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隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，單片機在家用電器中的應(yīng)用越來越廣泛。單片機需要根據(jù)一定的控制規(guī)律控制家用電器中的一些功率部件工作。這些部件是實現(xiàn)家用電器功能的重要部件。例如洗衣機中的洗滌電機和脫水電機；電熱爐中的加熱元件(硅碳棒或電熱絲等)；電冰箱和空調(diào)器中的壓縮電機；在微波爐中的磁控管；在電磁爐中的變換電路，在半導(dǎo)體冰箱中的熱電堆管等。單片機是微電子器件，它的輸入信號功率很小，要直接驅(qū)動大功率部件是不可能的，要實現(xiàn)其控制作用，需要中間的變換電路，這種電路就是中間驅(qū)動電路接口。本文主要介紹常用的單片機電機驅(qū)動電路接口。
電機的控制是家用電器中一種普遍的應(yīng)用技術(shù)，用單片機去控制家用電器中的電機，使之具有一定的狀態(tài)和性能，必須有適當?shù)慕涌陔娐贰Ｒ环矫�，電機是大功率執(zhí)行元件，另一方面，它是感性負載。在家電的控制中，應(yīng)給予考慮。例如洗衣機和電冰箱及空調(diào)器等家用電器中都是由電機拖動工作，而且這些電機的工作狀態(tài)是不一樣的�？照{(diào)器和電冰箱的電機用于帶動壓縮機工作，所以它工作在間歇狀態(tài)；洗衣機中的電機則工作在正反轉(zhuǎn)狀態(tài)；而電風扇的電機則工作在長期運行工作狀態(tài)或調(diào)速工作狀態(tài)。要用單片機進行控制必須采用不同的驅(qū)動電路和接口電路。
1 電機控制的基本元件和電路
1.1 雙向光電耦合器
雙向光電耦合器和一般光電耦合器不同。一般光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成，所以輸出級光敏三極管中的電流是單向的。
在雙向光電耦合器中，輸入級是發(fā)光二極管，輸出級是光敏雙向管，在導(dǎo)通時，流過的雙向電流達100毫安，壓降小于3伏，導(dǎo)通時最小維持電流為100微安。在截止時，其阻斷電壓為直流250伏，當維持電流小于100微安時，雙向管從導(dǎo)通變?yōu)榻刂�。當阻斷電壓大�?50伏，或發(fā)光二極管發(fā)光時，則雙向管導(dǎo)通。為了降低雙向光電耦合器的誤觸發(fā)率，通常在光電耦合器的輸出端加阻容吸收電路。雙向光電耦合器又稱為雙向晶閘管驅(qū)動器，專門用于驅(qū)動雙向晶閘管。類型有過零觸發(fā)耦合器(例如MOC3030等)和非過零觸發(fā)耦合器(例如MOC3009)兩種。
1.2 固態(tài)繼電器SSR
固態(tài)繼電器是電子繼電器，它有兩個輸入端和兩個輸出端，輸入端和輸出端之間有光電隔離，并且是過零開關(guān)輸出。其特點是：無運動部件，所以無振動，無沖擊噪聲；開關(guān)速度快，通常小于10微秒；不會產(chǎn)生抖動輸出；在半個周期內(nèi)有鎖存功能；靈敏度高；可直接由TTL或CMOS邏輯控制，輸出間的電容小等。經(jīng)常用于微機控制的接口電路中。
1.3 感性負載控制電路
電路如圖1所示。在控制電路中用了兩個雙向光電耦合器。因為每個雙向光電耦合器只能耐250伏的直流電壓，不能直接用在220伏的交流電路中(其峰值電壓為311伏)。圖中R2和R3是平衡電阻，其作用是使兩個光電耦合器分得相同的電壓。R4是限流電阻。R4的選取可按下式選擇。
R4=Vpr/1.2。Vpr是加在MOC3011上的峰值電壓，圖中R4的阻值取180歐姆�！ �
