專利名稱：全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置中，通常采用由電源變壓器和全 波橋式整流器共同組成的整流電路給單片機(jī)供電，因此連接單片機(jī)的溫度傳 感器、防溢傳感器和防干燒傳感器工作時均帶弱電，較為安全。然而目前少 數(shù)全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置中，單片機(jī)由于需要直接驅(qū)動可控硅來控 制電熱元件和電機(jī)，故往往藉由無變壓器降壓整流電源電路進(jìn)行供電。由于 電源電路中無變壓器，無法對交流電進(jìn)行有效的隔離，因此這類全自動豆?jié){ 機(jī)無源隔離傳感裝置中，溫度傳感器、防溢傳感器和防干燒傳感器工作時其 傳感頭上均帶有強(qiáng)電，很不安全。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型目的是提供一種可對交流電進(jìn)行有效隔離，工作安全的全 自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置。
本實用新型的技術(shù)方案是 一種全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置，包括 藉由無變壓器降壓整流電源電路供電的單片機(jī)，及連接該單片機(jī)的溫度傳感 器、防溢傳感器和防干燒傳感器；所述溫度傳感器、防溢傳感器和防干燒傳 感器均為無源交流電隔離傳感器。
本實用新型中所述防溢傳感器包括防溢電極和變壓器，該變壓器由兩個 相互耦合關(guān)聯(lián)的電感線圈和組成，其中一個電感線圈的兩端連接防溢電極， 而另一個電感線圈的上端接單片機(jī)的I/O 口，下端經(jīng)分壓電阻接地，該分壓 電阻的非接地端接入單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器端口。并且該分壓電阻的非接地端 可進(jìn)一步經(jīng)由整流二極管、負(fù)載電阻和濾波電容共同連接而成的半波整流濾 波電路接入單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器端口。
本實用新型中所述防干燒傳感器包括防干燒電極和變壓器，該變壓器由 兩個相互耦合關(guān)聯(lián)的電感線圈和組成，其中一個電感線圈的兩端連接防干燒 電極，而另一個電感線圈的上端接單片機(jī)的I/O 口，下端經(jīng)分壓電阻接地， 該分壓電阻的非接地端接入單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器端口。并且所述分壓電阻的 非接地端進(jìn)一步經(jīng)由整流二極管、負(fù)載電阻和濾波電容共同連接而成的半波整流濾波電路接入單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器端口。
本實用新型中所述溫度傳感器包括熱敏電阻和變壓器，該變壓器由兩個 相互耦合關(guān)聯(lián)的電感線圈和組成，其中一個電感線圈的兩端連接熱敏電阻， 而另一個電感線圈的上端接單片機(jī)的I/O 口，下端經(jīng)一分壓電阻接地，該分 壓電阻的非接地端則接入單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器端口。并且所述分壓電阻的非 接地端進(jìn)一步經(jīng)由三極管、負(fù)載電阻、整流二極管和濾波電容共同連接而成 的運算放大電路接入單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器端口。
