節能風扇電子定時無級調速器的製作方法
2023-09-22 09:09:30 4
專利名稱：節能風扇電子定時無級調速器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電子應用技術領域，尤其是涉及一種節能風扇電子定時無級調速器。
在現有技術中，阻抗抽頭式的調速器比較常見，其主要缺點是金屬用量大，自身功耗高、規格不通用、有級變速、觸點有火花，而市面上出現的電扇無級調速器通常採用移相觸發可控矽的方式來實現的，因其輸出波形不穩定、失真嚴重，故容易產生高頻輻射，幹擾了其它家用電器的正常使用，並導致電機發熱，而且這種調速器還存在慢速檔起動困難等問題。目前普遍使用的機械定時裝置，其製造工藝複雜、體積大、定時時間短、精度低、有噪音，使得實際使用效果不理想。
本實用新型的目的在於提供一種結構緊湊，安裝使用方便、工作性能可靠、波形完整、抗幹擾能力強、慢速檔起動速度快，並具有節能、節材效果的電子定時無級調速器。
本實用新型的目的是這樣實現的它主要由殼體和電路結構兩部分組成，在殼體上設有風速調節滑鈕、電源指示燈、交流電源開關、定時選擇開關和起動按鈕，其電路結構由電源電路、開機清零電路、全速延時電路、佔空比可調振蕩電路、定時電路、倒相整形電路、觸發控制電路和執行電路構成，其特徵在於電源電路與倒相整形電路、定時電路、全速延時電路、觸發控制電路相配合，定時電路與全速延時電路、佔空比可調振蕩電路以及開機清零電路相配合，開機清零電路的輸出與佔空比可調振蕩電路的輸入端相接，觸發控制電路的一個輸入端與倒相整形電路的輸出端相接，另一個輸入端與全速延時電路的輸出端和佔空比可調振蕩電路的輸出端相連，其輸出端與執行電路的SCR控制端G相接。開機清零電路接通電源後，其輸出端Q3的e極為低電位，並將佔空比可調振蕩電路的YF1的輸入端鉗在低電位，使得該電路的輸出為零狀態。倒相整形電路的輸入信號取至電源電路中橋式整流電路的輸出端，該信號為100HZ的脈動信號，其脈動波形在過零時由倒相整形電路中的YF3倒相整形，並向觸發控制電路中YF4的一個輸入端輸送脈衝電平，以作為過零觸發信號，YF4的另一個輸入端與全速延時電路的輸出端和佔空比可調振蕩電路的輸出端相接，全速延時電路向YF4輸入高電平信號，觸發SCR導通，使得電扇負載全速起動，而電扇負載起動之後，YF4的輸入信號由佔空比可調振蕩電路提供，當YF4的兩個輸入端均為高電平時，YF4的輸出為低電平，從而使Q5導通並觸發執行電路中的SCR導通，則電扇負載得電而工作。在佔空比可調振蕩電路中，通過調節電位器W，來控制輸出高電平的佔空比，以此達到對電扇負載進行無級調速的目的。佔空比可調振蕩電路的輸入端與定時電路的輸出端相接，定時電路經過一定的定時時間後，其輸出端向佔空比可調振蕩電路的輸入端傳遞低電位，則佔空比可調振蕩電路停止工作、並使觸發控制電路中Q5截止，則執行電路被關斷、電扇負載的電源亦被切斷，從而實現了定時關機的目的。
本實用新型與現有技術相比具有功能多、性能穩定，線路精簡、抗幹擾能力強的特點，它採用了微功耗常用數字集成電路替代價格昂貴的專用過零觸發集成電路，降低了成本，節約了能源和材料，並且能與各類電扇配套使用。
圖1為本實用新型的殼體示意圖圖2為本實用新型的電路方框圖圖3為本實用新型的電路原理圖結合附圖和實施例，對本實用新型具體描述如下在
