CN204299916U - 一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置，该装置包括电源电路、主控电路、电压检测电路、过零点检测电路、风机驱动电路以及风机转速反馈电路，电源电路分别与主控电路、电压检测电路、过零点检测电路、风机驱动电路、风机转速反馈电路及罩极风机连接，所述主控电路分别与电压检测电路、风机驱动电路、过零点检测电路及风机转速反馈电路连接，风机驱动电路还与罩极风机连接，风机转速反馈电路与罩极风机连接。本实用新型可对罩极风机实现转速控制，在一定交流电压范围内自动稳定风机转速，实现方式简单，便于控制，使燃气与空气实现良好匹配状态，可广泛应用于燃气采暖热水炉中。

Description

一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置

技术领域

本实用新型涉及燃气采暖热水炉用的罩极风机的速度控制领域，特别是涉及一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置。

背景技术

目前，燃气采暖热水炉采用的燃气风机均是单相交流罩极电机驱动的风机，本申请将这种燃气风机称为罩极风机，罩极风机是单速风机，无法对其转速进行调整。为了满足燃气采暖热水炉在最大热负荷下的空气供给要求，罩极风机的风速一般比较高，这就导致热水炉在中间负荷状态时会出现燃气与空气匹配不好的状况，而且热水炉工作在最小负荷状态时，风量过大，燃烧不稳定，甚至熄火。另外，当交流电压出现高、低变动时，罩极风机的转速会出现高、低变化，也会出现燃气与空气匹配不好，燃烧不稳定的状况。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置，用于调整罩极风机的转速，包括电源电路、主控电路、电压检测电路、过零点检测电路、风机驱动电路以及风机转速反馈电路，所述电源电路分别与主控电路、电压检测电路、过零点检测电路、风机驱动电路、风机转速反馈电路及罩极风机连接，所述主控电路分别与电压检测电路、风机驱动电路、过零点检测电路及风机转速反馈电路连接，所述风机驱动电路还与罩极风机连接，所述风机转速反馈电路与罩极风机连接。

进一步，所述电源电路包括二极管、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻及第一稳压二极管，所述第二电容为电解电容，所述二极管的阳极与交流电源的火线连接，阴极分别与第一电容的一端及第一电阻的一端连接，所述第一电容的另一端接地，所述第一电阻的另一端与第一稳压二极管的阴极、第二电容的正极以及第三电容的一端均连接并作为电源电路的直流输出端，所述第一稳压二极管的阳极、第二电容的负极以及第三电容的另一端均接地，所述二极管的阴极与第一电阻之间的连接节点与电压检测电路连接。

进一步，所述电压检测电路包括第二电阻、第三电阻及第四电容，所述第二电阻的一端与二极管的阴极与第一电阻之间的连接节点连接，另一端分别与第三电阻的一端及第四电容的一端连接后作为电压检测电路的输出端与主控电路的第一连接端连接，所述第三电阻的另一端及第四电容的另一端均接地。

进一步，所述风机驱动电路包括第六电阻、第七电阻、单向可控硅、桥式整流器、第八电阻及第六电容，所述第六电阻的一端与主控电路的第二连接端连接，另一端分别与第七电阻的一端及单向可控硅的控制极连接，所述单向可控硅的阳极分别与过零点检测电路及桥式整流器的正极连接，所述单向可控硅的阴极与第七电阻的另一端及桥式整流器的负极连接并接地，所述桥式整流器的第一交流输入端分别与罩极风机的一端及第八电阻的一端连接，所述罩极风机的另一端与交流电源的火线连接，所述第八电阻的另一端通过第六电容与交流电源的零线连接，所述桥式整流器的第二交流输入端与交流电源的零线连接。

进一步，所述过零点检测电路包括第四电阻、第五电阻、第五电容及第二稳压二极管，所述第四电阻的一端与单向可控硅的阳极连接，另一端分别与第五电阻的一端及第二稳压二极管的阴极连接所述第五电阻的另一端分别与主控电路的第三连接端及第五电容的一端连接，所述第二稳压二极管的阳极和第五电容的另一端连接后接地。

