雙運(yùn)算放大器

· 共模抑制比高·共模輸入范圍寬

· 補(bǔ)償簡(jiǎn)單·工作穩(wěn)定

紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座的比較電路負(fù)責(zé)對(duì)采樣到的待機(jī)波形和工作波形進(jìn)行對(duì)比判斷，是開(kāi)關(guān)插座能夠完成自動(dòng)關(guān)斷功能的關(guān)鍵電路，其電路原理圖的設(shè)計(jì)如圖3所示。

從電路圖中可以看出LM358放大器是比較電路的核心器件，LM358是適合于電池供電的低功耗器件，有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益的、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器。兩片LM358配合使用就能夠?qū)⑤斎刖€圈的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙極性的電壓信號(hào)輸出，可以用于單片機(jī)控制的存儲(chǔ)器中待機(jī)波形與實(shí)時(shí)采樣波形數(shù)據(jù)的比較辨別。

為驗(yàn)證比較電路設(shè)計(jì)的實(shí)際效果，從線圈匝數(shù)為O.5匝的半成品中隨機(jī)抽取50個(gè)試件進(jìn)行測(cè)試。

紅外遙控節(jié)能開(kāi)關(guān)插座1.4 開(kāi)關(guān)插頭電路的EMC設(shè)計(jì)

歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)產(chǎn)品電磁兼容的要求普遍較高，為滿足出口紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座的需要，其開(kāi)關(guān)插頭電路設(shè)計(jì)有抑制電磁干擾電路。開(kāi)關(guān)插頭電路中的抑制電磁干擾部分采用共模電感和電容串聯(lián)方式構(gòu)成噪聲濾波器電路，如圖4所示，C8、La和C9、Lb組成的兩組低通濾波器，可以使線路上的電磁干擾信號(hào)被控制在規(guī)定水平。該噪聲濾波器能有效地抑制外部電網(wǎng)電磁干擾信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)插座進(jìn)入負(fù)載電視機(jī)，增強(qiáng)電視機(jī)的收視效果，也能衰減負(fù)載電視機(jī)產(chǎn)生的電磁干擾信號(hào)污染外部電網(wǎng)，滿足了紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座的EMC設(shè)計(jì)初衷。

紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座控制軟件的設(shè)計(jì)既充分考慮了軟件的實(shí)用性，又兼顧了代碼的可靠性，進(jìn)行了系統(tǒng)的三方測(cè)試。軟件設(shè)計(jì)整體上可分為系統(tǒng)管理主程序、系統(tǒng)調(diào)用子程序、上電自檢子程序、檢測(cè)過(guò)程子程序、自動(dòng)斷電子程序、延時(shí)子程序、報(bào)警子程序和系統(tǒng)保護(hù)子程序等部分。

紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座在第一次使用時(shí)，需要進(jìn)行開(kāi)機(jī)上電自檢測(cè)，首先應(yīng)把電視機(jī)電源插頭插到開(kāi)關(guān)插座上，再把紅外開(kāi)關(guān)插座插入外部電源插座，然后用遙控器把電視機(jī)置于待機(jī)狀態(tài)下。此時(shí)紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座將以指示燈閃爍表示系統(tǒng)的上電自檢過(guò)程，軟件流程如圖5(a)所示。此時(shí)，開(kāi)關(guān)插座將對(duì)電視機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)下的波形進(jìn)行采樣、辨別和存儲(chǔ)。指示燈閃爍期間檢測(cè)電路對(duì)待機(jī)波形進(jìn)行采樣;如果連續(xù)五個(gè)周期的采樣波形完全相同，則以指示燈的閃爍結(jié)束來(lái)標(biāo)識(shí)完成了對(duì)待機(jī)波形的辨別;指示燈處于常亮狀態(tài)后，單片機(jī)將此波形記錄為電視機(jī)的待機(jī)波形。然后等待一段時(shí)間，如果負(fù)載電視機(jī)始終沒(méi)有處于工作狀態(tài)，則系統(tǒng)檢測(cè)到的波形與存儲(chǔ)器中的波形一致，關(guān)斷電路就切斷外部電源。

