1、电控单板基本介绍 家用电控部分 培训人 2007年11月26日 电控单板基本介绍 家用电控部分 第一章 常规电控元器件的介绍1 基本知识介绍2 单板主要元器件介绍 第二章电控单板硬件电路的介绍 供参考 硬件电路及元器件在硬件电路中的作用 基本知识介绍 单板控制器的主要作用是通过采集一些输入信息 经MCU的分析和处理 要求控制相应负载工作 具体控制示意图如下 单板主要元器件介绍 变压器 它是利用互感应原理制成 主要由磁性材料 漆包铜线绝缘材料组成 是变换电源电压 电流和阻抗的器件 变压器初级线圈输入市电220V交流电经转换次级输出为低压交流 然后通过整流电路和稳压管给控制器提供低压直流电源 单板
2、主要元器件介绍 二极管 有整流二极管 嵌位二极管 稳压二极管 是有极性的晶体管 作用 单向导通 正向导通反向截止作用 整流 把变压器输出的交流电转变成直流电 嵌位 确保输入到芯片口的模拟量不大于5V 以免损坏芯片 二极管的分类 普通二极管发光二极管变容二极管稳压二极管 检波二极管 整流二极管 变容二极管 发光二极管 单板主要元器件介绍 电容 交流隔直流 滤波及谐振活分有极性的电解电容 无极性的风机电容或瓷片电容 电解电容在电路中可用于隔直流 滤波旁路等 风机电容用于电机的启动及运行 电解电容器瓷片电容器钽电容器涤纶电器风机电容 单板主要元器件介绍 稳压管7805和7812 稳压作用 三端稳压器
3、 它有输入 输出和公共端三个端子 它们的作用是输出电压稳定不变 以保证电子器件及芯片的正常 稳定的工作 7812输出电压12V 7805输出电压5V 7812 7805 单板主要元器件介绍 电阻 物体对电流通过时的阻碍作用 称为电阻 在电路中 起电阻作用的元件称为电阻器 它用字母 R 表示 其基本单位是欧姆 常用单位有 k M 等 在电路中 电阻器主要有分压 分流 偏置 限流 负载等作用 现在用的有色环电阻和贴片电阻 作用在电路中作负载电阻 分流或分压 与电容配合作滤波器 在电源中作去耦电阻 确定晶体管工作点的偏置电阻 稳压电源中的取样电阻等 2 电阻器的分类 1 按电阻器的制作材料分类 碳膜
4、电阻器金属膜电阻器线绕电阻器水泥电阻器 2 按电阻的数值能否变化来分类 3 按电阻的用途来分类 微调电阻 电位器 熔断电阻器压敏电阻器光敏电阻器热敏电阻器 3 电阻器的识读 1 色标法 2 直标法 R 表示该器件是电阻器 X 表示其种类为线绕 50 表示额定功率为50W T 为可调电阻器 1k5表示阻值为1 5k 允许偏差为 10 单板主要元器件介绍 三极管 由两个二极管组成NPN型PNP型三端晶体管 它有集电极 基极 发射极三个端子 作用有放大 信号转换 截止导通等 单板主要元器件介绍 电流互感器 互感器感受压缩机电流转化成可取样的小电流 交流 电流经转换成电压 电阻分压转换成电压信号传送到
5、芯片 在芯片内经A D变换转换成不同的A D值 单板主要元器件介绍 继电器 驱动电器件 通过主芯片输出信号给三极管实现导通或截止 使继电器吸合或断开来实现 12V对220V强电电器件的控制 有压缩机继电器 外风机继电器 四通阀继电器 电辅热继电器等 单板主要元器件介绍 光耦 光电二极管 光耦主要是起弱电和强电的隔离作用 控制内风机的开关状态 扼流线圈 用在风机驱动电路防止可控硅回路中电流突变 对可控硅进行保护 光耦PC817 单板主要元器件介绍 可控硅 可控硅则主要是控制调速电机的输入电源 调节朔风电机的电压来选择高中低风运行 可控硅最主要的作用之一就是稳压稳流 可控硅在自动控制控制 机电领域
6、 工业电气及家电等方面都有广泛的应用 可控硅是一种有源开关元件 平时它保持在非道通状态 直到由一个较少的控制信号对其触发或称 点火 使其道通 一旦被点火就算撤离触发信号它也保持道通状态 要使其截止可在其阳极与阴极间加上反向电压或将流过可控硅二极管的电流减少到某一个值以下 1 可控硅的分类可控硅是一种电子开关元件 分单向可控硅和双向可控硅 与继电器相比较 具有反应速度快 驱动功率小 脉冲驱动 体积小 无电拉弧等优点 2 可控硅的工作原理单向可控硅是一种直流导通器件 可以看作两个三极管串接 双向可控硅是一种交流导通器件 可以看作两个反向并联的单向可控硅 单板主要元器件介绍 陶瓷谐振器 主要是给主芯
