家電節能保護器的製作方法
2023-07-15 05:51:16 2
專利名稱：家電節能保護器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及家電節能與保護技術，是一種新型家電節能保護器，屬電子儀器儀表類。
目前，使用空調機、電冰箱和電熱器的單位和家庭越來越多，它們是家庭耗電大王，節能是刻不容緩的。
本實用新型的目的是研製一種新型家電節能保護器，從實際線路上充分而又合理利用家電的餘冷或餘熱而節能，同時，當出現瞬時斷電、過壓、欠壓時，則對壓縮機或加熱器進行保護。
實現本實用新型目的的技術方案是家電節能保護器包括電源電路、監視電位電路、比較控制電路，過壓、欠壓門坎值自動升降，延遲電路，混合電源控制電路，節能控制電路，可變節能指數器，無源短路器，功能轉換開關，其特徵在於電源電路由市電一路經C1連R1，其另一端連D1及ZD1負極，D1負極連R2及C3正極，ZD1和ZD3正極及C3負極相連，R2另一端輸出正直流電，它與Q4之4腳、R3、ZD3和ZD5負極相連，R3和R4接點連R30及Q4之10、13腳為標準直流電壓，R5和R6接點與Q4之5腳相連為另一標準電壓。另一路市電經C2連R13，其另一端連ZD2正極和D3負極，D3正極連C4負極及R14，ZD2負極、C4正極及ZD4負極相連，R14另一端與ZD4正極相連而輸出負直流電壓。
監視電位電路市電經D2整流，R10連VR1及R11連VR2並聯後與D2串聯，另一端並聯點與R12相連，VR1和VR2的中間抽頭分別與C6及C5正極連，C6和C5負極及R12的另一端相連。
比較控制電路由含有四個比較器Q4為主體，D5、D6、D7、D8正極相連，其負極依次與Q4的6、8、14、1腳相連，R9和C7並聯後連接Q4之6腳及D5負極，C8與R8接點連Q4之3腳，C8和R8另一端分別連R7及D8正極。
延遲電路由R18、R19及R20串聯，由R19和R20接點輸出直流電連接D4正極，D4負極連Q4之2腳、C9正極、R21，C9負極，R20及R21另一端相接。
過壓、欠壓門坎值自動升降Q4之8腳連D18負極，其正極連R30，R30另一端連Q4之10腳再連R3和R4連接點為標準電壓，另一路由Q4之14腳連D17負極，其正極連R29，R29另一端連Q4之12腳及R28，R28另一端連C6正極。
節能控制電路由Q5的雙比較器為主體，Q5之1腳連D9負極和R24，R24另一端連Q5之6腳。Q5之2腳、5腳、D10正極、ZD8負極、R25相連，D10負極連Q5之7腳，R25連Q5之8腳，ZD8正極連VR6，D9正極連R22。
可變節能指數控制器由D12、VR5、R26串聯和D11、VR4、R27串聯，然後再並聯，其D11和D12接點連Q5之3腳，而R26和R27接點連Q5之7腳，可變節能指數為15-80％。
功能轉換開關由K開關3W2D為主體，中間雙刀相連而連13正極，右邊兩點與左邊一點相連再與C12正極連接，C12負極和C13負極相連。K開關左邊的另一端連R23，R23的另一端連電源正端。
無源短路器由J2、D14、ZD5、ZD6組成，ZD5和ZD6串聯加強直流電壓穩定，ZD6正極連Q4之11腳也連J2和D14並聯一端，另一端連ZD3負極，ZD5負端連D14負極，J2的定點連Q1之T1，動點連Q1之T2。
混合電源控制電路R17和D16接點連Q4之7腳，D16負極連R7，R17和R16接點連Q2之b極，Q1之G連VR3，另一端接D15，D15的負極連Q2之E極，Q2之C極接ZD4正極，R22和C10接點連Q3之b極，ZD7負極連Q3之E極，ZD7正極與C10負極相連，J1線圈與D13並聯，Q3之C極連J1線圈一端，而另一端連ZD3負極，R15、C11串聯，R15另一端連接Q1之T1極和J1常開關定片，C11另一端連接Q1之T2極和J1的動片而輸出AC電源。
