一种满足电磁兼容性要求的安全除螨电热毯控制电路的制作方法

本申请涉及电热毯生产领域，具体的说是一种满足电磁兼容性（emc）要求的安全除螨电热毯控制电路。

背景技术：

现有普通电热毯或者除螨电热毯在工作状态下，其控制电路在受到电磁干扰时可能会出现工作异常、甚至损坏的情况；并且普通电热毯或除螨电热毯在工作状态下甚至会出现国标规定的不允许产生的骚扰。特别是现有技术中用压敏电阻和电容组合来吸收电网脉冲干扰的技术方案，其电路不能阻挡小于压敏电阻限值电压的连续脉冲干扰，不能充分保护电路中普遍采用的低压电子元器件，技术缺陷明显。并且现有除螨电热毯均采用高温除螨：有的电热毯甚至将电热毯毯面温度升至60度及以上，而且加热时间和加热温度都是固定的。用户如果在睡眠时误用了除螨功能，会造成低温烫伤，甚至热射病伤害。

目前，家用电器必须执行和达到国家标准：gb4343.1、gb4343.2的要求。标准中的电磁兼容性（emc）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，emc包括两个方面的要求：一方面是指设备或系统在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指设备或系统对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度。

现有专利如申请号为cn201820283917.0，名称为《一种智能安全电热毯》的实用新型专利，其技术方案为：本实用新型涉及一种智能安全电热毯，包括毯体，其内部具有蛇形设置的镍合金低压发热丝，镍合金低压发热丝于毯体内部形成的至少三个发热区域，装有高精度温度传感器，并且使每一个高精度温度传感器均与毯体外部的控制装置相接；与控制装置连接的隔离变压器直流电源，隔离变压器直流电源输出低于24v低压直流电。上述专利虽然声称其解决了电磁干扰，但是，其目的是解决电热毯毯体交流电产生的交变磁场长期使用会对人体健康有害，而非国家标准定义的设备或系统产生的连续骚扰和设备或系统的电磁干扰抗扰度。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的电磁兼容性的问题、除螨温度过高可能对人体造成伤害的问题，本申请提出一种满足电磁兼容性（emc）国家标准要求、人体可安全接触的除螨电热毯控制电路。

为实现上述技术效果，本申请技术方案如下：

一种满足电磁兼容性要求的安全除螨电热毯控制电路，包括电源电路、单片机控制电路，触发电路、功率控制电路、双刀单掷结构的多档滑动组合开关、保护电路和显示电路；其中电源电路与单片机控制电路、触发电路相连；单片机控制电路与触发电路、功率控制电路相连；多档滑动组合开关包括即k1和k1-1，开关k1-1与单片机控制电路相连；开关k1与电源电路、功率控制电路和触发电路相连；显示电路与电源电路相连；电源电路经功率控制电路中的主可控硅v1和从属可控硅v2与发热元件相连，同时保护电路与电源电路相连。本实用新型具有抗连续电压干扰强且工作时不干扰其他电器、非正常工作自动断电的特点；并且在单片机中预置了除螨、升温、保温、睡眠等档位功能控制程序，不同的功能有不同的升温速率、升温限值和保温时间，特别是除螨功能是温度、除湿和时间的逻辑组合程序：除螨温度42℃-45℃（不超过人体安全接触温度45℃），同时除湿干燥至湿度小于50%，实现除螨。

进一步地，市电通过开关k1接入电源电路，电源电路中包含第一电流熔断器fu、第一压敏电阻rv、第一电容c1、第一自恢复保险丝rz、第一电阻r1、第二电阻r2、第二电容c2、第一二极管d1、第二二极管d2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第一稳压管zd1、第一三端稳压器ic1；开关k1输入极2、4分别接市电l、n两极，k1输入极2对应的k1输出极1接第一电流熔断器fu的一端，k1输入极4对应的k1输出极3接保护电路中的第一热熔ft1一端；第一电容c1与第一压敏电阻rv并联后一端接第一电流熔断器fu的另一端，第一电容c1与第一压敏电阻rv并联后另一端接第一热熔ft1的另一端；第一自恢复保险丝rz一端接第一电流熔断器fu、第一电容c1、第一压敏电阻rv相连端；第一自恢复保险丝rz另一端与第一电阻r1一端相连；第二电容c2与第二电阻r2并联后一端与第一电阻r1的另一端相连；第二电容c2与第二电阻r2并联后另一端与第一二极管d1正极、第二二极管d2负极相连；第二二极管d2正极与第一电容c1、第一压敏电阻rv、第一热熔ft1相连端连接；第一稳压管zd1、第三电容c3、第四电容c4并联后第一稳压管zd1负极一端与第一二极管d1负极相连，第三电容c3、第四电容c4并联后第一稳压管zd1正极一端与第二二极管d2正极相连；第一三端稳压器ic1的输入端与第一二极管d1负极相连，第一三端稳压器ic1的接地端与第二二极管d2的正极相连；第五电容c5一端与第一三端稳压器ic1的输出端相连，第五电容c5的另一端与第一三端稳压器ic1的接地端相连。

