提高了本发明输出电压的稳定性。

(4)本发明能对输出电流时产生的瞬间高流进行消除或抑制，有效的防止了换气扇的电机被高电流损坏，使输出电流更稳定，从而确保了本发明输出电流的稳定性。

(5)本发明采用了双控电路来对换气扇的工作进行控制，从而确保了本发明使用的可靠性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的传感器控制电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明主要由二极管整流器u，红外线传感器so2，传感器控制电路，放大器p1，放大器p2，场效应管mos1，场效应管mos2，单向晶闸管vs，开关sw，三极管vt1，三极管vt2，三极管vt3，三极管vt4，热敏电阻rt，电阻r1，电阻r2，电阻r3，电阻r4，电阻r5，电阻r6，电阻r7，电阻r8，电阻r9，电阻r10，电阻r11，电阻r12，电阻r13，电阻r14，电阻r15，电阻r16，电阻r17，电阻r18，电阻r19，可调电阻r20，电阻r21，极性电容c1，极性电容c2，极性电容c3，极性电容c4，极性电容c5，极性电容c6，极性电容c7，极性电容c8，稳压二极管d1，二极管d2，二极管d3，二极管d4，二极管d5，二极管d6，以及稳压二极管d7组成。

为确保本发明的实际使用效果，所述二极管整流器u则优先采用了4只1n4001二极管组成的二极管整流器来实现；同时所述单向晶闸管vs则优先采用了tyn625单向晶闸管来实现；所述场效应管mos1和场效应管mos2均为irfp260场效应管；所述热敏电阻rt为高分子ptc热敏电阻，该高分子ptc热敏电阻具有自恢复保险丝的特性。同时，放大器p1和放大器p2均为op364放大器；三极管vt1为3ax31三极管，三极管vt2为3dg06三极管，三极管vt3和三极管vt4为3dg130三极管；电阻rl、电阻r2和电阻r5的阻值均为10kω，电阻r3的阻值为100kω，电阻r4的阻值为200kω，电阻r6的阻值1w，电阻r7～r12的阻值均为100kω，电阻r13的阻值为12kω，电阻r14的阻值为18.5kω，电阻r15的阻值为47kω，电阻r16的阻值为100ω，电阻r17的阻值为3kω，电阻r18和电阻r19的阻值为10ω，可调电阻r20的阻值调节范围为10～100kω，电阻r21的阻值为2kω；极性电容c1的容值为1000μf，极性电容c2为滤波电容其容值为2000μf，极性电容c3和极性电容c4的容值均为2200μf，极性电容c5的容值为100μf，极性电容c6的容值为4.7μf，极性电容c7的容值为2.2μf，极性电容c8的容值为0.47μf；稳压二极管d1为1n4016稳压二极管，二极管d2和二极管d3为1n4011二极管二极管d4为1n4014二极管，二极管d5为1n4012二极管，二极管d6为1n4005二极管，稳压二极管d7为1n5107二极管。

连接时，传感器控制电路串接在红外线传感器so2与二极管整流器u之间。极性电容c1的正极经电阻r1后与放大器p1的输出端相连接，负极经电阻r3后与放大器p1的正极相连接。极性电容c3的负极与场效应管mos1的漏极相连接，正极经电阻r4后与放大器p1的正极相连接。稳压二极管d1的p极与场效应管mos1的栅极相连接，n极与放大器p1的正电极相连接。极性电容c4的负极经电阻r10后与场效应管mos1的源极相连接，正极经电阻r7后与三极管vt1的集电极相连接。电阻r2的一端与放大器p1的输出端相连接，另一端与三极管vt3的集电极相连接。极性电容c2的正极与二极管整流器u的正极输出端相连接，负极与二极管整流器u的负极输出端相连接后接地。电阻r9的一端与三极管vt1的集电极相连接，另一端与场效应管mos1的源极相连接。极性电容c5的正极与三极管vt2的集电极相连接，负极经热敏电阻rt后与场效应管mos1的源极相连接。

其中，二极管d3的n极经电阻r6后与放大器p1的负极相连接，p极经电阻r11后与极性电容c5的负极相连接。电阻r6的一端与三极管vt1的基极相连接，另一端与三极管vt2的集电极相连接。电阻r5的一端与三极管vt2的集电极相连接，另一端与三极管vt1的集电极相连接。二极管d2的n极与三极管vt1的集电极相连接，p极经电阻r8后与单向晶闸管vs的控制端相连接。电阻r12的一端与单向晶闸管vs的阳极相连接，另一端接地。电阻r13的一端与放大器p2的正极相连接，另一端与三极管vt2的发射极相连接。二极管d4的p极经电阻r14后与放大器p2的正极相连接，n极与放大器p2的输出端相连接。电阻r15的一端与放大器p2的负极相连接，另一端接地。极性电容c6的正极与放大器p2的负极相连接，负极经电阻r16后与放大器p2的输出端相连接。

