專利名稱：一種過(guò)零觸發(fā)方式的可控硅調(diào)溫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所屬領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種通過(guò)改變一定時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通的周波數(shù)而改變了負(fù)載得到的平均功率的調(diào)功裝置，主要應(yīng)用于電熱器的調(diào)溫。
技術(shù)方案實(shí)用新型目的是公開(kāi)一種過(guò)零觸發(fā)方式的可控硅調(diào)調(diào)溫器，通過(guò)改變一定時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通的周波數(shù)而改變了負(fù)載得到的平均功率，實(shí)質(zhì)上是一種調(diào)功器，通過(guò)調(diào)功實(shí)現(xiàn)調(diào)溫或調(diào)節(jié)電加熱器的加熱能力。過(guò)零觸發(fā)方式使負(fù)載得到完整的正弦波周波波形，因而沒(méi)有移相觸發(fā)方式中諧波干擾問(wèn)題?？蓮V泛應(yīng)用于電阻性負(fù)載的電飯煲、電炒鍋等蒸煮炒、燒烤等電炊具、電熱杯、電加熱器、電熱毯、電烙鐵、電爐等電熱器具的溫度或加熱能力的調(diào)節(jié)。采用通用元器件設(shè)計(jì)，原材料價(jià)格低廉，易于采購(gòu)。采用低能耗設(shè)計(jì)，現(xiàn)有的產(chǎn)生過(guò)零觸發(fā)脈沖的專用集成電路，在交流220伏應(yīng)用場(chǎng)合下，其降壓電阻的耗能達(dá)4W，造成工作時(shí)產(chǎn)生熱量大，因而限制了它的應(yīng)用。而本設(shè)計(jì)則將耗能降至0.22W，增強(qiáng)了實(shí)用性。電路調(diào)整靈活，擴(kuò)大了本設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍。采用集成電路，最大限度減少用分立元器件，使制造工藝簡(jiǎn)化，整機(jī)可靠性提高。
本實(shí)用新型其組成為指令脈沖產(chǎn)生電路1，指令識(shí)別及變換電路2，邏輯電路3，觸發(fā)電路4，可控硅及取樣電路5，負(fù)載即電熱器6，過(guò)載保護(hù)電路7，過(guò)零脈沖產(chǎn)生電路8，電源電路9；其特征是所述的指令脈沖產(chǎn)生電路1的輸入端接有指令輸入按鍵AN1和AN2，每個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖產(chǎn)生電路。按動(dòng)AN1所產(chǎn)生的脈沖代表溫度增加的指令，按動(dòng)AN2所產(chǎn)生的脈沖則代表溫度減小的指令，在指令脈沖產(chǎn)生電路1的輸出端，將代表溫度增加的指令脈沖或代表溫度減小的指令脈沖送入指令識(shí)別及變換電路2；所述的指令識(shí)別及變換電路2由加減法計(jì)數(shù)電路和譯碼電路組合，指令脈沖產(chǎn)生電路1輸出的溫度增加指令脈沖或溫度減小指令脈沖送入計(jì)數(shù)電路，在輸出端產(chǎn)生計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)譯碼電路后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)指令輸出線上的指令信號(hào)，每條指令輸出線對(duì)應(yīng)一種調(diào)溫工作狀態(tài)，可根據(jù)需要調(diào)溫器設(shè)計(jì)為多個(gè)調(diào)溫工作狀態(tài)。各指令輸出線連接到邏輯電路3的輸入端；所述的邏輯電路3的輸入端與指令識(shí)別及變換電路2相連接，同時(shí)與過(guò)零脈沖產(chǎn)生電路8和過(guò)載保護(hù)電路7相連接。它由門(mén)控信號(hào)產(chǎn)生電路和邏輯門(mén)電路組合。過(guò)零脈沖產(chǎn)生電路8送入的過(guò)零信號(hào)作為邏輯電路的時(shí)鐘同步信號(hào)，門(mén)控信號(hào)產(chǎn)生電路根據(jù)時(shí)鐘同步信號(hào)和指令識(shí)別及變換電路2送來(lái)的指令信號(hào)產(chǎn)生與指令信號(hào)相對(duì)應(yīng)的門(mén)控信號(hào)，該門(mén)控信號(hào)和過(guò)零脈沖信號(hào)同時(shí)送入邏輯門(mén)電路，邏輯門(mén)電路的輸出便是所需要的觸發(fā)脈沖τ1或τ2，該觸發(fā)脈沖送入觸發(fā)電路4；所述的觸發(fā)電路4由晶體三極管等元器件組成，它的輸入端與邏輯電路相連接，它的輸出端與可控硅及取樣電路5相連接。