專利名稱：集成電路電冰箱自動(dòng)保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子保護(hù)器，用于電冰箱二次電路中熱繼電保護(hù)器的更新?lián)Q代，且配備有明確指示電冰箱運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的監(jiān)控裝置。
由于電冰箱二次電路中，一直沿用著不可靠的熱繼電保護(hù)方式，電冰箱成了目前返修率最高的家用電器。作為“亡羊補(bǔ)牢”給電冰箱設(shè)置一個(gè)附加“保護(hù)器”是非常必要的(見《電子市場(chǎng)》87年40期“電冰箱是否需要另加保護(hù)器”)。但是，至今公知、公用(包括已受理的專利)“冰箱保護(hù)器”普遍存在一個(gè)自身穩(wěn)定，可靠性差的問題，由于設(shè)計(jì)上的欠妥有的已成為“危險(xiǎn)的冰箱保護(hù)器”(見《電子報(bào)》87年23期“危險(xiǎn)的冰箱保護(hù)器”)。
公知的“冰箱保護(hù)器”大多采取分立元件或集成電路與分立元件各半的混合電路，對(duì)于這種電路結(jié)構(gòu)的一般規(guī)律是設(shè)置的功能越多，電路越復(fù)雜，穩(wěn)定、可靠性也越差。
公知的“冰箱保護(hù)器”過電流檢測(cè)大多應(yīng)用間接方式，即當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，線路電壓降也增大的原理，利用檢測(cè)電壓降的幅度來間接獲取過電流控制信號(hào)。這種方式的缺陷是，對(duì)不同的機(jī)型和不同的使用環(huán)境，不可能取得一致的保護(hù)效果。《電子世界》87年2期17頁公開了另一種較直接的方式，該“過流自動(dòng)保護(hù)電路”(縮寫)，用一個(gè)互感器來完成I／V轉(zhuǎn)換，只要設(shè)計(jì)得當(dāng)，檢測(cè)的電壓將成正比例的隨初級(jí)線圈中流過電流的大小而變化，因此，對(duì)不同的機(jī)型和不同的使用環(huán)境，均可取得一致的保護(hù)效果。該“過流自動(dòng)保護(hù)電路”的不足是I／V后面的電路全部應(yīng)用分立元件。
國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口的電冰箱上均未設(shè)置壓縮機(jī)工作指示當(dāng)電冰箱因各種原因而出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)不停故障時(shí)，往往不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，以至造成更大故障。最早的“電冰箱壓縮機(jī)工作指示燈”是《電子報(bào)》85年51期公開的，福建省的張樹平用一個(gè)簡(jiǎn)單的電工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)啟停指示。他用日光燈啟輝器中的乃泡串聯(lián)一個(gè)幾百千歐的電阻，然后并聯(lián)到壓縮機(jī)的電源線上，達(dá)到了壓縮機(jī)啟停顯示目的。該項(xiàng)初級(jí)性技術(shù)的缺陷是顯而易見的，從壓縮機(jī)的電源線上引出線來并聯(lián)乃泡，至關(guān)緊要的是一個(gè)安全問題，220伏的交流電壓弄不好就會(huì)危及人的性命。一種看起來非常簡(jiǎn)單的方法，實(shí)施起來卻比較困難。
本實(shí)用新型的目的在于為電冰箱提供一種高穩(wěn)定可靠性的自動(dòng)保護(hù)裝置，以取代熱繼電保護(hù)器。采用了本專利制作的電冰箱，具有在壓縮機(jī)電機(jī)過電流，電源電壓過高或過低，瞬時(shí)停電后又來電的可靠自動(dòng)保護(hù)，并有壓縮機(jī)工作指示、正常指示、延時(shí)指示、停電指示和故障報(bào)警指示等多種功能。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的對(duì)公知的電路進(jìn)行選擇、優(yōu)化，盡量做到每個(gè)組件多功能，以減少使用元件，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠性。利用集成電路“電壓比較器”作電壓比較用時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，將過壓、欠壓、過流檢測(cè)和壓縮機(jī)工作指示，集中由一塊“四電壓比較器”集成電路來完成，并用穩(wěn)壓集成電路為“四電壓比較器”提供穩(wěn)定的限定電壓，以提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性“四電壓比較器”送出的保護(hù)控制信號(hào)，經(jīng)反相后送到由“時(shí)基電路”組成的延時(shí)電子開關(guān)，再控制繼電器的通斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種故障的自動(dòng)保護(hù)和工作狀態(tài)指示。
本實(shí)用新型采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)系列集成電路為主要元件設(shè)計(jì)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，安裝調(diào)試容易，自身的穩(wěn)定可靠性得到了提高。另外，本實(shí)用新型應(yīng)用電子技術(shù)以全新的概念實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)工作指示，圓滿地解決了公知技術(shù)中的安全和實(shí)施問題。


