CN102064534B - 一种节能控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型节能控制电路，其特征是：包括整流滤波电路(1)、开关电源变换电路(2)、电压检测处理电路(3)、负载控制电路(4)、电流检测处理电路(5)、无线遥控电路(6)和主控单元MCU；整流滤波电路(1)的输入端连接交流电源，其输出端分别连接开关电源变换电路(2)和电压检测处理电路(3)的输入端。本发明可以通过对交流输入电压、电流的检测处理，控制负载的开关，保护负责在一定功率范围内正常工作；通过对深入电压的检测，可以在电网电压波动时，切断输出负载，保护用电设备；通过无线遥控可以实时打开负载开关。本发明具有电路简单、性能稳定可靠、容易实现、成本合理的有益效果。

Description

一种节能控制电路

技术领域：

本发明涉及一种新型节能控制电路，特别适用于家用电器中的节能电路。属于电子信息应用领域的创新技术。 

背景技术：

随着居民收入的不断提高，家用电器已经成为人们生活的必备用品，并给人们生活带来了极大的方便。而大量家电的使用，其待机消耗的能源也越来越大，每年浪费的电能就高达15亿千瓦时。因此，我国家电节能的潜力巨大，家用电器的节能控制势在必行。 

目前，我们白色家电中普遍使用的还是阻容降压或变压器的供电方式，这二种电源工作方式的家用电器待机功耗都比较大，而很多家庭中日常使用的家用电器长期工作在待机状态下，这样就浪费了很多能源。而且，由于我国电网的电压波动比较大，目前家电产品基本上都没有设置高低压保护功能。因此，在电压出现比较大的波动时，家用电器很容易出现损坏情况。 

发明内容：

本发明的目的：是为了解决上述在家庭中家用电器待机功耗过大和高低压波动保护的问题，提供一种新型节能控制电路。 

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到： 

一种新型节能控制电路，其结构特点是： 

1)包括整流滤波电路、开关电源变换电路、电压检测处理电路、负载控制电路、电流检测处理电路、无线遥控电路和主控单元MCU； 

2)整流滤波电路的输入端连接交流电源，其输出端分别连接开关电源变换电路和电压检测处理电路的输入端；开关电源变换电路的输出端连接主控单元MCU的电源输入端，电压检测处理电路、电流检测处理电路的输出端分别连接主控单元MCU的电压信号输入端、电流信号输入端，无线遥控电路的信号输出端连接主控单元MCU的控制信号输入端，主控单元MCU的控制信号输出端连接负载控制电路的输入端，负载控制电路的反馈输出端连接电流检测处理电路的输入端。 

本发明的目的还可以通过采取如下技术方案达到： 

本发明的一种实施方案是：整流滤波电路由输入端子J1、J3、保险管F1、稳压管ZNR1、电容C1和二极管D3、D4连接而成。 

本发明的一种实施方案是：电压检测处理电路由电阻R4～R7、二极管D9～D10和电解电容EC4连接而成。 

本发明的一种实施方案是：开关电源变换电路是一个非隔离的BUCK电路，由电压转换芯片PSU1、二极管D1及D5～D6、电解电容EC1～EC3及EC5、电容C2及C10～C11、电感T1及L1、稳压管二极ZD1和稳压芯片U1连接而成。 

本发明的一种实施方案是：负载控制电路由三极管Q1、二极管D16、继电器REL1、电阻R14和插座连接而成。 

本发明的一种实施方案是：电流检测处理电路由电阻R8、康铜丝R10及R15～R16、二极管D2、二个稳压二极管ZD2、电容C9及C12和放大芯片IC3A连接而成。 

本发明的一种实施方案是：无线遥控电路由无线接收芯片IC1构成；无线接收芯片IC1接受无线信号，输出信号到主控单元MCU的I/O端口来实现远程控制，其中IC1的第9脚接地、第18脚接电压VDD，IC1的第15、16脚之间接电组R1，第14脚接受无线信号，第13脚输出信号到主控单元MCU的I/O端口。 

