專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)干擾電扇多功能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工作流體為空氣的泵送裝置的調(diào)節(jié)控制。
現(xiàn)有的電扇控制器采用電抗法或抽頭法實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速，配上機(jī)械定時(shí)器或其他電子電路實(shí)現(xiàn)多功能控制，調(diào)速系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)電子化的主要原因是干擾輻射問(wèn)題難以解決。眾所周知，電子調(diào)速系統(tǒng)采用移相觸發(fā)可控硅調(diào)壓，可控硅的固有特性是“一觸即通”，由此產(chǎn)生很強(qiáng)的高頻輻射，它對(duì)家用電器，尤其是調(diào)幅收音機(jī)干擾很大。諸多全電子化技術(shù)方案如中國(guó)專(zhuān)利CN85105555、CN86200536、CN86203968、CN88206127等，皆因無(wú)法抑制移相觸發(fā)可控硅產(chǎn)生的高頻輻射而不能推廣應(yīng)用。
可控硅無(wú)干擾調(diào)壓至今仍是一個(gè)技術(shù)難題，比較成功的方案是“削波法”，通過(guò)電源的過(guò)零控制，在一組正弦波中完整地削去若干個(gè)半波或全波。此種削波法無(wú)干擾調(diào)壓僅適用于調(diào)溫等有限的場(chǎng)合，若用于電機(jī)調(diào)速，由于電源頻率低，只有50HZ或60HZ，電機(jī)有明顯的振動(dòng)感，若用于調(diào)光，則有明顯的閃爍感。因此，目前電扇電機(jī)調(diào)速仍不得不采用笨重的電感元件，其結(jié)果是能耗大，材料浪費(fèi)。
現(xiàn)有的電扇控制器多為四端網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)，其中兩端直接接220V交流電源，另兩端接受控電器，如中國(guó)專(zhuān)利CN86200536、CN86200596、CN86203968等，此類(lèi)方案通用性較差，若用于控制吊扇則顯得麻煩;關(guān)于廉價(jià)的電子定時(shí)元件，一般采用RC方式定時(shí)，采用555時(shí)基電路或結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管作狀態(tài)轉(zhuǎn)換部件，如中國(guó)專(zhuān)利CN85105555、CN86200536等，用此種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)難度較大。關(guān)于電扇電機(jī)低壓?jiǎn)?dòng)，一般要求提供較大的啟動(dòng)力矩，在電感調(diào)速系統(tǒng)中，配上PTC元件，可實(shí)現(xiàn)微風(fēng)功能，但成本較高。
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種全電子化、無(wú)干擾、造價(jià)低、大幅度節(jié)能、使用方便的無(wú)干擾電扇多功能控制器，可提供調(diào)速、定時(shí)、微風(fēng)以及模擬自然風(fēng)等項(xiàng)功能。
本發(fā)明的電扇控制器，采用二端網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無(wú)干擾可控硅調(diào)速，RC放電式定時(shí)，CMOS高阻狀態(tài)轉(zhuǎn)換器件，特殊的低壓?jiǎn)?dòng)電路，利用一片CMOS4001和一片CMOS4011實(shí)現(xiàn)多種邏輯功能。