进一步，所述风机转速反馈电路包括第九电阻、第十电阻、第七电容以及用于采集罩极风机的转速信号的传感器，所述第九电阻的一端与电源电路的直流输出端连接，另一端分别与第十电阻的一端、第七电容的一端以及传感器的输出端连接，所述第十电阻的另一端与主控电路的第四连接端连接，所述第七电容的另一端接地。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置，用于调整罩极风机的转速，包括电源电路、主控电路、电压检测电路、过零点检测电路、风机驱动电路以及风机转速反馈电路，所述电源电路分别与主控电路、电压检测电路、过零点检测电路、风机驱动电路、风机转速反馈电路及罩极风机连接，所述主控电路分别与电压检测电路、风机驱动电路、过零点检测电路及风机转速反馈电路连接，所述风机驱动电路还与罩极风机连接，所述风机转速反馈电路与罩极风机连接。本调速控制装置对罩极风机可实现转速控制，在一定交流电压范围内自动稳定风机转速，将燃气采暖热水炉的效率及烟气调整到最好状态，有效地实现智能恒温的控制，实现方式简单，便于控制，从而使燃气采暖热水炉的燃气与空气实现良好匹配状态。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置的结构框图；

图2是本实用新型的一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置的电路原理图；

图3是本实用新型的一具体实施例的罩极风机两端的电压波形示意图一；

图4是本实用新型的一具体实施例的罩极风机两端的电压波形示意图二；

图5是本实用新型的一具体实施例的罩极风机两端的电压波形示意图三。

具体实施方式

参照图1，本实用新型提供了一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置，用于调整罩极风机的转速，包括电源电路、主控电路、电压检测电路、过零点检测电路、风机驱动电路以及风机转速反馈电路，所述电源电路分别与主控电路、电压检测电路、过零点检测电路、风机驱动电路、风机转速反馈电路及罩极风机连接，所述主控电路分别与电压检测电路、风机驱动电路、过零点检测电路及风机转速反馈电路连接，所述风机驱动电路还与罩极风机连接，所述风机转速反馈电路与罩极风机连接。

进一步作为优选的实施方式，参照图2，所述电源电路包括二极管D1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1及第一稳压二极管DZ1，所述第二电容C2为电解电容，所述二极管D1的阳极与交流电源的火线连接，阴极分别与第一电容C1的一端及第一电阻R1的一端连接，所述第一电容C1的另一端接地，所述第一电阻R1的另一端与第一稳压二极管DZ1的阴极、第二电容C2的正极以及第三电容C3的一端均连接并作为电源电路的直流输出端，所述第一稳压二极管DZ1的阳极、第二电容C2的负极以及第三电容C3的另一端均接地，所述二极管D1的阴极与第一电阻R1之间的连接节点与电压检测电路连接。

进一步作为优选的实施方式，所述电压检测电路包括第二电阻R2、第三电阻R3及第四电容C4，所述第二电阻R2的一端与二极管D1的阴极与第一电阻R1之间的连接节点连接，另一端分别与第三电阻R3的一端及第四电容C4的一端连接后作为电压检测电路的输出端与主控电路的第一连接端连接，所述第三电阻R3的另一端及第四电容C4的另一端均接地。

进一步作为优选的实施方式，所述风机驱动电路包括第六电阻R6、第七电阻R7、单向可控硅SCR、桥式整流器DB1、第八电阻R8及第六电容C6，所述第六电阻R6的一端与主控电路的第二连接端连接，另一端分别与第七电阻R7的一端及单向可控硅SCR的控制极连接，所述单向可控硅SCR的阳极分别与过零点检测电路及桥式整流器DB1的正极连接，所述单向可控硅SCR的阴极与第七电阻R7的另一端及桥式整流器DB1的负极连接并接地，所述桥式整流器DB1的第一交流输入端分别与罩极风机的一端及第八电阻R8的一端连接，所述罩极风机的另一端与交流电源的火线连接，所述第八电阻R8的另一端通过第六电容C6与交流电源的零线连接，所述桥式整流器DB1的第二交流输入端与交流电源的零线连接。

进一步作为优选的实施方式，所述过零点检测电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第五电容C5及第二稳压二极管DZ2，所述第四电阻R4的一端与单向可控硅SCR的阳极连接，另一端分别与第五电阻R5的一端及第二稳压二极管DZ2的阴极连接所述第五电阻R5的另一端分别与主控电路的第三连接端及第五电容C5的一端连接，所述第二稳压二极管DZ2的阳极和第五电容C5的另一端连接后接地。

