具节电调温控制器的设计方案

具节电调温控制器的设计方案


电熨斗、电热水器及电烙铁等电热器具,在处于稳定高温状态时,若断续供电,它们的温度不会下降太多影响使用,但日积月累却能节约许多电能。如果再加上依据需要能对温度进行调节,节电效果就更为明显了。
  节电调温两用器就是为达到上述目的而设计的,它具有结构简单、体积小、价格低、使用方便和节电效果显著等特点,现介绍如下。
1.电路工作原理
  节电调温两用器的电路,如图1所示,它是由电容降压稳压电源电路和占空比可调的时基电路所组成。
 具节电调温控制器的设计方案
        图1
  在图中,电容C1、二极管D1、稳压二极管DW和电解电容C2,组成电容降压稳压电路,输出12V稳定的直流电压。
  IC为时基集成电路,与电阻R2、R3、电位器W和电容C3,组成占空比可调的自激多谐振荡器。其中二极管D2为充电引导管,二极管D3则是放电引导管,当电位器W活动臂滑向最右端时,占空系数Dy为:
Dymax=t充/T
=(1kΩ+10MΩ)/〔(10MΩ+1kΩ)+1kΩ〕
≈99.99%
  当电位器W活动臂滑向最左端时,占空系数为:
Dymin=t充/T
=1kΩ/〔1kΩ+(10MΩ+1KΩ)〕≈0.01%
  而振荡周期T=0.693(10MΩ+2kΩ)×0.01×10-6是常数,不受电位器活动臂位置的影响。换句话说,调节占空比时,其振荡器的输出频率不变,保证了振荡器稳定的工作。
  这样,在电源接通后,电源通过电阻R2、二极管D2和电位器W的左半部分,向电容C3充电,由于C3尚来不及充电,故IC的②脚处于低电位,导致IC输出端③脚为高电平,使双向可控硅SCK被触发导通,插座CZ上有交流电压输出。
  当电容C3两端电压上升到电源电压的2/3时,IC被复位,即②脚呈高电位,③脚变低电平,双向可控硅SCK的控制极因失去触发电压而阻断,电源插座CZ断电。这时IC内部的放电管导通,电容C3上的充电电荷经电位器W的右半部分和二极管D3、电阻R3由⑦脚向地泄放,当C3上的电压低于电源电压的1/3时,IC又复位,③脚又呈高电平,双向可控硅SCK导通,电源插座CZ供电,电容器C3再次充电,电路工作周而复始。所以,改变电位器W活动臂的位置,即改变控制电路的占空比,这样就可改变电热器具供电间歇时间。就电路中所示的元件阻值,该电路的占空比在0.01%~99.99%之间连续可调。
  使用时,将电熨斗、电热水器、电烙铁等电热器具,插入插座CZ中,将电位器W活动臂滑到最右端,使占空比大于99%,开始接通电源。待电热器具达到稳定的高温时,将电位器W的活动臂向左滑动,使占空比减小,这样就可以做到既节约用电,又保证电热器具温度不下降。但电位器W活动臂不能向左滑动过多,若左移过多,占空比便过小,也就是间歇停电时间增长,会使电热器具温度下降,一般左移占空比不低于80%,电热器具就会保持恒定的高温。为了使用时调节电位器方便,可在盒面上刻出左移(即左旋)节电标记。
  当左旋电位器W,使占空比小于80%时,就起调温作用了,如果电源插座上接的是电饭煲,待饭煮熟后,大幅度地左旋电位器,使占空比减小(即停电间歇时间增长,供电时间减少),即节约用电、饭不会糊底,又可长时间使饭保温,这在寒冷的北方更有实用意义。所以,它又是个温度调节器,具有良好的调温作用。
2.元件选择
  节电调温两用器的印刷电路,如图2所示。
  图中,IC为时基集成电路,可选用进口的NE555或国产的SL555,5G1555型时基集成电路。
  SCK为双向可控硅,在选用时,工作电压不低于600V,电流依据所接负载功率选定,一般在3~5A,如3CT3、3CT5或进口塑封带散热片式。 
具节电调温控制器的设计方案 
        图2
  D1~D4为半导体二极管,可选塑封式整流二极管,如1N4001或1N4004,价格便宜,体积也小。
  DW为稳压二极管,可选用2CW19-21。
  LED为发光二极管,用于插座CZ输出指示,可选任意型。
R 30Ω、1W R1 500kΩ~1MΩ
R2、R3 1kΩ R4 200kΩ
W 10MΩ电位器 C1 0.47μF 450V
C2 220μF~470μF 450V
C3 10μF C4 0.01μF
  由于电路采用电容降压稳压电源,工作时元件是带电的,安装时应做好绝缘,尤其是电位器的旋轴与旋钮,必须要进行良好的绝缘。

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发布日期:2019年07月14日  所属分类:参考设计