Desain dan pengembangan skema besi listrik

Setrika listrik adalah alat listrik yang menggunakan efek termal dari arus listrik untuk memanaskan tapak setrika ke setrika berbagai kain. Saat ini, setrika listrik rumah tangga sebagian besar dibagi menjadi setrika listrik biasa tanpa termostat dan bergantung pada orang untuk mengontrol waktu listrik dan waktu mengatur setrika listrik dengan kontrol suhu bimetal. Yang pertama sangat berbahaya ketika orang lupa mematikan saklar daya, yang terakhir masih mempertahankan output daya yang besar ketika termostat gagal atau orang tidak digunakan, dan ada juga risiko kebakaran.

Untuk meningkatkan keamanan setrika listrik rumah tangga dan mengurangi konsumsi energinya, makalah ini mengusulkan dan merancang perangkat kontrol keselamatan untuk setrika listrik berdasarkan sakelar sentuh, mikrokomputer chip tunggal, dan thyristor. Sakelar sentuh digunakan untuk mendeteksi status penggunaan setrika listrik. Daya keluaran dari setrika listrik dikontrol oleh mikrokomputer chip tunggal untuk mengontrol sudut konduksi dari rectifier yang dikontrol silikon, sehingga mencapai tujuan kontrol suhu yang aman, penghematan energi dan pengurangan konsumsi.

1. Prinsip dan masalah penyesuaian suhu setrika listrik

Untuk memenuhi persyaratan suhu setrika kain yang berbeda, termostat ditambahkan berdasarkan setrika listrik biasa, yang dapat mengontrol suhu tapak setrika agar dapat terus disesuaikan antara 60 ~ 250 ℃. Struktur termostat yang umum digunakan adalah struktur bimetal. . Prinsip penyesuaian suhu adalah bahwa ketika suhu tapak setrika naik ke suhu yang ditetapkan oleh kenop penyesuaian suhu, strip bimetalik berubah dari lurus ke tekuk, terputus dari kontak statis dan memutus rangkaian; karena suhu setrika listrik berangsur-angsur berkurang, bimetalik strip secara bertahap berubah dari Tikungan menjadi lurus, dan ketika suhu turun ke tingkat tertentu, strip bimetalik menghubungi kontak statis lagi, sehingga berulang kali, suhu dikontrol dekat suhu yang ditetapkan.

Setelah mengadopsi termostat, keamanan setrika listrik telah sangat ditingkatkan, tetapi masih ada bahaya keselamatan tersembunyi. Alasannya mencakup dua aspek berikut. Mengenai setrika listrik itu sendiri, lembaran bimetal dari setrika listrik pengatur suhu kehilangan elastisitasnya karena tekanan yang berkepanjangan atau keluaran daya tinggi yang lama menyebabkan kontak melebur dan gagal; di sisi pengguna, itu menyebabkan kebakaran karena operasi yang tidak benar, seperti: setrika listrik Ditempatkan secara salah, ditempatkan secara horizontal atau vertikal untuk waktu yang lama, lupa memutus daya.

Saat ini, mengingat masalah keamanan yang disebutkan di atas, dua metode berikut terutama digunakan untuk meningkatkan: satu adalah dengan menggunakan sensor suhu, sensor sikap dan algoritma kontrol fuzzy untuk mengembangkan pengontrol besi listrik yang cerdas, tetapi metode ini memiliki teknologi kontrol suhu yang kompleks, biaya tinggi, dan sulit digunakan. Untuk setrika listrik rumah tangga, mereka terutama digunakan untuk setrika industri atau produk besi listrik kelas atas, kedua, sesuai dengan keadaan atau postur setrika listrik, keadaan atau postur akan berlanjut selama periode waktu sebelum dimatikan. Metode ini tidak Ini melibatkan kontrol suhu tertentu, tetapi menggunakan sensor keadaan, dan timer untuk mengontrol shutdown catu daya untuk memastikan keamanan. Ini memiliki keuntungan dari biaya rendah dan penggunaan yang lebih aman, sehingga digunakan secara luas.

Namun, metode peningkatan kedua masih memiliki masalah berikut:

(1) Dalam hal status penggunaan atau deteksi postur, sensor postur umum termasuk sakelar merkuri, sakelar kontak peluncur bola logam, dll. Yang pertama membuat setrika listrik memiliki tekanan lingkungan dalam hubungan hidup seperti pembuatan, penggunaan dan daur ulang, sedangkan yang terakhir rentan terhadap kegagalan fungsi. ；

(2) Ketika timer digunakan untuk mengontrol power off, umumnya hanya ada tiga metode output daya: output daya penuh selama penggunaan normal; setengah output daya selama periode suspensi (seperti ts); setelah waktu ts, nol daya Keluaran. Karena output setengah daya masih dipertahankan selama periode suspensi, suhu tapak setrika listrik relatif tinggi, yang tidak hanya menimbulkan bahaya kebakaran, tetapi juga mengkonsumsi limbah energi yang serius.

2. Desain pengontrol keselamatan untuk setrika listrik berdasarkan mikrokomputer chip tunggal

2.1 Ide-ide desain dasar setrika listrik

Bertujuan untuk masalah setrika listrik pengatur suhu bimetal, makalah ini mengusulkan pengontrol keselamatan chip tunggal untuk setrika listrik. Ide desain dasar ditunjukkan pada Gambar 1.

Keadaan tangan manusia dideteksi oleh sakelar sentuh yang dipasang pada gagang setrika listrik, yaitu, ketika tangan manusia memegang gagang, sakelar sentuh mengeluarkan sinyal, dan dianggap digunakan, ketika tangan manusia meninggalkan gagang, tidak ada keluaran sinyal dan sakelar sentuh dianggap dalam keadaan jeda. .