进一步地，所述单片机控制电路，包含可预置控制程序软件的单片机ic2、第四电阻r4与第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第二十六电阻r26、电阻式湿度传感器r25、第一温度传感器rt；开关k1-1第一接线端与电阻式湿度传感器r25一端相连后与单片机第三引脚相连；第二接线端与第六电阻r6一端相连后与单片机第五引脚相连；第三接线端与第七电阻r7一端相连后与单片机第六引脚相连；第四接线端与第八电阻r8一端相连后与单片机第七引脚相连；电阻式湿度传感器r25另一端与第五电阻r5一端相连；第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8的另一端相联后与第一三端稳压器ic1的接地端、第九电阻r9一端相连；第九电阻r9的另一端与单片机第二引脚相连；开关k1-1第五接线端、第六接线端、第七接线端、第八接线端都与第四电阻r4一端相连，第四电阻r4另一端与第一三端稳压器ic1输出端、第二十六电阻r26一端相连；第二十六电阻r26另一端与第一温度传感器rt一端、单片机第四引脚相连，第一温度传感器rt另一端与第一三端稳压器的接地端相连，单片机vdd与vss端分别与第一三端稳压器ic1输出端与接地端相连。

再进一步地，开关置于除螨档时，毯面温度升至42℃-45℃恒温、干燥除湿，同时检测湿度，直至湿度下降到50%以下，进入维持温度和干燥度的除螨预置时段，达到除螨效果后，程序智能判断，进入保温或停止加热。电热毯的湿度由电阻式湿度传感器r25检测并反馈给单片机，电热毯的温度由第一温度传感器rt检测并反馈给单片机。开关置于升温档、保温档、睡眠档时，程序中预置了各个档位不同的温度和工作定时，这几个档位湿度不参与控制。

所述触发电路包含第五二极管d5，第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第一三极管q1组成单片机触发信号的负半波门电路；第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14并联后一端与第一三极管q1基极、第五二极管d5负极相连，第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14并联后的另一端与第一电流熔断器fu、第一电容c1、第一压敏电阻rv相连端连接；第五二极管d5正极与第一三极管q1的发射极、第一三端稳压器ic1的gnd端相连；第一三极管q1的集电极与第三二极管d3的负极、第四二极管d4正极相连。

所述功率控制电路所述功率控制电路包含第一可控硅v1、第二可控硅v2，第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17，第二十四电阻r24，第三电阻r3、第三二极管d3、第四二极管d4和第六电容c6、内层发热丝；第一可控硅v1阳极与内层发热丝的一端h1、第二可控硅v2的阴极、第六电容c6一端相接；第一可控硅v1的触发极与第四二极管d4负极相连，第四二极管d4正极与第三二极管d3的负极相连；第三二极管d3正极与第三电阻r3一端相连；第三电阻r3另一端与单片机ic2的第二引脚、第九电阻r9一端相连；第二可控硅v2触发极与第二十四电阻r24一端相连；第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17并联后一端与第二十四电阻r24另一端、第六电容c6另一端相连，第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17并联后的另一端与内层加热丝另一端h2和第一电流熔断器fu、第一电容c1、第一压敏电阻rv相连端连接；第一可控硅v1阴极与第二可控硅v2阳极相连同时与热熔ft1、第一压敏电阻rv、第一电容c1相连端相连。

