CN202230342U - 无线摇控多档功率控制器 - Google Patents

Abstract

一种无线摇控多档功率控制器，包括有输入电路；电源供电电路；其特征在于：还包括有控制电路，该控制电路包括有无线数据信号输入端、驱动输出端和过零检测端，电源供电电路还具有用于负载功率调节的控制输入端和引出交流电源信号的采样端，无线数据信号输入端和信号处理电路的输出端相连，驱动输出端和控制输入端相连，过零检测端和采样端相连，驱动输出端在过零检测端检测到有过零信号时输出高电平，控制输入端导通。本实用新型的控制器采用过零触发的方式，减少了交流电源中的谐波对电网的干扰，提高了产品工作的可靠性和稳定性，在硬件上省去了要添加笨重过滤元件以消除干扰，减轻了产品重量和减小了产品体积，从而节约了生产成本。

Description

无线摇控多档功率控制器

技术领域

本实用新型涉及一种功率控制器，特别是一种能够无线遥控的功率控制器。

背景技术

在现有技术中，传统的电加热设备通常只有一根加热管，因此缺乏功率选择的功能，无法根据室温对实际取暖温度进行灵活的调节。

为此，有如专利号为ZL200820085505.2的中国实用新型《一种具有功率选择功能的浴室电暖架遥控装置》公开了一种具有功率选择功能的浴室电暖架遥控装置，其特征是在单片机的输入端接有红外遥控接收器，红外遥控发射器具有五个轻触按键，其一端分别与编码器相连接，其公共端接地；在单片机的输出端与三个可控硅的控制端相连接，三个可控硅的输入输出端分别与200W、200W、400W电加热管的火线进出端相连接。上述专利虽然能够实现多档功率的调节，但是需要在电路中设置三个可控硅，电路结构相对复杂，而且无法实现多档功率的调节，电暖器功率的可调节档位受到电路中可控硅的连接数量限制；于是，也有人通过改变可控硅的导通角(调相方式)来调整电暖器的输出功率，但是，一般电暖器的工作电压都是交流电源，因此，流过电暖器的电流不是正弦波，含有很大成分的谐波，在电压变化过程中对供电网容易造成严重的干扰，而要消除这种干扰必须加笨重的滤波元件，同时在调相方式下可控硅元件的发热量会比较大，散热片也要相应加大，因此产品成本比较高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能有效减少交变电压对电网干扰且成本低的无线遥控多档功率控制器。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种无线摇控多档功率控制器，包括有

输入电路，具有接收无线信号的无线接收电路和处理所述无线信号的信号处理电路，所述无线接收电路的输出端和该信号处理电路的输入端相连；

电源供电电路，给外接负载和所述输入电路供电，该电源供电电路具有连接所述信号处理电路的直流输出端；

其特征在于：还包括有一控制电路，该控制电路包括有无线数据信号输入端、驱动输出端和过零检测端，所述电源供电电路还具有用于负载功率调节的控制输入端和引出交流电源信号的采样端，其中，所述的无线数据信号输入端和所述信号处理电路的输出端相连，所述驱动输出端和所述控制输入端相连，所述过零检测端和所述采样端相连，并且，所述驱动输出端在所述过零检测端检测到有过零信号时输出高电平，所述控制输入端导通。

作为优选，所述的电源供电电路包括有能实现负载功率调节的双向可控硅，该双向可控硅的第一电极一路连接负载，另一路经第七电容连接交流电源的火线端，该双向可控硅的第二电极也连接交流电源的火线端，该双向可控硅的控制端作为所述电源供电电路的控制输入端和所述控制电路的驱动输出端相连；所述交流电源的火线端经第一电容连接该交流电源的零线端，所述交流电源的零线端分成三路，第一路经相互串联的第一电阻和第二电阻连接第一二极管的正极，该第一二极管的负极连接所述交流电源的火线端，第二路经第二电容连接所述第一二极管的正极，第三路经第五电阻连接第三稳压管的负极，该第三稳压管的正极接地，并且，该第三稳压管的负极作为所述电源供电电路的采样端连接所述控制电路的过零检测端；所述第一二极管的正极连接第二二极管的负极，该第二二极管的正极经依次串接的第三电阻和第三电容连接所述第一二极管的负极；所述第三电容的两端并联有第四电解电容，所述第四电解电容的两端又并联有第一稳压管，其中，所述第四电解电容的正极和第一稳压管的负极共接后连接所述第一二极管的负极，所述第四电解电容的负极和第一稳压管的正极共接后接地；所述第一稳压管的负极也分成三路，第一路经第五电容连接第一三极管的发射极，第二路连接该第一三极管的集电极，第三路经第四电阻连接该第一三极管的基极，其中，所述第一三极管的基极还连接第二稳压管的负极，该第二稳压管的正极接地，所述第一三极管的发射极经第六电阻后接地，所述第一三极管的发射极作为所述电源供电电路的直流输出端和所述信号处理电路相连。