圖1中殼體1由塑料材料注塑而成，殼體1上裝有風速調節滑鈕5、電源指示燈2、交流電源開關4、定時時間乘2開關6，定時選擇開關7和起動按鈕3，電路結構安裝在殼體1內。
在圖2、圖3中，電路結構由電源電路8、開機清零電路15、全速延時電路11、佔空比可調振蕩電路14、定時電路10、倒相整形電路9、觸發控制電路12和執行電路13組成。
電源電路8由變壓器B、D7～10構成的橋式整流電路、隔離二極體D11和濾波電容C6構成。
倒相整形電路9由YF3、R8、R10、C3、LED構成，在YF3的輸入端與電源電路8中D11的輸入端之間接有R10、LED與R8依次串接，LED、R8與C3相並聯、且連接在YF3輸入端與電源負極之間，YF3的輸出接至YF4。
全速延時電路11由Q1、R1、R2、R3和C1構成，Q1的C極與電源之間接有R1、Q1的e極接YF4的輸入端，Q1的b極經R2與D1的輸出相接，並聯的C1與R3並接於D1的輸出端。
開機清零電路15由Q3、Q4、R6、R7和C2構成，Q3的b極經R6與Q4的C極相連，Q3的b極還與D2相接，Q4的b極與Q3的C極相連且與C2、R7並接，C2與R7依次串接，C2的一端與Q3的e極相接，Q4的e極、R17與電源負極相連，Q3的e極與YF1的輸入端相連。
佔空比可調方波振蕩電路14由YF1、YF2、D4、D5、D6、R9、C4和電位器W構成；YF1與YF2相串聯，YF1的一個輸入端與Q3的e極、Q2的C極和R4並接，經R4與電源正極相連，YF1的另一輸入端與輸出端之間接有D4、W，YF2的輸入端與輸出端之間接有W、R9、D5和C4，R9為佔空比下限電阻。YF2的輸出信號經D6被傳遞到YF4的一個輸入端。
定時電路10由常用分頻集成電路IC、按鈕AN、二極體D1、D2、D3電阻R4、R5、R14、R15、R16、R17、電容C5和Q2、K2、K3構成；其中IC的端腳1、端腳2、端腳3、端腳15分別與K3的定時檔位相接，端腳8接電源負極，端腳9與端腳11之間串接有C5、R14，R15與C5、R14並接，R16與K2相並聯，R14、K2與R15相並接，端腳10與K2相連，端腳16接至電源正極，經D3與端腳11相連，端腳12與電源負極之間接有 AN的一端接於電源，AN的另一端與端腳12、D1和D2的陰極相連接，Q2的b極經R5與K3相連，D1的陽極與全速延時電路11中的C1、R3、R2並接，D2的陽極與Q3的b極相接，電源與Q2的C極之間接有R4。
觸發控制電路12由YF4、Q5、R11、R12、R13構成，YF4的一個輸入端與D6的陽極、Q1的e極和R11相接、R11的另一端接電源負極，YF4的另一個輸入端與YF3的輸出端相連，YF3的輸出與Q5的b極之間接有R12，Q5的e極經R13與電源正極相連，Q5的C極與SCR的控制端G相接。
執行電路13由可控矽SCR、以及接點A、B構成，SCR的控制端G接Q5的C極，SCR的另兩端分別接至接點B和電源負極，接點A與交流電源開關K1相連，電扇負載RL與接點A、B相連。
