专利名称：恒温燃气热水器控制器的制作方法
恒温燃气热水器控制器
技术领域：
本发明涉及燃气热水器的控制器，尤其涉及恒温燃气热水器的控制电路。背景技术：
现有燃气热水器的控制器存在一些不足之处，比如控制精度低，恒温效果不好， 安全保护不严谨，风机驱动电路容易出现故障，抗干扰能力差。
发明内容本发明的目的是为了克服现有控制器控制精度低、容易出现故障、抗干扰能力差 的不足，而提供的一种控制可靠、故障率极低、无电流冲击的恒温燃气热水器控制器。为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下列技术方案一种恒温燃气热水器控制器，其特征在于包括单片机、燃气阀驱动/检测电路、点 火器控制/火焰检测电路、风机驱动/反馈电路、燃气比例阀驱动/检测电路、风压检测电 路、水流量传感器电路、入水/出水温度传感器电路、过热保护电路；燃气阀驱动/检测电路 又包括燃气阀驱动电路和阀检测电路，单片机输出阀控制信号给燃气阀驱动电路，燃气阀 驱动电路连接电磁阀，阀检测电路检测燃气阀驱动电路和电磁阀的开路，输出信号给单片 机；点火器控制/火焰检测电路又包括点火器控制电路、火焰检测电路，单片机点火信号输 出给点火器控制电路再送入到点火器进行高压放电点火，火焰检测电路检测是否点火并输 出信号给单片机；单片机输出信号给风机驱动/反馈电路而驱动风机，风机驱动/反馈电路 的风机反馈信号输送到单片机；单片机输出信号给燃气比例阀驱动/检测电路控制比例阀 的开度，燃气比例阀驱动/检测电路的检测信号输出给单片机；风压检测电路检测热水器 燃烧器和外界之间的空气压力差，输送风压信号给单片机；水流量传感器电路检测水流量 的大小输送信号给单片机；入水/出水温度传感器电路检测入水、出水温度输送信号给单 片机；过热保护电路输送信号给单片机；如上所述的一种恒温燃气热水器控制器，还包括通信电路，单片机发送信号给通 信电路，通信电路输送给外部线控器的接收端；外部线控器的发送信号同样通过通信电路 输送给单片机；如上所述的一种恒温燃气热水器控制器，还包括显示及按键/蜂鸣器电路，显示 及按键/蜂鸣器电路连接单片机；如上所述燃气阀驱动电路具体连接是三极管Q14的集电极直接与电磁阀接口 CNl3的1脚连接，CNl3的2脚接地，Q14的集电极还连接二极管D23的负极、电阻R73，D23 的正极接地，R73另一端连接Q14的发射极；Q14的发射极与基极之间连接有电阻R30，Q14 的基极通过电阻R79连接到场效应管Q9的漏极，Q9的源极接地，Q9的栅极连接电阻R65、 二极管D15的负极、电容Cl，电阻R65的另一端、二极管D15的正极接地，电容Cl的另一端 通过限流电阻R43接至单片机Ul的41脚；三极管Q15的集电极直接与电磁阀接口 CN13的3脚连接，CNl3的4脚接地Q15的集电极还连接二极管D24的负极、电阻R74，D24的正极接地，R74另一端连接Q15的发射极；Q15的发射极与基极之间连接有电阻R31，Q15的基极通过电阻R80连接到场效应管QlO 的漏极，QlO的源极接地，QlO的栅极连接电阻R66、二极管D16的负极、电容C2，电阻R66的 另一端、二极管D16的正极接地，电容C2的另一端通过限流电阻R44接至单片机Ul的40 脚；三极管Q16的集电极直接与电磁阀接口 CN13的5脚连接，CNl3的6脚接地，Q16 的集电极还连接二极管D25的负极、电阻R75，D25的正极接地，R75另一端连接Q16的发射 极；Q16的发射极与基极之间连接有电阻R32，Q16的基极通过电阻R81连接到场效应管Qll 的漏极，Qll的源极接地，Qll的栅极连接电阻R68、二极管D17的负极、电容C10，电阻R68 的另一端、二极管D17的正极接地，电容ClO的另一端通过限流电阻R45接至单片机Ul的 39脚；三极管Q17的集电极直接与电磁阀接口 CN13的7脚连接，CNl3的8脚接地，Q17 的集电极还连接二极管D26的负极、电阻R76，D26的正极接地，R76另一端连接Q17的发射 极；Q17的发射极与基极之间连接有电阻R33，Q17的基极通过电阻R82连接到场效应管Q12 的漏极，Q12的源极接地，Q12的栅极连接电阻R69、二极管D18的负极、电容C31，电阻R69 的另一端、二极管D18的正极接地，电容C31的另一端通过限流电阻R46接至单片机Ul的 38脚；阀检测电路的二极管D19、D20、D21、D22的正极分别连接Q14、Q15、Q16、Q17的集 电极，二极管D19、D20、D21、D22的负极连接电容C38、电阻R59，C38的另一端接地，R59的 另一端连接电阻R28、Q6的基极，电阻R28的另一端接地，Q6的发射极接地，Q6的集电极连 接单片机27脚、电阻R108，电阻R108的另一端接+5V。