一種燃氣熱水器可調交流風機轉速的控制電路的製作方法

2023-05-29 04:21:16

專利名稱：一種燃氣熱水器可調交流風機轉速的控制電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及燃氣熱水器控制技術領域，特別是一種以交流電機為排煙系統動力的燃氣熱水器可調交流風機轉速的控制電路。
背景技術：
傳統非煙道式燃氣熱水器用交流電機或直流電機帶動葉輪轉動來實現燃燒的一次空氣和二次空氣配給及燃燒換熱後煙氣的排放。如使用直流電機則成本較高，且直流電機耐環境溫度性較差，難以實現強抽式結構。如使用普通交流電機則成本較低，但風速固定，多速交流電機最多可設置三段風速，此情況下熱水器工作在最大與最小熱負荷之間時熱效率不能達到最優，造成能源浪費。
發明內容本實用新型的目的在於克服上述問題而提供一種低成本、又可無級調速實現風量調節的燃氣熱水器可調交流風機轉速的控制電路。為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是一種燃氣熱水器可調交流風機轉速的控制電路，其特徵在於包括檢測過零信號的過零檢測單元，接收過零檢測單元輸出的信號及風機測速信號並進行處理的中央控制系統單元，接收中央控制系統單元輸出的風機調速信號的風機驅動單元及接收中央控制系統單元輸出的燃氣調節信號的燃氣電子比例閥調閥單元。所述中央控制系統單元包括單片機及第十八電阻，單片機的型號為REmo，第十八電阻一端接單片機的16腳，另一端接風機測速器。所述風機驅動單元電路包括第一至第四電阻、第一電容、雙向可控矽及光電耦合器；其中第四電阻的一端與光電耦合器的第2腳電連接，另一端與單片機的第23腳電連接； 第二電阻的一端與火線連接，另一端與光電耦合器的第6腳電連接；第三電阻的一端與雙向可控矽的門極G電連接，另一端與光電耦合器的第4腳電連接；第一電阻與第一電容串聯後一端連接火線，另一端連接風機的輸入端；雙向可控矽的電極Tl連接火線，雙向可控矽的電極T2連接風機的輸入端；光電耦合器的第1管腳連接電源。所述過零檢測單元電路包括第五至第十電阻、第二電容、第三電容及電壓比較器； 其中第十電阻一端與單片機的第M腳電連接，另一端與電壓比較器的第7腳電連接；第九電阻一端與電源連接，另一端連接電壓比較器的第7腳；第三電容電容一端與電壓比較器的第7腳電連接，另一端接地；第六電阻與第八電阻串聯後一端連接電源，另一端接地，其串聯點接電壓比較器的「 + 」輸入端；第五電阻與第七電阻串聯後一端連接過零檢測點，另一端接地，其串聯點分別接電壓比較器的「_」輸入端及第二電容的一端，第二電容的另一端接地。所述燃氣電子比例閥調閥單元包括第十一至第十七電阻、第四至第六電容、二極體、第一三極體、第二三極體及電壓比較器；其中第十七電阻的一端與第六電容的一端分別
4與電壓比較器的「 + 」輸入端連接，第二七電阻的另一端與單片機第13腳電連接，第六電容的另一端接地；第五電容的一端與電壓比較器的「_」輸入端連接，另一端接地；第十三電阻、第十四電阻、第十六電阻、第四電容的一端及第一三極體的基極接電源，第十三電阻的另一端接第二三極體的集電極，第十四電阻的另一端接電壓比較器的輸出端，第十六電阻的另一端接電壓比較器的「_」輸入端，第四電容的另一端接地；第十一電阻及第十五電阻的一端接比例閥的負極，第十一電阻的另一端接地，第十五電阻的另一端接電壓比較器的 「_」輸入端；第一三極體的發射極及第十二電阻的一端接電源，第一三極體的集電極接二極體的負端，第一三極體的基極與第十二電阻的另一端連接；第二三極體的基極與電壓比較器的輸出端連接，第二三極體的發射極接地；二極體的正極接地，二極體的負極與比例閥的正極連接。本實用新型與現有技術相比較具有如下有益效果中央控制系統單元通過風機反饋的轉速信號輸出不同佔空比的FPWM信號控制風機驅動單元實現交流電機的轉速無級調整，令風機風量匹配燃氣電子比例閥調閥單元控制輸出燃氣的燃燒工況，最終實現燃氣熱水器在熱負荷大小變化過程中維持高能效運作，從而提高能源利用率，降低煙氣中CO等有害氣體排放。

