專利名稱：采用單片機的多功能電源控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種采用單片機的多功能電源控制裝置，它是一種多輸出控制量、多任務程序控制的通用多功能電源，可同時控制多個用電器。特別是當它用于不使用微處理器的廚房電器、照明電器、電風扇及其它電熱電器時，可與上述電器溶為一個應用整體，使之增添多種功能，從而大大提高了用電器的性能價格比。
現有的電源控制裝置主要有風扇調速器、調壓電源、時間程序控制裝置等，調壓電源采用工頻變壓器調壓，體積大、功能簡單；時間程序控制裝置是由單片機、顯示器、鍵盤及其接口電路、功率接口電路組成，其輸出量只是開與關兩種狀態，本身不能調節用電器的功率。本實用新型根據上述電器都是純功率電器，實時性要求不高，控制方法相似的特點，充分發揮單片機運行速度高、功能強等優勢，將現有時間程序控制器中按可編時序控制的開關狀態執行信號輸出線，同時又作為用戶可編時序控制的，反映用電器運行功率和電壓設定值的信號輸出線，其運行功率或電壓是用控制電源通斷率，即通斷時間占空比或通斷周波數比和移相觸發實現，從而省去了用工頻變壓器轉換工作電壓的裝置。本裝置還增加了模擬量測量與處理電路。使設定值能按網壓采樣值作補償修正，同時CPU采用分時調用的多任務軟件結構，提高了資源利用率，使本裝置成為上述電器的通用主控制器，可隨意按時間序列控制受控用電器的功率，從而增添多種功能，并且不改動用戶電器結構和現有設計，只需將用電器的電源插頭插入本裝置插座中即可使用。
本實用新型可檢測并顯示用電器的電流、電網電壓，計算并顯示功率、電能以及累計運行時間；還具有時鐘、調壓、用戶可編程的可預置用電器工作電壓的時間程序控制。另外，還提供針對特定用電器的功能，例如用于普通電風扇，可產生自然風、睡眠風；用于普通電飯煲、電子瓦罐可實現煮、燉、煎熬中藥按程序運行；用于電熱毯、電取暖器可實現保健運行。
實施方法本裝置采用雙向可控硅作無觸點開關功率元件，對用電器的功率調節采用用戶預置或機內預先確定的方法，并將用電器滿載功率或電壓預置范圍分檔，功率分檔采用滿載功率的百分數，然后用分檔值作設定值，CPU再將設定值換算成運行電壓去調節運行功率。電壓調節采用控制電源通斷率即接通和斷開若干個周波數的方式控制用電器的功率。設接通周波數為N1，斷開周波數為N2，一個控制周期的周波數為N＝N1+N2，則電壓V＝220×(N1/N)，其實際電壓還要根據網壓采樣值作計算并補償。理論計算的電壓與通斷周波數時間量的對照表固化在EPROM中，當用戶鍵入設定值時，CPU即查表取出相應時間量。因為交流電網一個周波的運行時間為20MS，因此通斷周波數可用時間量來表示。由于采用控制通斷周波數的方式調壓雖有許多優點，但它用于照明燈具時會產生閃爍；用于軸向間隙太大的舊電風扇易產生振動。因此對于這一類電器采用移相觸發方式調節電壓，并把相位換算成網壓過零后的延遲時間，經不帶過零觸發電路的光電藕合器觸發雙向可控硅。單片機將按可編時序控制的反映受控電器運行功率設定值或工作電壓設定值的控制信號，經執行信號輸出線(15)，送功率接口電路(21)，再經單相電源插座(19)控制受控電器的運行。
模擬量測量與處理電路(20)，它包含一個或多個被測對象狀態參數的測量電路。本裝置設置了電網電壓、負載電流、溫度和供用戶調壓用的電位器上的輸入模擬信號測量電路。網壓信號由電源變壓器次級測量繞組上的交流電壓經橋式整流、電阻分壓后送多路開關處理；電流信號由裝于插座電源線上的霍爾電流傳感器，檢測到的電流信號經放大后也送到多路開關；同時，+5V電源經電阻分壓后送電位器用以供用戶選擇不同的電壓并送多路開關。另外，取自網壓方波發生器與負載電流方波發生器的方波信號送單片機I/O口，用于進行相位測量。在相位測量中采用查詢或中斷的方法測量電流電壓的過零信號，并用定時器測量其時間差，計算cosφ。CPU根據網壓和負載電流計算功率、電能并送顯示器顯示。
本裝置對沒有溫度等狀態參數反饋量的程序控制采用現場記憶法取得運行程序，例如在運行煮飯程序時，按習慣將煮飯過程分為吸水、燒煮、沸騰、再加熱、燜飯、保溫等6個階段。由于用戶用米量用水量不會經常變化，因此可以采用現場記憶狀態參數，以備以后重復使用。進入“現場記憶”功能時，本裝置自動按煮飯每一階段的機內預置的電壓運行，用戶通過現場按壓加減鍵修改，并通過按鍵確定每一運行階段的結束時間。單片機將運行參數暫存RAM區，煮飯結束后按確認鍵即將RAM區數據調入EEPROM中保存。當需要運行該功能程序時只需從EEPROM中調出即可，不必用戶編程。現場記憶方法還可用于燉、煎熬中藥等過程。
