专利名称：电炉控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于电力单相或三相交流电长彻底限制大功率电器使用，而小功率的常用电器即使数量再多，累计功率再大而能正常供电不受限制，即线路中所有电器每个的功率都小于所要限制的功率，而累计功率又不超出最大功率范围均能保证正常供电的用电管理设备。
本实用新型现的技术是“无功耗自动限电器”(91228845.0)萁工作原理都是以线路累计功率大小为依据的定量限额供电装置，其不足之处是限额定量供电范围如果做的大，这样在很大程度上起不到限制电炉子等大功率电器使用，(例如定量为5kw，只有在用电高峰期接近5kw时才可能起作用，在平时大多数情况下例如实际用电在4kw以下，使用一个1kw或更大的电炉子便不能起作用)，如果限额定量做的小，只能在很小用电范围内使用(例如做到500w，只能供一两个单人房间限电)，这样大面积的限电，势必在增加限电器数量及相应设施，很不经济，特别是不便于集中管理，人为破坏异常严重。，再加上这类技术不能耐电器(如电冰箱)启动电流冲击，可靠性较差。
本实用新型设计目的是提供一种全新的限制大功率电器大范围使用的限电器，它不影响小功率常规电器大范围内使用，便于集中管理，功率较完善。同时要求成本较低，安装方便。
本实用新型设计方案的提出基于以下思想从表面上看，要控制电炉子等大功率电器的使用又要使小功率常规电器在大用电范围内正常使用，是一个很矛盾的问题。但它们的用电特征是每增加一个小功率电器(如灯泡)在原来总用电量基础功率增量小，每增加一个大功率电器(如电炉子)功率增量大，我们可以抓住这个功率增量的大小为突破口，再解决如下三个问题①当线路遇到有冲击电流时具有缓冲延时后判断其真正的使用功率；②总电路开始用电时线路的所有功率均为功率增量，往往大于电炉子的功率好多倍，这时的增量作为特殊情况处理；③高检测到有大功率电器使用时线路已处理进行断电延时，恢复供电后，所使用大功率电器如何判断是否拆除，判断结果反馈到执行机构是否再次断电，直到大功率电器已拆除后方可正常供电，这样判断是以断电时的线路总电流为依据，如果拆除，功率增量即为所减小的电器功率。只有这样，整体线路结构才能适用所提出的要求。
因此，本实用新型设计结构为一种用于限制大功率电器使用的电炉控制器，具有上盖(4)和下盖(5)结合密封形成的壳体，壳体玻璃窗内有限电示灯(1)和工作指示灯(3)及限制功率调节手柄(2)，在壳体底部装有控制电路板执行断电继电器及外接端子(6)，控制电路包括电源(1)、电流传感放大(2)、电流缓冲(3)、负载功率控制(4)拆除跟踪检测比(5)、负载启动(6)跟踪检测控制(7)等几部分组成；电源(1)中的变压器BT初级接在220V电源上，次级接在由D1-D4组成的整流电桥的交流端上，电桥的直流端接上电容C1、正极接三端稳压BG的输入端，输出端送出稳定的直流电；电流传感放大(2)的组成为，电源的接地端接在导线AB的B点及R2的一端，R2与R3串联的公共端接运放A1的反相端，R3的另一端与A1的输出端及A2的同相端相连，电阻R1接在A1的同相端与AB的A点之间，R4一端接地，R4与R5串联的公共端接A2反相端及C2一端，A2输出端接R5的另一端及D7的一端；电流缓冲(3)的组成为经D7与C2另一端，C3、R6、R7一端相连，R6、C3另一端接地，R7另一端接C4、C5、D8的一端，C4另一端接地，D8与D9串联的公共端接C5的另一端及R8、R9的一端，D9、R9另一端接地；负载脉冲及比较控制(4)中C5与R9串联公共端经R8接A4同相端，A4反相端接负载启动部分，A4输出端经D11接C8、R15、D12、D13