圖面說(shuō)明圖1為本發(fā)明的無(wú)干擾電扇多功能控制器的邏輯框圖。圖中1-橋式整流電路，2-強(qiáng)電開(kāi)關(guān)，3-移相觸發(fā)電路，4-電子繼電路，5-下降沿平滑觸發(fā)電路，6-微風(fēng)啟動(dòng)電路，7-邏輯電源形成電路，8-電子定時(shí)器，9-多諧振蕩器，21-單向可控硅，22-NPN晶體管，51-單穩(wěn)態(tài)電路，52-積分電路，53-驅(qū)動(dòng)電路，54-反相延時(shí)電路，81-初始化電路，82-RC定時(shí)電路，83-雙穩(wěn)態(tài)電路，K1-電源開(kāi)關(guān)，M-受控電器。
圖2為本發(fā)明的實(shí)施電路圖。
圖3為工作時(shí)的脈動(dòng)直流電壓波形圖。
以下結(jié)合


，詳細(xì)描述本發(fā)明的具體內(nèi)容。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明的無(wú)干擾多功能控制器由一個(gè)橋式整流電路1，一個(gè)強(qiáng)電開(kāi)關(guān)2，一個(gè)移相觸發(fā)電路3，一個(gè)電子繼電器4，一個(gè)下降沿平滑觸發(fā)電路5，一個(gè)微風(fēng)啟動(dòng)電路6，一個(gè)邏輯電源形成電路7，一個(gè)電子定時(shí)器8，一個(gè)多諧振蕩器9以及電源開(kāi)關(guān)K1組成，橋式整流電路1的一個(gè)輸入端經(jīng)電源開(kāi)關(guān)K1、受控電器M接電源的一端，另一輸入端直接接電源，其輸出端分別與邏輯電源形成電路7的輸入端、移相觸發(fā)電路3的一個(gè)輸入端、強(qiáng)電開(kāi)關(guān)2中單向可控硅3CT的陽(yáng)極和NPN晶體管3BG1的集電極連接;邏輯電源形成電路7輸出的直流電壓分別對(duì)下降沿平滑觸發(fā)電路5、微風(fēng)啟動(dòng)電路6、電子定時(shí)器8、多諧振蕩器9供電;移相觸發(fā)電路3的輸出端經(jīng)電子繼電器4接入下降沿平滑觸發(fā)電路5的輸入端;下降沿平滑觸發(fā)電路5的兩個(gè)輸出端分別接強(qiáng)電開(kāi)關(guān)2中單向可控硅3CT的觸發(fā)端及NPN晶體管3BG1的基極;電子定時(shí)器8中與非門(mén)NA1的輸出端接多諧振蕩器9中與非門(mén)NA3的一個(gè)輸入端，與非門(mén)NA2的輸出端接模似自然風(fēng)開(kāi)關(guān)K3的一個(gè)觸點(diǎn)e;多諧振蕩器9的輸出端接電子繼電器4的控制端;電子定時(shí)器8中的初始化電路81的輸出端分別接雙穩(wěn)態(tài)電路83的一個(gè)輸入端和微風(fēng)啟動(dòng)電路6的輸入端;微風(fēng)啟動(dòng)電路6的輸出端接移相觸發(fā)電路3的另一個(gè)輸入端;當(dāng)對(duì)電扇M進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，電源開(kāi)關(guān)K1閉合，定時(shí)開(kāi)關(guān)K2閉合于觸點(diǎn)C，模擬自然風(fēng)開(kāi)關(guān)K3閉合于觸點(diǎn)e;當(dāng)附加模擬自然風(fēng)控制時(shí)，模擬自然開(kāi)關(guān)K3斷開(kāi);定時(shí)控制時(shí)，定時(shí)開(kāi)關(guān)K2斷開(kāi);調(diào)速電位器W1調(diào)至最大值，電扇處于微風(fēng)狀態(tài)，微風(fēng)啟動(dòng)電路6幫助啟動(dòng)。
下降沿平滑觸發(fā)電路5由單穩(wěn)態(tài)電路51、積分電路52、驅(qū)動(dòng)電路53以及反相延時(shí)電路54組成，其中單穩(wěn)態(tài)電路51由CMOS集成電路或非門(mén)NO1、NO2、電阻R8和電容C2構(gòu)成，積分電路52由電阻R9和電容C3構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)電路53由NPN晶體管3BG5和電阻R10構(gòu)成，反相延時(shí)電路54由電阻R11、R12、電容C4和或非門(mén)NO3構(gòu)成，單穩(wěn)態(tài)電路51的一個(gè)輸出端接積分電路52的輸入，另一個(gè)輸出接反相延時(shí)電路54輸入，積分電路52的輸出接驅(qū)動(dòng)電路53的輸入，驅(qū)動(dòng)電路53的輸出端接強(qiáng)電開(kāi)關(guān)2中晶體管3BG1的基極，反相延時(shí)電路54的輸出接強(qiáng)電開(kāi)關(guān)2中可控硅3CT的觸發(fā)端。
