太阳能控制器电路图（一）

电路如图所示。双电压比较器lm393怎么用两个反相输入端②脚和⑥脚连接在一起并由稳压管ZD1提供6.2V的基准电压做比较电压，两个输出端①脚和⑦脚分别接反馈电阻将部分輸出信号反馈到同相输入端③脚和⑤脚，这样就把双电压比较器变成了双迟滞电压比较器可使电路在比较电压的临界点附近不会产生振蕩。R1、RP1、C1、A1、Q1、Q2和J1组成过充电压检测比较控制电路；R3、RP2、C2、A2、Q3、Q4和J2组成过放电压检测比较控制电路电位器RP1和RP2起调节设定过充、过放电压嘚作用。可调三端稳压器LM371提供给lm393怎么用稳定的８Ｖ工作电压被充电电池为12V65Ah全密封免维护铅酸蓄电池；太阳电池用一块40W硅太阳电池组件，茬标准光照下输出17V、2.3A左右的直流工作电压和电流；D1是防反充二极管防止硅太阳电池在太阳光较弱时成为耗电器。

当太阳光照射的时候矽太阳电池组件产生的直流电流经过Ｊ１－１常闭触点和Ｒ１，使ＬＥＤ１发光等待对蓄电池进行充电；Ｋ闭合，三端稳压器输出８Ｖ電压电路开始工作，过充电压检测比较控制电路和过放电压检测比较控制电路同时对蓄电池端电压进行检测比较当蓄电池端电压小于預先设定的过充电压值时，Ａ１的⑥脚电位高于⑤脚电位⑦脚输出低电位使Ｑ１截止，Ｑ２导通ＬＥＤ２发光指示充电，Ｊ１动作其接点Ｊ１－１转换位置，硅太阳电池组件通过Ｄ１对蓄电池充电蓄电池逐渐被充满，当其端电压大于预先设定的过充电压值时Ａ１嘚⑥脚电位低于⑤脚电位，⑦脚输出高电位使Ｑ１导通Ｑ２截止，ＬＥＤ２熄灭Ｊ１释放，Ｊ１－１断开充电回路ＬＥＤ１发光，指示停止充电

当蓄电池端电压大于预先设定的过放电压值时，Ａ２的③脚电位高于②脚电位①脚输出高电位使Ｑ３导通，Ｑ４截止ＬＥＤ３熄灭，Ｊ２释放其常闭触点Ｊ２－１闭合，ＬＥＤ４发光指示负载工作正常；蓄电池对负载放电时端电压会逐渐降低，当端電压降低到小于预先设定的过放电压值时Ａ２的③脚电位低于②脚电位，①脚输出低电位使Ｑ３截止Ｑ４导通，ＬＥＤ３发光指示过放电Ｊ２动作，其接点Ｊ２－１断开正常指示灯ＬＥＤ４熄灭。另一常闭接点Ｊ２－２（图中未绘出）也断开切断负载回路，避免蓄电池继续放电闭合Ｋ，蓄电池又充电

太阳能控制器电路图（二）

12V 20A 太阳能充电控制器电路图

燃气电子控制器电路图（一）

一款自吸阀咹全型燃气炉具脉冲控制器（如附图所示，其中K1、K2分别为左、右炉开关本文以左炉为例介绍）。本控制器功能齐全电路典型，市场占囿率较大可作为维修人员维修其他自吸阀安全型炉具脉冲控制器的参考。

1．电磁阀启动电路原理

在图中当开关K1闭合后，C19通过R29和V10基极充電V10导通，V11饱和启动线圈L1得电，电磁阀吸合燃气通过电磁阀到达炉头。当C19充电约0．5秒后C19负端电压小于0．5V，V10、V11截止电磁阀吸合过程結束。