运放A5同相端，C8、R15另一端接地，D13另一端接正电阻R16，与R17串联接电源正负极间，公共端接A5反相端，A5输出端接R18、R19一端，R19另一端接三极管BG3的基极，发射极接地，集电极经D15接继电器J1至正极，D14与J1并联，R20与D15并联；拆除跟踪检测比较(5)经R7止模似开关K2一端及A3同相端，电阻R13与R14串联公共端接A3反相端，R14另一端连接K3一端，K2、K3另一端连在一起接C7，C7另一端接地，A3输出端接BG2基极，集电极接正，发射极接D12止A5同相端；负载启动(6)中R10、R11、Rw串联，F点接R12一端、R12另一端接C6、K1的一端及A4反相端，C6、K1另一端接正极，K1控制端经R18接A5输出端，经C9接地；跟踪检测控制(7)中R24与R25串联接于电源正负极间，公共端接A6反相端，C11与C12串联接于电源正负极间，公共端接A6同相端及D16、R22一端，D16与R21串联另一端与R22同接在BG3集电极，A6输出端经R26、D19并联后接在K2控制端上及经C13接正，A6输出端经C14再经D17与R23并联接在K3控制端上，C10一端接K3控制端，另一端接地、R27、D20一端接地另一端接C14的一端，A6的输出端经R29接BG4基极，发射极接地，集电极接R28与D18串联后接正极。
本实用新型优点在于只限制大功率电器个别使用，而不会使小功率电器大范围内使用受到限制。它很好解决了用电浪费，并避免了大功率电器使用造成的事故。同时，本实用新型能在大范围内全方位智能化进行用电管理，减少了使用数量和安装费用，便于集中管理，防止了人为破坏。
图1为本实用新型外形示意图；图2为本实用新型电路原理图。
实施例产品外部结构为单相电能表式外壳及接线方式有限电指示灯和工作指示灯及限制功率(要控制的电炉子功率)调节手柄均在玻璃窗内整体密封绝缘见(附图1)。内部电路结构为立式分层安装在绝缘板上进行固定引线。电炉控制器电路原理示意图见附图2。包括①变压器BT降压，二极管D1-D4全波整流由电容C1滤波三端稳压BG1稳压组成控制电路电源；
②电流传感当交流电经过总负载RL时，在一段导线AB上产生微弱的压降正比于电流大小，由集成块Lm358及R2、R3、R4、R5、A1、A2组成两级同相放大器进行半波放大电流信号，R1、D5、D6组成输入保护电路，放大后的电流信号经D7、R7、C3、C4组成整流兀型滤波，在C点得到带有缓冲延时作用电流信号电压(主要防止冰箱启动等的电流冲击及线路电压不稳的电流冲击)，电容C2起到超低通滤波作用、加强缓冲延时，R6提供放电回路；③负载电流增量的检测当负载由许多个小功率的电器组成(例如灯泡)每增加一个小负载，C点电压上升幅度小，经C5、R9串联组成的微分电路得到的缓慢电压脉冲较小，当在原来用电总量基础上增加一个电炉子或其它大功率电器，在C点得到的电压脉冲较大，但冰箱等的启动瞬间大冲击电流由于很强的缓冲迟时作用不能作用到D点，这样每增加一个负载电器，D点脉冲电压峰值便反映这个电器功率大小，但当减少一个电器时，稳压二极管D9使D点保持元脉冲电压；④大功率电器判别，D点脉冲电压送由LM324，送运放A4组成的电压比较器比较判断，得到开关脉冲经D11给C8充电，但小功率电器不能使C8充电。这里A4的比较基准电压则是E点给反相端的电压。由R10、R11及Rw组成的串联可调分压器(Rw为所控制的电炉子的功率调节)F和E点电位压平时是一致相等的，C6、R12的作用为总负载线路开始供电或恢复供电时，由这个积分线路给E点提供一个由高到低最后稳定在F点的电位，以保证总负载电路开始供电或恢复供电时，很大的电流脉冲，而不至于使运放A4输出高电平时对C8充电保证总负载正常启动，同时稳压二极管D9把D点过大脉电压删去，共同起到不管开始负载供电实际功率多么大(那怕远远超出一个电炉的功率，均能使所有负载正常启动，待随着E点电位逐渐降低才进入正常的功率增量识别过程。稳压二极管D8在这里起到负载总用电功率限制作用，当C点电位高至一定程度时，经D8向R9泄流，即使不用电炉等大功率电器，D点电位升高，使A4输出高电平使总负载切断。