本发明的一种实施方案是：主控单元MCU由8Pin的单片机芯片MCU1及其外围电子元件连接而成。 

本发明的有益效果： 

1、本发明是一种智能检测电能的方法，在5-2500W功率范围内正常工作，超出功率范围关断电路。它具有电路简单可靠、容易实现、成本合理的特点。 

2、本发明通过对交流输入电压、电流的检测处理，控制负载的开关，保护负载在一定功率范围内正常工作；通过对输入电压的检测，可以在电网电压波动时，切断输出负载，或者通过对输入电压的检测，在输入电压过低、过高时关断负载，保护家用电器及其他用电设备；具有安全可靠的效果。 

3、本发明通过无线遥控可以实时打开负载开关，具有使用方便的效果。 

附图说明：

图1是本发明的电路结构框图。 

图2是整流滤波电路原理图。 

图3是电压检测处理电路原理图。 

图4是开关电源变换电路原理图。 

图5是负载控制电路原理图。 

图6是电流检测处理电路原理图。 

图7是无线遥控电路原理图。 

图8是主控单元电路原理图。 

附图说明： 

具体实施例1： 

参照图1，本实施例包括整流滤波电路1、开关电源变换电路2、电压检测处理电路3、负载控制电路4电流检测处理电路5、无线遥控电路6和主控单元MCU；整流滤波电路1的输入端连接交流电源，其输出端分别连接开关电源变换电路2和电压检测处理电路3的输入端；开关电源变换电路2的输出端连接主控单元MCU的电源输入端，电压检测处理电路3、电流检测处理电路5的输出端分别连接主控单元MCU的电压信号输入端、电流信号输入端，无线遥控电路6的信号输出端连接主控单元MCU的控制信号输入端，主控单元MCU的控制信号输出端连接负载控制电路4的输入端，负载控制电路4的反馈输出端连接电流检测处理电路5的输入端。 

开关电源变换电路2输出电源经三端稳压IC输出电压给主控单元MCU供电，电压检测处理电路3对电压信号处理后送主控单元MCU计算处理，主控单元输出信号控制负载控制电路模块，电流检测处理模块检测负载的工作电流，送主控单元计算处理，无线遥控输入信号控制对负载的开通。 

参照图2，本发明的一种实施方案是：整流滤波电路1由输入端子J1、J3、保险管F1、稳压管ZNR1、电容C1和二极管D3、D4连接而成。二极管D3、D4反向串联，稳压管ZNR1与电容C1并联；所述并联组跨接在交流电L、N极之间，保险管F1跨接在交流电L与所述并联组之间，在二极管D3的正极与并联组的连接处形成V change电压输出端，在二极管D3的负极与二极管D4的负极连接处形成V check电压输出端。 

交流电源输入到整流滤波电路，分别连接开关电源变换电路和电压检测处理电路，开关电源变换电路输出电源经三端稳压IC输出电压给MCU供电，电压检测处理对电压信号处理后送MCU计算处理，主控单元输出信号控制负载控制电路模块，电流检测处理模块检测负载的工作电流，送主控单元计算处理，无线遥控输入信号控制对负载的开通。 

参照图3，电压检测处理电路3由电阻R4～R7、二极管D9～D10和电解电容EC4连接而成。R4的一端与R5连接后连接整流滤波电路(1)的电压输出端，R4另一端连接到地；R5另一端连接二极管D9的正极，二极管D9的负极连接二极管D10的负极，二极管D10的正极连接电压VDD，电解电容EC4与电阻R7并联后跨接在二极管D9的正极与地之间，二极管D9的正极输出电压V-AD。 