本實用新型中所述無變壓器降壓整流電源電路為電阻降壓式電源電路 或者阻容降壓式電源電路。當(dāng)然為了進(jìn)一步簡化電路結(jié)構(gòu)，節(jié)約成本，本實 用新型中的無變壓器降壓整流電源電路優(yōu)選電阻降壓式電源電路，且該電阻 降壓式電源電路由整流二極管，穩(wěn)壓二極管、濾波電容和至少一個降壓電阻 共同連接而成；所述整流二極管的負(fù)極經(jīng)降壓電阻接交流電源的一個輸入 端，而整流二極管的正極與穩(wěn)壓二極管的正極連接后一起接入單片機(jī)的一個 1/0口；濾波電容并聯(lián)在穩(wěn)壓二極管兩端，而穩(wěn)壓二極管的負(fù)極連接交流電 源的另一輸入端后一起接入單片機(jī)的另一個I/O 口。
本實用新型優(yōu)點是
1.本實用新型全自動豆槳機(jī)無源隔離傳感裝置中，由于三個傳感器均 采用了變壓器對交流電進(jìn)行隔離，使得防溢電極、防干燒電極和熱敏電阻這 三個傳感頭在工作時本身均不帶電，因而消除了本實用新型在電源電路中未 采用變壓器而帶來的風(fēng)險，進(jìn)一步提髙了產(chǎn)品安全性。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述


圖1為本實用新型全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置的原理圖。
具體實施方式
實施例結(jié)合
圖1所示為本實用新型全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置的 一種具體實施方式
它包括交流電源、電阻降壓式電源電路21、單片機(jī)U1、 傳感控制單元22、加熱控制單元和電機(jī)控制單元。
所述交流電源為220V市電，其一個輸入端AC1接火線；而另一輸入端 AC2接零線，電位為0V,也為接地端。且本實施例中所述交流電源的輸入 端AC1和AC2間連接有電容Cl。所述電阻降壓式電源電路21由兩個降壓電阻R1和R2，整流二極管D1， 穩(wěn)壓二極管DW1和濾波電容CD1共同連接而成。所述整流二極管Dl的負(fù) 極經(jīng)降壓電阻Rl和R2接交流電源輸入端AC1，而整流二極管Dl的正極與 穩(wěn)壓二極管DW1的正極連接后一起接入單片機(jī)的I/O 口 1,作為單片機(jī)直 流供電電源的正極。濾波電容CD1并聯(lián)在穩(wěn)壓二極管DW1兩端，而穩(wěn)壓二 極管DW1的負(fù)極連接交流電源輸入端AC2后一起接入單片機(jī)的I/O 口 20， 作為單片機(jī)直流供電電源的負(fù)極。本實施例中交流電源經(jīng)降壓電阻Rl和R2
降壓，整流二極管D1半波整流、穩(wěn)壓二極管DW1穩(wěn)壓和濾波電容CD1濾 波后提供一個5V的電源給單片機(jī)Ul使用。
所述傳感控制單元由溫度傳感器、防溢傳感器和防干燒傳感器共同組 成。且所述溫度傳感器、防溢傳感器和防干燒傳感器均為無源交流電隔離傳 感器，具體如下
防溢傳感器的主體是一個變壓器Tl,該變壓器Tl由兩個相互耦合關(guān)聯(lián) 的電感線圈Ll和L2組成，其中電感線圈Ll的兩端連接防溢電極F，而電 感線圈L2的上端接單片機(jī)Ul的I/O 口 5，下端則經(jīng)分壓電阻R16接地， 該分壓電阻R16的非接地端則經(jīng)由整流二極管D2、負(fù)載電阻R15和濾波電 容C4共同連接而成的半波整流濾波電路接入單片機(jī)Ul的A/D轉(zhuǎn)換器端口
該防溢傳感器的工作原理如下單片機(jī)U1的1/0 口 5提供一交流信號 在電感線圈L2 —端的回路中，而防溢電極F可等效成接入電感線圈Ll 一 端的阻抗，該阻抗將被反射在電感線圈L2上。當(dāng)防溢電極F利用液體回路 形成電阻后使得電感線圈Ll上的阻抗下降，反射在電感線圈L2上的阻抗 也隨之下降，體現(xiàn)在分壓電阻R16上的信號壓降隨之升髙，該信號壓降經(jīng)整 流后輸入單片機(jī)Ul的A/D轉(zhuǎn)換器端口 16轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
