專利名稱：無干擾電扇多功能控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種工作流體為空氣的泵送裝置的調節(jié)控制。
現有的電扇控制器采用電抗法或抽頭法實現電機調速，配上機械定時器或其他電子電路實現多功能控制，調速系統無法實現電子化的主要原因是干擾輻射問題難以解決。眾所周知，電子調速系統采用移相觸發(fā)可控硅調壓，可控硅的固有特性是“一觸即通”，由此產生很強的高頻輻射，它對家用電器，尤其是調幅收音機干擾很大。諸多全電子化技術方案如中國專利CN85105555、CN86200536、CN86203968、CN88206127等，皆因無法抑制移相觸發(fā)可控硅產生的高頻輻射而不能推廣應用。
可控硅無干擾調壓至今仍是一個技術難題，比較成功的方案是“削波法”，通過電源的過零控制，在一組正弦波中完整地削去若干個半波或全波。此種削波法無干擾調壓僅適用于調溫等有限的場合，若用于電機調速，由于電源頻率低，只有50HZ或60HZ，電機有明顯的振動感，若用于調光，則有明顯的閃爍感。因此，目前電扇電機調速仍不得不采用笨重的電感元件，其結果是能耗大，材料浪費。
現有的電扇控制器多為四端網絡型結構，其中兩端直接接220V交流電源，另兩端接受控電器，如中國專利CN86200536、CN86200596、CN86203968等，此類方案通用性較差，若用于控制吊扇則顯得麻煩;關于廉價的電子定時元件，一般采用RC方式定時，采用555時基電路或結型場效應管作狀態(tài)轉換部件，如中國專利CN85105555、CN86200536等，用此種結構實現長時間定時難度較大。關于電扇電機低壓啟動，一般要求提供較大的啟動力矩，在電感調速系統中，配上PTC元件，可實現微風功能，但成本較高。
本發(fā)明的任務在于提供一種全電子化、無干擾、造價低、大幅度節(jié)能、使用方便的無干擾電扇多功能控制器，可提供調速、定時、微風以及模擬自然風等項功能。
本發(fā)明的電扇控制器，采用二端網絡型結構，實現無干擾可控硅調速，RC放電式定時，CMOS高阻狀態(tài)轉換器件，特殊的低壓啟動電路，利用一片CMOS4001和一片CMOS4011實現多種邏輯功能。
圖面說明圖1為本發(fā)明的無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-強電開關，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-微風啟動電路，7-邏輯電源形成電路，8-電子定時器，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-驅動電路，54-反相延時電路，81-初始化電路，82-RC定時電路，83-雙穩(wěn)態(tài)電路，K1-電源開關，M-受控電器。
圖2為本發(fā)明的實施電路圖。
圖3為工作時的脈動直流電壓波形圖。
以下結合


，詳細描述本發(fā)明的具體內容。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明的無干擾多功能控制器由一個橋式整流電路1，一個強電開關2，一個移相觸發(fā)電路3，一個電子繼電器4，一個下降沿平滑觸發(fā)電路5，一個微風啟動電路6，一個邏輯電源形成電路7，一個電子定時器8，一個多諧振蕩器9以及電源開關K1組成，橋式整流電路1的一個輸入端經電源開關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的一個輸入端、強電開關2中單向可控硅3CT的陽極和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下降沿平滑觸發(fā)電路5、微風啟動電路6、電子定時器8、多諧振蕩器9供電;移相觸發(fā)電路3的輸出端經電子繼電器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的兩個輸出端分別接強電開關2中單向可控硅3CT的觸發(fā)端及NPN晶體管3BG1的基極;電子定時器8中與非門NA1的輸出端接多諧振蕩器9中與非門NA3的一個輸入端，與非門NA2的輸出端接模似自然風開關K3的一個觸點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的一個輸入端和微風啟動電路6的輸入端;微風啟動電路6的輸出端接移相觸發(fā)電路3的另一個輸入端;當對電扇M進行調速控制時，電源開關K1閉合，定時開關K2閉合于觸點C，模擬自然風開關K3閉合于觸點e;當附加模擬自然風控制時，模擬自然開關K3斷開;定時控制時，定時開關K2斷開;調速電位器W1調至最大值，電扇處于微風狀態(tài)，微風啟動電路6幫助啟動。