移相觸發(fā)電路3由PNP晶體管3BG2、NPN晶體管3BG3、電容C1、調(diào)速電位器W1和電阻R1～R5構(gòu)成，其輸出端接電子繼電器4的輸入端。
電子定時(shí)器8由初始化電路81、RC定時(shí)電路82、雙穩(wěn)態(tài)電路83以及定時(shí)開(kāi)關(guān)K2組成，其中雙穩(wěn)態(tài)電路83由CMOS集成電路與非門(mén)NA1和NA2構(gòu)成，初始化電路81由電阻R15、電容C6和二極管D6構(gòu)成，其輸出端分別接與非門(mén)NA1的一個(gè)輸入端和微風(fēng)啟動(dòng)電路6的輸入端，RC定時(shí)電路82由定時(shí)電容C7、定時(shí)電位器W2和定時(shí)開(kāi)關(guān)K2構(gòu)成，其輸出接與非門(mén)NA2的一個(gè)輸入端，與非門(mén)NA1的輸出接多諧振蕩器9中與非門(mén)NA3的一個(gè)輸入端，與非門(mén)NA2的輸出接模擬自然風(fēng)開(kāi)關(guān)K3的一個(gè)觸點(diǎn)e。
多諧振蕩器9由CMOS集成電路與非門(mén)NA3、NA4、電阻R16、R17、電容C8和模擬自然風(fēng)開(kāi)關(guān)K3組成，其輸出接電子繼電器4的控制端。
電子繼電器4由NPN晶體管3BG4、電阻R6、R7構(gòu)成，其輸入端接移相觸發(fā)電路3的輸出端，輸出端接下降沿平滑觸發(fā)電路5的輸入端，控制端接多諧振蕩器9的輸出端。
強(qiáng)電開(kāi)關(guān)2包含一個(gè)單向可控硅3CT和一個(gè)NPN晶體管3BG1。
微風(fēng)啟動(dòng)電路6由CMOS集成電路或非門(mén)NO4、電阻R13和NPN晶體管3BG6組成，其輸出端接移相觸發(fā)電路3的一個(gè)輸入端。邏輯電源形成電路7由電阻R14、穩(wěn)壓二極管D5和濾波電容C5組成。所用的CMOS集成電路包括一片四-二輸入或非門(mén)4001和一片四-二輸入與非門(mén)4011。
初始時(shí)，置定時(shí)開(kāi)關(guān)K2閉合，模擬自然風(fēng)開(kāi)關(guān)K3閉合，當(dāng)閉合電源開(kāi)關(guān)K1后，邏輯電源形成電路7輸出直流電壓，在初始化電路81作用下，電子定時(shí)器8和多諧振蕩器9組成邏輯電路保證使電子繼電器4導(dǎo)通，移相觸發(fā)電路3輸出的正脈沖經(jīng)電子繼電器4送入下降沿平滑觸發(fā)電路5，下降沿平滑觸發(fā)電路5在每次正脈沖觸發(fā)后，保證先使強(qiáng)電開(kāi)關(guān)2中的晶體管3BG1從截止?fàn)顟B(tài)緩變到飽和狀態(tài)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為0.5MS，當(dāng)晶體管3BG1飽和后，下降沿平滑觸發(fā)電路5再觸發(fā)強(qiáng)電開(kāi)關(guān)2中的單向可控硅3CT，使其導(dǎo)通，繼而晶體管3BG1釋放，使其截止，當(dāng)電源過(guò)零點(diǎn)后，可控硅釋放。上述重復(fù)周期為電源的半周期，周而復(fù)始，從而使受控電器M上電壓改變，實(shí)現(xiàn)無(wú)干擾調(diào)速。觸發(fā)后的脈動(dòng)直流電壓波形如圖3所示，改變調(diào)速電位器W1的值，可改變觸發(fā)相位，從而達(dá)到調(diào)速的目的。