⑤电炉控制断电延时当大功率电器使用时，运放A4对电容C8充电，由运放A5组成的延时比较器，输出并断总负载RL的高电平信号，经R19、三极管BG3带动信号继电器J1动作，控制功率继电器J断开总负载RL，D15、D20组成断电指示电路，A5的比较基准电压R16、R17串联分压提供，R15对C8放电使G点电位逐步降低而使A5延时一段关断时间，D13起到总电源停电后立即使C8所充的电泄放出去，以便来电后能及时供电。
⑥电炉子是否拆除识别这也是本控制器很重要，又是控制识别过程较为复杂的，如果没有这个功能当大功率的电炉子插上已断电延时恢复供电时，由于恢复供电开始包括电炉子在内的所有电器都能启动，势必造成电炉子不拆除二次供电能正常使用而起不到控制炉子的局面，使控制实际上落空。如果这个控制落实，可造成给乱用电炉者无机可乘的局面，真正起到控制作用。这一过程所采用的原理是利用电容C7经集成块CD4066回双向模拟开关中的一个模拟开关K2充电，使F点电位跟踪C点电位，实际是跟踪记忆线路总负载，即由于插电炉子断时瞬间的总用电功率情况。当负载断电时使开关K2断开，C7上所保留的充电电压(因无泄放回路)即为断电时的总功率记忆，这一记忆控制其过程如下断电时，继电器J1得电工作H点电位下降为低电位，原来经R22给电容C12充电至高电平，这时经R21、D16串联放电，暂短延时后J点为低电平，使运放A6组成的电压比较器由原来的高电平输出变为低电平输出，由R29、BG4、R28、D18组成的供电指示断电，A6的低电平输出使双向模拟开关K2断开(有断延时)，使记忆电容C7记下断电前用电功率情况。电阻R24、R25串联分压给A6提供基准比较电位，电容C12、C12串联是在开始通电状态确保A6输出高电平，在K2断开的同时双向模拟开关K1接通，C6电E点回到高电平，R18、C9的积分电路对K1的通断具有缓冲延时作用；⑦当负载断电延恢复供电时K2控制端由于电容C11、C12及电阻R22积分延时作用，K2能继续保持断开状态，C7仍然记忆断电前状态；同时K1的控制端由于R18、C9的积分延时作用，很快断开回到初始状态，这段时间由于E点的高电平逐步下降，恢复供电后的负载电流脉冲不能使比较器A4反转，即不管负载大小是否有电炉均能正常启动，只有负载启动后线路电流稳定下来，(R22、C11、C12的延时作用回避电冰箱类的启动冲击)由于双向开关K3的控制延时作用，这时K3瞬间接通(后又断开)，使R13、R14经K3和C7构成串联回路使运放A3的反相端输入所记录下的断电前负载RL的总功率情况(其它时间由于K3的常断控制作用，A3反相端均为高电平输入R13＞＞R14)，同时A3的同相端所输入的是通电电流稳定后的总负载功率的信号，即现在用电状态和断电前用电状态作比较，如果这时新增大功率负载未拆除，比较结果为高电平输出，经三极管BG2、D12向断电延时电容C8充电使整个负载再次断开，如果已拆除，通电后负载总电流小于记忆电流的差值较大，使A3的输出保持低电平，恢复供电，只有在正常供电后K2才能接通，使C7进行重新记忆跟踪，K3的控制过程为当延时后负载通电K点恢复高电平的瞬间，C14、R2组成的微分电路L点得到一个微分脉冲，这个脉冲D17、R23、C10的延时电路增加脉冲宽度，有效地进行电炉子是否拆除的检测。还有一些附助元件D14保护BG3、C11和C12串联通电瞬间分压保证A6为高电平输出保持K1、K2、K3的开始通断状态不变。D19、D20为加速放电极二管，保证K1、K2、K3顺通断时间顺序上的谐调性。