本實用新型的工作原理如下開啟開關K1，則交流電被輸入到電源電路8中，經B變壓、D7～10整流後，向倒相整形電路9提供100Hz的脈動信號，而交流電經B變壓、D7～10整流、D11隔離、C6濾波所獲得的直流電源被輸送到各相關電路。100Hz的脈動信號經R10取樣送至YF3的輸入端，其脈動波形在過零時，YF3倒相整形，並向YF4的輸入端輸送高電平作為過零觸發信號，該信號為連續的，且與交流電源同步的方波信號，C3為高頻旁路電容，以消除交流電源中出現的高頻幹擾，LED、R8構成的電路用作電源指示，同時為YF3的輸入端鉗位。開啟開關K1後，直流電源經R4被輸送到開機清零電路15，並對C2充電，在C2充電時向Q4提供基極一個脈衝信號，使得Q4導通，Q3亦隨之導通，這時Q3的e極電位較低，則將YF1的輸入端鉗在低電位，這樣佔空比可調振蕩電路14不工作，其輸出為零狀態。啟動按鈕AN時，直流電源經D1輸送到全速延時電路11的C1、R3、R2和Q1的b極，使得Q1導通並向YF4的輸入端提供高電平，則YF4輸出連續的過零脈衝信號，導致Q5導通、SCR受觸發而導通，這時SCR向電扇負載RL提供交流全電壓而使其在5～10秒內實現全速運轉，起動時間由C1、R3的取值確定，R3可使C1充分放電。在啟動按鈕AN時，直流電源經D2→Q3的b極，使Q3截止，則Q4相應也截止，這時YF1的輸入端獲得高電平，則佔空比可調振蕩電路14開始工作，YF2的輸出經D6接至觸發控制電路12中YF4的輸入端，通過調節W來控制YF2輸出高電平的佔空比，以此實現對電扇負載RL的無級調速，也就是在YF2的輸出為高電平時，YF4的輸出為與交流電同步的低電平，這樣使Q5導通，從而觸發SCR導通，調節YF3輸出電平佔空比，電扇負載RL的轉速亦能相應得到調整，實現了在交流電壓過零時觸發SCR導通，YF4輸入端並接的偏置電阻R11，可降低該輸入端的阻抗，並防止了靜態時該輸入端懸空所引起的工作不穩定，同時可旁路掉Q1所產生的穿透電流，使電路工作穩定。在啟動按鈕AN時，直流電源被接至常用分頻集成電路IC的端腳12，則定時電路10被清零，放開按鈕AN時IC開始計時，C15、R14、R15、R16作為IC內部振蕩器的外部元件，其振蕩頻率經內部分頻得到各檔的定時輸出，定時選擇開關K3所確定的定時檔位經過所選定的時間後輸出高電平，該輸出信號由K3→R5→Q2的b極則Q2導通，使得YF1的輸入端處在低電位，則導致佔空比可調振蕩電路14停止工作、Q5截止、SCR亦截止、負載電源被切斷，與此同時，定時檔位輸出的高電平由K3→D3→IC的端腳11，使得IC內部振蕩器停止振蕩、計時終止，K3置空位時，啟動按鈕AN，此時為長開機，無定時作用，K2為定時時間乘2開關，打開時，R15、R16相串聯，這時的時間常數大，振蕩頻率低，定時時間長；K2閉合時，R16被短路，則時間常數小、振蕩頻率低、定時時間短，若R15、R16的阻值相等，則K2閉合與斷開時，其定時時間分別為乘1與乘2時間單位。當閉合交流電源開關K1時，交流電源經變壓器B變壓、D7－D10整流提供給電阻R10，則發光二極體LED能夠發光，即殼體1上的電源指示燈2亮，直流電源經隔離二極體D11、濾波電容C6後供給各單元電路在未啟動按鈕AN時，分頻集成電路IC的端腳12無開啟脈衝信號，則電路不計時，此時靜態電流在uA級，功耗微小，另外，電源經R4→C2→Q4的b極，此時Q4與Q3同時導通，電流經R4、Q3、Q4、R6、Q7到負極，此時電流甚微，YF1的一個輸入端被偏置接低電平，則佔空比可調振蕩電路14停振，YF2的輸出為O，YF4的一個輸入端被電阻R11偏置接低電平，倒相整形電路9中YF3輸出的過零脈衝信號無法通過YF4，則Q5處在截止狀態，可控矽SCR亦截止，電扇負載R2不工作，此時整個電路處在工作準備狀態。