圖1是本實(shí)用新型框圖。附圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電原理圖，下面結(jié)合圖2對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
圖2中，由RD、K、B1、D1～4、C1組成低壓直流供給電路，為整個(gè)裝置提供工作電源。其中一路進(jìn)入IC1(LM78M12)三端集成穩(wěn)壓器，使其輸出穩(wěn)定的12伏直流電壓VCC；另一路經(jīng)R1、R2分壓，得到一個(gè)隨電源電壓的波動(dòng)而正比變化的電壓Vin，用Vin作為輸入比較電壓而進(jìn)入由IC2(1)和IC2(2)組成的“極限比較器”(IC2為L(zhǎng)M339四電壓比較器)，“極限比較器”的上限電壓VA和下限電壓VB，由VCC經(jīng)R1、R4、R5分壓分別在A、B點(diǎn)得到。正確選擇VA和VB的值(VA＝VCC· (R4+ R5)/(R2+ R4+ R5) ；VB＝ (R5)/(R2+ R4+ R5) 使其當(dāng)電源電壓在180伏至240伏之間變動(dòng)時(shí)，滿足不等式VA＞Vin＞VB成立；若電源電壓高于240伏或低于180伏時(shí)，上列不等式不成立。調(diào)整好的“極限比較器”能夠在電源電壓高于240伏或低于180伏時(shí)(也可根據(jù)需要從新設(shè)定上、下限)，準(zhǔn)確進(jìn)出保護(hù)控制信號(hào)。
圖2中B8、R10、D7、C5、D8和WR組成I／V轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)電路接通壓縮機(jī)工作時(shí)，B2初級(jí)線圈中就有電流流過，于是在次級(jí)負(fù)載電阻R10兩端得到與初級(jí)電流成正比例變化的電壓，經(jīng)D7整流，C5濾波(兼有延時(shí)啟控作用)，最終從WR的動(dòng)觸點(diǎn)C上得到電壓VC，用VC作IC2(3)、(4)的輸入比較電壓，送入IC2(3)和IC2(4)“電壓比較器”的負(fù)輸入端，正確調(diào)整分壓電阻WR的分壓點(diǎn)，使其當(dāng)負(fù)載電流為壓縮機(jī)額定電流的1.4倍時(shí)(也可根據(jù)需要另設(shè)定)，正好VC＝VB(IC2(3)的限定電壓與極限比較器的下限電壓同為VB)，這樣就能將壓縮機(jī)工作電流限定在額定值的1.4倍以下，一但超過這個(gè)值，IC2(3)立即送出保護(hù)控制信號(hào)。圖中二極管D8是為保護(hù)集成電路而設(shè)置的。由于LM339各“電壓比較器”內(nèi)電路為集電極開門輸出(OC門)，所以可將IC2(1)～(3)各輸出端連在一起，R6為它們共同的上拉電阻，連接點(diǎn)M與晶體管BG的基極相連。BG在本裝置中被接成反相器，BG集電極上的發(fā)光二極管LED2和電阻R7除為BG提供集電極電流外，LED2與后面的LED3還構(gòu)成“四種”狀態(tài)指示電路(兩管同亮指示延時(shí)；兩管同滅指示停電；LED2亮LED3滅指示正常；LED2滅LED3亮指示故障報(bào)警)。二極管D5為隔離開關(guān)元件。
圖2中C3、R8、C4、D6、IC3(NE555)和繼電器J組成延時(shí)開關(guān)電路，這是一個(gè)公知的延時(shí)電子開關(guān)，延時(shí)時(shí)間T＝1.1R8、C8，本裝置取T＝4～8分鐘。圖2中R7、R9分別為發(fā)光二極管LED2和LED3的限流電阻。
實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)的過程是接通電源合上開關(guān)K(包括瞬時(shí)停電后又來電)，若電源電壓正常(此時(shí)VA＞Vin＞VB＞VC)，LED2和LED3應(yīng)同時(shí)發(fā)光(指示延時(shí))，BG集電極為低電平，而E點(diǎn)因電容C2兩端電壓不能突變而呈高電平，D5處于反偏對(duì)延時(shí)不產(chǎn)生影響，這時(shí)IC3輸出點(diǎn)N為低電平，繼電器J不吸合，電冰箱處于延時(shí)狀態(tài)。隨著C3的不斷充電而使E點(diǎn)電位逐漸下降，當(dāng)VE下降到 1/3 VCC時(shí)(約4～8分鐘)，延時(shí)電路翻轉(zhuǎn)，IC3輸出點(diǎn)N變高電平，繼電器J因得電吸合為電冰箱接通電源，同時(shí)因N點(diǎn)電位變高而使LED2熄滅，顯示電冰箱處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)正在工作的壓縮機(jī)出現(xiàn)過電流或電源電壓出現(xiàn)過高或過低時(shí)(此時(shí)必有VC≥VB或VB≥Vin或Vin≥VA)，IC2(1)～(3)“電壓比較器”各輸出級(jí)晶體管就會(huì)有一至兩個(gè)導(dǎo)通，流經(jīng)R6的電流經(jīng)導(dǎo)通管到地，使M點(diǎn)呈現(xiàn)低電平，于是BG截止，BG集電極變高電平，經(jīng)二極管D5(此時(shí)為正偏)使E點(diǎn)成為高電平(VE＞ 2/3 VCC)，促使IC3等組成的單穩(wěn)延時(shí)開關(guān)電路翻轉(zhuǎn)，IC3輸出VN變成低電平，繼電器J因失電而釋放，切斷了電冰箱的電源，達(dá)到自動(dòng)保護(hù)的目的。同時(shí)因BG集電極的變高而使LED2熄滅，VN的變低又使LED3發(fā)光，發(fā)出故障報(bào)警指示。若電源電壓始終處于過高或過低(本實(shí)施例取大于240伏或小于180伏)，電路將一直維持保護(hù)狀態(tài)，直到電源電壓恢復(fù)正常后，再經(jīng)4～8分鐘的延時(shí)，從新使J吸合為電冰箱接通電源。
