專利名稱：保護(hù)點(diǎn)可調(diào)的多環(huán)路電冰箱保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電冰箱保護(hù)器。
冰箱損壞，通常是由于欠壓過壓或過載引起壓縮機(jī)壽命大大下降，甚至燒壞壓縮機(jī)馬達(dá)。在電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大，經(jīng)常停電的供電條件下，上述問題的發(fā)生就更為突出。冰箱自身已有的熱繼電器過載保護(hù)，并不能有效地避免上述問題的發(fā)生。為更可靠起見，有必要外加保護(hù)器。目前，冰箱保護(hù)器的電路一般采用欠過壓保護(hù)和加電延時(shí)五分鐘保護(hù)。而冰箱壓縮機(jī)馬達(dá)燒壞，主要又是電流過大，使溫升超限引起。造成電流過大的因素除欠壓或過壓之外，還有馬達(dá)過載。可見、僅設(shè)置欠過壓保護(hù)和加電延時(shí)五分鐘保護(hù)是不能使冰箱得到可靠保護(hù)的，又因各種冰箱的馬達(dá)功率及啟動(dòng)方式不一樣以及頻繁啟動(dòng)等原因，一種固定的保護(hù)模式也不適應(yīng)對各類冰箱起到保護(hù)的要求。
本實(shí)用新型的目的是在欠過壓保護(hù)和加電延時(shí)五分鐘保護(hù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種具有電流過載保護(hù)且電流保護(hù)點(diǎn)可調(diào)以及多環(huán)路結(jié)構(gòu)的高可靠性電路的電冰箱保護(hù)器。
解決上述問題的方案是設(shè)計(jì)了一個(gè)由電壓檢測、電流檢測、電流電壓變換、電流比較、積分電路、限時(shí)比較、電壓上、下限設(shè)定、電流設(shè)定、加電延時(shí)輸出、短路保護(hù)、繼電器及其驅(qū)動(dòng)電路、效果檢測、復(fù)位及狀態(tài)指示等電路構(gòu)成的電冰箱保護(hù)器。其要點(diǎn)是冰箱負(fù)載電路中串接了一個(gè)用于檢測電冰箱工作電流的電流互感器CT，在CT的輸出端并接了一個(gè)變電流信號(hào)為電壓信號(hào)的電阻R1，為使檢測到的信號(hào)獲得放大以及防止干擾造成誤動(dòng)作、設(shè)置了由R2、C1構(gòu)成的濾波電路、由運(yùn)算放大器A1、偏置電阻R18、R19及其負(fù)反饋電路C3、R3、R4構(gòu)成的低通放大器、由C4、C5、D6、D7構(gòu)成的整流濾波電路，由A2構(gòu)成的電壓跟隨器以及用于調(diào)整電流Iw的保護(hù)工作點(diǎn)的電位器W1等組成的電流信號(hào)檢測、電流電壓變換、信號(hào)放大，電流設(shè)定電路系統(tǒng)。
在繼電器J的驅(qū)動(dòng)電路Q3、Q4前設(shè)置了由比較器A3及其積分電路R11、C6、比較器A4及其積分電路R6、C7、短路保護(hù)電路A5、D8、由A7、A8、R20～22組成的窗口電壓比較器、R12、C8、Q3、D10、R13組成的加電延時(shí)電路以及限時(shí)比較電路Q1、A6、R29、Q2等構(gòu)成的多環(huán)路保護(hù)電路。
在環(huán)路中還設(shè)置了當(dāng)電流達(dá)到額定值的4～6倍或以上值，在時(shí)間上又超過3～5秒鐘而不恢復(fù)正常供電電流時(shí)，由起隔離作用的二極管D9和限流電阻R9把A6輸出的斷電信號(hào)－高電平反饋入Vi，形成由A4、A5、A6、D9、R9、Q2、Q3、Q4、和J構(gòu)成的自鎖電路，保證在故障未排出前，使繼電器J有效地切斷電源，直至按下復(fù)位開關(guān)SW2為止。
其工作方式是由電流互感器CT將負(fù)載電流的變化信號(hào)取樣變換，經(jīng)放大整流同比較器A5、A4、A3的基準(zhǔn)電壓Vref1、Vref2、Vref3比較，使得比較器A5、積分器R6、C7和R11、C6工作或不工作，去控制Q3、Q4的導(dǎo)通或不導(dǎo)通，從而驅(qū)使繼電器J工作。達(dá)到對冰箱供電的控制，其另兩條環(huán)路是窗口電壓比較器A7、A8和加電延時(shí)電路R12、C8、Q3、D10、R13，其工作方式分別是電源取樣電壓Vs取自變壓器T輸出的經(jīng)整流后的電壓，同窗口電壓Vref4、Vref5作比較去驅(qū)動(dòng)繼電器J工作。加電延時(shí)電壓取自電源電壓Vc。加電時(shí)，Vc經(jīng)R12向C8充電，保證5分鐘后，Q3、Q4才可能導(dǎo)通。驅(qū)動(dòng)J工作，向冰箱送電。