圖1為本實用新型的電路原理方框圖；圖2是圖1中風機驅動單元的電路原理圖；圖3是圖1中過零檢測單元的電路原理圖；圖4是圖1中中央控制系統單元及燃氣電子比例調閥單元的電路原理圖；圖5是本實用新型的實例1應用產品結構圖；圖6為本實用新型的實例2應用產品結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖及優選實施例對本實用新型作進一步說明如圖1所示，本實用新型燃氣熱水器可調交流風機轉速的控制電路，包括檢測過零信號的過零檢測單元2，接收過零檢測單元輸出的信號及風機測速信號並進行處理的中央控制系統單元4，接收中央控制系統單元輸出的風機調速信號的風機驅動單元1及接收中央控制系統單元輸出的燃氣調節信號的燃氣電子比例閥調閥單元3。工作時，過零檢測單元2反饋過零信號給中央控制系統單元4，同時中央控制系統單元4通過風機反饋的轉速信號輸出不同佔空比的PWM信號控制風機驅動單元1實現交流電機的轉速無級調整，該轉速用來匹配中央控制系統單元4輸出給燃氣電子比例閥調閥單元3的電流調節信號。如圖4所示，中央控制系統單元4包括單片機IC2及第十八電阻R18，單片機的型號為REmo，第十八電阻一端接單片機的16腳，另一端接風機測速器。燃氣電子比例閥調閥單元3包括第i^一至第十七電阻R11-R17、第四至第六電容 C4-C6、二極體D1、第一三極體Q1、第二三極體Q2及電壓比較器U8B ；其中第十七電阻R17 的一端與第六電容C6的一端分別與電壓比較器U8B的「 + 」輸入端連接，第二七電阻R17的另一端與單片機Ul第13腳電連接，第六電容C6的另一端接地；第五電容C5的一端與電壓比較器U8B的「-」輸入端連接，另一端接地；第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十六電阻 R16、第四電容C4的一端及第一三極體Ql的基極接電源+12V，第十三電阻R13的另一端接第二三極體Q2的集電極，第十四電阻R14的另一端接電壓比較器U8B的輸出端，第十六電阻R16的另一端接電壓比較器U8B的「_」輸入端，第四電容C4的另一端接地；第十一電阻 Rll及第十五電阻R15的一端接比例閥的負極BLF-，第十一電阻Rll的另一端接地，第十五電阻R15的另一端接電壓比較器U8B的「-」輸入端；第一三極體Ql的發射極及第十二電阻R12的一端接電源+24V，第一三極體Ql的集電極接二極體Dl的負端，第一三極體Ql的基極與第十二電阻R12的另一端連接；第二三極體Q2的基極與電壓比較器U8B的輸出端連接，第二三極體 Q2的發射極接地；二極體Dl的正極接地，二極體Dl的負極與比例閥的正極 BLF+連接。如圖2所示，風機驅動單元電路1包括第一至第四電阻R1-R4、第一電容Cl、雙向可控矽Q及光電耦合器ICl ；其中第四電阻R4的一端與光電耦合器ICl的第2腳電連接， 另一端與單片機IC2的第23腳電連接；第二電阻R2的一端與火線L連接，另一端與光電耦合器ICl的第6腳電連接；第三電阻R3的一端與雙向可控矽Q的門極G電連接，另一端與光電耦合器ICl的第4腳電連接；第一電阻Rl與第一電容Cl串聯後一端連接火線L，另一端連接風機的輸入端FJ ；雙向可控矽Q的電極Tl連接火線L，雙向可控矽Q的電極T2連接風機的輸入端FJ ；光電耦合器ICl的第1管腳連接電源VCC。