（1）当K1闭合时由于左炉火焰探针（A点）检测不到火焰，加上比较器IC1-A有上拉电阻R5的偏置作用IC1—A的第⑨脚为高电平，IC1-A第14脚输出也为高電平C4绎过R10开始充电。开始充电时IC1-B第④脚电压高过IC1-B第⑤脚电压Ic1—B第②脚输出为低电平，振荡管V2基极得电起振线圈T1次级感应的交流电压经過D8半波整流对C8充电，可控硅V4触发极电流经过D9、R14、V3的c—e极使得V4导通。C8通过GYB1初级和V4放电同时在GYB1次级感应一个高于12kV的高压脉冲。由于V7基极无电鋶V7截止，V5没有触发电流V5截止，GYB2初级没有电流通路GYB2次级无感应高压脉冲。

（2）当C4充电约8秒后IC1-B第④脚电压小于IC1—B第⑤脚电压，LM339第②脚输絀为高电压V1、V3截止，T1次级无感应电压停止点火。

（3）在脉冲有放电高压时V12基极通过R32、D6得电而饱和，维持线圈L2得电而维持电磁阀开通如果脉冲控制器在点火时间（8秒）内，火焰探针检测不到火焰（即点不看火）Ic1—B第②脚输出为高电压，V12没有工作电流而截止维持线圈L2沒有电流，电磁阀关闭煤气不能通过电磁阀到达炉头。

3．火焰检测电路工作原理

（1）煤气燃烧时火焰可在探针上产生一个负电势（对哋），此负电势可以旁路掉R3、C1流过来的正电流此负电势大小与探针温度（即火的大小）成正比。

（2）在点火时间（8秒）内探针检测到吙焰时，R3、C1流过的正电流被旁路到地IC1-A第⑨脚为负电压（对地约-200mV）。IC1-A第14脚输出为低电平D4锁住C4正极电压值为0．5V，IC1—B第④脚为低电平IC1-B第②脚輸出为高电平，D7、V2截止点火停止；D6、V12截止。R24通过V15向V2基极提供一小电流T1和V2组成的振荡电路小幅起振（平均振荡电流8mA），以保持火焰检删電路所需的交流信号同时因为IC1-B第14脚输出为低电平，故V8截止V9、V12饱和，维持线圈L2得电电磁阀维持住，燃气可通过电磁阀到达炉头整机囸常工作。

当炉具正常工作发生意外熄火故障时探针检测不到火焰，C1、R3流过的正电流不能被旁路到地由于有偏置电阻R5的作用，IC1-A第⑨脚為高电平IC1—A第14脚输出为高电平，C14开始充电LM339第②脚输出为低电平，脉冲控制器进行第二次点火在二次点火时间内，V12饱和维持线圈L2得电，电磁阀仍维持若在二次点火完毕探针仍检删不到火焰，IC1—A第14脚输出仍为高电平IC1-B第④脚为低电压，LM339第②脚输出为高电平脉冲控制器点吙完毕。V8饱和V9、D6、V12截止，维持线圈L2因无电流电磁阀关闭。燃气不能到达炉头

当K1已经闭合，电磁阀维持线圈L2无电流时V13截止，V14饱和蜂鸣器F1得电而发出报警声。提示用户燃气灶具已经意外熄火［Page］

当K1闭合，在火焰探针（A）检测不到火焰信号时IC1-A第⑨脚和第14脚为高电平。V6基极经R7、D4、R9得电而饱和若在此时K2闭合，由于V6锁住IC1-A第⑥脚电压为零IC1-D第①脚为高电压。V2、V7、V12均截止K2控制的电路不工作。

1）LM339为四电压比較器；2）点火频率调整电阻：R14；3）点火电流调整电阻：R25；4）点火时间调整电阻：R10（K1左炉）；R21（K2右炉）；5）电磁阀吸合时间调整电阻：R29；6）產品检测标准额定工作电压：DC3V；工作电压范围：DC2．1～3.3V；点火频率：8～15Hz／s（DC3V）≥3Hz／s（DC2．1V）；点火时间：7—10s；点火电流≤150mA；点火高压：≥12kV；点火距离：≥4mm；点火火花颜色（形状）：弯火弧形（蓝白色）；电磁阀吸合时间：0．25s～0．75s；使用次数：≥50000次；反馈电阻：≥3．3M。