由于本實(shí)用新型充分采用了運(yùn)算放大器件，設(shè)置了適應(yīng)不同型號(hào)冰箱對電流要求也不同的可調(diào)電路、又設(shè)置了電流變化是工作電流的不同倍數(shù)的多檔次多環(huán)路保護(hù)電路，使其結(jié)構(gòu)簡單、控制靈敏，具有較高的可靠性和較廣的適應(yīng)性。
附

圖1是電路方框圖，附圖2是電路原理圖。
以下結(jié)合附圖，作為一個(gè)實(shí)施例，對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和工作原理作進(jìn)一步說明電路方框圖部分1電流檢測2電流電壓變換3電流比較4電流設(shè)定5積分電路6短路保護(hù)7限時(shí)比較8電壓檢測9電壓上、下限設(shè)定10窗口電壓比較11加電延時(shí)輸出12效果測試13復(fù)位及狀態(tài)指示14繼電器15電路電源。
電路結(jié)構(gòu)及工作原理冰箱工作電流由串接于負(fù)載電路中的電流互感器CT檢測，在R1兩端變?yōu)橄鄳?yīng)交流電壓(50HZ)。經(jīng)R2、C1組成的濾波器濾去高頻干擾信號(hào)，以提高可靠性，由C2偶合到后級。再由A1、C3、R3、R4、R18、R19組成的低通放大電路放大，C3、R3、R4構(gòu)成A1的負(fù)反饋電路、R18、R19是A1的偏置電阻，由C4、C5、D6、D7整流濾波變?yōu)橹绷麟妷海瑸闇p少直流電壓的保持時(shí)間和提高對Iw變化的反應(yīng)速度，在電路中并接了R5和設(shè)置了電壓跟隨器A2，最后將檢測信號(hào)經(jīng)W1輸出。電流的設(shè)定就由電位器W1完成，通過調(diào)節(jié)W1達(dá)到調(diào)整IW的保護(hù)工作點(diǎn)。Iw的變化通過W1形成直流電壓Vi去下一級進(jìn)行控制。
比較器A3、A4、A5的基準(zhǔn)電壓Vref3、Vref2、Vref1產(chǎn)生于R23～26組成的分壓電路。Vref1、Vref2、Vref3分別接A5、A4、A3的反相端，檢測放大后的反映負(fù)載電流變化的信號(hào)Vi則接A5、A4、A3的同相端。它們的輸出端分別接隔離二極管D8、和限流電阻R8、R10。且A4、A3的輸出端還分別設(shè)有R6、C7和R11、C6構(gòu)成的積分電路；A5、A4分別通過D8、R8、R7接到A6的同相端。A6、R29、Q2、Q1構(gòu)成限時(shí)比較器，使冰箱過載或短路達(dá)到允許時(shí)間后，Q2或Q1導(dǎo)通，Q3、Q4截止，從而使繼電器J切斷電源來保護(hù)冰箱。其中A6、R29、Q2負(fù)責(zé)A5、A4及其積分電路R6、C7對Q3、Q4的控制，Q1則負(fù)責(zé)A3及其積分電路R11、C6對Q3、Q4的控制。D10起到提高Q3的導(dǎo)通電平，R29、R13、R14是限流電阻，D11用于泄放J通斷時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流，以保護(hù)Q4，R28及LED是指示電路。在A6的輸出端和A5、A4、A3的同相端之間接有二極管D9、限流電阻R9，使其同相關(guān)電電路構(gòu)成自鎖電路。其中Q1為達(dá)林頓三極管(亦可用兩只普通三極管構(gòu)成)。D8、D9為隔離二極管、防止電流倒灌，R7則保證在A5輸出高電平的瞬間不致因向C7充電而使高電平下跌，影響A6的動(dòng)作時(shí)間。
上述的Vref1
1.083 Vref2
5.91 Vref3。當(dāng)冰箱啟動(dòng)時(shí)，若電流是正常時(shí)的4－6倍，則Vi也是正常時(shí)的4－6倍。Vi使A3、A4兩個(gè)比較器同時(shí)截止；而使由R6、C7和R11、C6構(gòu)成的兩個(gè)積分器分別對電壓Vc和Vi積分。R6、C7的積分常數(shù)比R11、C6的積分常數(shù)小，經(jīng)3－5秒鐘，若啟動(dòng)電流再不降為正常工作電流，則VC7很快上升到Vref1，使限時(shí)比較器A6輸出高電平，Q2導(dǎo)通，Q3、Q4截止，J切斷冰箱電源。