如圖3所示，過零檢測單元2電路包括第五至第十電阻R5-R10、第二電容C2、第三電容C3及電壓比較器IC2B;其中第十電阻RlO—端與單片機ICl的第24腳電連接，另一端與電壓比較器IC2B的第7腳電連接；第九電阻R9 —端與電源VCC連接，另一端連接電壓比較器IC2B的第7腳；第三電容電容C3 —端與電壓比較器IC2B的第7腳電連接，另一端接地；第六電阻R6與第八電阻R8串聯後一端連接電源VCC，另一端接地，其串聯點接電壓比較器IC2B的「 + 」輸入端；第五電阻R5與第七電阻R7串聯後一端連接過零檢測點GLJC， 另一端接地，其串聯點分別接電壓比較器IC2B的「_」輸入端及第二電容C2的一端，第二電容的另一端接地。工作時，過零檢測單元電路2的作用是給單片機ICl提供一個標準，這個標準的起點是零電壓，當220V交流電壓由負半周向正半周轉換時，電壓比較器IC2B的輸出端會給單片機IC2的第24腳發送一個脈衝信號，即外部中斷信號INTO，經過一定的延時後單片機 IC2以此標準調節可控矽Q導通角的大小，即單片機IC2的第24腳向風機驅動單元1輸出相應佔空比的FPWM信號，該信號經過光電耦合器ICl後傳輸到雙向可控矽Q，實現單片機 IC2對雙向可控矽Q的導通控制，即風機轉速從高到低都有對應的導通角，而每個導通角的導通時間是從零電壓開始計算的，導通時間不一樣，導通角度的大小就不一樣，因而風機的轉速就不一樣，從而達到了轉速可控的目的。在風機根據不同的負荷相應的調整風速過程中，單片機IC2通過其第16管腳不斷檢測風機轉速信號以實現對風機轉速的準確控制。實用新型應用在燃氣熱水器上見圖5和圖6，控制器電路板1集成了風機驅動單元1、燃氣電子比例閥調閥單元3，過零檢測單元2和中央控制系統單元4，風機轉速信號反饋裝置安裝於交流風機2上。燃氣熱水器工作時，當用戶設定熱水器在最高負荷狀態時，比例閥3開度最大，此時風量最大，熱效率最高，當用戶設定在最小熱負荷狀態時，比例閥3開度最小，此時風量最小，與負荷相匹配，效率也滿足燃氣熱水器能效標準GB20665的要求，當用戶設定的熱負荷在最大與最小兩者之間時，中央控制系統單元通過風機反饋的轉速信號輸出不同佔空比的PWM信號控制風機驅動單元實現交流電機的轉速無級調整，此時風量一一對應匹配，在滿足熱工性能指標的前提下使熱效率達到最高值。
權利要求1.一種燃氣熱水器可調交流風機轉速的控制電路，其特徵在於包括檢測過零信號的過零檢測單元(2)，接收過零檢測單元輸出的信號及風機測速信號並進行處理的中央控制系統單元(4)，接收中央控制系統單元輸出的風機調速信號的風機驅動單元(1)及接收中央控制系統單元輸出的燃氣調節信號的燃氣電子比例閥調閥單元(3 )。
2.根據權利要求1所述的燃氣熱水器可調交流風機轉速的控制電路，其特徵在於所述中央控制系統單元(4)包括單片機(IC2)及第十八電阻(R18)，單片機的型號為REmO，第十八電阻一端接單片機的16腳，另一端接風機測速器。
3.根據權利要求1或2所述的燃氣熱水器可調交流風機轉速的控制電路，其特徵在於所述風機驅動單元電路(1)包括第一至第四電阻(R1-R4)、第一電容(Cl)、雙向可控矽(Q) 及光電耦合器(IC1);其中第四電阻(R4)的一端與光電耦合器(ICl)的第2腳電連接，另一端與單片機(IC2)的第23腳電連接；第二電阻(R2)的一端與火線(L)連接，另一端與光電耦合器(ICl)的第6腳電連接；第三電阻(R3)的一端與雙向可控矽(Q)的門極G電連接，另一端與光電耦合器(ICl)的第4腳電連接；第一電阻(Rl)與第一電容(Cl)串聯後一端連接火線(L)，另一端連接風機的輸入端(FJ)；雙向可控矽(Q)的電極Tl連接火線(L)，雙向可控矽(Q)的電極T2連接風機的輸入端(FJ);光電耦合器(ICl)的第1管腳連接電源(VCC)。