所述防干燒傳感器的主體是一個變壓器T2,該變壓器T2由兩個相互耦 合關(guān)聯(lián)的電感線圈L3和L4組成，其中電感線圈L4的兩端連接防干燒電極 G，而電感線圈L3的上端接單片機(jī)Ul的I/O 口 5，下端則經(jīng)分壓電阻R14 接地，該分壓電阻R14的非接地端則由整流二極管D3、負(fù)載電阻R13和濾 波電容C5共同連接而成的半波整流濾波電路接入單片機(jī)Ul的A/D轉(zhuǎn)換器 端口 15。該防干燒傳感器的工作原理如下單片機(jī)U1的1/0 口 5提供一交流信 號在電感線圈L3 —端的回路中，而防干燒電極G可等效成接入電感線圈 L4一端的阻抗，該阻抗將被反射在電感線圈L3上。當(dāng)防干燒電極G利用 液體回路形成電阻后使得電感線圈L4上的阻抗下降，反射在電感線圈L3 上的阻抗也隨之下降，體現(xiàn)在分壓電阻R14上的信號壓降隨之升髙，該信號 壓降經(jīng)整流后輸入單片機(jī)Ul的A/D轉(zhuǎn)換器端口 15轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
所述溫度傳感器的主體是一個變壓器T3,該變壓器T2由兩個相互耦合 關(guān)聯(lián)的電感線圈L5和L6組成，其中電感線圈L6的兩端連接熱敏電阻H, 而電感線圈L5的上端接單片機(jī)Ul的I/O 口 5,下端則經(jīng)一分壓電阻R12 接地，該分壓電阻R12的非接地端則經(jīng)由三極管U2A、負(fù)載電阻Rll、整 流二極管D4和濾波電容C6共同連接而成的運算放大電路接入單片機(jī)U1的 A/D轉(zhuǎn)換器端口 14。
該溫度傳感器的工作原理如下單片機(jī)Ul的I/O 口 5提供一交流信號 在電感線圈L5 —端的回路中，而熱敏電阻H可等效成接入電感線圈L4 一 端的阻抗，該阻抗將被反射在電感線圈L6上。當(dāng)液體溫度的變化導(dǎo)致熱敏 電阻H的阻值變化后，反射在電感線圈L6上的阻抗也隨之變化，體現(xiàn)在分 壓電阻R12上的信號壓降隨之變化，該信號壓降經(jīng)放大后輸入單片機(jī)Ul的 A/D轉(zhuǎn)換器端口 14轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
相比傳統(tǒng)的傳感器控制電路，本實用新型中由于上述三個傳感器均借助 變壓器的兩個耦合的電感線圈傳遞交流壓降信號，對交流電進(jìn)行隔離，因此 使得防溢電極、防干燒電極和熱敏電阻這三個傳感頭在工作時本身均不帶 電，消除了本實用新型在電源電路中未采用變壓器而帶來的風(fēng)險，進(jìn)一步提 髙了產(chǎn)品安全性。
本實施例中所述加熱控制單元由第一可控硅串聯(lián)驅(qū)動電路和加熱元件 R17構(gòu)成，加熱元件R17在該電原理圖中等效為一個發(fā)熱電阻。所述第一可 控硅串聯(lián)驅(qū)動電路由兩個主控可控硅TR3和TR1、 一個前級可控硅TR4， 電阻R7、電阻R8共同構(gòu)成；其中主控可控硅TR3和TR1串聯(lián)連接，具體 是主控可控硅TR3的第一主電極接主控可控硅TR1的第一主電極，同時主 控可控硅TR3的第二主電極接交流電源輸入端AC2，而主控可控硅TR1的 第二主電極接加熱元件R17的一端，而加熱元件R17的另一端接交流電源輸入端AC1。單片機(jī)Ul的一個I/O 口 12經(jīng)電阻R7接前級可控硅TR4的 控制極，前級可控硅TR4的第二主電極接主控可控硅TR3的控制極，而第 一主電極經(jīng)電阻R8接主控可控硅TR1的控制極。 該第一可控硅串聯(lián)驅(qū)動電路的工作原理如下