作为优选，所述的控制电路包括具有14个管脚的单片机，所述单片机的1脚作为所述的无线数据信号输入端和所述信号处理电路的输出端相连；所述单片机的4脚和7脚分别连接所述电源供电电路的直流输出端；所述单片机的11脚接地；所述单片机的10脚作为所述控制电路的过零检测端和所述第三稳压管的负极相连；所述单片机的14脚经过相互并联的第八电容和第九电容后作为所述控制电路的驱动输出端和所述双向可控硅的控制端相连。

为了便于监测控制器的当前工作状态，作为优选，所述单片机的8脚连接发光二极管的负极，该发光二极管的正极经第六电阻分三路，第一路连接所述电源供电电路的直流输出端，第二路经第十一电容接地，第三路经第十电解电容接地，并且，该第十电解电容的正极连接所述电源供电电路的直流输出端，该第十电解电容的负极接地。在工作时，单片机根据不同的接收指令，能够发射信号给8脚，从而使得发光二极管的光照亮度发生改变，方便使用者观测当前控制的工作状态。

作为进一步优选，所述单片机还连接有能记忆当前功率档位和遥控发射器识别码的数据存储电路，所述的数据存储电路包括具有8个管脚的芯片，该芯片的1脚～4脚共接后接地，该芯片的5脚连接所述单片机的6脚，该芯片的6脚连接所述单片机的5脚，该芯片的7脚连接所述单片机的3脚，该芯片的8脚分三路，第一路连接所述电源供电电路的直流输出端，第二路经第七电阻连接所述芯片的5脚，第三路经第八电阻连接所述芯片的7脚。数据存储电路能够记忆当前操作的数据信息(如档位功率、遥控器编码等)，在控制器断电后再次加电时，单片机能够读取数据存储芯片中的数据，使得控制器启动后能够再现上次使用时的工作状态。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：控制器采用过零触发的方式，只有当控制电路的过零检测端检测到过零信号时，该控制电路才会输出高电平给电源供电电路，从而驱动该电源供电电路中的双向可控硅导通，由此减少了交流电源中的谐波对电网的干扰，提高了产品工作的可靠性和稳定性，在硬件上省去了要添加笨重过滤元件以消除干扰，减轻了产品重量和减小了产品体积，从而节约了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电路原理框图。

图2为本实用新型实施例的电源供电电路结构示意图。

图3为本实用新型实施例的控制电路结构示意图。

图4为本实用新型实施例的无线接收电路结构示意图。

图5为本实用新型实施例的信号处理电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1～图5所示，本实施例的控制器的控制对象为2000W以下的电暖器(以石英辐射管为电热元件)，该控制器包括有电源供电电路1、控制电路2和输入电路3，其中，控制电路2包括有无线数据信号输入端21、驱动输出端22和过零检测端23，电源供电电路1具有直流输出端11、控制输入端12和采样端13，直流输出端11用于给输入电路3提供工作电源，采样端13用于引出交流电源信号，输入电路3具有接收无线信号的无线接收电路31和处理无线信号的信号处理电路32，并且，无线接收电路31的输出端311和信号处理电路32的输入端321相连，信号处理电路32的输出端322和无线数据信号输入端21相连，直流输出端11给信号处理电路32供电，驱动输出端22和控制输入端12相连，过零检测端23和采样端13相连。

本实施例的电源供电电路1包括有一能调节负载(取暖器)功率的双向可控硅Q2，该双向可控硅Q2的第一电极a一路连接负载load(取暖器)，另一路经第七电容C7连接交流电源的火线端L，双向可控硅Q2的第二电极b也连接交流电源的火线端L，双向可控硅Q2的控制端cont则作为电源供电电路1的控制输入端12；