7、片提供时钟信号 该信号的稳定性将直接决定芯片工作的稳定性 保险管 主要是起保护作用 当空调器上的负载出现过负荷或短路时 保险管自动熔断 切断整个控制器的电源 避免出现更严重的故障 X FUSE 单板主要元器件介绍 复位芯片7042 主要用于芯片复位电路 当该芯片的输入电压低于4 2V时 产生低电平信号 触发芯片复位 作用是保证当控制器电源部分受到强烈干扰时 能使主芯片能可靠复位 压敏电阻 主要是起防高压作用 正常工作时 压敏电阻近似开路 当出现雷击等高压时 压敏电阻导通 电流增大 相应保险熔断 防止后面回路的器件被高压损坏 ZR Q 硬件电路及元器件在硬件电路中的作用 1 风机驱动电路2 过零
8、检测电路3 风机反馈电路4 稳压电源电路5 电流检测电路6 温度检测电路7 复位电路 风机驱动电路 风机驱动电路 工作原理简介 主芯片FAN IN口输出一脉冲信号到光耦弱电控制端 光耦强电的导通和断开控制可控硅输出端的电压有效值 从而控制电机的转速 电网交流电源经过电阻降压 通过稳压管稳压 获得12V直流电压 主控芯片通过光耦PC817与强电隔离 控制可控硅BT131导通与截至 各元器件的作用 1 D15 R28 R29 E9 Z1 R30 C1组成降压电路 获得相对电压12V 一般情况下 D15选用整流二极管4007 R28 R29选用11K 2W功率电阻 E9选用470uF25V电解电容
9、Z1选用12V0 5W稳压二极管 R30选用100K 0 25W碳膜电阻 C1选用104滤波电容即可 2 R25 C15组成滤波电路 解决可控硅导通与截止对电网的干扰 通过EMI测试 同时防止可控硅两端电压突变 造成无门极信号误导通 R25选用51 1W氧化膜电阻 C15选用0 33uF275VAC安规电容 3 L2为扼流线圈 防止可控硅回路中电流突变 对TR1进行保护 L2选用100uH扼流线圈 4 TR1 R24 R26和IC6组成调压电路 调节PG电机的电压 TR1选用1A双向可控硅 R24选用2K 0 25W碳膜电阻 IC6选用PC817 R26选用330 0 25W碳膜电阻 过零检测
10、电路 过零检测电路 工作原理简介 变压器输出端交流电压经两个二极管整流当C点电压大于0 7V时 三极管导通 在三极管集电极形成低电平 当电压再次降到低于0 7V时 三极管截止 三极管集电极通过上拉电阻 形成高电平 这样通过三极管的反复导通 截止 在芯片过零检测端口D点形成100Hz脉冲波形 芯片通过判断 检测电压的零点 各元器件的作用 1 D5和D6起整流的作用 形成脉动直流波形 选用整流二极管4007 2 R1为三极管基极分流电阻 一般选用12K电阻 3 R2为三极管基极限流电阻 一般选用12K电阻 4 R3为三极管基极降噪电阻 增强三极管的可靠性 一般选用12K电阻 5 R4为三极管集电极
11、限流电阻 一般选用10K电阻 6 Q2将采样信号转换成单片机可识别的方波信号 选用8050 NPN型 管子 贴片TO23封装 7 电容C1三极管基极旁路电容 抗干扰作用 选用104贴片封装 风机反馈电路 风机反馈电路 工作原理简介 12V电源提供给电机内置风速检测电路使用 目前我司常用的风机每转一周 输出1个脉冲方波 风机内置风速检测电路输出波形通过一个限流电阻后 再通过103瓷片电容滤波 二极管4148钳位 保证芯片脚的电压不超出芯片的工作电压 芯片通过对输入脉冲方波频率的检测 来判断风机的转速 若转速低于目标转速 则加大可控硅导通角 提高风机电压的有效值 使风机转速增大 转速高于目标转速
12、则减小可控硅导通角 降低风机电压的有效值 使风机转速变低 各元器件的作用 D13选用1N4148 起嵌位的作用 使输入到芯片上的电压高于5V R21选用5 1K0 25W碳膜电阻 也可采用相关0805贴片电阻 起限流的作用 C12选用103滤波电容 起滤波作用 稳压电源电路 稳压电源电路 工作原理简介 通过降压 整流 滤波 稳压环节 将交流电网所提供的交流电源 经变压器降压后 整流为脉动的直流电源 再经滤波后 保持其直流部分 滤去交流和干扰部分 提供给稳压器 经稳压器稳压并滤波后 再提供给负载 以保证电源的稳定性 满足电子器件及芯片的正常 稳定的工作 变压器结构及相关原理变压器由线圈绕组 铁芯