权利要求1.一种用于限制大功率电器使用的电炉控制器，具有上盖(4)和下盖(5)结合密封形成的壳体，壳体玻璃窗内有限电示灯(1)和工作指示灯(3)及限制功率调节手柄(2)，在壳体底部装有控制电路板执行断电继电器及外接端子(6)，其特征是控制电路包括电源(1)、电流传感放大(2)、电流缓冲(3)、负载功率控制(4)拆除跟踪检测比(5)、负载启动(6)跟踪检测控制(7)等几部分组成；电源(1)中的变压器BT初级接在220V电源上，次级接在由D1-D4组成的整流电桥的交流端上，电桥的直流端接上电容C1、正极接三端稳压BG的输入端，输出端送出稳定的直流电；电流传感放大(2)的组成为，电源的接地端接在导线AB的B点及R2的一端，R2与R3串联的公共端接运放A1的反相端，R3的另一端与A1的输出端及A2的同相端相连，电阻R1接在A1的同相端与AB的A点之间，R4一端接地，R4与R5串联的公共端接A2相端及C2一端，A2输出端接R5的另一端及D7的一端；电流缓冲(3)的组成为经D7与C2另一端，C3、R6、R7一端相连，R6、C3另一端接地，R7另一端接C4、C5、D8的一端，C4另一端接地，D8与D9串联的公共端接C5的另一端及R8、R9的一端，D9、R9另一端接地；负载脉冲及比较控制(4)中C5与R9串联公共端经R8接A4同相端，A4反相端接负载启动部分，A4输出端经D11接C8、R15、D12、D13运放A5同相端，C8、R15另一端接地，D13另一端接正电阻R16，与R17串联接电源正负极间，公共端接A5反相端，A5输出端接R18、R19一端，R19另一端接三极管BG3的基极，发射极接地，集电极经D15接继电器J1至正极，D14与J1并联，R20与D15并联；拆除跟踪检测比较(5)经R7止模似开关K2一端及A3同相端，电阻R13与R14串联公共端接A3反相端，R14另一端连接K3一端，K2、K3另一端连在一起接C7，C7另一端接地，A3输出端接BG2基极，集电极接正，发射极接D12止A5同相端；负载启动(6)中R10、R11、Rw串联，F点接R12一端、R12另一端接C6、K1的一端及A4反相端，C6、K1另一端接正极，K1控制端经R18接A5输出端，经C9接地；跟踪检测控制(7)中R24与R25串联接于电源正负极间，公共端接A6反相端，C11与C12串联接于电源正负极间，公共端接A6同相端及D16、R22一端，D16与R21串联另一端与R22同接在BG3集电极，A6输出端经R26、D19并联后接在K2控制端上及经C13接正，A6输出端经C14再经D17与R23并联接在K3控制端上，C10一端接K3控制端，另一端接地、R27、D20一端接地另一端接C14的一端，A6的输出端经R29接BG4基极，发射极接地，集电极接R28与D18串联后接正极。
专利摘要本实用新型公开了一种可限制使用电炉子等大功率电器,而常规使用的小功率电器在很大的用电范围内而不受限制并能够识别电炉子是否拆除的电炉控制器。它有单相电能表式外壳及接线方式的外部特征。内部结构由电源、电流传感放大、电流缓冲、负载功率比较控制、电炉拆除跟踪检测比较、负载启动、跟踪检测控制等几部分构成。
文档编号H02H3/08GK2403159SQ9823304
公开日2000年10月25日 申请日期1998年9月25日 优先权日1998年9月25日
发明者侯金让 申请人:侯金让