觸發(fā)電路將邏輯電路送來(lái)的觸發(fā)脈沖饋送給可控硅的控制極；所述的可控硅及取樣電路5由可控硅及變壓器組成。它的輸入端為可控硅控制極，與觸發(fā)電路4相連接，可控硅陽(yáng)極接有變壓器和負(fù)載6，變壓器構(gòu)成取樣電路，其輸出作為取樣信號(hào)送給過(guò)載保護(hù)電路7所述的過(guò)載保護(hù)電路7由放大器、檢波器、驅(qū)動(dòng)電路和單向可控硅組成，它的輸入端即為放大器的輸入端，與可控硅及取樣電路5相連接，單向可控硅的陽(yáng)極為輸出端，與邏輯電路3相連接，同時(shí)，接有按鍵開(kāi)管AN3。當(dāng)取樣信號(hào)超過(guò)規(guī)定值時(shí)，說(shuō)明有過(guò)載或短路現(xiàn)象發(fā)生，驅(qū)動(dòng)電路觸發(fā)單向可控硅導(dǎo)通，在其陽(yáng)極送出過(guò)載信號(hào)給邏輯電路3，邏輯電路關(guān)斷觸發(fā)脈沖的輸出，可控硅及取樣電路5中的雙向可控硅截止，調(diào)溫器停止工作。當(dāng)排除過(guò)載故障后，按動(dòng)AN3，調(diào)溫器恢復(fù)正常工作；所述的過(guò)零脈沖產(chǎn)生電路8由集成運(yùn)算放大器構(gòu)成，220伏交流電壓經(jīng)分壓后送入它的輸入端，該電路檢測(cè)220伏交流電壓的過(guò)零點(diǎn)，在過(guò)零點(diǎn)的前后產(chǎn)生脈沖階躍，它的輸出端與邏輯電路3相連接；所述的電源電路9由變壓器、整流濾波電路構(gòu)成，它對(duì)電路各部分供電。
本實(shí)用新型工作原理是圖1用波形說(shuō)明調(diào)功的過(guò)程。u為220伏交流電源電壓。τ1和u1說(shuō)明了一種工作情況，即在T時(shí)間內(nèi)，即對(duì)應(yīng)交流電3個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)周期有觸發(fā)脈沖出現(xiàn)，如τ1所示，可控硅只在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，負(fù)載上得到的電壓如u1所示。另一種工作情況如τ2和u2所示，此時(shí)T時(shí)間內(nèi)有兩個(gè)交流電周期出現(xiàn)觸發(fā)脈沖，如τ2所示，可控硅在交流電兩個(gè)周期時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，負(fù)載上得到的電壓如μ2所示。可見(jiàn)，在第一種情況下，負(fù)載得到的電能相當(dāng)于全導(dǎo)通時(shí)得到電能的1/3，而在第二種情況下，負(fù)載得到的電能相當(dāng)于全導(dǎo)通時(shí)的2/3。因而，兩種情況下負(fù)載得到的平均功率不相同，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)溫或調(diào)節(jié)電加熱器的加熱能力。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種易于實(shí)現(xiàn)，實(shí)用的過(guò)零觸發(fā)方式的調(diào)溫器，應(yīng)用范圍極廣，如電阻性負(fù)載的電飯煲、電炒鍋等蒸煮炒、燒烤等電炊具、電熱杯、電加熱器、電熱毯、電烙鐵、電爐等電熱器具的溫度或加熱能力的調(diào)節(jié)。采用通用元器件設(shè)計(jì)，原材料價(jià)格低廉，易于采購(gòu)。采用低能耗設(shè)計(jì)。現(xiàn)有的產(chǎn)生過(guò)零觸發(fā)脈沖的專用集成電路，在交流220伏應(yīng)用場(chǎng)合下，其降壓電阻的耗能達(dá)4W，造成工作時(shí)產(chǎn)生熱量大，因而限制了它的應(yīng)用。而本設(shè)計(jì)則將耗能降至0.22W，增強(qiáng)了實(shí)用性。電路調(diào)整靈活，擴(kuò)大了本設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍。如觸發(fā)脈沖寬度是一個(gè)至關(guān)重要的參數(shù)，采用專用集成電路時(shí)，此參數(shù)無(wú)調(diào)整余地，本實(shí)用新型則克服了此類弊病。設(shè)計(jì)中采用集成電路，最大限度減少使用分立元器件，使制造工藝簡(jiǎn)化，整機(jī)可靠性提高。