當(dāng)單片機(jī)Ul的I/O 口 12的輸出電壓為0V時，TR1、 TR3、 TR4關(guān)閉。 當(dāng)單片機(jī)Ul的I/O 口 12的輸出電壓為-5V時，主控可控硅TR3與前 級可控硅TR4開啟，而前級可控硅TR4開啟后形成TR1控制極電流，使得 主控可控硅TR1也開啟，從而接通加熱元件R17的交流電源供電回路，使 加熱元件R17正常工作。并且可控硅TR1、 TR3和TR4均可通過單片機(jī)Ul 輸出信號調(diào)整導(dǎo)通角，從而實現(xiàn)加熱功率的無級調(diào)控，尤其能夠在煮豆?jié){時 實現(xiàn)文火連續(xù)熬煮，充分分解蛋白質(zhì)的效果，且不會造成糊加熱元件及豆?jié){ 燒焦現(xiàn)象。
當(dāng)然使用第一可控硅串聯(lián)驅(qū)動電路還能夠?qū)崿F(xiàn)加熱元件R17的雙級保 護(hù)，具體如下
若設(shè)主控可控硅TR3失控(擊穿)，則當(dāng)單片機(jī)Ul的I/O 口 12的輸出 電壓為0V時，前級可控硅TR4依舊無法導(dǎo)通，使得主控可控硅TR1的控 制極電流為零，TR1關(guān)閉加熱元件R17的交流電源供電回路。
若設(shè)主控可控硅TR1失控(或擊穿)，則當(dāng)單片機(jī)Ul的I/O 口 12的輸 出電壓為0V時，則由于主控可控硅TR3和前級可控硅TR4的控制極電流 為零，兩者關(guān)閉加熱元件R17的交流電源供電回路。
由此可見采用上述第一可控硅串聯(lián)驅(qū)動電路，即使主控可控硅TR1或 TR3中某一個失控或擊穿，則當(dāng)單片機(jī)Ul的I/O 口 12的輸出電壓為0V時 依舊能夠切斷加熱元件R17的交流電源供電回路，故能夠保證該全自動豆?jié){ 機(jī)控制電路的工作安全性和可靠性。
可控硅電機(jī)控制單元由第二可控硅串聯(lián)驅(qū)動電路和電機(jī)構(gòu)成，其中所述 第二可控硅串聯(lián)驅(qū)動電路由兩個主控可控硅TR3和TR2、 一個前級可控硅 TR5,電阻R9、電阻R10共同構(gòu)成；其中主控可控硅TR3和TR2串聯(lián)連接， 具體是主控可控硅TR3的第一主電極接主控可控硅TR2的第一主電極，同 時主控可控硅TR3的第二主電極接交流電源輸入端AC2，而主控可控硅TR2 的第二主電極接電機(jī)M1的一端，而電機(jī)M1的另一端接交流電源的輸入端AC1。單片機(jī)Ul的一個I/O 口 19經(jīng)電阻R9接前級可控硅TR5的控制極， 前級可控硅TR5的第二主電極接主控可控硅TR3的控制極，而第一主電極 經(jīng)電阻R10接主控可控硅TR2的控制極。同樣的，可控硅TR2、 TR3和TR5 能夠通過單片機(jī)Ul輸出信號調(diào)整導(dǎo)通角，從而實現(xiàn)電機(jī)Ml的無級調(diào)速， 提高打漿質(zhì)量，且有利于電機(jī)的"軟啟動"和"軟關(guān)閉"，延長電機(jī)壽命。 并且所述第二可控硅串聯(lián)驅(qū)動電路與第一可控硅串聯(lián)驅(qū)動電路一樣還能夠 實現(xiàn)電機(jī)Ml的雙級保護(hù)，保證該全自動豆?jié){機(jī)控制電路的工作安全性和可 靠性，其具體原理同第一可控硅串聯(lián)驅(qū)動電路，不再多述。
并且本實施例中所述第一可控硅串聯(lián)驅(qū)動電路與第二可控硅串聯(lián)驅(qū)動 電路進(jìn)一步共用一個主控可控硅TR3,該主控可控硅TR3相當(dāng)于兩路可控 硅串聯(lián)驅(qū)動電路的總開關(guān)，不僅起到了同時實現(xiàn)加熱元件R17和電機(jī)Ml雙 級保護(hù)的功能，也節(jié)省了成本。