圖2中IC2(4)、R11、R12、R13和發(fā)光二極管LED1組成壓縮機(jī)工作指示電路，它的輸入比較電壓VC與過電流檢測(cè)電路共用，只要正確選取D點(diǎn)分壓值VD，使其當(dāng)壓縮機(jī)工作時(shí)VC≥VD；壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)VC＜VD，LED1就能明確的指示壓縮機(jī)的啟停(LED1亮表示壓縮機(jī)在工作；LED1滅表示壓縮機(jī)停轉(zhuǎn))。
圖2中j為繼電器J的常開觸點(diǎn)，H和L接電冰箱的其它控制線路，其中H為火線，L為零線。
本實(shí)用新型采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)系列集成電路，且這些電路我國(guó)于1984年前后頒布了相同系列的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，目前國(guó)內(nèi)已有多家元件廠投放市場(chǎng)，這就不僅元件有了廣擴(kuò)的來源，同時(shí)為配用本裝置的電冰箱投入國(guó)際市場(chǎng)創(chuàng)造了良好的條件。本實(shí)用新型成本低廉且節(jié)電效果顯著(約為熱繼電保護(hù)器耗電的五分之一)它也可以用來制作高可靠性的電冰箱附加保護(hù)器或空調(diào)機(jī)，冷藏柜的保護(hù)器。
權(quán)利要求1.一種電子自動(dòng)保護(hù)裝置，它由低壓直流供給電路、集成穩(wěn)壓電路、極限比較電路、過流檢測(cè)電路、反相電路、延時(shí)開關(guān)電路和各顯示電路組成。其特征在于，作為過壓、欠壓和過流檢測(cè)的集成電路IC2同時(shí)又是壓縮機(jī)工作指示的檢測(cè)和驅(qū)動(dòng)組件；被用作反相和延時(shí)開關(guān)的電路，同時(shí)又是“四種狀態(tài)”的指示電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子自動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于所說的過壓、欠壓和過流檢測(cè)，它們的輸出端點(diǎn)與BG的基極全部連在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子自動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于所說的壓縮機(jī)工作指示的檢測(cè)和驅(qū)動(dòng)電路是由集成電路“電壓比較器”構(gòu)成的，其輸入比較電壓VC由I／V電路提供，輸出的控制信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管LED1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子自動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于組成過流檢測(cè)和壓縮機(jī)工作指示的“電壓比較器”IC2(3)、(4)，它們的輸入比較信號(hào)是同一個(gè)由I／V轉(zhuǎn)換電路提供的電壓VC。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子自動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于所說的“四種狀態(tài)”是指電源停電、延時(shí)、正常和故障報(bào)警。
專利摘要一種用集成電路組裝的自動(dòng)保護(hù)裝置，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電冰箱壓縮機(jī)過電流、電源過壓或欠壓、瞬時(shí)停電又來電的可靠自動(dòng)保護(hù)，且有壓縮機(jī)啟停指示、電源斷電指示、延時(shí)指示、正常指示和故障報(bào)警指示，并能根據(jù)這些指示應(yīng)用本裝置的電源開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電冰箱的監(jiān)控。本裝置選用國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)集成電路，線路簡(jiǎn)潔可靠，安裝調(diào)試容易，成本低廉而節(jié)電效果顯著主要適用于電冰箱保護(hù)裝置的更新?lián)Q代，亦可用來制作高可靠性的電冰箱附加保護(hù)器。
文檔編號(hào)H02H3/24GK2031583SQ8820037
公開日1989年1月25日 申請(qǐng)日期1988年1月7日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月7日
發(fā)明者汪興強(qiáng) 申請(qǐng)人:汪興強(qiáng)