交流电源的火线端L经第一电容C1连接该交流电源的零线端N，交流电源的零线端N分成三路，第一路经相互串联的第一电阻R1和第二电阻R2连接第一二极管D1的正极，该第一二极管D1的负极连接交流电源的火线端L，第二路经第二电容C2连接第一二极管D1的正极，第三路经第五电阻R5连接第三稳压管ZD3的负极，该第三稳压管ZD3的正极接地，并且，该第三稳压管ZD3的负极作为电源供电电路1的采样端13获得符合数字电平的交流电源过零信号zeo；

第一二极管D1的正极连接第二二极管D2的负极，该第二二极管D2的正极经依次串接的第三电阻R3和第三电容C3连接第一二极管D1的负极；第三电容C3的两端并联有第四电解电容C4，第四电解电容C4的两端又并联有第一稳压管ZD1，其中，第四电解电容C4的正极和第一稳压管ZD1的负极共接后连接第一二极管D1的负极，第四电解电容C4的负极和第一稳压管ZD1的正极共接后接地；第一稳压管ZD1的负极也分成三路，第一路经第五电容C5连接第一三极管Q1的发射极，第二路连接该第一三极管Q1的集电极，第三路经第四电阻R4连接该第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1的基极还连接第二稳压管ZD2的负极，该第二稳压管ZD2的正极接地，第一三极管Q1的发射极经第六电阻R6后接地，第一三极管Q1的发射极作为电源供电电路1的直流输出端11得到+5V的直流电压。

本实施例的控制电路2的取电采用电容降压的方式，在电源供电电路1中，第二电容C2作为降压电容将交流电源零线端N的交流电压耦合到第一二极管D1、第二二极管D2组成的半波整流电路，然后送到第一稳压管ZD1、第三电容C3和第四电解电容C4构成的稳压滤波电路，得到接近12V的直流电压，该12V直流电压再送到由第四电阻R4、第五电容C5、第一三极管Q1和第二稳压管ZD2组成的第二级稳压电路，在第一三极管Q1的发射极得到稳定的+5V直流电压输出，其中，第七电容C7是滤波电容，可以滤掉经过第二级稳压电路后残留的波纹，保证控制电路2的正常工作；

另外，电源供电电路1中的第一电阻R1和第二电阻R2是泄放电阻，第一电阻R1和第二电阻R2串联后与第二电容C2并联，可以将脱离市电后的交流电源的火线端L和零线端N之间的高电压快速泄放到比较低的水平，防止使用者插拔电源插座时触电；第一电容C1连接在交流电源的火线端L和零线端N之间，通过第一电容C1可以将控制器产生的谐波幅度抑制到一个允许的范围之内；第七电容C7与双向可控硅Q2并联，该第七电容C7可以提供一个高频旁路，双向可控硅Q2的第一电极a和第二电极b之间产生的高频脉冲可以通过该第七电容C7构成的回路吸收掉。

具体地，本实施例的控制电路2以型号为EM78P153S、具有14个管脚的单片机IC1为核心，该单片机IC1采用内部的振荡电路提供运行程序的时钟脉冲。其中，单片机IC1的1脚作为控制电路2的无线数据信号输入端21，在进行遥控操作时，无线高频遥控信号通过无线接收电路31和信号处理电路32处理后，在信号处理电路32的输出端322形成标准电平的遥控数据信号脉冲RF IN，送到单片机IC1的1脚，由单片机IC1进行识别判断遥控器发出的是何种操作码，并实行相应的输出控制；

单片机IC1的4脚为供电脚，连接到+5V的直流电压上；单片机IC1的7脚为复位脚，是单片机IC1能够在上电时正常复位，该复位脚也连接到+5V的直流电压上；单片机IC1的11脚直接接地，作为地电平供电脚；

单片机IC1的10脚和电源供电电路1的第三稳压管ZD3的负极相连，其中，单片机IC1的10脚是控制电路2的过零检测端23，在电源供电电路1中，第五电阻R5将交流电源零线端N的交流信号引入到第三稳压管ZD3的负极，经过第三稳压管ZD3的限幅后，得到符合数字电平的交流电源过零信号zeo，送到单片机IC1的10脚；

单片机IC1的14脚经过相互并联的第八电容C8、第九电容C9后连接电源供电电路1中的双向可控硅Q2的控制端cont，这里，单片机IC1的14脚是控制电路2的驱动输出端22，该14脚通过第八电容C8和第九电容C9控制双向可控硅Q2的通断(以交流电源的过零信号为参照)，还可以控制双向可控硅Q2的导通周波比例，从而实现对负载(取暖器)的多档功率调节；

