PTC暖风机(以下简称暖风机)是一种高效、安全的取暖器具,由于它采用了半导体发热元件、大面积散热装置和风扇,将所发热量迅速地向空间扩散和辐射,因此,它有极高的传热效率。同时,由于它发出的暖风较为柔和,没有像电炉丝、红外线灯(管)那样的强烈辐射,因此,即使让其长时间对毛巾、浴巾或衣物等直接烘烤,也不会着火起燃。
更因有些暖风机还设有过热保护,使其发热温度不会超出室温60qC,这更保障了使用的可靠和安全。此外,它尚具有无氧耗、无光照、无危害性辐射等优点,深受用户欢迎。
但是,在使用中也发现了它的缺陷,例如:绝大部分暖风机没有温控装置,常易过度升温,近期部分产品增装了“可复性温控器”,它类似“电烫斗”那样可进行手动设置,但试用中发现其起控点约在15。C以上,且温控精度和定控点的重复性很差,这就使其只能附合升温面积甚小,且室温必须升至15~200C以上的浴室内应用,若作为卧室取暖,则因面积较大,在寒冬暖风机即使整夜开着,也不能将室温升到15℃以上,此时就无法控温。因此,这样的控温方法,就不能适应不同环境和使用要求。例如:这类暖风机若用于卧室夜间的取暖.由于睡觉时根本不需这样的高温,若整夜开着,显然会增加使用费用并造成电能的浪费。笔者为此曾进行过试验,发现睡觉时的室温若低于5℃,露于被外的头部就寒冷难忍,若室温能升至7、8℃,就可安稳地入睡。据此,为节省电耗,本人从实需出发,赶制了一只能符合取暖器升温和卧室降温特性,可根据不同需求调节的高效、节能特殊自动控制器,以此,不仅至少可节电一半以上,避免了睡觉后因怕暖风机一直开着的不安.同时,这种自动间歇开闭暖风机的方法,也有利于延长暖风机的使用寿命。
本控制器具有以下性能:
1.根据卧室对温升的需求,能实现从较低温度起控的性能,避免过度升温对电能的浪费。
2.根据室温在暖风机开机后能迅速升高,而关机后因门窗紧闭,保温时间较长的实况,让暖风机在整夜按照开1停1—3的比例间歇工作,仅此节电即达1/2—2/3以上。这如同夏季为节电,将空调起开气温和开后温控点都提高一样,从而可大大降低电耗,达到节电效果。
一、电路原理
本控制器的电原理图详见附图,它由三部分组成:
(一)供电电路:采用最简单的全波整流和稳压电路组成,它包括3~5W的电源变压器Bl、全波整流器D1~D4(1N4003)、三端稳压器ICl(7812)和滤波电容C1—2、防反压二极管D5等组成。
(二)温控兼定时电路:它采用一只价廉的556定时器IC,将其一半IC2a用作开、关暖风机的定时控制,另一半IC2b则用作超温自控。
1.开、关机自控IC2a,是利用555“高触发端”触发的定时电路。当其6脚电位高于2/3VCC时,5脚就输出低电位,由此,将电路中充、放电阻容元件:W1、R3、W2、R4和C3—C5按定时长度的要求选定,使用中只需调整W1,即可根据卧室保温状况,将开、关机的时间比例,从1比1~3间均匀改变;调整W2可改变暖风机开机的时间长度;改变K2所接的不同容量的电容,则可改变开、关机定时周期的不同时长。笔者根据1.8kW暖风机开机后升温和卧室保温情况,确定为每开机约20分钟左右,就关机30、45和60分钟三档。制作中只要改变电容容量,定时时长即可相应改变。
2.IC2b是运用555电路“低触发端”设计的“超温自动控制器”。设计中将其12脚电位由R1和R2分压,使之>2/3Vcc,以此将该电路的高触发端触发,使9脚在常态时一直保持输出低电位的状态,另在8脚对地端加装一只负温度系数热敏电阻RT,当调整W3,使W3+R8≥2RT,使RT的分压≤1/3Vcc时,电路即可翻转,9脚随之输出高电位,并以此驱动后级电路,使暖风机关机。由于RT是随室温呈负系数变化的,因此,只要按试验时确定的旋转电位器角度,在开机时预定W3的角度,暖风机就可按预定的室温控制值自动关闭,至降温后RT阻值升高时复位。C7则用以稳定分压值,防止室温在起控临界值波动时造成电路抖动:
㈢驱动和输出电路:它主要包括由V1、V2、J1和暖风机电源插座以及外围电路等组成。
从IC2a脚5的输出状况可知,当该电路在充电状态时,该脚输出正电位,放电时输出为零,因充电电阻必然大于放电电阻,造成该脚输出正电位的时长,也必然大于零电位的时长,若用此输出状态直接驱动V2,则必然造成开机时间长于关机时间的状态,无法实现预定设计要求,因此,为便于取材和降低成本,笔者采用加一级反相器V1的做法,以此,不仅将开机时间长,关机短的状态颠倒了过来。同时,也将IC2b在超温时,9脚输出高电位的状态,也经V1反相后,实现了超温关机的合理状态。
V2是一只高输入阻抗的VMOS功率管,它除了V1截止时,使其饱和导通,继电器Jl吸合,用以接通暖风机电源插座外,另一重要作用就是兼作稳定暖风机开机时间,防止温控器在受控值附近波动时,不会使J1频繁动作的作用。从图中可见:当V1截止时,电源经R9、D7至V2栅极后,分成两路,其一路立即使V2饱和导通,另一路则经Rl0向C9充电,由于V1的截止时间有数分钟之多,因此足可使C9充到接近Vcc值,之后,当V1再次饱和导通时,C9储存的电压即可继续维持V2的导通,并利用继电器J1吸合时需要达到的额定功率,而维持吸合功率约为额定功率1/5的特点,虽C9电压会不断降低,但按图例数值,却仍可维持J1吸合约6分钟左右。这样,既补充了原开、关机自控电路定时时间的不足,同时,因室温达到温控点后,仍能让暖风机继续升温,这就可使温度进一步超过起控点,更有效的防止了温控器在温控点附近波动时会造成Jl的频繁抖动。
图中D7为隔离管,以阻止C9被V1泄流;R12、C10为消除J1触点火花的灭弧电路;R13和LED1显示电源插座的通电状态。D6用于限制IC2b只能在9脚输出高电位时起优先关机的作用,在其常态输出零电位时,不会造成对IC2a第5脚输出正电位时的分流,而影响自控电路的工作。
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