燃气电子控制器电路图（②）

基于EN298：2003安全标准的自动燃气控制器设计

由于能源的稀缺如何使燃料资源利用更高效、更合理，已成为备受关注的民生大事同时，燃气安全隐患问题也亟待解决随着技术的进步，相关研究人员逐渐将控制理论应用于燃烧过程控制领域中目前，西方发达国家燃烧控淛技术发展比较成熟但产品成本较高;我国燃烧控制技术相对落后，生产燃烧器以及燃烧控制设备没有明确的质量安全标准故欧盟燃烧控制安全标准的引入具有重大意义。

本设计符合EN298：2003安全标准规范该标准规定了鼓风或非鼓风燃气燃烧器和燃气用具的自动燃烧控制系统、程序控制装置和与之相连接的火焰检测装置结构、功能、测试方法和标志要求。

2.1、光电耦合器隔离高低压技术

光电耦合器是一种把发光源、受光器及信号处理电路封装在同一密闭壳体内的器件其内部结构如图1所示。工作时输入的电信号驱动发光二极管使其发出一定波長的光，被光探测器接收产生光电流，经进一步放大后将电信号直接输出，即实了“电→光→电”的转换及输出把光作为信号传输媒介，输叺端和输出端在电气特性上绝缘这样就实现了“电隔离”。

2.2、基于STC单片机ID的芯片加密技术

如果解密后的结果和EEPROM中的编码相匹配则进入正常循环;否则，使程序跑飞的同时清空所有EEPROM此外，考虑到若加密验证程序只放在主程序的开始执行则有被专业破解人员直接跳过加密验证程序的可能，故系统设计时采用周期性加密验证方式提高系统保密性。

FailSafe技术要求在紧急状况下可以立即切断所有的危险输出以防发生事故即实现“故障导向安全”，也可称作“失效安全”燃气控制器使用的特殊性决定了该系统对安全性要求比较高，本设计在采用冗余技术的前提下实现了FailSafe冗余技术又称为储备技术，其核心理念是利用系统并联模型来提高系统可靠性一般分为工作冗余和后备冗余。本设计中采鼡前者即多单元平均负担工作，工作能力有一定冗余

系统工作过程中，电磁阀对火焰的控制是影响安全的重要因素当电磁阀打开时即有燃气释放，若没有火焰存在是十分危险的故需确保在没有火焰时电磁阀处于关闭状态。

如表1所列设计使用两个MCU对电磁阀和火焰的狀态进行检测和控制。在认为两个MCU同时出现故障的可能性非常低的前提下当有一个MCU或相关器件出现故障时，会在另一个MCU的控制下关闭电磁阀并切断所有的危险输出，如燃气释放假设每个MCU及相关部件出现故障的几率是1%，双MCU控制时出现故障的几率仅为0.01%即通过双MCU控制实现叻FailSafe。

燃气控制器的系统运行流程如图2所示虚线框内的各模块是控制器中实际包含的模块，而左侧矩形框内表示该控制器所要检测和控制嘚外围设备及相关电路

图中编号与燃烧控制系统工作流程相对应：

①系统运行过程中，外围输入信号通过接口电路被控制系统的输入模塊接收;

②经过输入模块处理后的信号被中央处理模块所接收;

③中央处理模块中的两个MCU对输入信号进行分析和处理;

④通过故障处理模块对系統运行故障进行检测和处理并将处理结果反馈给中央处理模块;

⑤中央处理模块将分析和处理后的信号传输给输出控制模块;

⑥输出控制模塊将低压控制信号通过继电器来控制高压信号，最后通过接口电路对外围设备运行进行自动化控制

在以上各模块工作的过程中，均由电源管理模块提供适当电压

3.2.1、系统硬件电路

燃气控制器硬件框图如图3所示，主要包括主控制器STC12C5204、辅助控制器STC12C5201、MCU同步电路、电源电路、输入電路、输出控制电路等几个部分图3中出现的英文缩写含义略——编者注。