如上所述点火器控制电路具体连接是CN8的1脚连接电容C15、C16、E6正极、电 感L3，C15另一端接地，C16、E6负极接CN8的2脚以及电感L2，电感L2另一端接地，L3另 一端接电容C14、三极管Q8的集电极，C14另一端接地，Q8的基极连接电阻R77，Q8的发射 极连接电阻R64、R78、电容C28，R78另一端接+12V、电容C29，电容C28、C29另一端接地， R77、R64另一端接三极管Ql的集电极，Ql的发射极接地，Ql基极连接电阻R20、R58，R20另 一端接地，R58连接单片机的42脚；火焰检测电路的CN9的1脚连接电阻R89，R89另一端接地，CN9的2脚连接电阻 R53，R53另一端接脉冲变压器TRl初级绕组的一端，TRl初级绕组的另一端接电阻R87，TR1 次级绕组的中间抽头接+5V，TR1次级绕组的一端接电阻R61，TR1次级绕组的另一端接三极 管Q2的集电极，Q2的发射极接地，Q2的基极接R61另一端、二极管D28的负极、三极管Q3 的集电极，D28的正极接地，Q3的发射极接地，Q3的基极连接电阻R60，R60另一端接单片机 的37脚；R87的另一端接二极管D5的负极、D4的正极、电容C19、电阻R85，D5的正极、D4 的负极、C19另一端接地，R85的另一端接电阻R84、比较器U3B的反相输入端、电容C18，比 较器U3B的同相输入端、电容C18另一端接地，R84另一端接+5V、电阻R52、R21，R21另一端 接U3B的输出端、电阻R67、单片机的8脚，R52另一端接电阻R51、比较器U3A的反相输入 端，电阻R67另一端接U3A的同相输入端、电容C17、二极管D2负极，电容C17另一端接地， D2正极接单片机的42脚，R51另一端接地，U3A的输出端接Q12栅极，U3A的8脚接+5V、电 容E2正极，E2另一端接地，U3A的4脚接地。
如上所述通信电路具体连接是CN2的1脚连接电感L4、电容C45、E7正极，电感L4另一端接+12V,电容C45、E7另一端接CN2的3脚(GND)，CN2的3脚还连接电感L6，L6 另一端接地，CN2的2脚连接电阻R55，电阻R55另一端连接电阻R6、电感L5、三极管Q7集 电极，R6另一端接地，电感L5另一端接二极管D6正极、Dl负极、比较器U2A的反相输入端， Q7发射极接+5V，Q7基极经电阻R57接单片机的44脚，D6负极接+5V，D1正极接地，U2A的 同相输入端电阻R18、R17、电容C5，R18另一端接+5V，R17、C5另一端接地，U2A的输出端接 单片机的1脚、电阻R19，R19另一端接+5V、电容C27、E4正极，C27、E4另一端接地，U2A的 8脚接+5V，U2A的4脚接地。如上所述风机驱动/反馈电路具体连接是CN7的1脚接+12V，CN7的4脚通过电 阻Rl 15接地，CN7的5脚接+25V，CN7的3脚接电阻R113、R114、三极管Q19的集电极，Rl 13 另一端接+12V，R114另一端接地，Q19的发射极接地，Q19的基极接电阻R93、比较器U7A的 输出端，R93另一端接+12V，比较器U7A的8脚接+12V、电容E5正极，E5另一端接地，比较 器U7A的4脚接地，U7A的同相输入端接电阻R107、R105、运算放大器U4B的7脚，R107另 一端接地，R105另一端接电容C32，C32另一端接U4B的6脚，U4B的5脚接电阻R11、电容 C30，C30另一端接地，Rll另一端接电阻R7、Rl2，Rl2另一端接地，R7另一端接单片机的36 脚，U7A的反相输入端接电阻R109、电容C34、U7B的反相输入端，C34另一端接地，R109另 一端接电阻R92、Rl 10、U7B的输出端，R92另一端接+12V，RllO另一端接U7B的同相输入 端、电阻Rill、R112，Rlll另一端接+12V, Rl 12另一端接地；U4B的6脚还连接电阻R42，R42另一端接电阻R94、R95，R94另一端接+12V，R95 另一端接CN7的4脚；CN7的2脚连接电容C40、电阻R26，C40另一端接地，R26另一端接电 阻R62、三极管Q4的基极，R62另一端接地，Q4的发射极接地，Q4的集电极连接电阻R25、 R13，R25另一端接+5V，R13接单片机的23脚。如上所述燃气比例阀驱动/检测电路具体连接是单片机的35脚连接电阻R24， R24另一端连接电阻R10、电容C12、U4A的第③脚，R10、C12另一端接地，U4A的2脚连接电 阻R71、电容C3、二极管D29的负极，R71另一端连接CN13的10脚，C3另一端接地，D29的 正极接电阻R9，R9另一端接单片机的37脚；U4A的第8脚接+12V，U4A的第4脚接地，U4A 的1脚接电阻R22，R22另一端接三极管Q13的基极，Q13的发射极接地，Q13的集电极接电 阻R83，R83另一端接电阻R34、三极管Q18的基极，R34接+24V，Q18的发射极接+24V，Q18 的集电极接CN13的9脚、二极管D27的负极，D27的正极接地；CN13的10脚连接电容C20、 电阻R90、R23，C20另一端、R90另一端接地接地，R23另一端接电容E14正极、电阻R47，E14 另一端接地，R47另一端接单片机的22脚。如上所述风压检测电路具体连接是CN14的1脚接地，CN14的2脚接电阻R35、电 阻R15、电容C23，R35另一端接+5V，R15另一端接单片机的10脚，C23另一端接地。如上所述水流量传感器电路具体连接是CN15的1脚接+5V，CNl5的2脚接地， CNl5的3脚接电阻R36、R16、电容C4，R36另一端接+5V，R16另一端接单片机的9脚，C4另