由于感性負載電流和電壓不同相，所以其電壓的變化率就升高，由此容易引起誤觸發(fā)。為了減小電壓的變化率，常在電路中加RC阻容吸收環(huán)節(jié)，圖1中的阻容吸收電路由R5和C1組成。取值由Itg(雙向可控硅控制極的觸發(fā)電流)確定。
如果雙向可控硅所控制的是電阻性負載，可以不用RC阻容吸收電路。
2 單片機的電機驅(qū)動接口電路
大功率驅(qū)動部件——電機，在家用電器中一般有兩種工作方式，一種是開關(guān)控制方式；另一種是調(diào)壓控制方式。前者用于起停壓縮機及洗滌電機等。后者用于電風扇等的調(diào)速控制。
2.1 開關(guān)控制方式的電機驅(qū)動接口
電路如圖2所示。圖中所示有兩個部分。上面部分是直接邏輯電平耦合電路接口，下面部分是光電耦合電路接口。在直接耦合電路中，電路是由三極管Q1，雙向可控硅TR1和電機M1等組成，其中雙向可控硅TR1是工作在第二、第三象限，其門極的觸發(fā)信號為負電壓。即當三極管Q1導(dǎo)通后觸發(fā)雙向可控硅TR1使之導(dǎo)通，而當Q1截止時，TR1也截止。其工作過程是：當單片機的A口I/O輸出為低電平時，三極管Q1截止，此時雙向可控硅TR1沒有被觸發(fā)也處于截止狀態(tài)，壓縮機等電機就不工作；當單片機的A口I/O輸出為高電平時，Q1導(dǎo)通，TR1被觸發(fā)導(dǎo)通，壓縮機開始工作。在光電耦合電路接口中，驅(qū)動電路由雙向光電耦合器OC1(MOC3081)和雙向可控硅TR2和電機M2等元件組成，其工作過程如下：當B口I/O輸出為高電平時，發(fā)光二極管不亮，TR2截止，電機M2就不工作，反之，當B口I/O輸出為低電平時，發(fā)光二極管發(fā)光，可控硅TR2被觸發(fā)導(dǎo)通，驅(qū)動電機M2工作�！ �
2.2 調(diào)壓控制方式的電機驅(qū)動接口
在有些家用電器中，需要對電機進行調(diào)速，此時可利用圖3所示的驅(qū)動控制電路實現(xiàn)。圖3中有兩個不同的接口電路，它的結(jié)構(gòu)是類同的。只是電機部分的電路不同，這些電路的工作還需要電源過零信號同步。電源過零信號可以從電源變壓器低壓端整流后取得。圖中A口I/O是單相電容電機調(diào)速控制電路。其電路由OC1(MOC3021)，TR1和電機M1組成，在過零信號同步作用下，A口I/O線輸出100Hz的移相信號，正脈沖使雙向耦合管中的發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，進而觸發(fā)TR1，隨著移相角不同，TR1的導(dǎo)通情況就不同，電機M1上得到的電壓就不同，所以它的速度也就不同。從而達到了調(diào)速的目的。
B I/O和A I/O相似。區(qū)別在于電機部分，電容C4是電機的啟動電容，當TR2導(dǎo)通時，電機M2的工作電流很大，在R7上形成較大的壓降，從而觸發(fā)TR3導(dǎo)通，C4和啟動繞組有電流，電機啟動。當轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時，工作電流下降，從而使R7上的電壓降變小，TR3不導(dǎo)通，C4和啟動繞組斷開。電機此后進入正常工作狀態(tài)。圖中的C5和R8是阻容吸收電路，用于抑制TR3的電壓速度變化率。
總之，在家用電器的控制方面，現(xiàn)在越來越趨向于小型化和智能化，要實現(xiàn)這種功能，微型計算機起了一個很重要的作用。應(yīng)該說，單片機在家用電器的控制方面有著廣泛的應(yīng)用。如何利用單片機等小功率的器件去控制大功率器件十分重要。
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