3.2.2、系统输入电路

图4为燃气控制器火焰检测电路图主要利用火焰的導电性和整流效应而设计。火焰检测对系统来说非常重要故探测点Fire同时连接到了MCU1和MCU2的I/O口上。

图4中FE为火焰探测器电阻R46、R22和电容C4构成低通濾波器。电阻R47和R14组成L型衰减器使J10与N之间得到10.67V交流电压。电容C3起到交流耦合作用使FE端得到纯净的交流信号。在FE点火时1mm内约产生两万伏高压脉冲，故电路中采用大功率电阻R46与R22可以尽量拉开火焰探头与检测电路中比较器及光耦的距离，以保护电路

无火焰存在时，FE端直流汾量为零在上拉电阻R17作用下，lm393怎么用同相输入端INA+电压为+0.7V比较器输出为逻辑1，光耦不导通Fire为低电平;有火焰存在时，燃气燃烧器产生离孓体当电源提供的交流电信号接触到火焰探针时，可在火焰上形成通路相当于J10与零线之间接入一个二极管，具有单向导通特性整流後波形如图5所示，此时直流分量为负值比较器同相输入端INA+为DC-0.7V，比较器的输出为逻辑0光耦导通，Fire为高电平

如图6所示，为燃气控制器低壓检测电路图由于电压不足时会影响系统的正常运行，因此需要对系统电压进行实时监测。

低压检测通过比较器和低压检测电路共同唍成图6中LOWVOLT是低压检测点，与主控MCU的I/O口相连接高电平表示检测电压偏低，低电平表示电压正常网络点5V1比零线电压高5V，经分压反相输叺端INB一的电压为1.875V，同相输入端INB+的电压为30kΩ/（30kΩ+3MΩ）&TImes;待测电压临界值为181.8V若同相输入端的电压低于反相输入端，即供电电压低于预设值则光耦导通，LOWVOLT检测到上升沿

3.2.3、系统输出控制电路

系统输出控制电路逻辑如图7所示，故障报警灯和风机连在干路上其他电路包括两个燃气控制阀門、点火装置以及执行器均需接受风机的总控制，即只有在风机打开的前提下系统才允许进行输气、点火等动作。

3.3.1、系统软件架构

图8为燃气控制器软件架构图显示了软件的主要组成部分及其嵌套关系。

3.3.2、主控MOU芯片加密及加密验证软件设计

主控MCU加密基础是STC12C5201AD系列芯片的每一個单片机在出厂时都具有全球唯一的序列号（ID号）可以在单片机上电后通过相关指令从内部RAM单元F1H～F7H中存储的连续7个单元值来获取该单片機的ID号，利用其唯一性对MCU进行加密此时，再烧录流程控制程序则只能匹配当前芯片加密软件流程、密码验证软件流程如图9、图10所示。

3.3.3、系统流程控制软件设计

结合系统功能要求及被测参数的相关性确定各任务如下：

TASK#1：开机检测（锁存错误检测，火焰检测低压检测），重复检测7次

TASK#3：开机前LP检测，重复检测20次

TASK#4：打开风机，两个周期后进行风机电平检测

TASK#5：打开SA，进行火焰检测和RWtest检测重复检测40次。

TASK#6：关闭SA进行火焰检测和RWtest检测，重复检测60次

TASK#7：打开BV2，4个周期后进行火焰检测

TASK#8：关闭IG点火器，进行RWtest检测LP检测，重复检测14次

TASK#9：打开BV2，進行火焰检测RWtest检测，LP检测重复检测24小时。

根据任务的执行顺序画出如图11所示系统主程序流程图，以及图12所示sEOS系统任务调度流程图系统运行时，首先进行密码验证验证通过后进行系统初始化，包括I/O口输入输出模式初始化、系统输出控制模块初始化、定时器初始化及任务切换时任务状态值初始化由于STC芯片内置R/C振荡器随着温度变化，其提供的频率会有一定温漂加上制造工艺方面的误差，导致内部R/C振蕩器不够敏感因此燃气控制器初始化完成后，需要根据工频交流电频率（50Hz）来获取校正后的芯片频率以此来保证系统运行控制的精度。产生中断间隔（一个“ClockTIck”）为20ms根据系统功能对时间精度的需求，sEOS任务调度和切换周期定为0.5s即每隔0.5s系统查询一下任务状态当前值，根据该徝决定任务的调度