一端接地。本发明与现有技术相比具有如下的优点1、采用高速单片机做闭环控制，多点采集数据变量，快速精准控制出水温度；2、单片机对水、电、气、温度等进行实时监控，发现异常，及时关闭系统并且报警；
3、单片机系统供电采用二次稳压方式，可靠性高，稳定干扰少；4、风机采用电流控制，无电流冲击，风机电路不存在功率驱动，无高温隐患；5、燃气阀采用低频脉冲控制，发热低且安全可靠，不会出现由于单片机故障引起 的阀不受控的安全问题；6、所连接的线控器采用3线串口异步收发电路，抗干扰能力强，传输效果好。
图1是本发明的电路方框图；图2是单片机IA的电路连接图；图3是燃气阀驱动/检测电路1B、点火器控制/火焰检测电路1C、燃气比例阀驱 动/检测电路IE的电路连接图； 图4是风机驱动/反馈电路ID的电路连接图；图5是风压检测电路IF的电路连接图；图6是水流量传感器电路IG的电路连接图；图7是入水/出水温度传感器电路IH的电路连接图；图8是过热保护电路IJ的电路连接图；图9是通信电路IK的电路连接图；图10是电源供应电路IL的电路连接图。
具体实施方式下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述(见图1)恒温燃气热水器控制器包括单片机1A、燃气阀驱动/检测电路1B、点火 器控制/火焰检测电路1C、风机驱动/反馈电路1D、燃气比例阀驱动/检测电路1E、风压检 测电路1F、水流量传感器电路1G、入水/出水温度传感器电路1H、过热保护电路IJ ；燃气阀 驱动/检测电路又包括燃气阀驱动电路和阀检测电路，单片机输出阀控制信号给燃气阀驱 动电路，燃气阀驱动电路连接电磁阀，阀检测电路检测燃气阀驱动电路和电磁阀的开路，输 出信号给单片机；点火器控制/火焰检测电路又包括点火器控制电路、火焰检测电路，单片 机点火信号输出给点火器控制电路再送入到点火器进行高压放电点火，火焰检测电路检测 是否点火并输出信号给单片机；单片机输出信号给风机驱动/反馈电路而驱动风机，风机 驱动/反馈电路的风机反馈信号输送到单片机；单片机输出信号给燃气比例阀驱动/检测 电路控制比例阀的开度，燃气比例阀驱动/检测电路的检测信号输出给单片机；风压检测 电路检测热水器燃烧器和外界之间的空气压力差，输送风压信号给单片机；水流量传感器 电路检测水流量的大小输送信号给单片机；入水/出水温度传感器电路检测入水、出水温 度输送信号给单片机；过热保护电路输送信号给单片机。恒温燃气热水器控制器还包括通信电路1K，单片机发送信号给通信电路，通信电 路输送给外部线控器的接收端；外部线控器的发送信号同样通过通信电路输送给单片机。恒温燃气热水器控制器还包括显示及按键/蜂鸣器电路，显示及按键/蜂鸣器电 路连接单片机。本发明的控制原理如下
接入合适的水、电、气，恒温燃气热水器由电源电路提供相关的电源后，系统处于 冷待机状态，此时按下显示及按键/蜂鸣器电路的显示按键板上的电源开关，蜂鸣器短鸣 一声，显示热待机状态，打开外部出水开关阀，系统进入运行状态，热水器内部风机高速运 转进入前清扫，以排除热水器燃烧室中残留的废气，前清扫完毕后，风机低速运转，燃气分 段电磁阀中开关阀A和开关阀B打开，分段阀C打开，比例阀调至一定开度，点火器控制/ 火焰检测电路中的点火器开始点火，火焰检测电路检测到点火成功后，单片机对温度设定 值和出水温度传感器实际值进行比较，不断调节比例阀和风机的电流参数，同时控制燃气 阀驱动/检测电路中的分段阀D的开合，使出水温度与设定温度相符并且稳定，其调节过 程采用高速单片机闭环控制，快速精准，在入水温度、水流量和燃气变化时亦能做出迅速调 整，稳定洗浴时的出水温度。控制系统从等待到正常运行是以检测到有一定的水流量为基准的，一旦有合适的 水流量，热水器将进入运行工作流程。洗浴用水完毕，关闭用水阀时，单片机从水流量传感 器电路得到的水流信号中断，将立即关断燃气阀驱动/检测电路中所有燃气电磁阀和比例 阀，停止燃烧，风机以高速运转一定时间，降低燃烧室温度，排出燃烧室中的废气，然后系统 停止运行，处于热待机状态，按下电源开关建后进入冷待机状态。本发明的接口说明CNl 单片机编程写入口 ；CN2 通信接口，外接线控器使用；CN3 电源变压器接口，接变压器低压输出端；CN6 显示及按键和蜂鸣器接口，可以接LED和VFD显示屏，同时提供按键操作和提示音、报警音；CN7 风机驱动及其检测接口，接直流无刷风机并且提供相关信号；CN8 点火器驱动接口，为直流点火器提供受控电源；CN9 火焰检测探针接口，检测火焰离子用；CNlO 出水温度传感器接口，用于检测热水器出水温度信号；CNll 超温保护信号接口 ；CN12 入水温度传感器接口，用于检测热水器进水温度信号；CN13 电磁阀及比例阀接口，用于控制开关电磁阀、分段电磁阀及比例阀的工作；CN14 风压开关接口，用于检测风压开关的信号；CN15 水流传感器接口，用于检测入水水流脉冲的信号。一、燃气阀驱动/检测电路IB (见图3)(a)燃气阀驱动电路分为2个开关阀A、B和2个分段阀C、D，它们采用相同的电路结构，Q14 Q17为大功率PNP三极管，其集电极直接与电磁阀接口 CN13连接，以驱动电 磁阀线圈。