圖1是家電節能保護器的工作原理圖其中Q1——BTA41AQ2——A1015Q3——CS9013Q4——LM324Q5——LM358現結合附圖通過實施例進一步說明本實用新型的構造及工作情況實施例本實用新型採用阻燃性的ABS塑料壓模製作殼，內部接線如附圖2所示。
當功能轉換開關為1檔時，則正直流電通過R23對C12、C13充電，使Q5之3腳電位比2腳高則1腳變成高電位，使D9截止則節能控制電路失去作用，這時本產品就變為家電保護器，專門保護壓縮機或加墊器。
當市電變化在185V-245V範圍之外時，經監視電位電路分別在C6正極和C5正極形成正電位，使Q4之12腳電位低於13腳或9腳電位高於10腳，使比較控制器進入保護狀態，Q4之10、13腳為標準電位，它由R3、R4分壓提供，監視電位的門坎值是由VR1、VR2調節得到，當出現瞬時斷電，過壓、欠壓之一時，在D6、D7、D8中必有一個負極變成低電位，其正極也變成低電位，此電位控制兩路。一路使C10通過R22迅速放電，使Q3截止J1繼電器不工作，其接點開路切斷負載一路電路，另一路此低電位導致D5截止，使C7向R9放電，當Q4之6腳電位低於5腳時，5腳電位是由R5、R6分壓而來，則7腳變為高電位，使保護器紅燈D16亮，此高電位通過R17、R16分壓使Q2截止綠燈D15滅，雙向可控矽Q1不工作，這時負載電源就全部切斷，於是負載處於被保護狀態。
當保護狀態一開始，使D4正極低電位而截止，此後C9向R21放電約4-8分鐘後，才能使Q4之2腳電位低於3腳，則1腳就變成高電位，當市電恢復正常即185V-245V範圍內，由於1腳高電位使D8正極也恢復正常高電位，通過R8向C8充電，使Q4之3腳電位更高，通過D5快速向C7充電，使Q4之6腳電位比5腳高，則7腳變成低電位，紅燈D16滅通過R17使Q2工作則綠燈D15亮，雙向可控矽Q1工作，負載電源先接通一路。另一路D8正極的高電位，通過R22向C10充電而延遲後使Q3導通，J1繼電器工作接通二路負載電源，這兩路就完成向負載供電任務。
在C9、R21作用延遲4-8分鐘後，雖然Q4之1腳變成高電位，但市電仍在185V或245V的門坎值附近擺動時，這就會造成整個電路不穩定則輸出電源忽有忽無，使壓縮機忽兒工作忽兒停，這對壓縮機是十分有害，為根除這種現象產生，本產品加用過壓、欠壓門坎值自動升降新技術，它由R28、R29、D17、R30、D18組成，當市電在185V時，Q4之12腳電位低於13腳，其14腳變成低電位，則D17正極也為低電位，C6電位經R28、R29分壓，使Q4之12腳電位降低約0.6V，相對說其門坎值升高6-14V，這樣市電在185V波動在C6所形成的電位對電路不起作用，唯有市電升高到191V以上時，才能解除電路保護狀態，這時D17截止，欠壓門坎值就自動恢復原值即185V，過壓時其門坎值下降，其下降值在8V之內，原理與上述相同。這就保證整個保護器電路十分穩定。
雙向可控矽Q1和J1繼電器在工作中是相互自動保護和調節給負載所需要的功率，R15、C11是保護Q1免受瞬時電壓衝擊，Q1是BTA41A，可承受供給壓縮機幾倍靜態啟動功率，在短時間內轉入額定功率後，J1就起主導作用，這樣Q1在工作中不會發熱，另外C7、R9、R22、C10是起保護J1接點的作用，這個電路能保證J1繼電器的動作始終在Q1工作之中，所以J1動作時其接點不會打火花而損壞。
無源短路器由J2繼電器、D14、ZD5、ZD6組成，當電路有電時則ZD5、ZD6串聯向J2供電，使它的常閉點斷開，在空調機、電冰箱、電熱器的溫度到達預定值時，溫控器斷電不徹底即有小量電流加到家電節能保護器中，由於它耗電甚微，所以，使它處於半工作狀態。由於J2不工作其常閉點就把溫控器的輸出與負載相接，促使溫控器輸出為零電壓，這時家電節能保護器也處於無電源而徹底不工作。一旦溫度變化使溫控器工作即有市電輸出，J2常閉點斷開則家電節能保護器進入起始工作，這是另一種形式的節能開始，達到我們所希望的目的。
