專利名稱：電扇的無級調速裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用來對電扇進行無級調速的裝置。
電扇是一種被廣泛使用的家用電器，在使用中常需要調節(jié)它的轉速。目前，對電扇調速最常用的調速裝置是電抗調速器，它一般有3～7檔。為了更自如地調節(jié)轉速，人們使用了雙向可控硅調速電路，設法在雙向可控硅的控制極施加適當?shù)目刂菩盘枺涂烧{節(jié)電扇的轉速。加于控制極上的控制信號通常是觸發(fā)脈沖，其重復頻率是市電頻率的兩倍。只要改變觸發(fā)脈沖的移相角，便可改變雙向可控硅的導通角，從而達到調節(jié)電扇轉速的目的?！稛o線電》雜志1981年第12期第32頁，機械工業(yè)出版社1989年版《家用電器與電力電子技術》第55和63頁，提供了電扇無級調速裝置的幾個具體實例。然而，已公知的無級調速裝置在較低的生產成本和較多的功能之間不能兼顧。而有些功能，例如遙控開關機與遙控無級調速，睡眠時在使用者要求的時間內逐漸降低轉速直至最后關機等等，是使用者所渴求的。
《家用電器科技》雜志1988年第1期第19～21頁編譯介紹了一類調光集成電路，其典型型號有LS7232、S576、SL32等。這類調光集成電路的特點是在“傳感輸入端”或“擴展(輔助)輸入端”輸入有效的輸入信號時，就可控制輸出端所輸出的觸發(fā)脈沖，從而控制串聯(lián)在白熾燈電路中的雙向可控硅，使燈點亮、熄滅，或無級調光。其工作時的同步信號一般取自市電交流電壓。若有效輸入信號持續(xù)時間較短，則為開燈／關燈控制，若有效輸入信號持續(xù)時間較長(在0.4秒以上)，則為調光信號。在調光信號持續(xù)時間內，該集成電路的輸出脈沖使燈由亮轉暗再從暗到亮，連續(xù)調光。撤除調光信號，燈就保持剛才所調的亮度不變。只要電路未曾斷電，那么，關燈后再開，仍為上次調妥之亮度，即具有亮度“記憶”功能。此外，這種集成電路還有“漸熄控制端”，向此腳送入有效的時鐘脈沖，燈的亮度就會隨著時鐘脈沖的不斷到來而不斷變暗，直至最后熄滅。若將此調光集成電路用于電扇調速裝置中便可利用它的上述性能來方便地實現(xiàn)無級調速、轉速記憶、漸慢控制以及遙控等功能。但是由于這些集成電路是專為白熾燈調光而設計的，其輸出脈沖在市電交流電壓的每個半周內使雙向可控硅導通的最小導通角可能小至35°～41°，若直接將這種集成電路用于電扇調速，當導通角小至85°左右時電扇就會停轉(不同型號電扇允許的最小導通角不同)，而這種情況在實際使用中是不允許出現(xiàn)的。
本實用新型的目的就是提供一種成本較低而又可以實現(xiàn)遙控調速、定時漸慢關機等多種功能的無級調速裝置，它在調速過程中絕不會出現(xiàn)由于可控硅導通角過小而使電扇停轉的現(xiàn)象。
為解決上述任務，本實用新型采取的解決方案是在采用雙向可控硅的電扇無級調速裝置中，雙向可控硅的觸發(fā)脈沖由調光集成電路提供，同時由專門設計的同步信號產生電路為調光集成電路提供適當?shù)耐叫盘枺沟谜{光集成電路輸出的觸發(fā)脈沖相對于市電交流電壓的移相角始終不大于95°左右。該無級調速裝置中還包括有轉速指示電路、電源電路，轉速指示電路用來大致指示電扇的轉速高低，電源電路為本調速裝置提供直流工作電壓。調光集成電路的工作狀態(tài)由手動按鈕或“觸摸極板”或遙控電路所提供的控制信號來加以控制。還有一個定時脈沖產生電路送出控制脈沖控制調光集成電路的工作狀態(tài)，達到使電扇轉速漸慢且自動關機的效果。