Q9 Q12为场效应管，作为Q14 Q17的电流驱动，电容C1、C2、C10、C31为阀控 制信号的耦合电容，通过限流电阻R43 R46分别接至单片机Ul的相关引脚，阀控制信号 为低频脉冲信号，电路工作在开关状态，以降低大功率三极管的功率损耗，工作安全可靠。三极管Q14的集电极直接与电磁阀接口 CN13的1脚连接，CNl3的2脚接地，Q14 的集电极还连接二极管D23的负极、电阻R73，D23的正极接地，R73另一端连接Q14的发射 极；Q14的发射极与基极之间连接有电阻R30，Q14的基极通过电阻R79连接到场效应管Q9的漏极，Q9的源极接地，Q9的栅极连接电阻R65、二极管D15的负极、电容Cl，电阻R65的另一端、二极管D15的正极接地，电容Cl的另一端通过限流电阻R43接至单片机Ul的41脚。三极管Q15的集电极直接与电磁阀接口 CN13的3脚连接，CNl3的4脚接地，Q15 的集电极还连接二极管D24的负极、电阻R74，D24的正极接地，R74另一端连接Q15的发射 极；Q15的发射极与基极之间连接有电阻R31，Q15的基极通过电阻R80连接到场效应管QlO 的漏极，QlO的源极接地，QlO的栅极连接电阻R66、二极管D16的负极、电容C2，电阻R66的 另一端、二极管D16的正极接地，电容C2的另一端通过限流电阻R44接至单片机Ul的40 脚。三极管Q16的集电极直接与电磁阀接口 CN13的5脚连接，CNl3的6脚接地，Q16 的集电极还连接二极管D25的负极、电阻R75，D25的正极接地，R75另一端连接Q16的发射 极；Q16的发射极与基极之间连接有电阻R32，Q16的基极通过电阻R81连接到场效应管Qll 的漏极，Qll的源极接地，Qll的栅极连接电阻R68、二极管D17的负极、电容C10，电阻R68 的另一端、二极管D17的正极接地，电容ClO的另一端通过限流电阻R45接至单片机Ul的 39脚。三极管Q17的集电极直接与电磁阀接口 CN13的7脚连接，CNl3的8脚接地，Q17 的集电极还连接二极管D26的负极、电阻R76，D26的正极接地，R76另一端连接Q17的发射 极；Q17的发射极与基极之间连接有电阻R33，Q17的基极通过电阻R82连接到场效应管Q12 的漏极，Q12的源极接地，Q12的栅极连接电阻R69、二极管D18的负极、电容C31，电阻R69 的另一端、二极管D18的正极接地，电容C31的另一端通过限流电阻R46接至单片机Ul的 38脚。(b)阀检测电路由D19 D22，C38、R59、R28、Q6等元件组成，用于检测燃气阀驱 动电路和电磁阀的开路，当阀控制信号开启而对应电磁阀处于关闭，或者阀控制信号停止 而对应电磁阀仍然打开时，对应三极管Q6得电导通，输出低电平给单片机相关引脚，判断 电磁阀相关电路故障，报警。二极管D19、D20、D21、D22的正极分别连接Q14、Q15、Q16、Q17的集电极，二极管 D19、D20、D21、D22的负极连接电容C38、电阻R59，C38的另一端接地，R59的另一端连接电 阻R28、Q6的基极，电阻R28的另一端接地，Q6的发射极接地，Q6的集电极连接单片机27 脚、电阻R108，电阻R108的另一端接+5V。二、点火器控制/火焰检测电路IC(见图3)(a)点火器控制电路由Ql、Q8及有关电阻电容组成一个电子开关，Q8为开关管， Ql受控于单片机Ul的点火信号，控制12V电源通过Q8、CN8送入到点火器电源进行高压放 电点火。CN8的1脚连接电容C15、C16、E6正极、电感L3，C15另一端接地，C16、E6另一端 接CN8的2脚以及电感L2，电感L2另一端接地，L3另一端接电容C14、三极管Q8的集电极， C14另一端接地，Q8的基极连接电阻R77，Q8的发射极连接电阻R64、R78、电容C28，R78另 一端接+12V、电容C29，电容C28、C29另一端接地，R77、R64另一端接三极管Ql的集电极， Ql的发射极接地，Ql基极连接电阻R20、R58，R20另一端接地，R58连接单片机的42脚。(b)火焰检测电路由比较器U3A、U3B和三极管Q2、Q3、脉冲变压器TR1、CN9及其 外围电路等组成，U3B的同相输入端5脚接地，反相输入端6脚接输入信号，输出端7脚接至单片机对应引脚上。Q2和TRl等构成电感三点式振荡器，没有感应到火焰时，其振荡幅度比 较高，U3B的6脚输入高电平，U3B的7脚输出为低电平，单片机判断为无火或点火无效。当 有火焰后，火焰探针感应到火焰负离子，由于离子特性对地产生负电流，导致在U3B的6脚 上有一个对地的负电压，故在单片机的对应脚上产生高电平，判断点火成功和有火焰。U3A 和Q3为火焰检测电路的检测电路，增强可靠性而用。