若在啟動(dòng)3－5秒后，電流雖降低，但仍大于正常工作電流，則A3繼續(xù)截止，C6兩端的電壓VC6仍上升，其上升速度取決于Vi，Vi越大，VC6上升越快，VC6足以使Q1導(dǎo)通時(shí)，Q3、Q4截止，繼電器J切斷冰箱電源。若啟動(dòng)3－5秒后，電流降為正常值，則A3、A4兩個(gè)比較器導(dǎo)通，R6、C7和R11、C6兩個(gè)積分器不工作。則Q1、Q2截止，Q3、Q4導(dǎo)通，J吸合向冰箱供電。
當(dāng)負(fù)載電流大于6倍工作電流時(shí)(如短路)。A3、A4、A5三個(gè)比較器同時(shí)工作，但A5后面未接積分電路，而是經(jīng)D8直接與限時(shí)比較器A6連接。所以，可在瞬間使A6輸出高電平。Q2導(dǎo)通，Q3、Q4截止，J切斷電源。這樣由A5、A4、A3構(gòu)成的多環(huán)路中任意一個(gè)發(fā)生故障，另兩個(gè)都可以獨(dú)立工作，去控制繼電器J。如冰箱存在嚴(yán)重故障，導(dǎo)致電流超過額定電流的4－6倍或以上時(shí)，需排除故障方能供電。為此，環(huán)路中設(shè)置了A4、A5、A6、D9、R9、Q2、Q3、Q4、繼電器J等構(gòu)成的自鎖電路，其工作方式是當(dāng)電流超過額定電流的4－6倍或以上時(shí)、A4、A5都輸出高電平，當(dāng)其大于Vref1時(shí)，A6亦輸出高電平，經(jīng)D9的隔離，R9的限流。此高電平加到輸入端，使Vi保持高電平。使A4、A5的輸出繼續(xù)為高電平，使Q2繼續(xù)導(dǎo)通、Q3、Q4截止。從而使繼電器J保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。直至故障排除按下復(fù)位開關(guān)SW2為止，方恢復(fù)供電。
保護(hù)器用的工作電源由變壓器T經(jīng)D1－4整流和R17、C10、C11、C12濾波。經(jīng)78××系列三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后輸出。電壓檢測是直接采用整流后而未經(jīng)濾波的信號(hào)Vs、并加D5隔離，用C9對Vs進(jìn)行濾波，供給窗口電壓比較器A7、A8使用，并接A7的反相端，A8的同相端。
窗口電壓比較器由A7、A8、R20－22構(gòu)成，直接同Q3、Q4相接。窗口電壓比較器用的窗口電壓Vref4、Vref5由分壓電路R20－22產(chǎn)生，也可從R23－26中引出。Vs與Vref4、Vref5比較、當(dāng)Vref5＜Vs＜Vref4時(shí)、即電壓在允許范圍內(nèi)，A7、A8截止，Q3、Q4可繼續(xù)導(dǎo)通，使冰箱工作。反之，則迅速切斷冰箱電源。從而起到保護(hù)作用，形成一條保護(hù)環(huán)路。
由R12、C8、R13、Q3、D10組成延時(shí)輸出電路，保證每次加電延時(shí)五分鐘左右供電。其原理是加電時(shí)，電源先經(jīng)R12、向C8充電，約五分鐘后，C8兩端電壓VC8達(dá)到使Q3導(dǎo)通的電壓值，則Q3、Q4導(dǎo)通，繼電器J吸合，向冰箱供電。如冰箱產(chǎn)生過載過壓，則使C8迅速放電，VC8亦迅速下降，從而Q3、Q4截止。繼電器J斷開。R13是C8的放電限流電阻，Q3、Q4組成達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)繼電器J工作。D10在于抬高Q3的發(fā)射極電位，使其在導(dǎo)通時(shí)，基極電位抬高。
由R15、R16、R20－22分別決定了Vs及Vref4、Vref5的值，即決定了電壓允許波動(dòng)的范圍。構(gòu)成確定電壓上、下限的電路。
為檢查保護(hù)器是否有效，加設(shè)效果測試開關(guān)SW3。R27為其限流電阻，按下SW3時(shí)，Vi變?yōu)楦唠娖?，繼電器J應(yīng)能切斷電源。當(dāng)短路及啟動(dòng)失敗后，電路會(huì)自鎖，不再向冰箱供電。則設(shè)置了復(fù)位開關(guān)SW2用于解鎖。按下SW2后，即可恢復(fù)供電。
電路中A1、A2、A5、A6使用LM324運(yùn)算放大器件，A3、A4、A7、A8則用LM339電壓比較器件。W1可裝在機(jī)殼上。
