兒童家用棉花糖機(jī)PCBA控制板工作原理

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電源管理部分
- 電源輸入與轉(zhuǎn)換：兒童家用棉花糖機(jī)的 PCBA 控制板首先要處理電源相關(guān)事務(wù)。通常，棉花糖機(jī)是通過外接電源適配器接入市電（一般是 100 - 240V 交流，50/60Hz）。PCBA 控制板上的電源電路會(huì)將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為適合機(jī)器內(nèi)部各部件使用的直流電。這一過程一般會(huì)經(jīng)過整流、濾波和穩(wěn)壓等步驟。
- 整流電路：常用的是橋式整流器，它由四個(gè)二極管組成。當(dāng)交流電輸入時(shí)，在正半周，電流通過兩個(gè)二極管；在負(fù)半周，通過另外兩個(gè)二極管，從而將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。例如，對(duì)于一個(gè)輸入為 220V 交流的電源，經(jīng)過整流后會(huì)得到脈動(dòng)直流電。
- 濾波電路：由電容和電感組成。電容可以存儲(chǔ)電荷，用于平滑電壓的波動(dòng)。電感則能阻止電流的突變。例如，在整流后的電路中加入一個(gè)大容量的電解電容，可以濾除電壓中的交流成分，使輸出的直流電更加平滑。
- 穩(wěn)壓電路：為了確保在不同的市電電壓波動(dòng)或者負(fù)載變化時(shí)，機(jī)器內(nèi)各電子元件能得到穩(wěn)定的電壓供應(yīng)，會(huì)有穩(wěn)壓電路。常見的是使用線性穩(wěn)壓芯片或者開關(guān)穩(wěn)壓芯片。比如，使用 7805 穩(wěn)壓芯片可以將輸入電壓穩(wěn)定在 5V 左右，供給微控制器等對(duì)電壓穩(wěn)定性要求較高的元件。
電機(jī)控制部分
- 電機(jī)驅(qū)動(dòng)：棉花糖機(jī)的核心動(dòng)力部件是電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)棉花糖的制作機(jī)構(gòu)（如旋轉(zhuǎn)的糖盆或竹簽旋轉(zhuǎn)裝置）。PCBA 控制板上有電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，它通過控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)棉花糖制作功能。
- 正反轉(zhuǎn)控制：一般采用 H 橋驅(qū)動(dòng)電路來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。H 橋電路由四個(gè)功率開關(guān)管（如 MOSFET 或者晶體管）組成。通過控制這四個(gè)開關(guān)管的導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)，可以改變電機(jī)兩端的電壓極性，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)需要竹簽順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，控制 H 橋電路中的一組開關(guān)管導(dǎo)通，使電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)需要竹簽?zāi)鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，切換另一組開關(guān)管導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。
- 轉(zhuǎn)速控制：通過脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。PWM 信號(hào)是一種周期性的數(shù)字信號(hào)，它的占空比（高電平時(shí)間占整個(gè)周期的比例）決定了電機(jī)的平均輸入電壓。例如，當(dāng) PWM 信號(hào)的占空比為 50% 時(shí)，電機(jī)以中等速度旋轉(zhuǎn)；當(dāng)占空比增加到 80% 時(shí)，電機(jī)的平均輸入電壓升高，轉(zhuǎn)速加快。這樣可以根據(jù)棉花糖制作的不同階段（如開始階段需要較慢的轉(zhuǎn)速來讓糖絲均勻纏繞，后期可以適當(dāng)加快轉(zhuǎn)速）靈活控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。
加熱控制部分（如果有加熱功能）
- 加熱元件驅(qū)動(dòng)：有些棉花糖機(jī)帶有加熱功能，用于將糖融化成糖漿。PCBA 控制板通過控制加熱元件（如加熱絲）來實(shí)現(xiàn)加熱功能。一般采用繼電器或者可控硅來控制加熱元件的通斷。
- 繼電器控制方式：當(dāng) PCBA 控制板給繼電器的線圈通電時(shí)，繼電器的觸點(diǎn)閉合，加熱絲接入電路開始加熱。繼電器可以承受較大的電流，適合高功率的加熱元件。例如，對(duì)于功率為 500 - 1000W 的加熱絲，使用繼電器控制可以保證加熱過程的穩(wěn)定。
- 可控硅控制方式：可控硅是一種半導(dǎo)體器件，可以控制電流的導(dǎo)通角。通過改變可控硅的導(dǎo)通角，就可以調(diào)節(jié)加熱功率。例如，在需要快速加熱時(shí)，增大可控硅的導(dǎo)通角，使加熱絲得到更多的功率；在維持溫度階段，可以適當(dāng)減小導(dǎo)通角，降低加熱功率，達(dá)到節(jié)能的目的。
- 溫度檢測(cè)與控制（如果有溫度傳感器）：為了防止糖過度加熱燒焦或者溫度不夠?qū)е绿遣荒茼樌诨?，有些棉花糖機(jī)配備了溫度傳感器。常見的溫度傳感器有熱敏電阻（NTC 或 PTC）。NTC 熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，PTC 熱敏電阻則相反。
- 溫度檢測(cè)電路會(huì)將熱敏電阻的阻值變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，發(fā)送給 PCBA 控制板上的微控制器或者比較器。當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值（如 180 - 200℃左右，適合糖融化的溫度）時(shí)，控制板會(huì)控制加熱元件停止加熱或者降低加熱功率，以維持合適的溫度。
用戶交互和狀態(tài)指示部分
- 按鍵電路：棉花糖機(jī)的 PCBA 控制板上有按鍵電路，用于用戶操作，如啟動(dòng) / 停止按鍵、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)按鍵、加熱控制按鍵等。按鍵一般通過機(jī)械按鍵與控制板上的微動(dòng)開關(guān)相連。當(dāng)用戶按下按鍵時(shí)，微動(dòng)開關(guān)閉合，控制板檢測(cè)到信號(hào)變化，從而執(zhí)行相應(yīng)的操作。例如，當(dāng)用戶按下啟動(dòng)按鍵，控制板會(huì)按照預(yù)設(shè)的程序依次啟動(dòng)電機(jī)和加熱元件（如果有加熱功能）。
- 指示燈電路：為了讓用戶直觀地了解棉花糖機(jī)的工作狀態(tài)，有指示燈電路。通常包括電源指示燈、加熱指示燈、電機(jī)工作指示燈等。指示燈一般采用發(fā)光二極管（LED），通過限流電阻與控制板相連。例如，當(dāng)電源接通時(shí)，電源指示燈亮起；當(dāng)加熱元件工作時(shí)，加熱指示燈亮起；當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)工作指示燈亮起。這樣用戶可以方便地了解機(jī)器的工作狀態(tài)。