CN9的1脚连接电阻R89，R89另一端接地，CN9的2脚连接电阻R53，R53另一端接脉冲变压器TRl初级绕组的一端，TRl初级绕组的另一端接电阻R87，TRl次级绕组的中 间抽头接+5V，TRl次级绕组的一端接电阻R61，TRl次级绕组的另一端接三极管Q2的集电 极，Q2的发射极接地，Q2的基极接R61另一端、二极管D28的负极、三极管Q3的集电极，D28 的正极接地，Q3的发射极接地，Q3的基极连接电阻R60，R60另一端接单片机的37脚；R87 的另一端接二极管D5的负极、D4的正极、电容C19、电阻R85，D5的正极、D4的负极、C19另 一端接地，R85的另一端接电阻R84、比较器U3B的反相输入端、电容C18，比较器U3B的同 相输入端、电容C18另一端接地，R84另一端接+5V、电阻R52、R21，R21另一端接U3B的输 出端、电阻R67、单片机的8脚，R52另一端接电阻R51、比较器U3A的反相输入端，电阻R67 另一端接U3A的同相输入端、电容C17、二极管D2负极，电容C17另一端接地，D2正极接单 片机的42脚，R51另一端接地，U3A的输出端接Q12栅极，U3A的8脚接+5V、电容E2正极， E2另一端接地，U3A的4脚接地。三、显示及按键/蜂鸣器电路(见图2):该电路可以为LED显示和VFD显示屏，采用串行数据接口，电路形式灵活多变。四、单片机及外围电路(见图2):采用MICROCHIP的PIC18F4520高速8位单片机或者满足相同功能的单片机，其运 行程序通过CNl的编程烧写口写入；Yl和C25、C26为晶体振荡电路，为单片机提供基准源； CN6为显示操作面板的接口，为串行数据接口方式，可以匹配多种显示操作面板。Sl为4位 拨码开关，作为不同机型的参数设置用。五、通信电路IK(见图9)通信电路为3线串口异步收发电路，电路同时为外部线控器提供电源(12V)，电路 由Q7和U2A及其周边电路构成，单片机Ul发送信号TX通过三极管Q7隔离发送至接口 CN2 的2脚到外部线控器的接收端，外部线控器的发送信号同样通过CN2的2脚到U2A的反相 输入端2脚，通过U2A的电压整形和变换，在U2A的1脚输出到单片机Ul的对应引脚上，对 信号进行分析处理。此电路的特点是抗干扰能力强，通信线比传统的串口异步收发电路节 省一根数据线，收发线二合一。D1、D6为抗干扰和过电压保护，L4、L5、L6、C45、E7亦为抗干 扰元件。CN2的1脚连接电感L4、电容C45、E7正极，电感L4另一端接+12V，电容C45、E7 另一端接CN2的3脚(GND)，CN2的3脚还连接电感L6，L6另一端接地，CN2的2脚连接电 阻R55，电阻R55另一端连接电阻R6、电感L5、三极管Q7集电极，R6另一端接地，电感L5另 一端接二极管D6正极、Dl负极、比较器U2A的反相输入端，Q7发射极接+5V，Q7基极经电 阻R57接单片机的44脚，D6负极接+5V，Dl正极接地，U2A的同相输入端电阻R18、R17、电 容C5，R18另一端接+5V，R17、C5另一端接地，U2A的输出端接单片机的1脚、电阻R19，R19 另一端接+5V、电容C27、E4正极，C27、E4另一端接地，U2A的8脚接+5V，U2A的4脚接地。
六、风机驱动/反馈电路ID(见图4) (a)电路主要由U4B、U7A、U7B和Q19及其外围元件组成。U4B为运算放大器，U7A、 U7B比较器。当单片机Ul的PWMF风机脉冲宽度调制信号经R7、R12衰减后，由R11、C30滤 波加在U4B的5脚上，对信号进行适度放大后送至U7A的3脚，U7B和R92、R109 Rl 12、 C34构成三角波振荡器，振荡频率为20KHz，三角波信号送至U7A的反相输入端2脚，对U7A 的同相输入端3脚信号进行调制，经调制后的频率为20KHz信号同步于输入的PWMF信号， 输入到Q19进行相位和电平变换，送至CN7接口，对直流无刷风机进行控制。本电路由于无 功率器件来驱动风机，故安全稳定可靠。(b)风机反馈信号分直流反馈信号和脉冲反馈信号，直流反馈信号在反馈电阻 R115上取得，通过R95和R42接至U4B的6脚，完成U4B的大环路直流电流负反馈，以稳定 风机的工作电流。风机的反馈脉冲与转速有关，在CN7的2脚的风机反馈脉冲通过Q4的整形变换后 接至单片机Ul的FANT端。CN7的1脚接+12V, CN7的4脚通过电阻Rl 15接地，CN7的5脚接+25V, CN7的3 脚接电阻Rl 13、Rl 14、三极管Q19的集电极，Rl 13另一端接+12V, Rl 14另一端接地，Q19的 发射极接地，Q19的基极接电阻R93、比较器U7A的输出端，R93另一端接+12V，比较器U7A 的8脚接+12V、电容E5正极，E5另一端接地，比较器U7A的4脚接地，U7A的同相输入端接 电阻R107、R105、运算放大器U4B的7脚，R107另一端接地，R105另一端接电容C32，C32另 一端接U4B的6脚，U4B的5脚接电阻R11、电容C30，C30另一端接地，Rll另一端接电阻 R7、R12，R12另一端接地，R7另一端接单片机的36脚，U7A的反相输入端接电阻R109、电容 C34、U7B的反相输入端，C34另一端接地，R109另一端接电阻R92、R110、U7B的输出端，R92 另一端接+12V，RllO另一端接U7B的同相输入端、电阻Rill、R112，Rlll另一端接+12V， R112另一端接地；U4B的6脚还连接电阻R42，R42另一端接电阻R94、R95，R94另一端接+12V，R95 另一端接CN7的4脚；CN7的2脚连接电容C40、电阻R26，C40另一端接地，R26另一端接电 阻R62、三极管Q4的基极，R62另一端接地，Q4的发射极接地，Q4的集电极连接电阻R25、 R13，R25另一端接+5V，R13接单片机的23脚。