为了能够实时监测控制器的工作状态，单片机IC1的8脚连接发光二极管LED的负极，该发光二极管LED的正极经第六电阻R6分三路，第一路连接+5V直流电压，第二路经第十一电容C11接地，第三路经第十电解电容C10接地，第十电解电容C10的正极连接+5V直流电压，第十电解电容C10的负极接地；于是，连接在单片机IC1的8脚上的发光二极管LED会根据不同的遥控指令发出不同的光亮，使用者可以通过发光二极管LED的状态监测到控制的当前工作情况。

为了方便下一次的使用，还可以在单片机IC1上连接一个能够记忆当前功率档位和遥控发射器识别码的数据存储电路，该数据存储电路包括有型号为24C02、具有8个管脚的EPROM芯片IC2，其中，芯片IC2的1脚～4脚共接后接地，芯片IC2的5脚连接单片机IC1的6脚，芯片IC2的6脚连接单片机IC1的5脚，芯片IC2的7脚连接单片机IC1的3脚，芯片IC2的8脚分三路，第一路连接+5V直流电压，第二路经第七电阻R7连接到芯片IC2的5脚，第三路经第八电阻R8连接到芯片IC2的7脚；在此，芯片IC2的作用是记忆当前的功率档位和遥控发射器的识别码，使得控制器在断电之后这种记忆也不会丢失，当控制器重新加电时，单片机IC1会读取芯片IC2中存储的数据，在启动负载(取暖器)时能够再现上次使用时的功率档位；而在控制器接收到新的遥控信号时，单片机IC1也会将遥控信号的数据和原来记忆的数据进行对比，根据匹配情况决定是否做出响应。

本实施例的无线接收电路31和信号处理电路32为常规技术，可以采用现有技术中各种能够实现无线信号接收和无线信号处理的电路结构实现，本实施例具体地采用如图4、图5所示电路结构实现(在此省略对具体电路连接结构的描述)，其中，无线信号接收电路的接收天线ANT感应到的433.92MHz的无线高频遥控信号，并且经过信号处理电路32的信号处理后，在第二运算放大器U1B的输出端获得标准电平的遥控数据信号脉冲RF IN，并且，作为无线信号接收电路输出端的节点Ot1和作为信号处理电路32输入端的节点Ot2相连。

本实施例控制器的主要开关器件是双向可控硅Q2，该双向可控硅Q2采用了过零触发方式，过零信号送到单片机IC1，单片机IC1综合其它控制因素，在交流电源的电压过零的时刻触发双向可控硅Q2导通，使得负载上得到尽量完整的正弦波电流；在设计上，以每两个连续的正弦波周期为一组进行触发循环控制(理论上计算导通频率最低为25Hz)，合理分配各功率档的触发脉冲，全波导通和半波导通相结合，根据功率档位调节双向可控硅Q2导通的电压周波数所占比例，本实施例能够最终达到四档调功目的，四档功率相对于全功率分别为100％、75％、50％、25％。

本实施例的控制器不仅减少了对电网的干扰，还在硬件上省去了笨重的滤波元件，能够减轻产品重量和减小产品的体积，节约了产品成本；而且，双向可控硅Q2的导通频率符合人眼视觉特性，保证了电暖器发出的光线无明显闪烁，提高了使用舒适度。

Claims (5)

1.一种无线摇控多档功率控制器，包括有

输入电路(3)，具有接收无线信号的无线接收电路(31)和处理所述无线信号的信号处理电路(32)，所述无线接收电路(31)的输出端(311)和该信号处理电路(32)的输入端(321)相连；

电源供电电路(1)，给外接负载和所述输入电路(3)供电，该电源供电电路(1)具有连接所述信号处理电路(32)的直流输出端(11)；

其特征在于：还包括有一控制电路(2)，该控制电路(2)包括有无线数据信号输入端(21)、驱动输出端(22)和过零检测端(23)，所述电源供电电路(1)还具有用于负载功率调节的控制输入端(12)和引出交流电源信号的采样端(13)，其中，所述的无线数据信号输入端(21)和所述信号处理电路(32)的输出端(322)相连，所述驱动输出端(22)和所述控制输入端(12)相连，所述过零检测端(23)和所述采样端(13)相连，并且，所述驱动输出端(22)在所述过零检测端(23)检测到有过零信号时输出高电平，所述控制输入端(12)导通。