Karena kontrol chip tunggal, setrika listrik dapat mencapai "output redaman daya" ketika ditangguhkan. Proses kontrolnya adalah: suspensi terdeteksi, dan output setengah daya segera. Pada waktu berikutnya, komputer chip tunggal mengontrol konduksi thyristor Sudut, sehingga daya output dilemahkan dan dikurangi dengan lancar, jika terdeteksi digunakan dalam ts, maka akan segera kembali ke output daya penuh; jika dalam ts, sinyal yang akan dipulihkan untuk digunakan tidak terdeteksi, mikrokontroler akan mengontrol thyristor untuk menghidupkan Sudut tetap di nol dan thyristor terputus, yang setara dengan pemadaman listrik (ini adalah pemadaman elektronik), dan bel akan berbunyi untuk mengingatkan pengguna untuk mencabut daya (ini adalah pemadaman fisik), dan itu tidak akan dapat melanjutkan penggunaan sampai memulai kembali.

Dibandingkan dengan "output setengah daya", karakteristik pengontrol "output daya redaman" adalah: (1) Setelah mendeteksi penangguhan penggunaan, daya output segera berkurang separuhnya, dan selama waktu ts berikutnya, daya tetap dilemahkan dengan lancar hingga Ini nol, tetapi dapat dengan mudah dan cepat naik ke suhu yang ditetapkan saat melanjutkan penggunaan, dengan mempertimbangkan keamanan dan manfaatnya; (2) Pengontrol lebih hemat energi selama periode "penggunaan yang ditangguhkan" untuk "penggunaan yang dilanjutkan", Gambar 2 Area sektor tengah adalah energi yang dihemat dalam periode waktu ini.

2.2 Gunakan deteksi status

Gambar 2 menunjukkan sakelar sentuh yang dirancang sendiri. Kontak input mengarah ke bagian luar gagang besi. Ketika seseorang menyentuh kontak sakelar sentuh, kontak tersebut menerima sinyal kekacauan di udara melalui tubuh manusia. Setelah triode dua tahap diperkuat dan disaring oleh kapasitor, akhirnya input ke komputer mikro chip tunggal sebagai sinyal dari kondisi penggunaan setrika listrik. Dibandingkan dengan sakelar merkuri dan sakelar kontak pemutar bola logam, sakelar sentuh ini memiliki karakteristik kinerja yang andal, perlindungan dan keselamatan lingkungan, dan biaya rendah.

2.3 Deteksi zero-crossing AC

Dalam keadaan ditangguhkan, jika mikrokontroler ingin mengontrol sudut konduksi thyristor, deteksi zero-crossing AC harus dilakukan terlebih dahulu, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 untuk diagram sirkuit deteksi zero-crossing AC. Pada gambar, rangkaian penyearah yang terdiri dari D1 ~ D4 menyediakan bentuk gelombang DC berdenyut untuk PC817 optocoupler.Ketika bentuk gelombang melintasi dari titik tertinggi ke titik nol, optocoupler akan mati, transistor Q1 tidak dapat dihidupkan, dan potensi dikirim ke port RA2 dari mikrokontroler adalah Zero, mikrokomputer chip tunggal menyelesaikan deteksi zero-crossing, yang menyediakan titik awal bagi mikrokomputer chip tunggal untuk mengontrol gelombang cacah thyristor.

2.4 sudut konduksi SCR dikontrol oleh komputer mikro chip tunggal

Pada Gambar 4, triac digunakan sebagai perangkat sakelar yang dapat dikontrol secara seri pada sirkuit elemen pemanas listrik di tapak setrika listrik, dan resistor R11 menyediakan arus pull-up untuk kutub G dari SCR yang dikendalikan oleh mikrokomputer chip tunggal. Ketika mikrokomputer chip tunggal memicu kutub G satu kali, thyristor akan dinyalakan dan akan tetap hidup sampai tegangan yang diterapkan pada dua ekstrem menjadi nol. Frekuensi daya bolak setengah siklus saat ini adalah 10 ms. Jika mikrokomputer chip tunggal memulai pengaturan waktu pada posisi nol dari arus bolak-balik, setelah 5 ms, port RB3 mikrokontroler mengeluarkan tingkat tinggi untuk memicu kutub thyristor G, maka thyristor bertahan sebelum siklus setengah positif atau negatif dari arus bolak-balik mencapai titik nol Nyalakan, pada saat ini, SCR mengontrol output setengah daya dari setrika listrik. Output atenuasi daya dari setrika listrik pada dasarnya untuk membagi waktu jeda ts menjadi beberapa segmen (seperti 50 segmen) .Dalam setiap periode, tegangan rata-rata elemen pemanas diubah dengan mengendalikan sudut konduksi thyristor. Dengan perpanjangan waktu jeda, konduksi Sudut dan tegangan turun rata-rata selangkah demi selangkah, dan daya output dari setrika juga secara bertahap berkurang.Jika waktu ts habis dan penggunaan tidak dilanjutkan, sinyal alarm yang terdengar akan dikeluarkan.

2.5 Alur program kontrol MCU

Setelah komputer mikro chip tunggal diinisialisasi, ia akan terus mendeteksi status penggunaan setrika listrik, dan menentukan mode output daya sesuai dengan umpan balik sinyal dari sakelar sentuh. Setelah output setengah-daya, keadaan penggunaan masih terus terdeteksi, dan jika penggunaan dikembalikan, daya penuh adalah output segera, jika tidak, daya output akan secara bertahap dilemahkan dalam waktu yang ditentukan.Setelah waktu ts habis, thyristor akan terputus untuk mencapai shutdown elektronik. Tingkatkan keamanan dan ingatkan pengguna untuk mencabut catu daya melalui bel untuk mencapai penutupan fisik.