七、燃气比例阀驱动/检测电路IE (见图3)该电路主要由Q13、Q18、U4A、D29、R90等元件构成，单片机Ul输出的PWMBV比例阀 脉宽调制信号经R24、RIO、C12平滑滤波后，送至U4A的3脚，经U4A的1脚输出驱动Q13、 Q18组成的比例阀驱动电路，Q18为功率驱动管。比例阀的开度与其线圈上的电流成线性关 系。比例阀的负端连接在电阻R90上，此电阻为电流取样电阻，其反馈信号通过R71被送至 U4A的2脚，以稳定比例阀电流。单片机的35脚连接电阻R24，R24另一端连接电阻R10、电容C12、U4A的第③脚， RIO、C12另一端接地，U4A的2脚连接电阻R71、电容C3、二极管D29的负极，R71另一端连 接CN13的10脚，C3另一端接地，D29的正极接电阻R9，R9另一端接单片机的37脚；U4A的 第8脚接+12V，U4A的第4脚接地，U4A的1脚接电阻R22，R22另一端接三极管Q13的基 极，Q13的发射极接地，Q13的集电极接电阻R83，R83另一端接电阻R34、三极管Q18的基 极，R34接+24V，Q18的发射极接+24V，Q18的集电极接CN13的9脚、二极管D27的负极，D27的正极接地；CN13的10脚连接电容C20、电阻R90、R23，C20另一端、R90另一端接地接 地，R23另一端接电容E14正极、电阻R47，E14另一端接地，R47另一端接单片机的22脚。八、风压检测电路IF(见图5)此电路由R15、R35、C23、CN14构成，外部风压开关为一微动开关，用于检测热水 器燃烧器和外界之间的空气压力差，当风机正常工作时，风压开关闭合，风压信号FYT输出 为低电平，送入单片机对应引脚进行逻辑处理，如热水器烟道有堵塞，风压信号输出为高电 平，单片机则判断风压故障。CN14的1脚接地，CN14的2脚接电阻R35、电阻R15、电容C23，R35另一端接+5V， R15另一端接单片机的10脚，C23另一端接地。九、水流量传感器电路IG(见图6)该电路由R16、R36、C4、CN15等元件组成，外部水流传感器为数字脉冲信号，单位 时间内的脉冲个数代表水流量的大小，由CN15的3脚输入的信号通过R16、C4滤除干扰后 进入单片机Ul的中断口，在热水器热待机状态时，一旦检测到有合适的水流信号，则按正 常运行程序工作。CNl5的1脚接+5V，CNl5的2脚接地，CNl5的3脚接电阻R36、R16、电容C4，R36 另一端接+5V，R16另一端接单片机的9脚，C4另一端接地。十、入水/出水温度传感器电路IH(见图7)入水温度传感器电路由R54、R100、C22、CN12构成，外接的温度传感器的电阻值变 化与水温成比例关系，故通过此电路输出的信号WATI为一对应变化的电压信号，送入到单 片机的对应的A/D 口进行处理。CNl2的1脚接+5V，CNl2的2脚接电阻R100、R54、电容C22，RlOO另一端接单片 机的20脚，R54另一端、C22另一端接地。出水温度传感器电路由R91、RlO 1、C21、CNlO等构成，原理同上，输出的信号WATO 送入到其对应的A/D 口进行处理。CNlO的1脚接+5V，CNlO的2脚接电阻RlOl、R91、电容C21，RlOl另一端接单片 机的19脚，R91另一端、C21另一端接地。十一、过热保护电路IJ(见图8)该电路由R14、R27、R8、R72、Q5、CN11构成，过热保护信号来自热水器的温控器上， 为一温度开关，此开关串接在燃气电磁阀的电源供电回路上，当出现超温现象时，温控器动 作，开关断开，Q5由导通变为截止，信号HBF送入到单片机Ul温控器检测端口，处理对应逻 辑。同时燃气电磁阀断电，关闭燃气回路。十二、电源供应电路IL(见图10)电源供应电路提供不稳压25V、24V、稳压12V、5V输出，其中25V提供给风机工作， 24V提供给燃气电磁阀和比例阀及其驱动电路，12V为点火器和通讯电源，也含相关IC的供 电，5V为单片机和部分IC的电源；Fl为风机电源的保险丝，F2为燃气电磁阀的电源保险； 此电路为普通的线性电源，同样也可用相同参数的其它电源替代。
权利要求
一种恒温燃气热水器控制器，其特征在于包括单片机(1A)、燃气阀驱动/检测电路(1B)、点火器控制/火焰检测电路(1C)、风机驱动/反馈电路(1D)、燃气比例阀驱动/检测电路(1E)、风压检测电路(1F)、水流量传感器电路(1G)、入水/出水温度传感器电路(1H)、过热保护电路(1J)；燃气阀驱动/检测电路又包括燃气阀驱动电路和阀检测电路，单片机输出阀控制信号给燃气阀驱动电路，燃气阀驱动电路连接电磁阀，阀检测电路检测燃气阀驱动电路和电磁阀的开路，输出信号给单片机；点火器控制/火焰检测电路又包括点火器控制电路、火焰检测电路，单片机点火信号输出给点火器控制电路再送入到点火器进行高压放电点火，火焰检测电路检测是否点火并输出信号给单片机；单片机输出信号给风机驱动/反馈电路而驱动风机，风机驱动/反馈电路的风机反馈信号输送到单片机；单片机输出信号给燃气比例阀驱动/检测电路控制比例阀的开度，燃气比例阀驱动/检测电路的检测信号输出给单片机；风压检测电路检测热水器燃烧器和外界之间的空气压力差，输送风压信号给单片机；水流量传感器电路检测水流量的大小输送信号给单片机；入水/出水温度传感器电路检测入水、出水温度输送信号给单片机；过热保护电路输送信号给单片机。