同时，二极管d5的p极与经电阻r17后与场效应管mos2的栅极相连接，n极与场效应管mos2的漏极相连接。极性电容c7的负极经电阻r18后与三极管vt3的集电极相连接，正极经电阻r19后与三极管vt4的集电极相连接。极性电容c8的正极耐压三极管vt4的发射极相连接，负极与三极管vt4的基极相连接。二极管d6的n极与三极管vt3的发射极相连接，p极经电阻r21后与极性电容c8的负极相连接。可调电阻r20的一端与三极管vt3的发射极相连接，另一端与三极管vt4的基极相连接。稳压二极管d7的n极与三极管vt4的基极相连接，p极与三极管vt2的基极相连接。

所述极性电容c7的负极接地、其正极还与三极管vt3的基极相连接；所述极性电容c8的负极还与稳压二极管d7的n极相连接；所述三极管vt3的发射极还与稳压二极管d7的p极相连接；所述场效应管mos2的源极与放大器p2的输出端相连接；所述二极管d5的p极与放大器p2的输出相连接；所述三极管vt1的发射极分别与二极管整流器u的正极输出端和三极管vt2的发射极相连接；所述稳压二极管d1的n极与极性电容c4相连接；所述放大器p1的正与正电极相连接、其负电极与场效应管mos1的漏极相连接后接地；所述极性电容c3的正极还与放大器p1的负极相连接；所述开关sw与热敏电阻rt并连；所述场效应管mos2的漏极与换气扇fj的电源输入端端相连接。

本发明的二极管整流器u和极性电容c2形成整流滤波电路，二极管整流器u对输入的市电进行整流后得到直流电压，而整流后得到的直流电压则经作为滤波电容的极性电容c2进行过滤后作为本发明的工作电压；三极管vt1、三极管vt2、极性电容c5和热敏电阻rt组成电源开关电路；电阻r5和电阻r9是为三极管vt1和三极管vt2微弱的漏电流提供通路，避免误触发；电阻r4、极性电容c3和放大器p1组成延时控制系统，放大器p1的输出电压对三极管vt2进行控制。

如图2所示，所述传感器控制电路由型号为twh9512集成芯片的控制芯片u101，信号为3dg06的三极管vt101，继电器k，容值为0.1μf的极性电容c101，可变值范围为0～100kω的可调电阻r101，阻值为10kω的电阻r102和电阻r103，阻值为40kω的电阻r104，容值为4.7μf的极性电容c102，容值为10μf的极性电容c103，以及型号为1n4011的二极管d101和二极管d102组成。

连接时，极性电容c101的正极与红外线传感器so2的g管脚相连接，负极与控制芯片u101的g管脚相连接。可调电阻r101的一端与红外线传感器so2的d管脚相连接，另一端与极性电容c101的正极相连接。二极管d101的n极与控制芯片u101的ac+管脚相连接，p极经电阻r103后与控制芯片u101的vk管脚相连接。电阻r103的一端与控制芯片u101的cr管脚相连接，另一端与三极管vt101的基极相连接。极性电容c102的正极与控制芯片u101的c管脚相连接，负极与三极管vt101的基极相连接。电阻r104的一端与三极管vt101的发射极相连接，另一端与极性电容c101的负极相连接后接地。二极管d102的n极与二极管整流器u的其中一个输入端相连接，p极与三极管vt101的集电极相连接。

所述控制芯片u101的rd管脚与极性电容c101的负极相连接，该控制芯片u101的ac+管脚和ac-管脚与市电相连接，所述控制芯片u101的s管脚与红外线传感器so2的s管脚相连接，该控制芯片u101的d管脚与红外线传感器so2的d管脚相连接；所述继电器k串接在二极管d101的p极与n极之间，该继电器k的常开触点k-1与二极管整流器u的另一个输入端相连接。