斷開(kāi)定時(shí)開(kāi)關(guān)K2，定時(shí)電容C7上的電荷通過(guò)定時(shí)電位器W2緩慢釋放，由于CMOS的高阻抗輸入，定時(shí)時(shí)間取決于定時(shí)電容C7的容量和定時(shí)電位器W2的電阻值。當(dāng)定時(shí)電容C7上的電壓下降到CMOS與非門(mén)的轉(zhuǎn)換電平時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)電路83翻轉(zhuǎn)，經(jīng)多諧振蕩器9邏輯變換后使電子繼電器4關(guān)閉，從而強(qiáng)電開(kāi)關(guān)2斷開(kāi)，受控電器M關(guān)閉。
在電子定時(shí)器8中的雙穩(wěn)態(tài)電路83狀態(tài)未轉(zhuǎn)換之前，只要斷開(kāi)模擬自然風(fēng)開(kāi)關(guān)K3，便可實(shí)現(xiàn)模擬自然風(fēng)功能，即斷開(kāi)K3，多諧振蕩器9開(kāi)始振蕩，電扇提供模擬自然風(fēng)。此時(shí)，多諧振蕩器9仍受電子定時(shí)器8的控制，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，雙穩(wěn)態(tài)電路83狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，振蕩禁止。
微風(fēng)啟動(dòng)電路6保證電源接通數(shù)秒鐘內(nèi)使移相觸發(fā)電路3提前觸發(fā)，加大啟動(dòng)力矩，使受控電器M在微風(fēng)狀態(tài)下可靠啟動(dòng)。
同現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、使電扇多功能控制實(shí)現(xiàn)全電子化，革除了調(diào)速系統(tǒng)中的電抗元件，體積大為縮小;
2、實(shí)現(xiàn)可控硅無(wú)干擾移相觸發(fā)調(diào)壓，而現(xiàn)有技術(shù)則輻射干擾嚴(yán)重;
3、節(jié)能效果顯著，如90cm吊扇，采用現(xiàn)有的電抗調(diào)速方案，慢速擋電流為0.14A，電抗直流電阻28Ω，電抗壓降125V，電扇電機(jī)壓降95V，電抗消耗無(wú)功功率17.49W，電抗消耗有功功率0.55W，電機(jī)消耗功率13.3W。本發(fā)明采用微功耗的CMOS器件作為控制中心，控制器對(duì)通過(guò)電機(jī)的大電流是旁路的，在同等電機(jī)轉(zhuǎn)速下，無(wú)功功耗為0，有功功耗為0.14W。在實(shí)現(xiàn)同等的微風(fēng)或模擬自然風(fēng)的條件下，本方案節(jié)能的幅度更大;
4、利用CMOS電路的高阻抗輸入特性，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)延時(shí)定時(shí)，最大可達(dá)12小時(shí)以上;而一般的TTL器件或結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)器件是難以實(shí)現(xiàn)的;
5、采用獨(dú)特的低壓?jiǎn)?dòng)電路，圓滿地解決了電機(jī)要求較大啟動(dòng)力矩的矛盾，能在交流187V下保證可靠啟動(dòng);
6、具有模擬自然風(fēng)功能，若采用一些隨機(jī)組合邏輯，可方便地實(shí)現(xiàn)隨機(jī)自然風(fēng)功能，還可擴(kuò)展其他邏輯功能;
7、所采用的電子元件均為通用元件，貨源充足，價(jià)格低廉。
權(quán)利要求