进一步作为优选的实施方式，所述风机转速反馈电路包括第九电阻R9、第十电阻R10、第七电容C7以及用于采集罩极风机的转速信号的传感器，所述第九电阻R9的一端与电源电路的直流输出端连接，另一端分别与第十电阻R10的一端、第七电容C7的一端以及传感器的输出端连接，所述第十电阻R10的另一端与主控电路的第四连接端连接，所述第七电容C7的另一端接地。

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。

参照图1，一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置，用于调整罩极风机的转速，包括电源电路、主控电路、电压检测电路、过零点检测电路、风机驱动电路以及风机转速反馈电路，所述电源电路分别与主控电路、电压检测电路、过零点检测电路、风机驱动电路、风机转速反馈电路及罩极风机连接，所述主控电路分别与电压检测电路、风机驱动电路、过零点检测电路及风机转速反馈电路连接，所述风机驱动电路还与罩极风机连接，所述风机转速反馈电路与罩极风机连接。

电压检测电路采集输入的交流电压信号的电压曲线并发送到主控电路，过零点检测电路采集交流电压波形的过零点信号并发送到主控电路，主控电路接收到过零点信号后，结合采集的电压曲线，输出风机驱动电路的斩波时间，通过控制风机驱动电路的斩波时间来调节罩极风机的转速。风机转速信号反馈电路采集风机转速信号反馈电路并反馈到主控电路，供主控电路参考，调整输出的斩波时间。本装置对罩极风机可实现闭环的转速控制，将燃气采暖热水炉的效率及烟气调整到最好状态，有效地实现智能恒温的控制，改变了现有技术中罩极风机无法调速的弊端。

参照图2，本实施例中，电源电路包括二极管D1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1及第一稳压二极管DZ1，第二电容C2为电解电容，二极管D1的阳极与交流电源的火线连接，阴极分别与第一电容C1的一端及第一电阻R1的一端连接，第一电容C1的另一端接地，第一电阻R1的另一端与第一稳压二极管DZ1的阴极、第二电容C2的正极以及第三电容C3的一端均连接并作为电源电路的直流输出端提供直流电源VDD，VDD为本装置的其它电路提供直流正电源，第一稳压二极管DZ1的阳极、第二电容C2的负极以及第三电容C3的另一端均接地，二极管D1的阴极与第一电阻R1之间的连接节点与电压检测电路连接。

如上所述，电源电路将交流电源通过二极管D1整流，再经过第一电容C1、第一电阻R1以及第一稳压二极管DZ1组成限流稳压电路后由第二电容C2、第三电容C3滤波后提供直流电源VDD。本电源电路为阻容降压稳压电路，直流电源VDD的输出电压在2.8-5.5V。

本实施例中，电压检测电路包括第二电阻R2、第三电阻R3及第四电容C4，第二电阻R2的一端与二极管D1的阴极与第一电阻R1之间的连接节点连接，另一端分别与第三电阻R3的一端及第四电容C4的一端连接后作为电压检测电路的输出端与主控电路的第一连接端连接，第三电阻R3的另一端及第四电容C4的另一端均接地。

如上所述，电压检测电路将交流电源整流后通过第二电阻R2、第三电阻R3分压，再由第四电容C4滤波后将电压信号输入到主控电路，主控电路结合该电压信号进行计算后，输出风机驱动电路的斩波时间，因而可以控制输入到罩极风机的电压高低，使罩极风机达到目标速度，在一定的交流电压范围内自动稳定罩极风机的转速，使其转速不受输入电压高低变化的影响，可以使得罩极风机的运行速度更加稳定。

本实施例中，风机驱动电路包括第六电阻R6、第七电阻R7、单向可控硅SCR、桥式整流器DB1、第八电阻R8及第六电容C6，第六电阻R6的一端与主控电路的第二连接端连接用于接收主控电路的控制信号，另一端分别与第七电阻R7的一端及单向可控硅SCR的控制极连接，单向可控硅SCR的阳极分别与过零点检测电路及桥式整流器DB1的正极连接，单向可控硅SCR的阴极与第七电阻R7的另一端及桥式整流器DB1的负极连接并接地，桥式整流器DB1的第一交流输入端分别与罩极风机的一端及第八电阻R8的一端连接，罩极风机的另一端与交流电源的火线连接，第八电阻R8的另一端通过第六电容C6与交流电源的零线连接，桥式整流器DB1的第二交流输入端与交流电源的零线连接。

