具節(jié)電調(diào)溫控制器的設(shè)計(jì)方案

電熨斗、電熱水器及電烙鐵等電熱器具，在處于穩(wěn)定高溫狀態(tài)時(shí)，若斷續(xù)供電，它們的溫度不會(huì)下降太多影響使用，但日積月累卻能節(jié)約許多電能。如果再加上依據(jù)需要能對溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，節(jié)電效果就更為明顯了。
節(jié)電調(diào)溫兩用器就是為達(dá)到上述目的而設(shè)計(jì)的，它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價(jià)格低、使用方便和節(jié)電效果顯著等特點(diǎn)，現(xiàn)介紹如下。
1.電路工作原理
節(jié)電調(diào)溫兩用器的電路，如圖１所示，它是由電容降壓穩(wěn)壓電源電路和占空比可調(diào)的時(shí)基電路所組成。

圖１
在圖中，電容C1、二極管D1、穩(wěn)壓二極管DW和電解電容C2，組成電容降壓穩(wěn)壓電路，輸出12V穩(wěn)定的直流電壓。
IC為時(shí)基集成電路，與電阻R2、R3、電位器W和電容C3，組成占空比可調(diào)的自激多諧振蕩器。其中二極管D2為充電引導(dǎo)管，二極管D3則是放電引導(dǎo)管，當(dāng)電位器W活動(dòng)臂滑向最右端時(shí)，占空系數(shù)Dy為：
Dymax=t充/T
=(1kΩ+10MΩ)/〔(10MΩ+1kΩ)+1kΩ〕
≈99.99%
當(dāng)電位器W活動(dòng)臂滑向最左端時(shí)，占空系數(shù)為：
Dymin=t充/T
=1kΩ/〔1kΩ+(10MΩ+1KΩ)〕≈0.01%
而振蕩周期T=0.693(10MΩ+2kΩ)×0.01×10-6是常數(shù)，不受電位器活動(dòng)臂位置的影響。換句話說，調(diào)節(jié)占空比時(shí)，其振蕩器的輸出頻率不變，保證了振蕩器穩(wěn)定的工作。
這樣，在電源接通后，電源通過電阻R2、二極管D2和電位器W的左半部分，向電容C3充電，由于C3尚來不及充電，故IC的②腳處于低電位，導(dǎo)致IC輸出端③腳為高電平，使雙向可控硅SCK被觸發(fā)導(dǎo)通，插座CZ上有交流電壓輸出。
當(dāng)電容C3兩端電壓上升到電源電壓的2/3時(shí)，IC被復(fù)位，即②腳呈高電位，③腳變低電平，雙向可控硅SCK的控制極因失去觸發(fā)電壓而阻斷，電源插座CZ斷電。這時(shí)IC內(nèi)部的放電管導(dǎo)通，電容C3上的充電電荷經(jīng)電位器W的右半部分和二極管D3、電阻R3由⑦腳向地泄放，當(dāng)C3上的電壓低于電源電壓的1/3時(shí)，IC又復(fù)位，③腳又呈高電平，雙向可控硅SCK導(dǎo)通，電源插座CZ供電，電容器C3再次充電，電路工作周而復(fù)始。所以，改變電位器W活動(dòng)臂的位置，即改變控制電路的占空比，這樣就可改變電熱器具供電間歇時(shí)間。就電路中所示的元件阻值，該電路的占空比在0.01%～99.99%之間連續(xù)可調(diào)。
使用時(shí)，將電熨斗、電熱水器、電烙鐵等電熱器具，插入插座CZ中，將電位器W活動(dòng)臂滑到最右端，使占空比大于99%，開始接通電源。待電熱器具達(dá)到穩(wěn)定的高溫時(shí)，將電位器W的活動(dòng)臂向左滑動(dòng)，使占空比減小，這樣就可以做到既節(jié)約用電，又保證電熱器具溫度不下降。但電位器W活動(dòng)臂不能向左滑動(dòng)過多，若左移過多，占空比便過小，也就是間歇停電時(shí)間增長，會(huì)使電熱器具溫度下降，一般左移占空比不低于80%，電熱器具就會(huì)保持恒定的高溫。為了使用時(shí)調(diào)節(jié)電位器方便，可在盒面上刻出左移(即左旋)節(jié)電標(biāo)記。
當(dāng)左旋電位器W，使占空比小于80%時(shí)，就起調(diào)溫作用了，如果電源插座上接的是電飯煲，待飯煮熟后，大幅度地左旋電位器，使占空比減小(即停電間歇時(shí)間增長，供電時(shí)間減少)，即節(jié)約用電、飯不會(huì)糊底，又可長時(shí)間使飯保溫，這在寒冷的北方更有實(shí)用意義。所以，它又是個(gè)溫度調(diào)節(jié)器，具有良好的調(diào)溫作用。
2.元件選擇
節(jié)電調(diào)溫兩用器的印刷電路，如圖２所示。
圖中，IC為時(shí)基集成電路，可選用進(jìn)口的NE555或國產(chǎn)的SL555，5G1555型時(shí)基集成電路。
SCK為雙向可控硅，在選用時(shí)，工作電壓不低于600V，電流依據(jù)所接負(fù)載功率選定，一般在3～5A，如3CT3、3CT5或進(jìn)口塑封帶散熱片式。

圖２
D1～D4為半導(dǎo)體二極管，可選塑封式整流二極管，如1N4001或1N4004，價(jià)格便宜，體積也小。
DW為穩(wěn)壓二極管，可選用2CW19-21。
LED為發(fā)光二極管，用于插座CZ輸出指示，可選任意型。
R 30Ω、1W R1 500kΩ～1MΩ
R2、R3 1kΩ R4 200kΩ
W 10MΩ電位器 C1 0.47μF 450V
C2 220μF～470μF 450V
C3 10μF C4 0.01μF
由于電路采用電容降壓穩(wěn)壓電源，工作時(shí)元件是帶電的，安裝時(shí)應(yīng)做好絕緣，尤其是電位器的旋軸與旋鈕，必須要進(jìn)行良好的絕緣。