2.根据权利要求1所述的一种恒温燃气热水器控制器，其特征在于还包括通信电路 (IK)，单片机发送信号给通信电路，通信电路输送给外部线控器的接收端；外部线控器的发 送信号同样通过通信电路输送给单片机。
3.根据权利要求1所述的一种恒温燃气热水器控制器，其特征在于还包括显示及按键 /蜂鸣器电路，显示及按键/蜂鸣器电路连接单片机。
4.根据权利要求1所述的一种恒温燃气热水器控制器，其特征在于所述燃气阀驱动电 路具体连接是三极管Q14的集电极直接与电磁阀接口 CN13的1脚连接，CN13的2脚接 地，Q14的集电极还连接二极管D23的负极、电阻R73，D23的正极接地，R73另一端连接Q14 的发射极；Q14的发射极与基极之间连接有电阻R30，Q14的基极通过电阻R79连接到场效 应管Q9的漏极，Q9的源极接地，Q9的栅极连接电阻R65、二极管D15的负极、电容Cl，电阻 R65的另一端、二极管D15的正极接地，电容Cl的另一端通过限流电阻R43接至单片机Ul 的41脚；三极管Q15的集电极直接与电磁阀接口 CN13的3脚连接，CN13的4脚接地，Q15的集 电极还连接二极管D24的负极、电阻R74，D24的正极接地，R74另一端连接Q15的发射极； Q15的发射极与基极之间连接有电阻R31，Q15的基极通过电阻R80连接到场效应管QlO的 漏极，QlO的源极接地，QlO的栅极连接电阻R66、二极管D16的负极、电容C2，电阻R66的另 一端、二极管D16的正极接地，电容C2的另一端通过限流电阻R44接至单片机Ul的40脚；三极管Q16的集电极直接与电磁阀接口 CN13的5脚连接，CN13的6脚接地，Q16的集 电极还连接二极管D25的负极、电阻R75，D25的正极接地，R75另一端连接Q16的发射极； Q16的发射极与基极之间连接有电阻R32，Q16的基极通过电阻R81连接到场效应管Qll的 漏极，Qll的源极接地，Qll的栅极连接电阻R68、二极管D17的负极、电容C10，电阻R68的 另一端、二极管D17的正极接地，电容ClO的另一端通过限流电阻R45接至单片机Ul的39 脚；三极管Q17的集电极直接与电磁阀接口 CN13的7脚连接，CN13的8脚接地，Q17的集 电极还连接二极管D26的负极、电阻R76，D26的正极接地，R76另一端连接Q17的发射极； Q17的发射极与基极之间连接有电阻R33，Q17的基极通过电阻R82连接到场效应管Q12的漏极，Q12的源极接地，Q12的栅极连接电阻R69、二极管D18的负极、电容C31，电阻R69的 另一端、二极管D18的正极接地，电容C31的另一端通过限流电阻R46接至单片机Ul的38 脚；阀检测电路的二极管D19、D20、D21、D22的正极分别连接Q14、Q15、Q16、Q17的集电极， 二极管D19、D20、D21、D22的负极连接电容C38、电阻R59，C38的另一端接地，R59的另一端 连接电阻R28、Q6的基极，电阻R28的另一端接地，Q6的发射极接地，Q6的集电极连接单片 机27脚、电阻R108，电阻R108的另一端接+5V。
5.根据权利要求1所述的一种恒温燃气热水器控制器，其特征在于所述点火器控制电 路具体连接是CN8的1脚连接电容C15、C16、E6正极、电感L3，C15另一端接地，C16、E6 负极接CN8的2脚以及电感L2，电感L2另一端接地，L3另一端接电容C14、三极管Q8的集 电极，C14另一端接地，Q8的基极连接电阻R77，Q8的发射极连接电阻R64、R78、电容C28， R78另一端接+12V、电容C29，电容C28、C29另一端接地，R77、R64另一端接三极管Ql的集 电极，Ql的发射极接地，Ql基极连接电阻R20、R58，R20另一端接地，R58连接单片机的42 脚；火焰检测电路的CN9的1脚连接电阻R89，R89另一端接地，CN9的2脚连接电阻R53， R53另一端接脉冲变压器TRl初级绕组的一端，TRl初级绕组的另一端接电阻R87，TRl次级 绕组的中间抽头接+5V，TRl次级绕组的一端接电阻R61，TRl次级绕组的另一端接三极管 Q2的集电极，Q2的发射极接地，Q2的基极接R61另一端、二极管D28的负极、三极管Q3的 集电极，D28的正极接地，Q3的发射极接地，Q3的基极连接电阻R60，R60另一端接单片机的 37脚；R87的另一端接二极管D5的负极、D4的正极、电容C19、电阻R85，D5的正极、D4的负 极、C19另一端接地，R85的另一端接电阻R84、比较器U3B的反相输入端、电容C18，比较器 U3B的同相输入端、电容C18另一端接地，R 84另一端接+5V、电阻R52、R21，R21另一端接 U3B的输出端、电阻R67、单片机的8脚，R52另一端接电阻R51、比较器U3A的反相输入端， 电阻R67另一端接U3A的同相输入端、电容C17、二极管D2负极，电容C17另一端接地，D2 正极接单片机的42脚，R51另一端接地，U3A的输出端接Q12栅极，U3A的8脚接+5V、电容 E2正极，E2另一端接地，U3A的4脚接地。