由于本無級調速裝置中使用了調光集成電路，使得該裝置成本低而功能強，可以用簡單的方法實現(xiàn)遙控無級調速，并可很方便地實現(xiàn)定時漸慢功能，轉速指示電路則方便了該裝置的實際使用。
現(xiàn)結合附圖來對本實用新型的電路結構作進一步的說明，然后給出實施例。



圖1是目前已公知公用的使用調光集成電路的調光裝置方框圖。
圖2是使用調光集成電路的電扇無級調速裝置方框圖。
圖3是電壓波形圖。
圖4是使用調光集成電路的兼有電燈調光功能的電扇無級調速裝置方框圖。
圖5是定時電路方框圖。
圖6是一個實施例的方框圖。
圖7是上述實施例的電壓波形圖。
圖8～11是一個實施例的各部分電路圖。
參看
圖1和圖3，在調光裝置中，調光集成電路的同步信號由市電交流電壓經電阻降壓和阻容濾波電路獲得，輸出脈沖B相對于市電交流電壓A的移相角θ增大時，雙向可控硅的導通角α減小，電燈所獲得的交流電壓C的有效值也減小，燈變暗；若θ減小，則作用與上相反。再參看圖2和圖3，在電扇調速電路中，調光集成電路1輸出給雙向可控硅2的控制極的觸發(fā)脈沖E相對于同步信號D的前沿(下降沿)的移相角增大為θ時，即觸發(fā)脈沖后移時，同步信號產生電路4所產生的同步信號D則相對于市電交流電壓A前移γ角，于是觸發(fā)脈沖E相對于市電交流電壓A的控制角θ′為θ′＝θ－γ，同步信號產生電路的設計是使γ值隨著θ的增大而增大，只要合理選擇電路參數(shù)，就可使θ′始終不大于95°左右，這樣雙向可控硅2的導通角α′就不小于85°左右，電扇3所獲得的交流電壓F足以使它不停轉。由于電扇葉片轉動的慣性，并不能象調光那樣立即看出調節(jié)的結果，為此，增置了轉速指示電路5，該電路的指示方式可以是指針式的，也可以是發(fā)光二極管、氖泡或場致發(fā)光指示方式。電源電路6供給電路的直流工作電壓。同步信號產生電路可以由分立元件構成，可以由集成電路和分立元件混合構成，也可以由專用集成電路構成。
在上述電扇無級調速裝置的基礎上，增加幾個元件，就構成了兼有電燈調光功能的電扇無級調速裝置，其方框圖如圖4所示。其中調光集成電路1和雙向可控硅2為公用部分，7、9、11為調速／調光工作狀態(tài)選擇開關，當選擇開關扳向a側時，電路工作于調速狀態(tài)，電路負載為電扇3，轉速指示電路5投入工作，調光集成電路1的同步信號由同步信號產生電路4提供；當選擇開關扳向b側時，電路工作于調光狀態(tài)，電路負載為電燈8，調光集成電路1的同步信號由220V交流電壓經電阻降壓與阻容濾波電路10供給。電源電路6供給電路的直流工作電壓。
前述調光集成電路具有“漸熄控制端”，只要向此端送入足夠幅度的負向脈沖，就可使調光裝置具備漸暗和定時自動關燈功能。同樣，將此調光集成電路用于電扇無級調速裝置中時，只要如圖5那樣，增設一個定時脈沖產生電路13，便可具備在使用者要求的時間內轉速漸慢且自動關機的功能。當定時開關12合上時，定時脈沖產生電路13送出的負向脈沖使調光集成電路1輸出的觸發(fā)脈沖的移相角不斷增大，電扇變慢，直至最后停止觸發(fā)脈沖的輸出，雙向可控硅關斷，電扇停轉?！岸〞r”時間的長短正比于上述負向脈沖的重復周期，而此周期由定時調節(jié)電位器14來調節(jié)。此功能特別適用于睡眠時使用。圖5中的定時開關12、定時脈沖產生電路13和定時調節(jié)電位器14可附加于圖2或圖4的電路結構上。