當功能轉換開關為2檔，R23和C13被切斷，這時節能控制電路就類似於可變定時器，對保護器進行控制，當Q5之1腳為高電位時，D9截止則保護器按正常工作，通過R24使Q5之6腳電位比5腳高則7腳為低電位，ZD8負極，Q5之5腳、2腳也低電位，這時C12正極高電位可通過可變節能指數的D11、VR4、R27而放電，其放電可變時間由VR4決定。當Q5之3腳電位比2腳低時，則1腳變成低電位，D9正極也為低電位，則保護器就立即轉入綠燈滅而紅燈亮，除壓縮機或加熱器電源被切斷外，其他功能一切正常，如風扇、自動控制、遙控、燈光、除霜等照常工作。這樣Q5之6腳電位也低5腳，其7腳變成高電位，使2腳、5腳電位上升到由ZD8、VR6與R25構成的分壓電位，此電位可通過VR6作小範圍調節，這時Q5之7腳高電位通過可變節能指數的D12、VR5、R26向C12充電，VR5是可變的節能指數，當C12電位使Q5之3腳比2腳高時，則1腳變成高電位，D9截止保護狀態立即解除，壓縮機就開始工作，如下就周而復始，可變節能指數以VR4、VR5為主，它可任意改變節能控制電路控制時間，可變指數為15-80％。
當功能轉換開關K為3檔即電熱器，C12和C13變成並聯，這樣就把可變節能指數擴充約一倍，節能控制電路的工作情況與上述相同，由於電熱器的保溫性較好，所以，可變節能指數擴充才能應付實際需要，其節能約20％。
在電冰箱、電熱器、空調機自身到達設定啟動溫度時，則溫控器接通電源(請看圖一)，此電源給節能保護器作節能開始，仍處於不工作狀態其延續時間要根據餘冷或餘熱利用程度即利用率，可以調節可變節能指數器為合適位置，這兩個節能指數器分別稱運行器和節能器。對電冰箱來說是利用餘冷節能，運行器可以打到最高檔即最長時間而節能器要根據餘冷的利用率調節到合適位置，使節能為最佳，一般情況下節能器可按冬天長，夏天短的原則，但它相對節能百分比偏差不十分顯著，因夏天用電比冬天多之故。
對於電熱器用電情況恰恰與電冰箱相反，因它是利用餘熱來節能，所以夏天用電比冬天少，運行器可以打到最高檔而節能器是根據餘熱的利用率調節合適位置，可按冬於短夏天長的原則使節能為最佳。
總起來說節能的關鍵是這段延續時間所造成的溫度變化(試驗表明恰當利用餘冷或餘熱有效時間中其溫度變化較小)比它們工作後彌補這個溫度差所用時間短得多，因此達到節能。
影響空調機製冷度的因素較多，如房間大小、密封度、隔熱、製冷速度等關係密切，其特點是利用餘冷的時間較短，所以節能指數器中的運行器和節能器都調節比較小的檔數即在5檔之內才能適應需要。據調查空調機在設定的溫度下，都很少使壓縮機停止工作，特別是夜晚感覺很冷但關機又熱，只好開機拿棉被睡覺否則就受凍。這時餘冷利用率提高，只要把節能器檔增大適合位置，也就是節能百分比增大，以達到室內外溫差維持一個適當的水平，這樣既增加節能又不必蓋棉被可一覺到天明。
本實用新型與現有技術相比所具有的優點1、結構簡單，小巧玲瓏，只有0.3KG，可懸掛。
2、負載額定功率3000W，自身耗電僅約3W，自動操作性能好。
3、科學利用餘冷、餘熱，節能效果顯著，適應社會發展的需要。
4、採用先進的欠壓、過壓門坎值自動升降新技術，工作可靠性強。
5、一機四用可用於保護器、空調機、電冰箱、電熱器的節能和保護。