圖1是說(shuō)明本實(shí)用新型調(diào)功工作原理的波形圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例原理圖；圖3是本實(shí)用新型另一實(shí)施例原理圖；圖4是圖2中觸發(fā)電路，可控硅及取樣電路、過(guò)載保護(hù)電路的實(shí)施例電原理圖；圖5是本實(shí)用新型又一種實(shí)施例原理圖；實(shí)施方案圖3和圖4為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例原理圖。圖3中標(biāo)號(hào)為1-9的各部分的功能及其連接關(guān)系與圖2相同，與圖2相比，在圖3中增加了驅(qū)動(dòng)電路10和顯示電路11。有了顯示電路可使調(diào)溫器的工作狀態(tài)能夠醒目地顯示出來(lái)。驅(qū)動(dòng)電路10的輸入端與指令識(shí)別及變換電路2的輸出端相連接，同時(shí)也與邏輯電路3相連接即M端。驅(qū)動(dòng)電路10的輸出端與顯示電路11相連接。顯示電路11由發(fā)光二極管構(gòu)成，它的輸入端與驅(qū)動(dòng)電路10相連接。設(shè)調(diào)溫器具有10個(gè)調(diào)溫工作狀態(tài)，即10個(gè)調(diào)溫檔位，則由10只發(fā)光二極管分別顯示調(diào)溫器的10個(gè)調(diào)溫檔位。按動(dòng)AN1時(shí)，調(diào)溫器的調(diào)溫檔位往溫度增加方向移動(dòng)，由顯示電路顯示其動(dòng)作；按動(dòng)AN2時(shí)，則調(diào)溫器的調(diào)溫檔位往溫度減小方向移動(dòng)。
圖4為觸發(fā)電路，可控硅及取樣電路、過(guò)載保護(hù)電路的實(shí)施例電原理圖。觸發(fā)電路由晶體管T1、電阻器R31和電容C6構(gòu)成?？煽毓杓叭与娐酚呻p向可控硅SCR1、C7、R32、變壓器B、C8構(gòu)成。過(guò)載保護(hù)電路由R33、集成運(yùn)算放大器IC20、D13、C10、R36、R35、晶體三極管T2、R38、R39、單向可控硅SCR2、R40及按鍵開(kāi)關(guān)AN3構(gòu)成。邏輯電路3輸出的觸發(fā)脈沖送入T1的基極，在T1的發(fā)射極經(jīng)電阻器R31饋給可控硅SCR1的控制極，SCR1被觸發(fā)而導(dǎo)通，負(fù)載得到電能。C7和R32為接在SCR1陽(yáng)極和陰極間的吸收回路。負(fù)載超載或短路時(shí)，變壓器B輸出的取樣信號(hào)經(jīng)IC20放大后，輸入到由D13、C10、R36、R35組成的檢波電路，形成的檢波電壓饋入T2的基極，T2觸發(fā)單向可控硅SCR2導(dǎo)通，在SCR2陽(yáng)極產(chǎn)生過(guò)載信號(hào)后饋到邏輯電路3，邏輯電路便關(guān)斷觸發(fā)脈沖的輸出，使可控硅SCR1截止，同時(shí)輸出故障信號(hào)經(jīng)M端至驅(qū)動(dòng)電路10，使故障指示燈閃亮。當(dāng)超載或負(fù)載短路被排除，按動(dòng)按鍵AN3，則電路恢復(fù)正常工作，故障指示燈停止閃亮。根據(jù)被控電熱器功率的不同，SCR1可選擇不同型號(hào)的雙向可控硅。對(duì)于功率為1000W以下的電熱器，可選用BT137-800、2N6349等型號(hào)的可控硅；對(duì)于1000W至2000W的電熱器，可選用BT138-800，2N6345等型號(hào)的可控硅。SCR2可選用2N5728、MCR100-6等型號(hào)的小型單向可控硅。
上述實(shí)例是在圖2的基礎(chǔ)上，增加了驅(qū)動(dòng)電路和顯示電路兩部分而實(shí)施的。圖5示出另一種實(shí)例，是將圖2中指令脈沖產(chǎn)生電路1和指令識(shí)別極變換電路2兩部分電路用旋轉(zhuǎn)式撥盤(pán)開(kāi)關(guān)或用琴鍵式開(kāi)關(guān)代替而實(shí)現(xiàn)的，其它部分均無(wú)變化。圖5中部組成為電源電路12、旋轉(zhuǎn)式撥盤(pán)開(kāi)關(guān)13、邏輯電路3、觸發(fā)電路4、可控硅及取樣電路5、負(fù)載6、過(guò)載保護(hù)電路7、過(guò)零脈沖產(chǎn)生電路8。