参照图4，开关电源变换电路2是一个非隔离的BUCK电路，由电压转换芯片PSU1、二极管D1及D5～D6、电解电容EC1～EC3及EC5、电容C2及C10～C11、电感T1及L1、稳压管二极ZD1和稳压芯片U1连接而成。交流电源一端经保险管F1后输入，接二极管D1的正极，D1负极接芯片PSU1的5、6、7、8脚和电解电容EC1的正极，电压转换芯片PSU1(Viper12)的第1、2脚连接到二极管D5负极、C11一端、电解电容EC2负极、电感T1的一端，低电压芯片PSU1的第3脚连接到C11的另一端、稳压管ZD1的正极，低电压芯片PSU1的第4脚与ZD1的负极、EC2的正极、D6的负极相连，D6正极与T1另一端、电感L1的一端相连，L1另一端与电解电容EC3正极、电容C2一端、U1的Vin端(Pin 1)、 输出电压Vin(12V)相连。U1的第2脚与EC1负极、EC3负极、C2另一端、EC5负极、C10另一端连接到地；U1的3脚与EC5正极、C10一端相连。 

参照图5，负载控制电路4由三极管Q1、二极管D16、继电器REL1、电阻R14和插座连接而成。由主控单元MCU输出Relay连接到R14一端，R14另一端与三极管Q1的基极连接，Q1的发射极连接到地，Q1的集电极接二极管D16正极、继电器REL1的线圈一端，D16另一端与REL1线圈另一端接Vin电压，继电器开关一端接交流电L端、一端连接到负载，负载另一端接到交流电N端。 

参照图6，电流检测处理电路5由电阻R8、康铜丝R10及R15～R16、二极管D2、二个稳压二极管ZD2、电容C9及C12和放大芯片IC3A连接而成。输入和负载及交流电N端、康铜丝电阻R10，二极管D2正极相连，R10另一端与电容C4一端连接到地，C4另一端与D2负极相连输入到IC3A的3脚，IC3A的2脚与电阻R8一端、二极管ZD2负极相连，R8另一端连接到地，ZD2正极与R15一端、C10一端相连，R15、C9另一端连接到IC3A的1脚、电阻R16一端、稳压管ZD2负极相连，ZD2正极、IC3A的4脚连接到地，IC3A的8脚接VDD电压(5V)，R16另一端经电容C12连接到地滤波输入到MCU的AD口。 

参照图7，无线遥控电路6由无线接收芯片IC1构成；无线接收芯片IC1接受无线信号，输出信号到主控单元MCU的I/O端口来实现远程控制，其中IC1的第9脚接地、第18脚接电压VDD(5V)，IC1的第15、16脚之间接电组R1，第14脚接受无线信号，第13脚输出信号到主控单元MCU的I/O端口。 

参照图8，主控单元MCU由8Pin的单片机芯片MCU1及其外围电子元件连接而成。其中MCU1的第1脚接地、第8脚接VDD(5V)电压，第1、8脚之间接电容C5滤波，第2、3脚接3脚陶瓷振荡器X1，第4脚接上拉电阻R9、无线输入信号，R9另一端接VDD(5V)，MCU1的第5脚输出Relay信号控制负载控制电路，第6脚接电流检测信号、电阻R13一端，R13另一端接发光LED1正极，LED1负极与按键K1接地，第7脚接电压检测信号、电阻R12一端、R12另一端接按键K1。 

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。 

Claims (7)

1.一种节能控制电路，其特征是：包括整流滤波电路（1）、开关电源变换电路（2）、电压检测处理电路（3）、负载控制电路（4）、电流检测处理电路（5）、无线遥控电路（6）和主控单元MCU；

2）整流滤波电路（1）的输入端连接交流电源，其输出端分别连接开关电源变换电路（2）和电压检测处理电路（3）的输入端；开关电源变换电路（2）的输出端连接主控单元MCU的电源输入端，电压检测处理电路（3）、电流检测处理电路（5）的输出端分别连接主控单元MCU的电压信号输入端、电流信号输入端，无线遥控电路（6）的信号输出端连接主控单元MCU的控制信号输入端，主控单元MCU的控制信号输出端连接负载控制电路（4）的输入端，负载控制电路（4）的反馈输出端连接电流检测处理电路（5）的输入端；