2.根据权利要求1所述的无线摇控多档功率控制器，其特征在于：所述的电源供电电路(1)包括有能实现负载功率调节的双向可控硅(Q2)，该双向可控硅(Q2)的第一电极(a)一路连接负载(load)，另一路经第七电容(C7)连接交流电源的火线端(L)，该双向可控硅(Q2)的第二电极(b)也连接交流电源的火线端(L)，该双向可控硅(Q2)的控制端(cont)作为所述电源供电电路(1)的控制输入端(12)和所述控制电路(2)的驱动输出端(22)相连；

所述交流电源的火线端(L)经第一电容(C1)连接该交流电源的零线端(N)，所述交流电源的零线端(N)分成三路，第一路经相互串联的第一电阻(R1)和第二电阻(R2)连接第一二极管(D1)的正极，该第一二极管(D1)的负极连接所述交流电源的火线端(L)，第二路经第二电容(C2)连接所述第一二极管(D1)的正极，第三路经第五电阻(R5)连接第三稳压管(ZD3)的负极，该第三稳压管(ZD3)的正极接地，并且，该第三稳压管(ZD3)的负极作为所述电源供电电路(1)的采样端(13)连接所述控制电路(2)的过零检测端(23)；

所述第一二极管(D1)的正极连接第二二极管(D2)的负极，该第二二极管(D2)的正极经依次串接的第三电阻(R3)和第三电容(C3)连接所述第一二极管(D1)的负极；所述第三电容(C3)的两端并联有第四电解电容(C4)，所述第四电解电容(C4)的两端又并联有第一稳压管(ZD1)，其中，所述第四电解电容(C4)的正极和第一稳压管(ZD1)的负极共接后连接所述第一二极管(D1)的负极，所述第四电解电容(C4)的负极和第一稳压管(ZD1)的正极共接后接地；所述第一稳压管(ZD1)的负极也分成三路，第一路经第五电容(C5)连接第一三极管(Q1)的发射极，第二路连接该第一三极管(Q1)的集电极，第三路经第四电阻(R4)连接该第一三极管(Q1)的基极，其中，所述第一三极管(Q1)的基极还连接第二稳压管(ZD2)的负极，该第二稳压管(ZD2)的正极接地，所述第一三极管(Q1)的发射极经第六电阻(R6)后接地，所述第一三极管(Q1)的发射极作为所述电源供电电路(1)的直流输出端(11)和所述信号处理电路(32)相连。

3.根据权利要求2所述的无线摇控多档功率控制器，其特征在于：所述的控制电路(2)包括具有14个管脚的单片机(IC1)，所述单片机(IC1)的1脚作为所述的无线数据信号输入端(21)和所述信号处理电路(32)的输出端(322)相连；所述单片机(IC1)的4脚和7脚分别连接所述电源供电电路(1)的直流输出端(11)；所述单片机(IC1)的11脚接地；所述单片机(IC1)的10脚作为所述控制电路(2)的过零检测端(23)和所述第三稳压管(ZD3)的负极相连；所述单片机(IC1)的14脚经过相互并联的第八电容(C8)和第九电容(C9)后作为所述控制电路(2)的驱动输出端(22)和所述双向可控硅(Q2)的控制端(cont)相连。

4.根据权利要求3所述的无线摇控多档功率控制器，其特征在于：所述单片机(IC1)的8脚连接发光二极管(LED)的负极，该发光二极管(LED)的正极经第六电阻(R6)分三路，第一路连接所述电源供电电路(1)的直流输出端(11)，第二路经第十一电容(C11)接地，第三路经第十电解电容(C10)接地，并且，该第十电解电容(C10)的正极连接所述电源供电电路(1)的直流输出端(11)，该第十电解电容(C10)的负极接地。

5.根据权利要求3或4所述的无线摇控多档功率控制器，其特征在于：所述单片机(IC1)还连接有能记忆当前功率档位和遥控发射器识别码的数据存储电路，所述的数据存储电路包括具有8个管脚的芯片(IC2)，该芯片(IC2)的1脚～4脚共接后接地，该芯片(IC2)的5脚连接所述单片机(IC1)的6脚，该芯片(IC2)的6脚连接所述单片机(IC1)的5脚，该芯片(IC2)的7脚连接所述单片机(IC1)的3脚，该芯片(IC2)的8脚分三路，第一路连接所述电源供电电路(1)的直流输出端(11)，第二路经第七电阻(R7)连接所述芯片(IC2)的5脚，第三路经第八电阻(R8)连接所述芯片(IC2)的7脚。

Images