本實施例全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置的工作過程是，接通交流電源 后，電阻降壓式電源電路21向單片機(jī)Ul供電，防干燒傳感器對水位進(jìn)行測 量，并將測得信號經(jīng)A/D輸入端16加至單片機(jī)U1，若水位正常，則單片機(jī) Ul繼續(xù)工作(若水位不正常則單片機(jī)Ul停止發(fā)出后續(xù)工作信號)，同時溫 度傳感器對水溫進(jìn)行測量，若低于標(biāo)準(zhǔn)要求溫度，則通過A/D輸入端口 14 給單片機(jī)U1—個信號，并由單片機(jī)U1的I/O 口 12輸出一低電平-5V驅(qū)動 主控可控硅TR1和TR3開啟，接通加熱元件R17的交流電源供電回路。當(dāng) 溫度加熱達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求時，單片機(jī)U1的1/0 口 19輸出低電平-5V,驅(qū)動主 控可控硅TR3和TR2開啟，接通電機(jī)M1開始打漿。當(dāng)電機(jī)M1工作到額 定時間后單片機(jī)Ul的I/O 口 19輸出高電平0V，將電機(jī)Ml的供電電路切 斷，然后防溢傳感器開始檢測水位上溢信號，并將測得信號經(jīng)A/D輸入端 15加至單片機(jī)U1，若水位未上溢，則單片機(jī)Ul的I/O 口 12再次輸出低電 平-5V驅(qū)動加熱元件R17對豆?jié){進(jìn)行加熱煮沸，當(dāng)豆?jié){煮沸達(dá)到額定時間后， 單片機(jī)Ul的I/O 口 12發(fā)出高電平0V，切斷加熱元件R17電源。豆?jié){在煮 沸過程中發(fā)生溢出時，溢出傳感器若測得水位上溢信號，將發(fā)出信號推動單 片機(jī)Ul輸出控制信號控制可控硅導(dǎo)通角來減小加熱元件R17輸出功率，而 非完全關(guān)閉加熱元件R17,防止溢出，待溢出停止后繼續(xù)提高加熱元件R17 功率加熱。當(dāng)然本實用新型全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置在具體工作時主要通 過固化在單片機(jī)Ul中的控制程序?qū)Χ節(jié){的加工過程實施智能程序控制，規(guī)
范豆?jié){打漿時的水溫和煮沸時間，使制成品的質(zhì)量好口感佳。至于單片機(jī)
Ul中的控制程序?qū)τ诒绢I(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員來說易于實現(xiàn)，本實用新型不再多述。
權(quán)利要求1. 一種全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置，包括藉由無變壓器降壓整流電源電路供電的單片機(jī)(U1)，及連接該單片機(jī)(U1)的溫度傳感器、防溢傳感器和防干燒傳感器；其特征在于所述溫度傳感器、防溢傳感器和防干燒傳感器均為無源交流電隔離傳感器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置，其特征在 于所述防溢傳感器包括防溢電極(F)和變壓器(Tl)，該變壓器(Tl)由 兩個相互耦合關(guān)聯(lián)的電感線圈(Ll)和(L2)組成，其中電感線圈(Ll) 的兩端連接防溢電極(F)，而電感線圈(L2)的上端接單片機(jī)(Ul)的I/O 口 (5)，下端經(jīng)分壓電阻(R16)接地，該分壓電阻(R16)的非接地端接 入單片機(jī)(Ul)的A/D轉(zhuǎn)換器端口 (16)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置，其特征在 于所述分壓電阻(R16)的非接地端經(jīng)由整流二極管(D2)、負(fù)載電阻(R15) 和濾波電容(C4)共同連接而成的半波整流濾波電路接入單片機(jī)(Ul)的 A/D轉(zhuǎn)換器端口 (16)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置，其特征在 于所述防干燒傳感器包括防干燒電極(G)和變壓器(T2)，該變壓器(T2) 由兩個相互耦合關(guān)聯(lián)的電感線圈(L3)和(L4)組成，其中電感線圈(L4) 