如上所述，风机驱动电路的核心元件是单向可控硅SCR，因单向可控硅SCR是单向导通的，本实施例中，单向可控硅SCR及罩极风机均与桥式整流器DB1连接，单向可控硅SCR相当于桥式整流器DB1的开关，单向可控硅SCR不导通时，将没有电流通过桥式整流器DB1，从而也没有电流通过罩极风机，因此通过单向可控硅SCR来控制斩波时间，从而可实现对罩极风机的转速快慢的控制。前面所说的主控电路输出斩波时间到风机驱动电路在这里指输出到单向可控硅SCR。主控电路当检测到交流电压波形的过零点信号后，输出斩波时间到单向可控硅SCR，通过改变主控电路输出的斩波时间的长短来控制罩极风机输入电压的有效值的大小，斩波时间越长，单向可控硅SCR的导通状态越短，则电压有效值越小，罩极风机的转速越低，反之，斩波时间越短，单向可控硅SCR的导通状态越长，则电压有效值越大，罩极风机的转速越高。

过零点检测电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第五电容C5及第二稳压二极管DZ2，第四电阻R4的一端与单向可控硅SCR的阳极连接，另一端分别与第五电阻R5的一端及第二稳压二极管DZ2的阴极连接第五电阻R5的另一端分别与主控电路的第三连接端及第五电容C5的一端连接，第二稳压二极管DZ2的阳极和第五电容C5的另一端连接后接地。

如上所述，过零点检测电路检测交流电压波形的过零点信号，然后通过第四电阻R4限流、第二稳压二极管DZ2限压，再通过第五电阻R5、第五电容C5进行滤波后将过零点信号输出到主控电路，实现对交流电源过零点的检测，实现方式简单，控制方便。

本实施例中，风机转速反馈电路包括第九电阻R9、第十电阻R10、第七电容C7以及用于采集罩极风机的转速信号的传感器，第九电阻R9的一端与电源电路的直流输出端连接，另一端分别与第十电阻R10的一端、第七电容C7的一端以及传感器的输出端连接，第十电阻R10的另一端与主控电路的第四连接端连接，第七电容C7的另一端接地。

如上所述，风机转速反馈电路通过传感器采集罩极风机的转速并发送到主控电路，实现测速，使得本控制装置可以根据罩极风机的实时转速对其进行快慢调速。

本实施例中，所说的电源电路分别与主控电路、电压检测电路、过零点检测电路、风机驱动电路及罩极风机连接，在图2中，可以看出，电源电路的直流输出端与主控电路的电源正端以及风机转速反馈电路的第九电阻R9的一端连接，且电压检测电路、过零点检测电路、风机驱动电路及风机转速反馈电路均与电源电路共地连接，而罩极风机及电源电路均与交流电源的火线连接，因此它们之间也是连接的。

本实施例中，主控电路可以采用模数转换器、加法器、乘法器、运算放大器、比较器、时钟电路及可调电阻等构成，只要能实现对单向可控硅SCR的斩波时间的调节即可。本实施例所针对的罩极风机的功率小于等于70W。

图3、图4及图5均为罩极风机两端的电压波形示意图，图3中的T_F代表斩波时间，图3中展示了两种可能的斩波时间的取值，图4展示了斩波时间为T_F=0，罩极风机以转速阈值运转时两端的电压波形示意图，图5展示了斩波时间为T_F=5ms，罩极风机以转速阈值的50%运转时两端的电压波形示意图。本控制装置通过调节单向可控硅SCR的斩波时间，使得罩极风机转速向设定转速靠近，并通过罩极风机转速反馈电路来验证罩极风机的当前速度是否与设定转速相符，本装置实现方式简单，便于控制，可以实现燃气与空气的良好匹配状况，解决了燃气采暖热水炉在风量过大或过小而导致的燃烧不稳定和熄火等问题。