權(quán)利要求1.一種過(guò)零觸發(fā)方式的可控硅調(diào)調(diào)溫器，其組成為指令脈沖產(chǎn)生電路(1)、指令識(shí)別及變換電路(2)、邏輯電路(3)、觸發(fā)電路(4)、可控硅及取樣電路(5)、負(fù)載即電熱器(6)、過(guò)載保護(hù)電路(7)、過(guò)零脈沖產(chǎn)生電路(8)、電源電路(9)；其特征是所述的指令脈沖產(chǎn)生電路(1)的輸入端接有指令輸入按鍵AN1和AN2，每個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖產(chǎn)生電路。按動(dòng)AN1所產(chǎn)生的脈沖代表溫度增加的指令，按動(dòng)AN2所產(chǎn)生的脈沖則代表溫度減小的指令，在指令脈沖產(chǎn)生電路(1)的輸出端，將代表溫度增加的指令脈沖或代表溫度減小的指令脈沖送入指令識(shí)別及變換電路(2)；所述的指令識(shí)別及變換電路(2)由加減法計(jì)數(shù)電路和譯碼電路組合，指令脈沖產(chǎn)生電路(1)輸出的溫度增加指令脈沖或溫度減小指令脈沖送入計(jì)數(shù)電路，在輸出端產(chǎn)生計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)譯碼電路后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)指令輸出線上的指令信號(hào)，每條指令輸出線對(duì)應(yīng)一種調(diào)溫工作狀態(tài)，可根據(jù)需要調(diào)溫器設(shè)計(jì)為多個(gè)調(diào)溫工作狀態(tài)，各指令輸出線連接到邏輯電路(3)的輸入端；所述的邏輯電路(3)的輸入端與指令識(shí)別及變換電路(2)相連接，同時(shí)與過(guò)零脈沖產(chǎn)生電路(8)和過(guò)載保護(hù)電路(7)相連接，它由門(mén)控信號(hào)產(chǎn)生電路和邏輯門(mén)電路組合，過(guò)零脈沖產(chǎn)生電路(8)送入的過(guò)零信號(hào)作為邏輯電路的時(shí)鐘同步信號(hào)，門(mén)控信號(hào)產(chǎn)生電路根據(jù)時(shí)鐘同步信號(hào)和指令識(shí)別及變換電路(2)送來(lái)的指令信號(hào)產(chǎn)生與指令信號(hào)相對(duì)應(yīng)的門(mén)控信號(hào)，該門(mén)控信號(hào)和過(guò)零脈沖信號(hào)同時(shí)送入邏輯門(mén)電路，邏輯門(mén)電路的輸出便是所需要的觸發(fā)脈沖τ1或τ2，該觸發(fā)脈沖送入觸發(fā)電路(4)；所述的觸發(fā)電路(4)由晶體三極管等元器件組成，它的輸入端與邏輯電路相連接，它的輸出端與可控硅及取樣電路(5)相連接。觸發(fā)電路將邏輯電路送來(lái)的觸發(fā)脈沖饋送給可控硅的控制極；所述的可控硅及取樣電路(5)由可控硅及變壓器組成。它的輸入端為可控硅控制極，與觸發(fā)電路(4)相連接，可控硅陽(yáng)極接有變壓器和負(fù)載(6)，變壓器構(gòu)成取樣電路，其輸出作為取樣信號(hào)送給過(guò)載保護(hù)電路(7)；所述的過(guò)載保護(hù)電路(7)由放大器、檢波器、驅(qū)動(dòng)電路和單向可控硅組成，它的輸入端即為放大器的輸入端，與可控硅及取樣電路(5)相連接，單向可控硅的陽(yáng)極為輸出端，與邏輯電路(3)相連接，同時(shí)，接有按鍵開(kāi)管AN3。當(dāng)取樣信號(hào)超過(guò)規(guī)定值時(shí)，說(shuō)明有過(guò)載或短路現(xiàn)象發(fā)生，驅(qū)動(dòng)電路觸發(fā)單向可控硅導(dǎo)通，在其陽(yáng)極送出過(guò)載信號(hào)給邏輯電路(3)，邏輯電路關(guān)斷觸發(fā)脈沖的輸出，可控硅及取樣電路5中的雙向可控硅截止，調(diào)溫器停止工作。當(dāng)排除過(guò)載故障后，按動(dòng)AN3，調(diào)溫器恢復(fù)正常工作；所述的過(guò)零脈沖產(chǎn)生電路(8)由集成電路運(yùn)算放大器構(gòu)成，220伏交流電壓經(jīng)分壓后送入它的輸入端，該電路檢測(cè)220伏交流電壓的過(guò)零點(diǎn)，在過(guò)零點(diǎn)的前后產(chǎn)生脈沖階躍，它的輸出端與邏輯電路3相連接；所述的電源電路(9)由變壓器、整流濾波電路構(gòu)成，它對(duì)電路各部分供電。