的兩端連接防干燒電極(G),而電感線圈(L3)的上端接單片機(jī)(Ul)的 I/O 口 (5)，下端經(jīng)分壓電阻(R14)接地，該分壓電阻(R14)的非接地端 接入單片機(jī)(Ul)的A/D轉(zhuǎn)換器端口 (15)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的全自動豆槳機(jī)無源隔離傳感裝置，其特征在 于所述分壓電阻(R14)的非接地端經(jīng)由整流二極管(D3)、負(fù)載電阻(R13) 和濾波電容(C5)共同連接而成的半波整流濾波電路接入單片機(jī)(Ul)的 A/D轉(zhuǎn)換器端口 (15)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動豆槳機(jī)無源隔離傳感裝置，其特征在 于所述溫度傳感器包括熱敏電阻(H)和變壓器(T3),該變壓器(T2)由 兩個相互耦合關(guān)聯(lián)的電感線圈(L5)和(L6)組成，其中電感線圈(L6) 的兩端連接熱敏電阻(H)，而電感線圈(L5)的上端接單片機(jī)(Ul)的I/O 口 (5),下端經(jīng)一分壓電阻(R12)接地，該分壓電阻(R12)的非接地端 則接入單片機(jī)(Ul)的A/D轉(zhuǎn)換器端口 (14)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置，其特征在 于所述分壓電阻(R12)的非接地端經(jīng)由三極管(U2A)、負(fù)載電阻(Rll)、 整流二極管(D4)和濾波電容(C6)共同連接而成的運算放大電路接入單 片機(jī)(Ul)的A/D轉(zhuǎn)換器端口 (14)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置，其特征在 于所述無變壓器降壓整流電源電路為電阻降壓式電源電路(21)或者阻容降 壓式電源電路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的全自動豆槳機(jī)無源隔離傳感裝置，其特征在 于所述無變壓器降壓整流電源電路為電阻降壓式電源電路(21),該電阻降 壓式電源電路(21)由整流二極管(Dl)，穩(wěn)壓二極管(DW1)、濾波電容(CD1)和至少一個降壓電阻共同連接而成；所述整流二極管(Dl)的負(fù)極 經(jīng)降壓電阻接交流電源的一個輸入端(AC1)，而整流二極管(Dl)的正極 與穩(wěn)壓二極管(DW1)的正極連接后一起接入單片機(jī)的一個I/O 口 (1);濾 波電容(CD1)并聯(lián)在穩(wěn)壓二極管(DW1)兩端，而穩(wěn)壓二極管(DW1)的 負(fù)極連接交流電源的另一輸入端(AC2)后一起接入單片機(jī)(Ul)的另一個 I/O 口 (20)。
專利摘要本實用新型公開了一種全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置，包括藉由無變壓器降壓整流電源電路供電的單片機(jī)，及連接該單片機(jī)的溫度傳感器、防溢傳感器和防干燒傳感器；所述溫度傳感器、防溢傳感器和防干燒傳感器均為無源交流電隔離傳感器。本實用新型全自動豆?jié){機(jī)無源隔離傳感裝置中，由于三個傳感器均采用了變壓器對交流電進(jìn)行隔離，使得防溢電極、防干燒電極和熱敏電阻這三個傳感頭在工作時本身均不帶電，因而消除了本實用新型在電源電路中未采用變壓器而帶來的風(fēng)險，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品安全性。
文檔編號A47J31/00GK201256883SQ20082018596
公開日2009年6月17日 申請日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月3日
發(fā)明者倪祖根 申請人:金萊克電氣股份有限公司