进一步地，所述保护电路包含第八二极管d8、第七二极管d7、第二十二电阻r22、第二十三电阻r23和第一热熔ft1、外层保护丝；其中第一热熔ft1一端与开关k1输出级3相连，其安装位置需紧夹在第二十二电阻r22、第二十三电阻r23之间；第二十二电阻r22与第二十三电阻r23并联后一端接电热毯外层保护丝，第二十二电阻r22与第二十三电阻r23并联后另一端与第八二极管d8正极、第七二极管d7正极相连；第八二极管d8负极与第一电流熔断器fu、第一电容c1、第一压敏电阻rv相连端连接；第七二极管d7负极与热熔ft1、第一压敏电阻rv、第一电容c1相连端相连。

进一步地，所述显示电路包含第六二极管d6、第十八电阻r18、第十九电阻r19、第二十电阻r20、第二十一电阻r21和第一发光二极管led1；第十八电阻r18、第十九电阻r19、第二十电阻r20和第二十一电阻r21并联后一端与第六二极管d6负极相接，另一端与第一发光二极管led1正极相接；第六二极管d6正极与第八二极管d8负极相连；第一发光二极管led1负极与第七二极管d7负极相连。

本申请的有益效果：

1、总体而言，本申请在应用压敏电阻与电容并联吸收脉冲干扰的同时，在电源电路中串联了自恢复保险丝以阻挡低于压敏电阻限值的脉冲干扰形成的大电流；用三极管组成单片机触发信号的负半波门电路实现了过零触发，避免了对电网环境产生干扰；由人体接触安全温度和除湿干燥的组合方式实现除螨，避免了高温除螨可能对用户造成低温烫伤或热射病伤害。

2、具体的，本申请的控制电源电路部分，可输出整个线路需求的dc电压及电流，同时当电网中有高于压敏电阻限值电压的脉冲干扰出现时，压敏电阻会进行吸收，当电网中有低于压敏电阻限值电压的脉冲干扰出现时，自恢复保险丝会对其形成的电流进行阻挡，同时x2电容会对其进行吸收，从而保护电热毯电路安全。

3、具体的，本申请电路中的单片机预置了除螨控制程序，功率控制电路执行程序（温度、湿度和时间的逻辑）指令改变加热功率大小，加热升温同时测湿，加热温度最高不超过45℃，并持续至电热毯湿度下降到螨虫不能生存的湿度50%以下，然后逐步降低温度至36℃-37℃恒温维持干燥，直至计时结束，以实现安全除螨的目的。解决目前电热毯高温除螨可能会造成用户低温烫伤或热射病的问题。开关置于升温档、保温档、睡眠档时，程序中预置了各个档位不同的温度和工作定时，这几个档位湿度不参与控制，只执行温度和时间的逻辑指令。

附图说明

图1为本申请电路结构图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明做进一步描述：

在本实施例中电热毯发热线采用双层结构，内层发热丝，外层保护丝；发热丝与保护丝之间有可熔断绝缘层。

实施例1

如图1所示，一种满足电磁兼容性要求的安全除螨电热毯控制电路，包括电源电路、单片机控制电路，触发电路、功率控制电路、双刀单掷结构的多档滑动组合开关(即k1和k1-1)、保护电路和显示电路；其中电源电路与单片机控制电路、触发电路相连；单片机控制电路与触发电路、功率控制电路相连；开关k1-1与单片机控制电路相连；开关k1与电源电路、功率控制电路和触发电路相连；显示电路与电源电路相连；电源电路经功率控制电路中的主可控硅v1和从属可控硅v2与发热元件相连，同时保护电路与电源电路相连。本实用新型具有抗连续电压干扰强且工作时不干扰其他电器、非正常工作自动断电的特点；并且在单片机中预置了除螨、升温、保温、睡眠等档位功能控制程序，不同的功能有不同的升温速率、升温限值和保温时间，特别是除螨功能是温度、除湿和时间的逻辑组合程序：除螨温度42℃-45℃（不超过人体安全接触温度45℃），同时除湿干燥至湿度小于50%，实现除螨。