4.根據權利要求1或2所述的燃氣熱水器可調交流風機轉速的控制電路，其特徵在於所述過零檢測單元(2)電路包括第五至第十電阻(R5-R10)、第二電容(C2)、第三電容(C3) 及電壓比較器(IC2B);其中第十電阻(RlO)—端與單片機(ICl)的第24腳電連接，另一端與電壓比較器(IC2B)的第7腳電連接；第九電阻(R9)—端與電源(VCC)連接，另一端連接電壓比較器(IC2B)的第7腳；第三電容電容(C3) —端與電壓比較器(IC2B)的第7腳電連接，另一端接地；第六電阻(R6)與第八電阻(R8)串聯後一端連接電源(VCC)，另一端接地， 其串聯點接電壓比較器(IC2B)的「 + 」輸入端；第五電阻(R5)與第七電阻(R7)串聯後一端連接過零檢測點(GLJC)，另一端接地，其串聯點分別接電壓比較器(IC2B)的「_」輸入端及第二電容(C2)的一端，第二電容的另一端接地。
5.根據權利要求1或2所述的燃氣熱水器可調交流風機轉速的控制電路，其特徵在於所述燃氣電子比例閥調閥單元(3)包括第十一至第十七電阻(R11-R17)、第四至第六電容 (C4-C6)、二極體(Dl)、第一三極體(Ql)、第二三極體(Q2)及電壓比較器(U8B)；其中第十七電阻(R17)的一端與第六電容(C6)的一端分別與電壓比較器(U8B)的「 + 」輸入端連接，第二七電阻(R17)的另一端與單片機(Ul)第13腳電連接，第六電容(C6)的另一端接地；第五電容(C5)的一端與電壓比較器(U8B)的「_」輸入端連接，另一端接地；第十三電阻(R13)、 第十四電阻(R14)、第十六電阻(R16)、第四電容(C4)的一端及第一三極體(Ql)的基極接電源(+12V)，第十三電阻(R13)的另一端接第二三極體(Q2)的集電極，第十四電阻(R14)的另一端接電壓比較器(U8B)的輸出端，第十六電阻(R16)的另一端接電壓比較器(U8B)的 「_」輸入端，第四電容(C4)的另一端接地；第十一電阻(Rll)及第十五電阻(R15)的一端接比例閥的負極(BLF-)，第十一電阻(Rll)的另一端接地，第十五電阻(R15)的另一端接電壓比較器(U8B)的「_」輸入端；第一三極體(Ql)的發射極及第十二電阻(R12)的一端接電源 (+24V)，第一三極體(Ql)的集電極接二極體(Dl)的負端，第一三極體(Ql)的基極與第十二電阻(R12)的另一端連接；第二三極體(Q2)的基極與電壓比較器(U8B)的輸出端連接，第二三極體(Q2)的發射極接地；二極體(Dl)的正極接地，二極體(Dl)的負極與比例閥的正極(BLF+)連接。
專利摘要本實用新型涉及一種燃氣熱水器可調交流風機轉速的控制電路，特點是包括檢測過零信號的過零檢測單元，接收過零檢測單元輸出的信號及風機測速信號並進行處理的中央控制系統單元，接收中央控制系統單元輸出的風機調速信號的風機驅動單元及接收中央控制系統單元輸出的燃氣調節信號的燃氣電子比例閥調閥單元。其有益效果是中央控制系統單元通過風機反饋的轉速信號輸出不同佔空比的FPWM信號控制風機驅動單元實現交流電機的轉速無級調整，令風機風量匹配燃氣電子比例閥調閥單元控制輸出燃氣的燃燒工況，最終實現燃氣熱水器在熱負荷大小變化過程中維持高能效運作，從而提高能源利用率，降低煙氣中CO等有害氣體排放。
文檔編號F24H9/20GK202040989SQ20112004702
公開日2011年11月16日 申請日期2011年2月25日 優先權日2011年2月25日
發明者李秋瑞, 黃官賢 申請人:美的集團有限公司