13、组成 一般而言 变压器还有一个外壳 用来起屏蔽和固定作用 一般的变压器具有一个初级绕组 一个或多个次级绕组 线圈绕在铁心上 给初级绕组加上交流电 由于电磁感应的原理 在次级绕组上则有电压输出 整流部分电路整流电路的作用是 将经变压器降压后的交变电压通过二极管变为单向的脉动电压 考虑到成本与性能 我们一般采用桥式整流的方式 它相对半波 全波整流而言 具有二极管反向耐压值较小 通过二极管的电流较小 同时能量的利用率高等特点 滤波部分电路通过整流后 电源的脉动成分较大 滤波电路的作用就是在降低整流后输出电压中的脉动成分的同时 尽量保持其中的直流成分 稳压电源电路 各元器件作用变压器降压 变压后的电压
14、U U原 N2 N1 而n N2 N1 U2 U1当n l时 U2 U1 为降压变压器 这是常用的一种变压器 也是目前我们所用的变压器 屏蔽在给变压器的初级绕组通以交流电时 绕组周围会产生磁场 尽管有铁心给绝大部分磁力线构成磁路 但仍有一些磁力线散布在变压器附近的一定空间范围内 这些磁力线会对附近的电路形成一定的磁干扰 所以一般要给变压器加上屏蔽壳 屏蔽壳不仅可防止变压器干扰其他的电路 同时亦可防止其他杂散磁场干扰变压器的正常工作 2 四个整流二极管组成整流电路 3 通过整流后 电源的脉动成分较大 C1 C2 C3和C4的作用就是在降低整流后输出电压中的脉动成分的同时 尽量保持其中的直流成分
15、4 三端稳压器7805 7812 它有输入 输出和公共端三个端子 它们的作用是输出电压稳定不变 以保证电子器件及芯片的正常 稳定的工作 5 热敏电阻PTC热敏电阻具有正的电阻温度特性 对于想检测的过热温度具有很好的敏感度 因此 以PTC热敏电阻作为温度传感器 简单的电路结构就可以实现过热保护功能 这样 就能够防止冒烟 放火花等故障 防患于未然 而且 使用PTC热敏电阻保护电路的另一个特点是 解除发热异常的原因后 系统可以回到正常状态进行工作 无需象使用温度保险丝等元件那样必须进行更换 电流检测电路 电流检测电路 工作原理简介 电流互感器CT1采集压缩机电流 与电阻R6并联形成分压源 经整流二极
16、管D10半波整流后 再经R13和R14分压 电解电容E6平滑波形 电阻R12和电容C8滤除输入量的高频成分 成为较平稳的电压模拟量输入到芯片A D口 CT1在不同的情况下有相应的电流 对应Current端有相应的电压值 压缩机电流与Current端电压形成一一对应的关系 将此对应关系制成表格 单片机通过A D采样端口采集信号 根据不同的A D值判断外界电流 各元器件作用1 电流互感器CT1 将要求检测的交流电流转化成可取样的小电流 交流 2 模拟负载电阻R6 将转化后的小电流转化成电压 交流 3 整流二极管D10 将转化后的交流电压半波整流成直流电压 4 电解电容E6 平滑整流后直流电压波形
17、分压后输入到芯片 5 分压电阻R14和R13 16K 用于调整A D转换的参数 直接确定输入到芯片口的A D参数 6 钳位二极管D9 确保输入到芯片口的模拟量不大于5V 以免损坏芯片 7 电阻R12和电容C8 组成了RC滤波电路 由于MCU的A D口所需输入电流极小 这里将其加在芯片与输入量之间 不会产生压降 因此不会影响采样的精确性 但对电流检测电路的输出信号进行了滤波 防止高频干扰 温度检测电路 温度检测电路 工作原理简介 温度传感器RT1 相当于可变电阻 与电阻R9形成分压 则T端电压为 5 R9 RT1 R9 温度传感器RT1的电阻值随外界温度的变化而变化 T端的电压相应变化 RT1在
18、不同的温度有相应的阻值 对应T端有相应的电压值 外界温度与T端电压形成一一对应的关系 将此对应关系制成表格 单片机通过A D采样端口采集信号 根据不同的A D值判断外界温度 各元器件作用1 RT与R9组成分压电路 2 D7与D8为钳位二极管 确保输入T端电压不大于 5V 不小于0V 3 E5起到平滑波形的作用 4 R11和C7形成RC滤波电路 滤除电路中的尖脉冲 其中R11还在电路中起到限流的作用 复位电路 复位电路 工作理简介 当电源电压 正常时为5V左右 下降到4 2 4 3V以下时 Q6截止 RESET输出低电平 原系统复位 上电时 电源必须上升到4 2 4 3V以上时 系统的复位信号才消失 各元器件的作用 1 三极管Q6和R22 R23 R24合用 作用相当于一个复位芯片 当三极管Q6发射极和基极间的电压低于三极管的PN结正向导通电压时 三极管截止 反之则导通 2 R22 R23和R24为分压电阻 可用来调整复位电压 3 C13起到平滑波形的作用 4 C16可以滤去高频谐波 谢谢大家