電視機(jī)和紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座的遙控器實(shí)現(xiàn)了相互兼容，用戶可以用電視遙控器先將開(kāi)關(guān)插座打開(kāi)，再用遙控器打開(kāi)電視機(jī)。當(dāng)電視機(jī)處于正常開(kāi)機(jī)狀態(tài)時(shí)，圖像、聲音等視聽(tīng)功能被同時(shí)打開(kāi)，使得電視機(jī)功耗增大，此時(shí)檢測(cè)電路監(jiān)測(cè)到的波形與記錄在存儲(chǔ)器中的待機(jī)波形差距較大，此刻系統(tǒng)管理主程序、系統(tǒng)調(diào)用子程序、檢測(cè)過(guò)程子程序、報(bào)警子程序和系統(tǒng)保護(hù)子程序都在正常運(yùn)行，保證了電視機(jī)在這種情況下不會(huì)發(fā)生自動(dòng)關(guān)機(jī)現(xiàn)象。用戶可以正常收看電視節(jié)目，這也是節(jié)能開(kāi)關(guān)插座所必須具備的基本功能。

用戶將電視機(jī)用遙控器關(guān)閉，使電視機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)后，自動(dòng)斷電子程序開(kāi)始運(yùn)行，其流程圖如圖5(b)所示，當(dāng)檢測(cè)到此刻的波形正好與存儲(chǔ)器中記錄的待機(jī)波形一致時(shí)，單片機(jī)就會(huì)控制切斷電源，保證用戶使用結(jié)束后能將電視機(jī)徹底關(guān)機(jī)，從而達(dá)到節(jié)約待機(jī)能耗的目的。

用戶在以后的使用中，如果沒(méi)有將電視機(jī)插頭從紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座中拔出，沒(méi)有將紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座從電源處拔出，就可自動(dòng)完成待機(jī)狀態(tài)的關(guān)斷，最大限度地節(jié)約電視機(jī)的待機(jī)能耗。

紅外遙控節(jié)能開(kāi)關(guān)插座3.1 白盒測(cè)試

從智能開(kāi)關(guān)插座的工作原理可知，檢測(cè)電路能否采樣到良好的待機(jī)波形，是紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座設(shè)計(jì)是否成功的前提;比較電路能否明顯辨別待機(jī)狀態(tài)和工作狀態(tài)的波形，是紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座能否實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)斷的基礎(chǔ)。可見(jiàn)檢測(cè)電路和比較電路就是自動(dòng)開(kāi)關(guān)插座的關(guān)鍵電路，白盒測(cè)試就是要針對(duì)這兩個(gè)電路進(jìn)行試驗(yàn)。

首先在測(cè)試架上對(duì)電路板進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試合格后從中隨機(jī)選取1 000個(gè)電路板作為白盒測(cè)試的樣本，對(duì)檢測(cè)電路的白盒測(cè)試，其結(jié)果分為采到和沒(méi)采到待機(jī)波形兩種情況，而采樣到待機(jī)波形又分為波形良好和波形有失真兩種情況，具體的測(cè)試數(shù)據(jù)如表3所示。

對(duì)于通過(guò)上一步白盒測(cè)試的半成品，再?gòu)闹谐槿?73試件，對(duì)比較電路進(jìn)行白盒測(cè)試，得到如表4所示的數(shù)據(jù)。從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知，紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座半成品的白盒測(cè)試合格率為98.66%，所以該批次達(dá)到了量產(chǎn)要求。