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、驅動電路53以及反相延時電路54組成，其中單穩(wěn)態(tài)電路51由CMOS集成電路或非門NO1、NO2、電阻R8和電容C2構成，積分電路52由電阻R9和電容C3構成，驅動電路53由NPN晶體管3BG5和電阻R10構成，反相延時電路54由電阻R11、R12、電容C4和或非門NO3構成，單穩(wěn)態(tài)電路51的一個輸出端接積分電路52的輸入，另一個輸出接反相延時電路54輸入，積分電路52的輸出接驅動電路53的輸入，驅動電路53的輸出端接強電開關2中晶體管3BG1的基極，反相延時電路54的輸出接強電開關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、調速電位器W1和電阻R1～R5構成，其輸出端接電子繼電器4的輸入端。
電子定時器8由初始化電路81、RC定時電路82、雙穩(wěn)態(tài)電路83以及定時開關K2組成，其中雙穩(wěn)態(tài)電路83由CMOS集成電路與非門NA1和NA2構成，初始化電路81由電阻R15、電容C6和二極管D6構成，其輸出端分別接與非門NA1的一個輸入端和微風啟動電路6的輸入端，RC定時電路82由定時電容C7、定時電位器W2和定時開關K2構成，其輸出接與非門NA2的一個輸入端，與非門NA1的輸出接多諧振蕩器9中與非門NA3的一個輸入端，與非門NA2的輸出接模擬自然風開關K3的一個觸點e。
多諧振蕩器9由CMOS集成電路與非門NA3、NA4、電阻R16、R17、電容C8和模擬自然風開關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。
強電開關2包含一個單向可控硅3CT和一個NPN晶體管3BG1。
微風啟動電路6由CMOS集成電路或非門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4001和一片四-二輸入與非門4011。
初始時，置定時開關K2閉合，模擬自然風開關K3閉合，當閉合電源開關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導通，移相觸發(fā)電路3輸出的正脈沖經電子繼電器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，保證先使強電開關2中的晶體管3BG1從截止狀態(tài)緩變到飽和狀態(tài)，轉換時間約為0.5MS，當晶體管3BG1飽和后，下降沿平滑觸發(fā)電路5再觸發(fā)強電開關2中的單向可控硅3CT，使其導通，繼而晶體管3BG1釋放，使其截止，當電源過零點后，可控硅釋放。上述重復周期為電源的半周期，周而復始，從而使受控電器M上電壓改變，實現無干擾調速。觸發(fā)后的脈動直流電壓波形如圖3所示，改變調速電位器W1的值，可改變觸發(fā)相位，從而達到調速的目的。
斷開定時開關K2，定時電容C7上的電荷通過定時電位器W2緩慢釋放，由于CMOS的高阻抗輸入，定時時間取決于定時電容C7的容量和定時電位器W2的電阻值。當定時電容C7上的電壓下降到CMOS與非門的轉換電平時，雙穩(wěn)態(tài)電路83翻轉，經多諧振蕩器9邏輯變換后使電子繼電器4關閉，從而強電開關2斷開，受控電器M關閉。
在電子定時器8中的雙穩(wěn)態(tài)電路83狀態(tài)未轉換之前，只要斷開模擬自然風開關K3，便可實現模擬自然風功能，即斷開K3，多諧振蕩器9開始振蕩，電扇提供模擬自然風。此時，多諧振蕩器9仍受電子定時器8的控制，當定時時間到，雙穩(wěn)態(tài)電路83狀態(tài)翻轉，振蕩禁止。
微風啟動電路6保證電源接通數秒鐘內使移相觸發(fā)電路3提前觸發(fā)，加大啟動力矩，使受控電器M在微風狀態(tài)下可靠啟動。
同現有技術比較，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、使電扇多功能控制實現全電子化，革除了調速系統中的電抗元件，體積大為縮小;
2、實現可控硅無干擾移相觸發(fā)調壓，而現有技術則輻射干擾嚴重;
3、節(jié)能效果顯著，如90cm吊扇，采用現有的電抗調速方案，慢速擋電流為0.14A，電抗直流電阻28Ω，電抗壓降125V，電扇電機壓降95V，電抗消耗無功功率17.49W，電抗消耗有功功率0.55W，電機消耗功率13.3W。本發(fā)明采用微功耗的CMOS器件作為控制中心，控制器對通過電機的大電流是旁路的，在同等電機轉速下，無功功耗為0，有功功耗為0.14W。在實現同等的微風或模擬自然風的條件下，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，實現長延時定時，最大可達12小時以上;而一般的TTL器件或結型場效應器件是難以實現的;
5、采用獨特的低壓啟動電路，圓滿地解決了電機要求較大啟動力矩的矛盾，能在交流187V下保證可靠啟動;
6、具有模擬自然風功能，若采用一些隨機組合邏輯，可方便地實現隨機自然風功能，還可擴展其他邏輯功能;
7、所采用的電子元件均為通用元件，貨源充足，價格低廉。
權利要求