權利要求1.一種節能風扇電子定時無級調速器，在殼體(1)上設有風速調節滑鈕(5)、電源指示燈(2)、交流電源開關(4)、定時選擇開關(7)和起動按鈕(3)，其電路結構由電源電路(8)、開機清零電路(15)、全速延時電路(11)、佔空比可調振蕩電路(14)、定時電路(10)、倒相整形電路(9)、觸發控制電路(12)和執行電路(13)組成，其特徵在於定時電路(10)與佔空比可調振蕩電路(14)、全速延時電路(11)和開機清零電路(15)相配合，開機清零電路(15)與佔空比可調振蕩電路(14)相連，全速延時電路(11)的輸出、佔空比可調振蕩電路(14)的輸出以及倒相整形電路(9)的輸出與觸發控制電路(12)的輸入端相接，觸發控制電路(12)的輸出信號接至執行電路(13)，並控制執行電路(13)的工作狀態。
2.根據權利要求1所述的節能風扇電子定時無級調速器，其特徵在於定時電路(10)採用了常用分頻集成電路IC，其中IC的端腳1、2、3、15分別與K3的定時檔位相接，端腳8接電源負極，端腳9與端腳11之間串接有C5、R14，R15與C5、R14並接，R16與K2相併聯，R16、K2與R15並接，端腳10與K2相連，端腳12與電源負極之間接有R17、端腳12經AN可與電源正極相連，端腳16接電源正極，D1的陰極接AN，D1的陽極與全速延時電路(11)中的C1、R2R3並接，D2的陰極與陽極分別接於AN和開機清零電路(15)中Q3的b極，R4連接在電源與Q2的C極之間，Q2的C極同時與開機清零電路(15)中Q3的e極、佔空比可調振蕩電路(14)中YF1的輸入端並接。
3.根據權利要求1所述的節能風扇電子定時無級調速器，其特徵在於所述的開機清零電路(15)中Q3的b極經R6與Q4的c極相接，Q3的c極與Q4的b極相連，Q4的b極與e極之間接有R2、Q3的e極與c極之間接有C2，Q4的e極與電源負極相連，Q3的e極與定時電路(10)的R4、佔空比可調振蕩電路(14)的YF1的輸入端並接。
4.根據權利要求1所述的節能風扇電子定時無級調速器，其特徵在於所述倒相整形電路(9)中YF3的輸入端接有取樣電阻R10、高頻旁路電容C3，LED、R串接而成的鉗位和電源指示電路，YF3的輸出端接至觸發控制電路(12)中YF4的一個輸入端。
5.根據權利要求1所述的節能風扇電子定時無級調速器，其特徵在於所述的觸發控制電路(12)由YF4、R11、R12、R13、Q5構成，其中YF4的一個輸入端與YF3的輸出端相接，YF4的另一個輸入端與Q1的e極、D6的陽極和R11並接，R11的另一端接電源負極，YF4的輸出端與Q5的b極之間接有R12，Q5的e極經R13與電源相接，Q5的c極與執行電路(13)中SCR的控制端G相連。
專利摘要本實用新型涉及一種節能風扇電子定時無級調速器，主要由殼體、風速調節滑鈕、電源開關、定時開關、起動按鈕和電路結構組成，其特點是定時電路與佔空比可調振蕩電路相配合，佔空比可調振蕩電路、倒相整形電路與觸發控制電路相配合，觸發控制電路與執行電路相聯，它具有結構緊湊、性能穩定、抗幹擾能力強、成本低、耗電小、定時準確無噪音、慢速擋起動速度快的優點，並適合於各類電扇配套使用。
文檔編號F04D27/02GK2108192SQ9122995
公開日1992年6月24日 申請日期1991年12月3日 優先權日1991年12月3日
發明者鍾毅, 金建民 申請人:溫嶺縣佳麗電子禮品玩具廠, 金建民