市电通过开关k1接入电源电路，电源电路中包含第一电流熔断器fu、第一压敏电阻rv、第一电容c1、第一自恢复保险丝rz、第一电阻r1、第二电阻r2、第二电容c2、第一二极管d1、第二二极管d2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第一稳压管zd1、第一三端稳压器ic1；开关k1输入极2、4分别接市电l、n两极，k1输入极2对应的k1输出极1接第一电流熔断器fu的一端，k1输入极4对应的k1输出极3接保护电路中的第一热熔ft1一端；第一电容c1与第一压敏电阻rv并联后一端接第一电流熔断器fu的另一端，第一电容c1与第一压敏电阻rv并联后另一端接第一热熔ft1的另一端；第一自恢复保险丝rz一端接第一电流熔断器fu、第一电容c1、第一压敏电阻rv相连端；第一自恢复保险丝rz另一端与第一电阻r1一端相连；第二电容c2与第二电阻r2并联后一端与第一电阻r1的另一端相连；第二电容c2与第二电阻r2并联后另一端与第一二极管d1正极、第二二极管d2负极相连；第二二极管d2正极与第一电容c1、第一压敏电阻rv、第一热熔ft1相连端连接；第一稳压管zd1、第三电容c3、第四电容c4并联后第一稳压管zd1负极一端与第一二极管d1负极相连，第三电容c3、第四电容c4并联后第一稳压管zd1正极一端与第二二极管d2正极相连；第一三端稳压器ic1的输入端与第一二极管d1负极相连，第一三端稳压器ic1的接地端与第二二极管d2的正极相连；第五电容c5一端与第一三端稳压器ic1的输出端相连，第五电容c5的另一端与第一三端稳压器ic1的接地端相连。

实施例2

如图1所示，一种满足电磁兼容性要求的安全除螨电热毯控制电路包括电源电路、单片机控制电路、触发电路、功率控制电路、双刀单掷结构的多档滑动组合开关(即k1和k1-1)、保护电路、显示电路。

所述电源电路包含：第一电流熔断器fu、第一压敏电阻rv、第一电容c1、（第一压敏电阻rv与第一电容c1并联）、自恢复保险丝rz、第一电阻r1、第二电阻r2、第二电容c2、第一二极管d1、第二二极管d2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5，第一稳压管zd1、三端稳压器ic1。k1开关的2、4端分别连接市电的l与n；保护电路中的热熔ft1一端与k1的3端相连。k1开关的1端与第一电流熔断器fu一端相连；第一电容c1与第一压敏电阻rv并联后一端与第一电流熔断器fu另一端相连，第一电容c1与第一压敏电阻rv并联后另一端与热熔ft1另一端、接头②相连；自恢复保险丝rz一端与第一电流熔断器fu、第一电容c1、第一压敏电阻rv相连端相连，自恢复保险丝rz另一端与第一电阻r1一端相连；第二电容c2与第二电阻r2并联后一端与第一电阻r1另一端相连，第二电容c2与第二电阻r2并联后另一端与第一二极管d1正极、第二二极管d2负极相连；第二二极管d2正极与接头②相连；第三电容c3、第四电容c4、第一稳压管zd1并联后zd1负极一端与第一二极管d1负极、三端稳压器ic1的in端相连，第三电容c3、第四电容c4、第一稳压管zd1并联后zd1正极一端与第二二极管d2正极、三端稳压器ic1的gnd端相连；第五电容c5一端与ic1的out端相连，第五电容c5另一端与ic1的gnd端相连。电源电路完成市电交流220v到直流5v的转换，提供单片机控制电路所需电压及电流；同时电源电路通过接头①、接头②向功率控制电路、保护电路、触发电路提供电源回路；电源电路采用了第一压敏电阻rv，起到吸收高于第一压敏电阻rv限值电压的脉冲干扰，当电网中有低于第一压敏电阻rv限值电压的脉冲干扰出现时，自恢复保险丝rz会对其形成的电流进行阻挡，同时c2会对其进行吸收，从而保护电热毯电路的安全。