前面述及的為了進行開關或無級調節(jié)而通過輸入端施加于調光集成電路上的控制信號，可以是手動按鈕開關產生的，或者是通過觸及“觸摸極板”將市電電壓經人體對大地之間的絕緣電阻與集成電路的“傳感輸入端”所接的電阻之分壓獲得的，也可以是通過遙控電路產生的。此處可使用各種遙控方式，尤以使用超聲波遙控或紅外線遙控為好，只需使用單按鈕的簡易遙控發(fā)射器，只要能讓遙控接收電路鑒別控制信號的有無與區(qū)分控制信號的長短即可。這類單通道的簡易遙控電路是眾所周知的。
電扇的電機屬于感性負載，根據可控硅調速理論，當雙向可控硅的負載為感性負載且其功率因數(shù)角為φ時，雙向可控硅的控制角θ′不能小于φ，否則便會因可控硅單向導通而出現(xiàn)直流分量，影響電扇的正常運行。由于這一原因，使得可控硅調速系統(tǒng)的調速范圍變窄。為了解決這一問題，在無級調速裝置接至電扇的兩根輸出線上并接了一個由電阻和電容串聯(lián)構成的阻容網絡，便可達到實際使用要求。由于這種改善感性負載功率因數(shù)的方法早已為公眾所知，且該阻容網絡通常不安裝于調速裝置內部，因此各附圖中未畫出該阻容網絡。
圖6給出了本實用新型的一個實施例的方框圖，圖7則是相應的電壓波形圖。參看圖6、圖7，調光集成電路1、雙向可控硅2、電扇3、轉速指示電路5、電源電路6、定時開關12、定時脈沖產生電路13、定時調節(jié)電位器14仍如前所述；控制信號由超聲波遙控接收電路15產生，此處使用了單通道的簡易遙控電路；驅動放大電路16為雙向可控硅2提供足夠的觸發(fā)電流，同時為觸發(fā)器18提供幅度足夠的觸發(fā)信號；觸發(fā)器18、低通濾波電路19、分壓電路20、電壓比較器21、微分電路17、鋸齒波形成電路22、移相電路23則共同構成前面所說的“同步信號產生電路”。由電壓比較器輸出的同步信號經微分電路17取其前沿，獲得同步脈沖G，它作為觸發(fā)器18的置位信號，由驅動放大電路16來的觸發(fā)脈沖H作為復位信號，它比G滯后θ角，觸發(fā)器18的Q端輸出矩形脈沖電壓I，其脈沖寬度與θ角對應，經過低通濾波電路19后成為含有少量紋波電壓的直流電壓J，電壓J經過分壓電路20的分壓，取其一部分V1迭加于分壓電路所取得的另一部分近于恒定的直流電壓V0上，迭加而得到電壓K。交流220V電壓L經移相電路23獲得相位比L超前90°的電壓M，此電壓在鋸齒波形成電路22中先成為矩形脈沖波N，繼而形成鋸齒波電壓R。將電壓K和鋸齒波電壓R送到電壓比較器21中比較，當電壓K的值V2＝V0＋V1在鋸齒波電壓的兩峰值之間時，電壓比較器就會輸出同步電壓S，當V2大于鋸齒波電壓的平均值時，所獲得同步電壓S的下降沿就會比交流電壓L的過零點O1超前一個角度γ，顯然γ隨著V1的增大而增大，亦即隨著θ角的增大而增大。由電壓J分壓取得V1的分壓電路20中有一電位器可調整這一分壓比，也就可以通過調節(jié)該電位器來設定電扇的最慢轉速。
下面給出本實用新型的一個實施例的電路圖，其各部分電路由圖8、圖9、
圖10、
圖11分別給出。該實施例與前述實施例有細節(jié)上的差別，并兼有電燈調光功能。其中圖8包括調光集成電路、驅動放大電路、雙向可控硅、定時開關、定時脈沖產生電路這幾部分電路。參看圖8，IC1就是調光集成電路，使用LS7232或S576或相似型號，電阻R2、R3、R4、電容C2是它的外圍零件，從遙控電路來的或由手動按鈕S1產生的控制信號經過三級管VT1、電阻R1和電容C1構成的抗干擾附加電路后，經R2送入IC1的擴展輸入端。IC1輸出的觸發(fā)脈沖經由三極管VT2、VT3和電阻R5～R9所組成的驅動放大電路放大后，一路去觸發(fā)雙向可控硅VS1，另一路送至觸發(fā)器。雙向可控硅的輸出接至電扇，電源進線中的一條經過電源開關S3、熔絲F1，而電感L1和電容C4則用來濾除高次諧波。