6.根据权利要求2所述的一种恒温燃气热水器控制器，其特征在于所述通信电路具体 连接是CN2的1脚连接电感L4、电容C45、E7正极，电感L4另一端接+12V，电容C45、E7另 一端接CN2的3脚(GND)，CN2的3脚还连接电感L6，L6另一端接地，CN2的2脚连接电阻 R55，电阻R55另一端连接电阻R6、电感L5、三极管Q7集电极，R6另一端接地，电感L5另一 端接二极管D6正极、Dl负极、比较器U2A的反相输入端，Q7发射极接+5V，Q7基极经电阻 R57接单片机的44脚，D6负极接+5V，Dl正极接地，U2A的同相输入端电阻R18、R17、电容 C5，R18另一端接+5V，R17、C5另一端接地，U2A的输出端接单片机的1脚、电阻R19，R19另 一端接+5V、电容C27、E4正极，C27、E4另一端接地，U2A的8脚接+5V，U2A的4脚接地。
7.根据权利要求1所述的一种恒温燃气热水器控制器，其特征在于所述风机驱动/反 馈电路具体连接是CN7的1脚接+12V，CN7的4脚通过电阻Rl 15接地，CN7的5脚接+25V， CN7的3脚接电阻R113、R114、三极管Q19的集电极，R113另一端接+12V，R114另一端接 地，Q19的发射极接地，Q19的基极接电阻R93、比较器U7A的输出端，R93另一端接+12V， 比较器U7A的8脚接+12V、电容E5正极，E5另一端接地，比较器U7A的4脚接地，U7A的同相输入端接电阻R107、R105、运算放大器U4B的7脚，R107另一端接地，R105另一端接电容 C32，C32另一端接U4B的6脚，U4B的5脚接电阻R11、电容C30，C30另一端接地，Rll另一 端接电阻R7、R12，R12另一端接地，R7另一端接单片机的36脚，U7A的反相输入端接电阻 R109、电容C34、U7B的反相输入端，C34另一端接地，R109另一端接电阻R92、Rl 10、U7B的 输出端，R92另一端接+12V，RllO另一端接U7B的同相输入端、电阻R111、R112，Rlll另一 端接+12V，R112另一端接地；U4B的6脚还连接电阻R42，R42另一端接电阻R94、R95，R94另一端接+12V，R95另一 端接CN7的4脚；CN7的2脚连接电容C40、电阻R26，C40另一端接地，R26另一端接电阻 R62、三极管Q4的基极，R62另一端接地，Q4的发射极接地，Q4的集电极连接电阻R25、R13， R25另一端接+5V，R13接单片机的23脚。
8.根据权利要求1所述的一种恒温燃气热水器控制器，其特征在于所述燃气比例阀驱 动/检测电路具体连接是单片机的35脚连接电阻R24，R24另一端连接电阻R10、电容C12、 U4A的第③脚，R10、C12另一端接地，U4A的2脚连接电阻R71、电容C3、二极管D29的负极， R71另一端连接CN13的10脚，C3另一端接地，D29的正极接电阻R9，R9另一端接单片机的 37脚；U4A的第8脚接+12V，U4A的第4脚接地，U4A的1脚接电阻R22，R22另一端接三极 管Q13的基极，Q13的发射极接地，Q13的集电极接电阻R83，R83另一端接电阻R34、三极管 Q18的基极，R34接+24V，Q18的发射极接+24V，Q18的集电极接CN13的9脚、二极管D27的 负极，D27的正极接地；CN13的10脚连接电容C20、电阻R90、R23，C20另一端、R90另一端 接地接地，R23另一端接电容E14正极、电阻R47，E14另一端接地，R47另一端接单片机的 22脚。
9.根据权利要求1所述的一种恒温燃气热水器控制器，其特征在于所述风压检测电路 具体连接是CN14的1脚接地，CN14的2脚接电阻R35、电阻R15、电容C23，R35另一端接 +5V, R15另一端接单片机的10脚，C23另一端接地。
10.根据权利要求1所述的一种恒温燃气热水器控制器，其特征在于所述水流量传感 器电路具体连接是CN15的1脚接+5V，CNl5的2脚接地，CNl5的3脚接电阻R36、R16、电 容C4，R36另一端接+5V，R16另一端接单片机的9脚，C4另一端接地。
全文摘要
本发明公开了一种恒温燃气热水器控制器，其特征在于包括单片机、燃气阀驱动/检测电路、点火器控制/火焰检测电路、风机驱动/反馈电路、燃气比例阀驱动/检测电路、风压检测电路、水流量传感器电路、入水/出水温度传感器电路、过热保护电路；燃气阀驱动/检测电路又包括燃气阀驱动电路和阀检测电路；点火器控制/火焰检测电路又包括点火器控制电路、火焰检测电路；本发明的目的是为了克服现有控制器控制精度低、容易出现故障、抗干扰能力差的不足，而提供的一种控制可靠、故障率极低、无电流冲击的恒温燃气热水器控制器。
文档编号F24H9/20GK101813376SQ20101014099
公开日2010年8月25日 申请日期2010年3月30日 优先权日2010年3月30日
发明者毛远明, 罗岚, 黄启均 申请人:中山华帝燃具股份有限公司