本实施例中单片机控制电路为可预置控制程序软件的单片机ic2、电阻r4-9、电阻第二十六电阻r26，电阻式湿度传感器r25、第一温度传感器rt。单片机ic2第8脚vss与三端稳压器ic1的gnd端相连，单片机ic2的第1脚vdd与ic1的0ut脚相连；ic2第2脚与第三电阻r3一端、第九电阻r9一端相连，ic2第3脚与电阻式湿度传感器r25一端及k1-1的第1脚相连，单片机ic2第5脚与第六电阻r6一端及k1-1的第2脚相连，ic2第6脚与第七电阻r7一端及k1-1的第3脚相连，ic2第7脚与第八电阻r8一端及k1-1的第4脚相连；ic2第4脚与第二十六电阻r26一端、第一温度传感器rt一端相连，k1-1的5-8脚都与r4一端相连，r4另一端、第二十六电阻r26另一端接ic1的out脚，电阻式湿度传感器r25另一端与r5一端相连，r5-8另一端相联后与ic1的gnd、第九电阻r9另一端、第一温度传感器rt另一端相接。k1-1开关引脚分为4组：1-8、2-7、3-6、4-5，每一组引脚连接时，对应的单片机3、5、6、7脚接收输入信号，单片机第2脚输出触发信号控制功率控制电路。除螨档位接通时即k1-1的1-8接通，单片机依据r4与电阻式湿度传感器r25相接处的分压信号即实时湿度信号、第二十六电阻r26与第一温度传感器rt相接处的分压信号即实时温度信号选择对应的控制程序执行。

本实施例中触发电路，包含二极管第五二极管d5，电阻r12-14、三极管第一三极管q1组成单片机触发信号的负半波门电路，电阻r12-14并联后一端与第一三极管q1基极、第五二极管d5负极相连，电阻r12-14并联后另一端与接头①相连；第五二极管d5正极与第一三极管q1的发射极、ic1的gnd端相连；第一三极管q1的集电极与第三二极管d3的负极、第四二极管d4正极相连。当单片机发出触发信号时，只有交流电l端为负半周的时候，第一三极管q1不导通，才允许ic2第2脚发出的触发信号通过。功率控制电路中的主可控硅v1是单向可控硅，当交流电l端由负半周转为正半周过零，第一可控硅v1导通，实现准确的过零触发。

本实施例中功率控制电路包含单向可控硅第一可控硅v1、第二可控硅v2，电阻r15-17，第二十四电阻r24，第三电阻r3、第三二极管d3、第四二极管d4，第六电容c6。第一可控硅v1阳极与内层发热丝的一端h1、第二可控硅v2阴极、第六电容c6一端相接，第一可控硅v1触发极与第四二极管d4负极相连；第三二极管d3正极与第三电阻r3一端相连；第三二极管d3的负极与第四二极管d4正极相连，第三电阻r3另一端与ic2的第2脚、第九电阻r9相连，第二可控硅v2触发极与第二十四电阻r24一端相连，电阻r15-17并联后一端与第二十四电阻r24另一端、第六电容c6另一端相连，电阻r15-17并联后的另一端与内层加热丝h2、接线头①相连，第一可控硅v1阴极与第二可控硅v2阳极相连同时与接线头②相连。只有主可控硅v1在交流电l端正半周导通后，从属可控硅v2才能在交流电l端负半周导通。

本实施例保护线路包含热熔ft1、电阻r22-23，第八二极管d8、第七二极管d7。其中第八二极管d8负极与接线头①相连，第七二极管d7负极与接线头②相连，第八二极管d8正极与第七二极管d7正极相连；第二十二电阻r22与第二十三电阻r23并联后一端与第八二极管d8正极相连，第二十二电阻r22与第二十三电阻r23并联后另一端与外层保护丝相连。热熔ft1实际安装位置需紧夹在第二十二电阻r22与第二十三电阻r23之间，热熔ft1一端与k1第3端相连，热熔ft1另一端与接头②相连。当电热毯发热线内层发热丝与外层保护丝短接后，第二十二电阻r22与第二十三电阻r23会在短时间内通过220v交流电，电阻发热从而使得热熔ft1断开。

本实施例的显示电路包含二极管d6、电阻r18-21、发光二极管led1。d6正极与连接头①相连；电阻r18-21并联后一端与d6负极相连，电阻r18-21并联后另一端与第一发光二极管led1正极相连；第一发光二极管led1负极与接线头②相连。当k1闭合后电热毯电路接通电源，第一发光二极管led1发光进行工作状态指示。

综上仅为本实用新型的实施例，并非用来限定此实用新型的实施范围，即凡依本实用新型申请专利的范围内容所做的等效变化及修饰，皆应属于本实用新型的技术范畴。