2.如權(quán)利要求1所述的一種過(guò)零觸發(fā)方式的可控硅調(diào)調(diào)溫器，其特征是增加驅(qū)動(dòng)電路(10)和顯示電路(11)，由顯示電路可使調(diào)溫器的工作狀態(tài)能夠醒目地顯示出來(lái)，驅(qū)動(dòng)電路(10)的輸入端與指令識(shí)別及變換電路2的輸出端相連接，同時(shí)也與邏輯電路(3)相連接即M端，驅(qū)動(dòng)電路(10)的輸出端與顯示電路(11)相連接，顯示電路(11)由發(fā)光二極管構(gòu)成，它的輸入端與驅(qū)動(dòng)電路(10)相連接，對(duì)應(yīng)調(diào)溫器10個(gè)調(diào)溫工作狀態(tài)，即10個(gè)調(diào)溫檔位，則有10只發(fā)光二極管分別顯示調(diào)溫器的10個(gè)調(diào)溫檔位，按動(dòng)AN1時(shí)，調(diào)溫器的調(diào)溫檔位往溫度增加方向移動(dòng)，由顯示電路顯示其動(dòng)作；按動(dòng)AN2時(shí)，則調(diào)溫器的調(diào)溫檔位往溫度減小方向移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種過(guò)零觸發(fā)方式的可控硅調(diào)調(diào)溫器，其特征是所述的觸發(fā)電路由晶體管T1、電阻器R31和電容C6構(gòu)成；可控硅及取樣電路由雙向可控硅SCR1、C7、R32、變壓器B、C8構(gòu)成；所述的過(guò)載保護(hù)電路由R33、集成運(yùn)算放大器IC20、D13、C10、R36、R35、晶體三極管T2、R38、R39、單向可控硅SCR2、R40及按鍵開(kāi)關(guān)AN3構(gòu)成，邏輯電路3輸出的觸發(fā)脈沖送入T1的基極，在T1的發(fā)射極經(jīng)電阻器R31饋給可控硅SCR1的控制極，SCR1被觸發(fā)而導(dǎo)通，負(fù)載得到電能。C7和R32為接在SCR1陽(yáng)極和陰極間的吸收回路；負(fù)載超載或短路時(shí)，變壓器B輸出的取樣信號(hào)經(jīng)IC20放大后，輸入到由D13、C10、R36、R35組成的檢波電路，形成的檢波電壓饋入T2的基極，T2觸發(fā)單向可控硅SCR2導(dǎo)通，在SCR2陽(yáng)極產(chǎn)生過(guò)載信號(hào)后饋到邏輯電路3，邏輯電路便關(guān)斷觸發(fā)脈沖的輸出，使可控硅SCR1截止，同時(shí)輸出故障信號(hào)經(jīng)M端至驅(qū)動(dòng)電路10，使故障指示燈閃亮，當(dāng)超載或負(fù)載短路被排除，按動(dòng)按鍵AN3，則電路恢復(fù)正常工作，故障指示燈停止閃亮。
4.如權(quán)利要求1所述的一種過(guò)零觸發(fā)方式的可控硅調(diào)調(diào)溫器，其特征是各部組成為電源電路12、旋轉(zhuǎn)式撥盤(pán)開(kāi)關(guān)13、邏輯電路3、觸發(fā)電路4、可控硅及取樣電路5、負(fù)載6、過(guò)載保護(hù)電路7、過(guò)零脈沖產(chǎn)生電路8。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種過(guò)零觸發(fā)方式的可控硅調(diào)溫器，通過(guò)改變一定時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通的周波數(shù)而改變負(fù)載得到的平均功率，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電加熱器的加熱能力?？墒关?fù)載得到完整的正弦波周波波形，因而沒(méi)有移相觸發(fā)方式中諧波干擾問(wèn)題。可廣泛應(yīng)用于電阻性負(fù)載。本實(shí)用新型其組成為指令脈沖產(chǎn)生電路1，指令識(shí)別及變換電路2，邏輯電路3，觸發(fā)電路4，可控軌及取樣電路5，負(fù)載即電熱器6，過(guò)載保護(hù)電路7，過(guò)零脈沖產(chǎn)生電路8，電源電路9。
文檔編號(hào)H02M5/02GK2556845SQ0221021
公開(kāi)日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2002年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月8日
發(fā)明者王恒山 申請(qǐng)人:王恒山