S2為工作狀態(tài)選擇開關，扳向a為調速方式，由同步信號產生電路為IC1提供同步信號，扳向b為調光方式，由220V交流電壓經電阻R10和電容C3后為IC1提供同步信號。雙基極二極管VD1和三極管VT4及電位器R11、電阻R12、R13、電容C5共同構成定時脈沖產生電路，其中R11即調節(jié)脈沖重復周期的定時調節(jié)電位器，S4為定時開關。圖9即同步脈沖產生電路，包括由雙二輸入與非門IC2構成的觸發(fā)器，由電阻R14～R16、電容C6～C8、二極管VD2、三極管VT5構成的低通濾波電路，由電位器R17、電阻R18和R19、電容C9構成的分壓電路，由電容C10、電阻R20、二極管VD3構成的微分電路，由集成電壓比較器和電阻R21構成的電壓比較電路，由電阻24和R25、電容C12、二極管VD4、三極管VT7構成的移相電路，由三極管VT6、VT7和電阻R22、R23、電容C11構成的鋸齒波形成電路。
圖10為轉速指示電路和電源電路。在工作狀態(tài)選擇開關S2扳向a時，轉速指示電路投入工作。在轉速指示電路中，由觸發(fā)器來的矩形脈沖波經三極管VT8的放大和積分電路的積分作用，再輸送至發(fā)光二極管電平指示驅動放大集成電路IC4，驅動發(fā)光二極管作為轉速指示。電源電路是普通的橋式和半波整流電路，阻容濾波，其輸出的電壓經V＋和COM端輸給前述各部分電路。
圖11為超聲波遙控接收電路，其中B1為超聲換能器，若換上紅外接收二極管或三極管與負載電阻即可方便地改成紅外線遙控接收電路。
權利要求1.一種電扇的無級調速裝置，至少包括雙向可控硅、為雙向可控硅提供觸發(fā)脈沖的電路、轉速指示電路、電源電路，其特征在于上述為雙向可控硅提供觸發(fā)脈沖的電路由調光集成電路及為調光集成電路提供同步信號的同步信號產生電路所構成，且調光集成電路的工作狀態(tài)控制部件是手動按鈕或“觸摸極板”或遙控電路和/或定時脈沖產生電路。
2.根據權利要求1所述的電扇無級調速裝置，其特征在于上述同步信號產生電路由觸發(fā)器、低通濾波器、分壓電路、電壓比較器、微分電路、移相電路、鋸齒波形成電路所構成。
3.根據權利要求1所述的電扇無級調速裝置，其特征在于上述同步信號產生電路為專用集成電路。
4.根據權利要求1所述的電扇無級調速裝置，其特征在于上述定時脈沖產生電路的脈沖輸出與否受一開關控制，且所產生的脈沖的重復周期由一電位器調節(jié)。
5.根據權利要求1～4中任一權利要求所述的電扇無級調速裝置，其特征在于上述遙控電路是超聲波遙控電路或紅外線遙控電路。
6.根據權利要求1～4中任一權利要求所述的電扇無級調速裝置，其特征在于上述同步信號產生電路與調光集成電路之間連接有可使整個裝置兼用于電燈調光的工作狀態(tài)選擇開關。
專利摘要一種可無級調節(jié)電扇轉速的裝置，由雙向可控硅、調光集成電路、同步信號產生電路、轉速指示電路、電源電路等部分組成，成本低而功能強。該裝置能使電扇轉速在最高允許轉速至最低轉速間任意調節(jié)，且其最低轉速可根據使用要求設定。該裝置可帶有定時旋鈕，在調定的時間內有逐漸降低轉速然后自動關機的功能，還可帶有遙控開關機與遙控調速的功能。在不用電扇的季節(jié)里，該裝置可用于電燈調光。適用范圍廣。
文檔編號F04D27/02GK2093256SQ9022639
公開日1992年1月15日 申請日期1990年12月16日 優(yōu)先權日1990年12月16日
發(fā)明者吳承超 申請人:浙江省麗水地區(qū)計算機技術研究所