本裝置為了簡化用戶操作，采用了機內固化許多機內設定運行參數的功能程序，例如各種強度的自然風、睡眠風，各種強度的電熱毯、電取暖器保健運行。由于電熱毯、電取暖器長時間運行將導致身體表面水分過量蒸發，使體表干燥。這里提供了可根據用戶需要選擇定時改變功率，時停時開的保健運行方式，使體表水分得到補充，起到保健作用。
本實用新型實施例可用附圖
進一步說明。
電壓信號電平轉換電路(1)、電位器電平轉換電路(2)、溫度傳感器放大電路(3)、電流信號電平轉換電路(4)的模擬量測量信號分別送至多路開關(7)選通后送A/D轉換器(8)轉換成數字量送89C52(或87C52、80C32)單片機(9)處理；同時電網電壓信號方波發生器(5)、負載電流信號方波發生器(6)也送至單片機(9)，用于測量計算功率、電能。這里，由熱電阻構成的溫度傳感器采樣的溫度毫伏信號經放大后送單片機分段計算并修正溫度值用于顯示溫度。
人機對話由采用74HC138的三八譯碼器(10)、采用CD4511的顯示鎖存驅動器(11)、八位LED顯示器(12)、鍵盤(14)組成。采用EEPROM的掉電數據保存電路(13)用于保存用戶經鍵盤輸入的數據。
執行信號輸出通道中單片機89C52的I/O口輸出的信號，從執行信號輸出線(15)經三極管組成的輸出驅動器(16)放大后驅動光電藕合器(17)觸發雙向可控硅(18)。這里共設4路，控制各自單相電源插座(19)上的用電器，每一路占用一根I/O線。前兩路可測量電流，前3路用過零觸發光電藕合器，并采用控制電源通斷率調節電壓，第4路采用相位觸發。工作過程本機有兩種狀態，即基本狀態和功能狀態。剛開機或按復位鍵后處于基本狀態，這時T0被置成計數方式，在T0中斷服務程序中對T0溢出中斷次數計數，以此進行秒、分、時的運算，并將秒、分、時值送至時鐘RAM區，同時送LED顯示×× ×× ××即時、分、秒時鐘值。其間CPU不斷掃描鍵盤，當按下電源開關鍵時，時鐘顯示被消隱，但保持計時狀態。此時運行時間計時RAM單元清零后，開始對中斷計數計時；另一方面，CPU分時測量網壓、各路負載電流，計算cosφ、功率、電能。在這一狀態下，每按一次顯示切換鍵，則刷新一次顯示內容。在基本狀態下，當電源開關狀態碼為“關”時，按壓功能鍵，即進入相應功能狀態。這時顯示器提示用戶鍵入功能代碼，這里各功能用兩位數字識別，鍵入功能數字，按確認鍵即進入相應功能狀態。
當進入用戶可編程可預置電壓的時間程序控制的用戶編程功能狀態時，顯示器顯示×× ×× ××共8位，其中兩位為空格，高兩位顯示步號，中間兩位中高位顯示路號，低位顯示時、分、秒、電壓的識別代碼，低兩位顯示鍵入值。這里將整個控制時間(不大于24小時)分成若干步即若干個時間段預置時顯示路號為0，表示此時預置該時間段的運行結束時間，預置后路號自動轉為1-8之一，表示預置該時間段相應路的電壓參數。預置時，鍵入一個設定參數后，按確認鍵自動轉入下一參數的預置并顯示相應步號、路號及參數代碼，以便用戶按顯示器提示預置，所有參數均預置后，按確認鍵即將預置值從RAM區送入EEPROM區保存，并回到基本狀態。
權利要求1.一種采用單片機的多功能電源控制裝置，它具有一個功率接口電路(21)，一個反映電網電壓變化，作為功率、電壓分檔設定值按電網電壓變化作補償修正的模擬信號測量與處理電路(20)，和一個與該功率接口電路、模擬信號測量與處理電路相連的單片機(9)，該模擬信號測量與處理電路的輸出端接于單片機的I/O口，單片機是經執行信號輸出線(15)與功率接口電路相連，其特征是單片機的執行信號輸出線(15)，不但作為可編時序控制的電源開關狀態信號輸出線，還作為用戶可編時序控制的，反映用電器運行功率設定值和工作電壓設定值的信號輸出線，同時功率接口電路(21)是經單相電源插座(19)與受控用電器相連。
專利摘要本實用新型涉及一種采用單片機的多功能電源控制裝置,它是一種用于廚房電器、照明電器、電風扇及其它電熱電器的多輸出控制量的程序控制裝置,其特征是單片機執行信號輸出線(15)不但作為可編時序控制的電源開關狀態信號輸出線,還作為用戶可編時序控制的,反映用電器運行功率和電壓設定值的信號輸出線,從而省去了用于電壓轉換的工頻變壓器,同時功率接口電路(21)是經單相電源插座(19)與用電器相連。
文檔編號G05B19/414GK2338784SQ98214398
公開日1999年9月15日 申請日期1998年5月10日 優先權日1998年5月10日
發明者張金木 申請人:張金木