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。

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。

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。