權利要求1.家電節能保護器包括電源電路，監視電位電路、比較控制電路，欠壓、過壓門坎值自動升降，延遲電路，混合電源控制電路，節能控制電路，可變節能指數器，無源短路器，功能轉換開關，其特徵在於電源電路由市電一路經C1連R1，其另一端連D1及ZD1負極，D1負極連R1及C3正極，ZD1和ZD3正極及C3負極相連，R2另一端輸出正直流電，它與Q4之4腳、R3、ZD3和ZD5負極相連，R3和R4接點連R30及Q4之10、13腳為標準直流電壓，R5和R6接點與Q4之5腳相連為另一標準電壓，另一路市電經C2連R13，其另一端連ZD2正極和D3負極，D3正極連C4負極及R14，ZD2負極、C4正極及ZD4負極相連，R14另一端與ZD4正極相連而輸出負直流電壓；監視電位電路市電經D2整流，R10連VR1及R11連VR2並聯後與D2串聯，另一端並聯點與R12相連，VR1和VR2的中間抽頭分別與C6及C5正極連，C6和C5負極及R12的另一端相連；比較控制電路由含有四個比較器Q4為主體，D5、D6、D7、D8正極相連，其負極依次與Q4的6、8、14、1腳相連，R9和C7並聯後連接Q4之6腳及D5負極，C8與R8接點連Q4之3腳，C8和R8另一端分別連R7及D8正極；延遲電路由R18、R19及R20串聯，由R19和R20接點輸出直流電連接D4正極，D4負極連Q4之2腳，C9正極，R21、C9負極，R20及R21另一端相接；過壓、欠壓門坎值自動升降Q4之8腳連D18負極，其正極連R30，R30另一端連Q4之10腳再連R3和R4連接點為標準電壓，另一路由Q4之14腳連D17負極，其正極連R29，R29另一端連Q4之12腳及R28，R28另一端連C6正極；節能控制電路由Q5的雙比較器為主體，Q5之1腳連D9負極和R24，R24另一端連Q5之6腳，Q5之2腳、5腳、D10正極，ZD8負極、R25相連，D10負極連Q5之7腳，R25連Q5之8腳，ZD8正極連VR6，D9正極連R22；可變節能指數控制器由D12、VR5、R26串聯和D11、VR4、R27串聯然後再並聯，其D11和D12接點連Q5之3腳，而R26和R27接點連Q5之7腳，可變節能指數為15-80％；功能轉換開關由K開關3W2D為主體，中間雙刀相連而連C13正極，右邊兩點與左邊一點相連再與C12正極連接，C12負極和C13負極相連，K開關左邊的另一端連R23，R23的另一端連電源正端；無源短路器由J2、D14、ZD5、ZD6組成，ZD5和ZD6串聯加強直流電壓穩定，ZD6正極連Q4之11腳也連J2和D14並聯一端，另一端連ZD3負極，ZD5負端連D14負極，J2的定點連Q1之T1，動點連Q1之T2；混合電源控制電路R17和D16接點連Q4之7腳，D16負極連R7，R17和R16接點Q2之b極，Q1之G連VR3，另一端接D15，D15的負極連Q2之E極，Q2之C極接ZD4正極，R22和C16接點連Q3之b極，ZD7負極連Q3之E極，ZD7正極與C10負極相連，J1線圈與D13並聯，Q3之C極連J1線圈一端而另一端連ZD3負極，R15、C11串聯，R15另一端連接Q1之T1極和J1常開點定片，C11另一端連接Q1之T2極和J1的動片而輸出AC電源。
專利摘要家電節能保護器包括電源電路、監視電位電路、比較控制電路、延遲電路、欠壓、過壓門坎值自動升降，混合電源控制電路，節能控制電路，可變節能指數器，無源短路器，功能轉換開關。在一檔，當有瞬時斷電、欠壓、過壓之一發生時，即將電源切斷而進入保護狀態。在2檔或3檔時，節能控制器則充分利用空調機、電冰箱、電熱器的餘冷或餘熱啟動電路，使壓縮機或電熱器按照可變節能指數的百分比進行工作，以達到節能目的。其工作可靠性強，結構簡單，自動操作性能好，負載額定功率3000W，節能效果顯著，空調機、電冰箱節能約30％,電熱器節能約20％。
文檔編號H02H3/00GK2269660SQ9620361
公開日1997年12月3日 申請日期1996年1月30日 優先權日1996年1月30日
發明者黃鐘官 申請人:黃鐘官