紅外遙控節(jié)能開(kāi)關(guān)插座3.2 黑盒測(cè)試

在紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座的產(chǎn)品定型前，還必須進(jìn)行整機(jī)功能的黑盒測(cè)試，以驗(yàn)證其節(jié)能功能。根據(jù)紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座的使用環(huán)境，測(cè)試的嚴(yán)酷度等級(jí)可分成兩種情況:第一，負(fù)載電視機(jī)沒(méi)有閉路信號(hào)與聲音，屏幕藍(lán)屏狀態(tài)下的高嚴(yán)酷度等級(jí)功能測(cè)試;第二，負(fù)載電視機(jī)的視聽(tīng)信號(hào)全部打開(kāi)，用戶欣賞節(jié)目狀態(tài)下的低嚴(yán)酷度等級(jí)功能測(cè)試。

在黑盒測(cè)試的過(guò)程中，規(guī)定電視機(jī)的使用時(shí)間為5 min。從通過(guò)白盒測(cè)試的紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座中，隨機(jī)選取300個(gè)半成品試件，將它們裝成整機(jī)進(jìn)行黑盒功能測(cè)試。在第一種情況下，300臺(tái)紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座試件進(jìn)行的測(cè)試得到277個(gè)功能正常的試件，15個(gè)檢測(cè)時(shí)間超過(guò)三分鐘(包含有3個(gè)指示燈一直閃爍和12個(gè)在檢測(cè)階段三分鐘內(nèi)指示燈不熄滅)，2個(gè)開(kāi)機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī)，6個(gè)1 min內(nèi)不能自動(dòng)斷電，共有23個(gè)功能不良，具體如表5所示。

對(duì)上面發(fā)現(xiàn)的23個(gè)問(wèn)題試件，進(jìn)行了第二種情況下的黑盒測(cè)試，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表6所示，得到15個(gè)檢測(cè)時(shí)間超過(guò)3 min的整機(jī)中，在電視機(jī)有閉路信號(hào)的條件下測(cè)試合格;而出現(xiàn)自動(dòng)關(guān)機(jī)嚴(yán)重故障現(xiàn)象的2個(gè)試件，把它們放在任選的3臺(tái)不同負(fù)載電視機(jī)上進(jìn)行測(cè)試，其中有一個(gè)延時(shí)自動(dòng)斷電，而另一個(gè)查明是電路板上比較電路中的一個(gè)電阻損壞，經(jīng)更換后測(cè)試功能正常;6個(gè)自動(dòng)斷電時(shí)間大于1 min的整機(jī)，有2個(gè)斷電時(shí)間較長(zhǎng)，其余4個(gè)在電視機(jī)有閉路信號(hào)的工作條件下均合格。

綜上所述，進(jìn)行黑盒測(cè)試的300個(gè)紅外遙控節(jié)能開(kāi)關(guān)插座整機(jī)，有296個(gè)功能完全正常，批次合格率達(dá)到98.67%。另有1個(gè)電路焊接故障和3個(gè)自動(dòng)斷電時(shí)間較長(zhǎng)。綜上所述，紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座設(shè)計(jì)合格，達(dá)到了正式量產(chǎn)的要求。

電視機(jī)等家用電器由于沒(méi)有定時(shí)控制，它們?cè)诖龣C(jī)狀態(tài)浪費(fèi)了大量的能源。紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座固有的節(jié)能特性，實(shí)現(xiàn)了"用戶自己不用時(shí)自動(dòng)拔下插頭，使用時(shí)自動(dòng)接上插頭"的功能，可以不規(guī)律設(shè)定斷電和接電時(shí)間，達(dá)到了操作簡(jiǎn)便且節(jié)能的目的，對(duì)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)起到了重要的推動(dòng)作用。該紅外節(jié)能開(kāi)關(guān)插座具有的可靠性高、壽命長(zhǎng)、功耗低、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，使得即使存在當(dāng)前的全球金融危機(jī)，它仍然獲得了德國(guó)、英國(guó)、澳大利亞等國(guó)用戶的青睞，僅2008年下半年就得到約4.6萬(wàn)余個(gè)的訂單。