3）开关电源变换电路（2）是一个非隔离的BUCK电路，由电压转换芯片PSU1、二极管D1及D5-D6、电解电容EC1-EC3 及EC5、电容C2及C10-C11、电感T1及L1、稳压二极管 ZD1和稳压芯片U1连接而成；二极管D1的正极接交流电源输入端，二极管D1负极接电压转换芯片PSU1的5、6、7、8脚和电解电容EC1的正极，电压转换芯片PSU1的第1、2脚连接到二极管D5负极、电容C11一端、电解电容EC2负极、电感T1的一端，电压转换芯片PSU1的第3脚连接到电容C11的另一端与稳压管ZD1正极连接处，电压转换芯片PSU1的第4脚与稳压二极管ZD1的负极、电解电容EC2的正极、二极管D6的负极相连，二极管D6正极与电感T1另一端连接后通过电感L1连接稳压芯片U1的输入端，稳压芯片U1的输入端通过并联的电解电容EC3和电容C2接地；稳压芯片U1的输出端接电压端VDD及通过并联的电解电容EC5和电容C10接地，电解电容EC1的负极与二极管D5的正极相连接并且接地；电压转换芯片PSU1的第1、2引脚均为OS引脚，第3引脚为FB引脚，第4引脚为VCC引脚，第5、6、7、8引脚均为OD引脚。

2.根据权利要求1所述的一种节能控制电路，其特征是：整流滤波电路（1）由输入端子J1、J3、保险管F1、稳压管ZNR1、电容C1和二极管D3、D4连接而成，保险管F1的一端连接输入端子J3，稳压管ZNR1与电容C1并联后连接在保险管F1的另一端与输入端子J1之间，二极管D3和D4的负极连接，二极管D4的正极连接至保险管F1的另一端，二极管D3的正极连接至输入端子J1。

3.根据权利要求2所述的一种节能控制电路，其特征是：电压检测处理电路（3）由电阻R4-R7、二极管D9-D10和电解电容EC4连接而成，电阻R4与电阻R5的一端相连，并连接至所述二极管D3和D4的负极连接端，电阻R5的另一端与电阻R6的一端以及二极管D9的正极连接，二极管D9的负极与二极管D10的正极、电解电容EC4的正极以及电阻R7的一端连接，电阻R4、R6和R7的另一端均接地，二极管D10的负极接电压端VDD，电解电容EC4的负极接地。

4.根据权利要求1所述的一种节能控制电路，其特征是：负载控制电路（4）由三极管Q1、二极管D16、继电器REL1、电阻R14和插座连接而成，三极管Q1的基极通过电阻R14连接至主控单元MCU的控制信号输出端，三极管Q1的集电极通过二极管D16连接至电压VIN端，继电器REL1的线圈串联在电压VIN端与三极管Q1的集电极之间，三极管Q1的发射极接地，插座与继电器REL1的开关串联连接负载供电线路中。

5.根据权利要求1所述的一种节能控制电路，其特征是：电流检测处理电路（5）由电阻R8、康铜丝R10及电阻R15-R16、二极管D2、二个稳压二极管、电容C4、C9及C12和放大芯片IC3A连接而成，康铜丝R10的一端连接二极管D2的正极，康铜丝R10的另一端与电容C4的一端连接并接地，二极管D2的负极与电容C4的另一端以及放大芯片IC3A的正向输入端连接，放大芯片IC3A的反向输入端通过电阻R8接地，并且连接至第一稳压二极管的负极，第一稳压二极管的正极与放大芯片IC3A的输出端之间连接有相互并联连接的电阻R15和电容C9，放大芯片IC3A的输出端通过第二稳压二极管接地，放大芯片IC3A的输出端通过电阻R16和电容C12接地。

6.根据权利要求1所述的一种节能控制电路，其特征是：无线遥控电路（6）由无线接收芯片IC1构成；无线接收芯片IC1接受无线信号，输出信号到主控单元MCU的I/O端口来实现远程控制，其中IC1的接地端第9脚接地、电压端第18脚接电压VDD，IC1的第15脚通过电组R1连接第16脚, IC1的信号输入端第14脚接受无线信号，IC1的信号输出端第13脚输出信号到主控单元MCU的I/O端口；IC1的第15、16引脚均为OSC引脚。

7.根据权利要求1所述的一种节能控制电路，其特征是：主控单元MCU由8脚的单片机芯片MCU1及其外围电子元件连接而成。