1.一種具有調(diào)速、定時(shí)、微風(fēng)、模擬自然風(fēng)的無(wú)干擾電扇多功能控制器，其特征在于該控制器由一個(gè)橋式整流電路1，一個(gè)強(qiáng)電開(kāi)關(guān)2，一個(gè)移相觸發(fā)電路3，一個(gè)電子繼電器4，一個(gè)下降沿平滑觸發(fā)電路5，一個(gè)微風(fēng)啟動(dòng)電路6，一個(gè)邏輯電源形成電路7，一個(gè)電子定時(shí)器8，一個(gè)多諧振蕩器9以及電源開(kāi)關(guān)K1組成，橋式整流電路1的一個(gè)輸入端經(jīng)電源開(kāi)關(guān)K1、受控電器M接電源的一端，另一輸入端直接接電源，其輸出端分別與邏輯電源形成電路7的輸入端、移相觸發(fā)電路3的一個(gè)輸入端、強(qiáng)電開(kāi)關(guān)2中單向可控硅3CT的陽(yáng)極和NPN晶體管3BG1的集電極連接；邏輯電源形成電路7輸出的直流電壓分別對(duì)下降沿平滑觸發(fā)電路5、微風(fēng)啟動(dòng)電路6、電子定時(shí)器8、多諧振蕩器9供電；移相觸發(fā)電路3的輸出端經(jīng)電子繼電器4接入下降沿平滑觸發(fā)電路5的輸入端；下降沿平滑觸發(fā)電路5的兩個(gè)輸出端分別接強(qiáng)電開(kāi)關(guān)2中單向可控硅3CT的觸發(fā)端及NPN晶體管3BG1的基極；電子定時(shí)器8中與非門(mén)NA1的輸出端接多諧振蕩器9中與非門(mén)NA3的一個(gè)輸入端，與非門(mén)NA2的輸出端接模擬自然風(fēng)開(kāi)關(guān)K3的一個(gè)觸點(diǎn)e；多諧振蕩器9的輸出端接電子繼電器4的控制端；電子定時(shí)器8中的初始化電路81的輸出端分別接雙穩(wěn)態(tài)電路83的一個(gè)輸入端和微風(fēng)啟動(dòng)電路6的輸入端；微風(fēng)啟動(dòng)電路6的輸出端接移相觸發(fā)電路3的另一個(gè)輸入端；當(dāng)對(duì)電扇M進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，電源開(kāi)關(guān)K1閉合，定時(shí)開(kāi)關(guān)K2閉合于觸點(diǎn)C，模擬自然風(fēng)開(kāi)關(guān)K3閉合于觸點(diǎn)e；當(dāng)附加模擬自然風(fēng)控制時(shí)，模擬自然開(kāi)關(guān)K3斷開(kāi)；定時(shí)控制時(shí)，定時(shí)開(kāi)關(guān)K2斷開(kāi)；調(diào)速電位器W1調(diào)至最大值，電扇處于微風(fēng)狀態(tài)，微風(fēng)啟動(dòng)電路6幫助啟動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)干擾電扇多功能控制器，其特征在于所述的下降沿平滑觸發(fā)電路5由單穩(wěn)態(tài)電路51、積分電路52、驅(qū)動(dòng)電路53以及反相延時(shí)電路54組成，其中單穩(wěn)態(tài)電路51由CMOS集成電路或非門(mén)NO1、NO2、電阻R8和電容C2構(gòu)成，積分電路52由電阻R9和電容C3構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)電路53由NPN晶體管3BG5和電阻R10構(gòu)成，反相延時(shí)電路54由電阻R11、R12、電容C4和或非門(mén)NO3構(gòu)成，單穩(wěn)態(tài)電路51的一個(gè)輸出端接積分電路52的輸入，另一個(gè)輸出接反相延時(shí)電路54輸入，積分電路52的輸出接驅(qū)動(dòng)電路53的輸入，驅(qū)動(dòng)電路53的輸出端接強(qiáng)電開(kāi)關(guān)2中晶體管3BG1的基極，反相延時(shí)電路54的輸出接強(qiáng)電開(kāi)關(guān)2中可控硅3CT的觸發(fā)端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)干擾電扇多功能控制器，其特征在于所述的移相觸發(fā)電路3由PNP晶體管3BG2、NPN晶體管3BG3、電容C1、調(diào)速電位器W1和電阻R1～R5構(gòu)成，其輸出端接電子繼電器4的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)干擾電扇多功能控制器，其特征在于所述的電子定時(shí)器8由初始化電路81、RC定時(