需要注意的是，本实用新型是通过各个电路之间的连接关系来实现对罩极风机的转速的调节的，本实用新型并没有在数据处理方法上有任何改进，本实用新型只涉及结构上的改进，并没有涉及到方法上的改进，更不涉及任何软件上的改进。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置，用于调整罩极风机的转速，其特征在于，包括电源电路、主控电路、电压检测电路、过零点检测电路、风机驱动电路以及风机转速反馈电路，所述电源电路分别与主控电路、电压检测电路、过零点检测电路、风机驱动电路、风机转速反馈电路及罩极风机连接，所述主控电路分别与电压检测电路、风机驱动电路、过零点检测电路及风机转速反馈电路连接，所述风机驱动电路还与罩极风机连接，所述风机转速反馈电路与罩极风机连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置，其特征在于，所述电源电路包括二极管（D1）、第一电容（C1）、第二电容（C2）、第三电容（C3）、第一电阻（R1）及第一稳压二极管（DZ1），所述第二电容（C2）为电解电容，所述二极管（D1）的阳极与交流电源的火线连接，阴极分别与第一电容（C1）的一端及第一电阻（R1）的一端连接，所述第一电容（C1）的另一端接地，所述第一电阻（R1）的另一端与第一稳压二极管（DZ1）的阴极、第二电容（C2）的正极以及第三电容（C3）的一端均连接并作为电源电路的直流输出端，所述第一稳压二极管（DZ1）的阳极、第二电容（C2）的负极以及第三电容（C3）的另一端均接地，所述二极管（D1）的阴极与第一电阻（R1）之间的连接节点与电压检测电路连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置，其特征在于，所述电压检测电路包括第二电阻（R2）、第三电阻（R3）及第四电容（C4），所述第二电阻（R2）的一端与二极管（D1）的阴极与第一电阻（R1）之间的连接节点连接，另一端分别与第三电阻（R3）的一端及第四电容（C4）的一端连接后作为电压检测电路的输出端与主控电路的第一连接端连接，所述第三电阻（R3）的另一端及第四电容（C4）的另一端均接地。

4.根据权利要求1所述的一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置，其特征在于，所述风机驱动电路包括第六电阻（R6）、第七电阻（R7）、单向可控硅（SCR）、桥式整流器（DB1）、第八电阻（R8）及第六电容（C6），所述第六电阻（R6）的一端与主控电路的第二连接端连接，另一端分别与第七电阻（R7）的一端及单向可控硅（SCR）的控制极连接，所述单向可控硅（SCR）的阳极分别与过零点检测电路及桥式整流器（DB1）的正极连接，所述单向可控硅（SCR）的阴极与第七电阻（R7）的另一端及桥式整流器（DB1）的负极连接并接地，所述桥式整流器（DB1）的第一交流输入端分别与罩极风机的一端及第八电阻（R8）的一端连接，所述罩极风机的另一端与交流电源的火线连接，所述第八电阻（R8）的另一端通过第六电容（C6）与交流电源的零线连接，所述桥式整流器（DB1）的第二交流输入端与交流电源的零线连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置，其特征在于，所述过零点检测电路包括第四电阻（R4）、第五电阻（R5）、第五电容（C5）及第二稳压二极管（DZ2），所述第四电阻（R4）的一端与单向可控硅（SCR）的阳极连接，另一端分别与第五电阻（R5）的一端及第二稳压二极管（DZ2）的阴极连接所述第五电阻（R5）的另一端分别与主控电路的第三连接端及第五电容（C5）的一端连接，所述第二稳压二极管（DZ2）的阳极和第五电容（C5）的另一端连接后接地。

6.根据权利要求2所述的一种用于燃气采暖热水炉的罩极风机调速装置，其特征在于，所述风机转速反馈电路包括第九电阻（R9）、第十电阻（R10）、第七电容（C7）以及用于采集罩极风机的转速信号的传感器，所述第九电阻（R9）的一端与电源电路的直流输出端连接，另一端分别与第十电阻（R10）的一端、第七电容（C7）的一端以及传感器的输出端连接，所述第十电阻（R10）的另一端与主控电路的第四连接端连接，所述第七电容（C7）的另一端接地。