Diseño y desarrollo de esquemas de hierro eléctrico.

La plancha eléctrica es un aparato eléctrico que utiliza el efecto térmico de la corriente para calentar la suela para planchar varias telas. En la actualidad, las planchas eléctricas domésticas se dividen principalmente en planchas eléctricas ordinarias sin termostato y que dependen de los humanos para controlar el tiempo de activación y las planchas eléctricas de temperatura ajustable que usan tiras bimetálicas para controlar la temperatura. El primero es muy peligroso cuando las personas se olvidan de apagar el interruptor de encendido; el segundo aún mantiene una gran potencia de salida cuando falla el termostato o cuando las personas no están en uso, y también existe el peligro de incendio.

Con el fin de mejorar la seguridad de las planchas eléctricas domésticas y al mismo tiempo reducir su consumo de energía, este artículo propone y diseña un dispositivo de control de seguridad para planchas eléctricas basado en interruptores táctiles, microcomputadoras y tiristores de un solo chip, utilizando interruptores táctiles para detectar el estado de uso de las planchas eléctricas, La potencia de salida de la plancha eléctrica es controlada por el microordenador de un solo chip para controlar el ángulo de conducción del tiristor, a fin de lograr el propósito de un control de temperatura seguro, ahorro de energía y reducción del consumo.

1. El principio y los problemas de la regulación de la temperatura del hierro eléctrico.

Para cumplir con los requisitos de temperatura de planchado de diferentes telas, se agrega un termostato sobre la base del hierro eléctrico ordinario, que puede controlar la temperatura de la placa inferior para que pueda ajustarse continuamente entre 60 ~ 250 ℃. La estructura del termostato comúnmente utilizada es una estructura bimetálica . Su principio de regulación de la temperatura es que cuando la temperatura de la placa inferior se eleva a la temperatura establecida por la perilla de ajuste de temperatura, la lámina bimetálica cambia de recta a curva, desconectándose del contacto estático, cortando el circuito; a medida que la temperatura de la plancha eléctrica disminuye gradualmente, la lámina bimetálica cambia gradualmente de La curva se vuelve recta, y cuando la temperatura cae a un cierto nivel, la lámina bimetálica contacta nuevamente con el contacto estático; por lo tanto, la temperatura se controla repetidamente cerca de la temperatura establecida.

Después de usar el termostato, la seguridad de la plancha eléctrica ha mejorado considerablemente, pero aún existen riesgos de seguridad ocultos. Las razones incluyen los siguientes dos aspectos. En términos de la plancha eléctrica en sí, la lámina bimetálica de la plancha eléctrica con temperatura ajustable pierde su elasticidad debido a la presión a largo plazo o la fusión de contacto debido a la salida de alta potencia a largo plazo; en el lado del usuario, provoca incendios debido a un funcionamiento incorrecto, por ejemplo: hierro eléctrico Colocado incorrectamente, permanezca acostado o en posición vertical durante mucho tiempo; olvide cortar la corriente.

En la actualidad, en respuesta a los problemas de seguridad anteriores, los siguientes dos métodos se utilizan principalmente para mejorar: uno es el uso de sensores de temperatura, sensores de actitud y algoritmos de control difuso para desarrollar controladores inteligentes de hierro eléctrico, pero este método de tecnología de control de temperatura es complejo, costoso y difícil de usar Para planchas eléctricas domésticas, se utiliza principalmente para planchas eléctricas industriales o productos de hierro eléctrico de grado superior; en segundo lugar, según el estado de uso o la postura de la plancha eléctrica, haga que el estado o la postura duren un período de tiempo antes de apagarse. Involucrando un control de temperatura específico, pero usando el estado, el sensor de actitud y el temporizador para controlar el apagado para garantizar la seguridad, tiene las ventajas de un bajo costo y un uso más seguro, por lo que es ampliamente utilizado.

Sin embargo, el segundo método de mejora aún tiene los siguientes problemas:

(1) En términos de estado de uso o detección de postura, los sensores de postura comunes incluyen interruptores de mercurio e interruptores de contacto de bola de metal, etc. El primero hace que la plancha tenga presión de protección ambiental en el ciclo de vida de fabricación, uso y reciclaje, mientras que el segundo es propenso a un mal funcionamiento. ;

(2) Cuando el temporizador se usa para controlar el apagado, generalmente hay solo tres métodos de salida de potencia: salida de potencia total durante el uso normal; salida de media potencia durante un período de suspensión (si se establece en ts); potencia cero después del tiempo de ts Salida. Durante el período de suspensión del uso, la potencia de salida media se mantiene y la temperatura de la suela de la plancha eléctrica es alta, lo que no solo presenta un riesgo de incendio, sino que también consume mucha energía.

2. Diseño de controlador de seguridad para plancha eléctrica basado en microcomputadora de un solo chip

2.1 Ideas básicas de diseño de plancha eléctrica

Apuntando a los problemas existentes en la plancha eléctrica de termostato bimetálico, este artículo propone un controlador de seguridad de plancha eléctrica de un solo chip. La idea de diseño básica se muestra en la Figura 1.

