[发明专利]一种带定时功能的数控无级功率调控装置

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种基于单片机控制的带定时功能的数控无级功率调控装置，尤其是能数控线性调节阻性负载的功率，还可定时开关。

(二)背景技术：

目前，绝大多数阻性(主要依靠电阻发热工作的电器)大功率家电的功率调节一般是包含在产品内部的机械装置，由机械开关分档(强、弱)调节，调节的核心是基于二极管的单向导电特性，容易实现半功率和全功率两档，不能进行无级调节，功能有限，在很多场合不能满足使用需求；也有通过控制可控硅导通角进行调节的，但没有使用单片机控制，也没有数码显示，功能相对较弱，使用不方便。特别是没有一种外置的通用型功率调控装置。

(三)发明内容：

本发明的目的是要解决现有功率调节装置功能较弱，不能无级调节，使用不方便的问题，提供一种通用的外置式带定时功能的数控无级功率调控装置。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：本发明装置包括有过零检测，单片机，按键输入电路，显示部分与功率控制部分，其特征是：单片机输入I/O分别与过零检测输出端及按键输入电路相连，单片机I/O输出端分别与控制电路和显示电路相连，单片机完成过零检测、按键输入、显示输出与功率控制，单片机接收按键输入实现定时和功率控制功能，同时将结果显示出来，功率控制部分通过单片机控制可控硅的导通角来实现；定时功能由单片机实时时钟完成。

本发明装置还配有电源插头和接线板。

本发明装置所述按键输入电路是基于AD转换实现的。

本发明装置主要用于家用大功率阻性负载用电器。

本发明功率调节是通过单片机检测交流电过零点后，延时输出信号触发可控硅导通，不同的延时以实现可控硅导通角(0～180度)的调整，从而实现功率的调节。具体是：在50Hz交流电周期内，过零采样电路在交流电过零点翻转，该信号由单片机的I/O口输入，触发单片机外部中断，执行中断启动单片机内部定时器，定时器延时输出信号触发可控硅导通，实现接通电源。延时量由用户输入，可以任意调节，不同延时量实现不同功率输出。同时利用单片机内置时钟，编程实现任意定时开关。

本发明的有益效果是，对于大功率阻性用电器，不管其本身是否具有功率调节功能，都可以通过该外置功率调控装置，实现对其功率的无极调节以及定时开关，以满足人们的不同需要。

(四)附图说明：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的样机面板示意图

图3是本发明的系统结构框图。

图4是本发明的模拟部分的电路图。

图5是本发明的单片机系统及输入输出和数码显示电路。

图6是单片机外部中断流程图。

图7是单片机定时中断流程图。

图8是单片机主程序流程图。

(五)具体实施方式：

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述：

图1是本发明产品的成品结构示意图，该产品具有一个机壳2，内置电路操控系统，还配有插头1，接线板3。输入220V交流市电，该电源除作为其本身电源输入外，同时还是受控电源输出。其输出负载主要是阻性大功率用电器。

图2是本发明机壳面板示意图。主要包括数码显示单元，发光二极管指示单元和按键输入单元，另外还有使用提示。

图3是本发明的电路操控系统原理方框图，主要由过零采样、按键输入、单片机、数码显示、可控硅功率控制几部分组成，单片机I/O输入端与过零检测电路输出端和按键输出端相连，单片机I/O输出端同可控硅控制电路和数码显示电路相连。

图4是本发明的模拟部分电路，包括电源、过零采样、可控硅接口电路。220V市电由外接电源插头输入，串连可控硅电路后外接扩展电源接线板输出。同时经220V-9V×2变压器降压整流滤波后提供本系统所需低压电源，包括正负9V电源和正5V电源，正5V电源是经过7805稳压后得到的，为单片机系统供电。过零采样电路主要由运算放大器NE5532组成，其反相端接地，同相端接变压器次级50HZ同步交流电信号，经开环放大后，通过限流电阻R1和5V稳压二极管D1整形后输出满足单片机I/O口输入要求的TTL信号。该TTL信号在市电过零点翻转。图中与输入插头、输出接线板相连的导线加粗指示其需承载大电流通过，串连其中的保险管保证输出电路短路时该系统的安全。可控硅控制过程是单片机I/O输出高电平并通过MOC3023光电耦合器Q1触发可控硅Q2导通，在电压过零点电流反向时自动关断。这里选用的是双向大功率可控硅BTA20。