1.一種具有調速、定時、微風、模擬自然風的無干擾電扇多功能控制器，其特征在于該控制器由一個橋式整流電路1，一個強電開關2，一個移相觸發(fā)電路3，一個電子繼電器4，一個下降沿平滑觸發(fā)電路5，一個微風啟動電路6，一個邏輯電源形成電路7，一個電子定時器8，一個多諧振蕩器9以及電源開關K1組成，橋式整流電路1的一個輸入端經電源開關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的一個輸入端、強電開關2中單向可控硅3CT的陽極和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下降沿平滑觸發(fā)電路5、微風啟動電路6、電子定時器8、多諧振蕩器9供電；移相觸發(fā)電路3的輸出端經電子繼電器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的兩個輸出端分別接強電開關2中單向可控硅3CT的觸發(fā)端及NPN晶體管3BG1的基極；電子定時器8中與非門NA1的輸出端接多諧振蕩器9中與非門NA3的一個輸入端，與非門NA2的輸出端接模擬自然風開關K3的一個觸點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的一個輸入端和微風啟動電路6的輸入端；微風啟動電路6的輸出端接移相觸發(fā)電路3的另一個輸入端；當對電扇M進行調速控制時，電源開關K1閉合，定時開關K2閉合于觸點C，模擬自然風開關K3閉合于觸點e；當附加模擬自然風控制時，模擬自然開關K3斷開；定時控制時，定時開關K2斷開；調速電位器W1調至最大值，電扇處于微風狀態(tài)，微風啟動電路6幫助啟動。
2.根據權利要求1的無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、驅動電路53以及反相延時電路54組成，其中單穩(wěn)態(tài)電路51由CMOS集成電路或非門NO1、NO2、電阻R8和電容C2構成，積分電路52由電阻R9和電容C3構成，驅動電路53由NPN晶體管3BG5和電阻R10構成，反相延時電路54由電阻R11、R12、電容C4和或非門NO3構成，單穩(wěn)態(tài)電路51的一個輸出端接積分電路52的輸入，另一個輸出接反相延時電路54輸入，積分電路52的輸出接驅動電路53的輸入，驅動電路53的輸出端接強電開關2中晶體管3BG1的基極，反相延時電路54的輸出接強電開關2中可控硅3CT的觸發(fā)端。
3.根據權利要求1的無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、調速電位器W1和電阻R1～R5構成，其輸出端接電子繼電器4的輸入端。
4.根據權利要求1的無干擾電扇多功能控制器，其特征在于所述的電子定時器8由初始化電路81、RC定時電路82、雙穩(wěn)態(tài)電路83以及定時開關K2組成，其中雙穩(wěn)態(tài)電路83由CMOS集成電路與非門NA1和NA2構成，初始化電路81由電阻R15、電容C6和二極管D6構成，其輸出端分別接與非門NA1的一個輸入端和微風啟動電路6的輸入端，RC定時電路82由定時電容C7、定時電位器W2和定時開關K2構成，其輸出接與非門NA2的一個輸入端，與非門NA1的輸出接多諧振蕩器9中與非門NA3的一個輸入端，與非門NA2的輸出接模擬自然風開關K3的一個觸點e。
5.根據權利要求1的無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NA3、NA4、電阻R16、R17、電容C8和模擬自然風開關K3組成，其輸出接電子繼電器4的控制端。
6.根據權利要求1的無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.根據權利要求1的無干擾電扇多功能控制器，其特征在于所述的強電開關2包含一個單向可控硅3CT和一個NPN晶體管3BG1。
8.根據權利要求1的無干擾電扇多功能控制器，其特征在于所述的微風啟動電路6由CMOS集成電路或非門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的一個輸入端。
9.根據權利要求1的無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.根據權利要求2、4、5、8的無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4001和一片四-二輸入與非門4011。
全文摘要
一種無干擾電扇多功能控制器，采用二端網絡型結構，無干擾可控硅調速，放電式RC定時及CMOS高阻狀態(tài)轉換電路，微風啟動電路。具有調速、定時、微風及模擬自然風等功能，同現有技術比較其優(yōu)點是無干擾，節(jié)能，定時時間長，結構緊湊，使用方便，造價低廉，功能齊全，可廣泛應用于電感性電器、電阻性電器，特別是電扇的多功能控制。
文檔編號H02P7/00GK1054816SQ9110736
公開日1991年9月25日 申請日期1991年4月9日 優(yōu)先權日1991年4月9日
發(fā)明者詹國華 申請人:詹國華