El interruptor táctil instalado en el mango de la plancha detecta el estado de la mano humana, es decir, cuando la mano sostiene el mango, el interruptor táctil emite una señal, que se considera en uso; cuando la mano deja el mango, el interruptor táctil no tiene salida de señal, que se considera en estado suspendido .

Debido al uso del control de microordenador de un solo chip, la plancha eléctrica puede lograr una "salida de atenuación de potencia" cuando se suspende. El proceso de control es: cuando se detecta una pausa, se realiza la salida de media potencia. Ángulo, de modo que la potencia de salida se atenúe y reduzca suavemente; si se detecta que está en uso dentro de un tiempo ts, inmediatamente volverá a la potencia máxima de salida; si no se detecta dentro de ese tiempo, el microcontrolador controlará el tiristor para encender El ángulo se mantiene en cero, el tiristor se corta, lo que equivale a apagarse (este es el apagado electrónico), y suena el zumbador para recordarle al usuario que desconecte la alimentación (este es el apagado físico), y no se puede usar hasta que se reinicie.

En comparación con la "salida de media potencia", las características del controlador de tipo "salida de atenuación de potencia" son: (1) Después de detectar la suspensión de uso, la potencia de salida se reduce a la mitad inmediatamente, y la potencia permanece atenuada suavemente durante el tiempo de ts subsiguiente hasta Es cero, pero cuando se reanuda, se puede calentar rápida y rápidamente a la temperatura establecida, teniendo en cuenta la seguridad y el beneficio; (2) El controlador es más eficiente en cuanto a energía durante el período de "uso suspendido" a "uso reanudado", Figura 2 El área del sector medio es el consumo de energía ahorrado durante este período de tiempo.

2.2 Usar detección de estado

La figura 2 muestra el interruptor táctil de diseño propio. El contacto de entrada se dirige hacia el exterior del mango de la plancha. Cuando una persona toca el contacto del interruptor táctil, el contacto recibe la señal de desorden en el aire a través del cuerpo humano. El transistor de dos etapas se amplifica, se filtra a través del condensador y finalmente se ingresa a la computadora de un solo chip como señal de estado de la plancha eléctrica. En comparación con los interruptores de mercurio y los interruptores de contacto de bola de metal, este interruptor táctil tiene las características de rendimiento confiable, protección ambiental, seguridad y bajo costo.

2.3 Detección de cruce por cero de CA

En el estado suspendido, para controlar el ángulo de conducción del tiristor, la MCU debe realizar primero la detección de cruce por cero de CA, como se muestra en la Figura 3 para el diagrama del circuito de detección de cruce por cero de CA. En la figura, el circuito rectificador compuesto de D1 ~ D4 proporciona una forma de onda de CC pulsante para el optoacoplador PC817. Cuando la forma de onda cruza desde el punto más alto hasta el punto cero, el optoacoplador se apagará y el transistor Q1 no se puede encender. Cero, por lo tanto, la computadora de un chip completa una detección de cruce por cero y proporciona un punto de partida para el siguiente paso de la computadora de un chip para controlar la onda de corte SCR.

2.4 SCM controla el ángulo de conducción del tiristor

En la Figura 4, un tiristor bidireccional está conectado en serie como un dispositivo de conmutación controlable en el circuito del elemento de calentamiento eléctrico en la suela de la plancha eléctrica, y la resistencia R11 proporciona una corriente de extracción para el polo G del tiristor controlado por el microordenador de un solo chip. Cuando la computadora de un chip activa el polo G una vez, el tiristor se encenderá y mantendrá la conducción hasta que el voltaje aplicado a los dos extremos se vuelva cero. La frecuencia media de la frecuencia de alimentación de CA es de 10 ms. Si la MCU comienza a cronometrar en la posición cero de CA, y después de 5 ms, el puerto RB3 de la MCU emite un nivel alto para activar el polo G del tiristor, entonces el tiristor permanecerá hasta que el semiciclo positivo o negativo de la CA llegue a cero. Encienda, en este momento, el tiristor controla la salida de media potencia de la plancha eléctrica. La salida de atenuación de potencia de la plancha eléctrica es dividir el tiempo de pausa ts en varias secciones (como 50 secciones), y el voltaje promedio del elemento calefactor se cambia controlando el ángulo de conducción del tiristor en cada período de tiempo. Con la extensión del tiempo de pausa, la conducción El ángulo y el voltaje promedio disminuyen paso a paso, y la potencia de salida de la plancha eléctrica disminuye gradualmente. Si el tiempo ts aún no se ha restablecido, dará una señal de alarma audible.

2.5 Flujo del programa de control SCM

Después de que se inicializa el microordenador de un solo chip, detecta continuamente el estado de uso de la plancha eléctrica y determina el modo de salida de potencia de acuerdo con la señal devuelta por el interruptor táctil. Después de la salida de media potencia, el estado de uso aún se detecta continuamente, y si se restaura, se genera inmediatamente la salida de potencia completa; de lo contrario, la potencia de salida se atenúa gradualmente dentro del tiempo especificado. Después de que expire el tiempo ts, el tiristor se corta para lograr el apagado electrónico. Mejore la seguridad y recuerde al usuario que desconecte la alimentación a través del timbre para lograr un apagado físico.