權(quán)利要求1.一種保護(hù)點(diǎn)可調(diào)的多環(huán)路電冰箱保護(hù)器，由電壓檢測，電流檢測、電流電壓變換、電流比較、積分電路、限時(shí)比較、電壓上、下限設(shè)定、加電延時(shí)輸出、短路保護(hù)、繼電器、復(fù)位及狀態(tài)指示、效果檢測等電路構(gòu)成，其特征是a、冰箱負(fù)載電路中串接了一個(gè)用于檢測電冰箱工作電流的電流互感器CT，在CT的輸出端并接了一個(gè)變電流信號(hào)為電壓信號(hào)的電阻R1，設(shè)置了由R2、C1構(gòu)成的濾波電路、由運(yùn)算放大器A1偏置電阻R18、R19及其負(fù)反饋電路R3、R4、C3構(gòu)成的低通放大器，由C4、C5、D6、D7構(gòu)成的整流濾波電路、由A2構(gòu)成的電壓跟隨器以及用于調(diào)整電流IW的保護(hù)工作點(diǎn)的電位器W1等組成的電流信號(hào)檢測，電流電壓變換，信號(hào)放大、電流設(shè)定電路系統(tǒng)，b、在繼電器J的驅(qū)動(dòng)電路Q3、Q4前設(shè)置了由比較器A3及其積分電路R11、C6、比較器A4及其積分電路R6、C7、短路保護(hù)電路A5、D8、由A7、A8、R20～22組成的窗口電壓比較器、R12、C8、Q3、D10、R13組成的加電延時(shí)電路以及限時(shí)比較電路Q1、A6、R29、Q2等構(gòu)成的多環(huán)路保護(hù)電路，c、還設(shè)置了由比較放大器A4、A5、A6，起隔離作用的D9、起限流作用的電阻R9及三極管Q2、Q3、Q4和繼電器J構(gòu)成的自鎖電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多環(huán)路電冰箱保護(hù)器，其特征在于產(chǎn)生比較器A5、A4、A3、的基準(zhǔn)電壓Vref1、Vref2、Vref3的是一個(gè)由R23～26構(gòu)成的分壓電路，且Vref1、Vref2、Vref3都接在A5、A4、A3的反相端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多環(huán)路電冰箱保護(hù)器，其特征在于檢測信號(hào)Vi都接到比較器A5、A4、A3的同相端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多環(huán)路電冰箱保護(hù)器，其特征在于比較器A5的輸出端接有二極管D8、比較器A4、A3的輸出端分別接有積分電路R6、C7和R11、C6以及各自的限流電阻R8、R10。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多環(huán)路電冰箱保護(hù)器，其特征是在由D1～4構(gòu)成的整流濾波電路的輸出端，并接了一個(gè)產(chǎn)生電源電壓的取樣電壓Vs的分壓電路R15、R16和Vs的濾波電容C9、串接了一個(gè)隔離二極管D5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多環(huán)路電冰箱保護(hù)器，其特征是在檢測信號(hào)Vi輸出端加設(shè)了效果測試開關(guān)SW3和解鎖復(fù)位開關(guān)SW2。
專利摘要一種保護(hù)點(diǎn)可調(diào)的多環(huán)路電冰箱保護(hù)器，主要由電源電路，信號(hào)檢測及其放大電路、加電延時(shí)電路、窗口電壓比較電路、限時(shí)比較電路，以及由多個(gè)比較放大器及其積分電路構(gòu)成的適應(yīng)多保護(hù)點(diǎn)需要的電路、自鎖電路、繼電器及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成的保護(hù)點(diǎn)可調(diào)的多環(huán)路保護(hù)系統(tǒng)。具有結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)靈敏、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)，是安全使用電冰箱的必備儀器。
文檔編號(hào)H02H3/08GK2055994SQ89216838
公開日1990年4月11日 申請日期1989年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月2日
發(fā)明者李恒剛 申請人:李恒剛