工作时，将开关sw闭合，同时接通红外线传感器so2的工作电源，红外线传感器so2对换气扇使用范围内的人员进出情况进行监测，当红外线传感器so2监测到有人员进入换气扇使用范围内时，传感器控制电路的可调电阻r101的阻值变小，极性电容c102上的电流增加，同时，极性电容c101放电，控制芯片u101内部控制器导通，控制芯片u101的c管脚输出电流，传输三极管vt101的基极上的电流增加，三极管vt101导通，控制芯片u101的vk管脚输出电流二极管d101导通，继电器k得电，继电器k的常开触点k-1被导通，二极管整流器u得电，二极管整流器u后的电路得电。反之，当红外线传感器so2监测到有人员离开换气扇使用范围内时，传感器控制电路的可调电阻r101的阻值变大，极性电容c102上的电流降低，同时，极性电容c101停止放电，控制芯片u101内部控制器断开，控制芯片u101的c管脚停止输出电流，传输三极管vt101的基极上的电流降低，三极管vt101截止，控制芯片u101的vk管脚停止输出电流二极管d101截止，继电器k失电，继电器k的常开触点k-1被断开，二极管整流器u失电，二极管整流器u后的电路失电。

其中，二极管整流器u得电时，热敏电阻rt为低温态导通，极性电容c5的负极电位为零三极管vt1通过电阻r6和极性电容c5形成基极电流，并进入饱和状态，同时由电阻r7进行限流，稳压二极管d1进行稳压，场效应管mos1导通，极性电容c4滤波，产生放大器p1需要的12v工作电源。同时，当三极管vt1的集电极的电位超过20v的时候，二极管d2反向击穿，通过电阻r8产生单向晶闸管vs的控制端的触发电流，单向晶闸管vs导通，相当于放大器p1的负极与输出端接通，排气扇电机得电，开始转动并带着换气扇叶转动，换气扇开始对室内进行换气。此时极性电容c3两端电压基本为零，放大器p1的负极电位低于正极，放大器p1输出高电平，该高电平经电阻r2限流后输出，限流后的电平则经三极管vt3、三极管vt4、极性电容c7、极性电容c8、二极管d6、稳压二极管d7、电阻r18、电阻r19、可调电阻r20和电阻r21形成的三极管稳压电路进行稳压，当三极管vt3的集电极输入的高电平出现波动时，三极管vt3的基极上的电压增大，三极管vt3断开，三极管vt4得电导通，极性电容c8过电并对电压进行过滤，使电压保持平稳，过滤后的电压则经稳压二极管d和可调电阻r20形成的调整电路对电压进行调节，该调整电路最后输出稳定的电压，该电压为三极管vt2的基极提供电流，使三极管vt2进入饱和状态，从而为三极管vt1的基极提供电流通路，由于放大器p1的负极与输出端之间有极性电容c1和电阻r3以及电阻r1形成的正反馈电路，使放大器p1的正极电位较高，达到10.8v，极性电容c3经电阻r4获得充电电流，两端电压不断上升，使放大器p1继续输出高电平，而热敏电阻rt上的电流也增大，发热功率增加导致温度上升，当温度超过热敏电阻rt的开关温度时，热敏电阻rt断开，三极管vt2和三极管vt1失电截止，放大器p1同时也失去工作电源，场效应管mos1截止，单向晶闸管vs也截止，排气扇停止转动。

当热敏电阻rt的温度降至低于其开关温时，热敏电阻rt则会重新导通，三极管vt2和三极管vt1再次导通，三极管vt1则维持导通状态，产生放大器p1需要的12v工作电源，并向单向晶闸管vs的控制端提供触发电流，使单向晶闸管vs继续导通，排气扇继续转动。

同时，本发明为了防止输出电流时产生的瞬间高流对换气扇的电机造成损坏，使输出电流更稳定，因此在作为电源开关电路的输出端的三极管vt2的发射极与换气扇之间设置了由放大器p2、场效应管mos2、极性电容c6和电阻r13～r17组成的过流保护电路，场效应管mos2设置在放大器p2的输出端，场效应管mos和电阻r17以及二极管d5则作为恒流器。当电源开关电路输出的电流为基准电流时，场效应管mos2呈现低阻抗，不影响电源开关电路的输出电流范围，当电源开关电路输出的电流为高电流时，场效应管mos2呈现高阻抗，并通过电阻r17进行截流，使电路输出电流得到限制，从而确保了本发明输出电流的稳定性，能有效的防止了换气扇的电机被高电流损坏。

其中，排气扇转动的时间长短，取决于电阻r4和极性电容c3的充电时间常数，本发明的电阻r4和极性电容c3的取值大概能使排气扇转动30分钟，而热敏电阻rt从高温断开到低温闭合的时间为换气扇的工作间隙时间。可根据实际需要设定元件常数，这样就完成一次排气扇自启闭过程。若需要排气扇长时间工作，则将开关sw闭合，则排气扇就可以长时间工作了。从而本发明有效的解决了换气扇的电机长期处于高温和输出电压稳定性差的问题，并很好的延长了换气扇的使用寿命，还极大的节约了电力资源。

按照上述实施例，即可很好的实现本发明。