shí)電路82、雙穩(wěn)態(tài)電路83以及定時(shí)開(kāi)關(guān)K2組成，其中雙穩(wěn)態(tài)電路83由CMOS集成電路與非門(mén)NA1和NA2構(gòu)成，初始化電路81由電阻R15、電容C6和二極管D6構(gòu)成，其輸出端分別接與非門(mén)NA1的一個(gè)輸入端和微風(fēng)啟動(dòng)電路6的輸入端，RC定時(shí)電路82由定時(shí)電容C7、定時(shí)電位器W2和定時(shí)開(kāi)關(guān)K2構(gòu)成，其輸出接與非門(mén)NA2的一個(gè)輸入端，與非門(mén)NA1的輸出接多諧振蕩器9中與非門(mén)NA3的一個(gè)輸入端，與非門(mén)NA2的輸出接模擬自然風(fēng)開(kāi)關(guān)K3的一個(gè)觸點(diǎn)e。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)干擾電扇多功能控制器，其特征在于所述的多諧振蕩器9由CMOS集成電路與非門(mén)NA3、NA4、電阻R16、R17、電容C8和模擬自然風(fēng)開(kāi)關(guān)K3組成，其輸出接電子繼電器4的控制端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)干擾電扇多功能控制器，其特征在于所述的電子繼電器4由NPN晶體管3BG4、電阻R6、R7構(gòu)成，其輸入端接移相觸發(fā)電路3的輸出端，輸出端接下降沿平滑觸發(fā)電路5的輸入端，控制端接多諧振蕩器9的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)干擾電扇多功能控制器，其特征在于所述的強(qiáng)電開(kāi)關(guān)2包含一個(gè)單向可控硅3CT和一個(gè)NPN晶體管3BG1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)干擾電扇多功能控制器，其特征在于所述的微風(fēng)啟動(dòng)電路6由CMOS集成電路或非門(mén)NO4、電阻R13和NPN晶體管3BG6組成，其輸出端接移相觸發(fā)電路3的一個(gè)輸入端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)干擾電扇多功能控制器，其特征在于所述的邏輯電源形成電路7由電阻R14、穩(wěn)壓二極管D5和濾波電容C5組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求2、4、5、8的無(wú)干擾電扇多功能控制器，其特征在于所述的CMOS集成電路包括一片四-二輸入或非門(mén)4001和一片四-二輸入與非門(mén)4011。
全文摘要
一種無(wú)干擾電扇多功能控制器，采用二端網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)，無(wú)干擾可控硅調(diào)速，放電式RC定時(shí)及CMOS高阻狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路，微風(fēng)啟動(dòng)電路。具有調(diào)速、定時(shí)、微風(fēng)及模擬自然風(fēng)等功能，同現(xiàn)有技術(shù)比較其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)干擾，節(jié)能，定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，造價(jià)低廉，功能齊全，可廣泛應(yīng)用于電感性電器、電阻性電器，特別是電扇的多功能控制。
文檔編號(hào)H02P7/00GK1054816SQ9110736
公開(kāi)日1991年9月25日 申請(qǐng)日期1991年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月9日
發(fā)明者詹國(guó)華 申請(qǐng)人:詹國(guó)華