CN2044013U - 温控式电风扇 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带温度控制装置的温控式电风扇，它能够根据风扇周围空气的凉热程度自动控制风扇的开或关状态。使之适应人体对纳凉的需要，温度控制器由直流工作电源，温度取样电路，回差形成电路，输出电路，手动电路及指示电路等六部分组成。当风扇周围的气温高于其整定值时，风扇自动运转；当风扇周围气温低于其温度整定值时，风扇自动停转，人们根据需要可在26℃～34℃范围内任意选择温度整定值。

Description

本实用新型涉及一种改进的电风扇，特别是一种带温度控制装置的温控式电风扇。

现有的电风扇主要由风扇外壳、风扇电机、扇叶、起动电容及时间控制器组成。风扇的转动和停止都是以时间为控制依据的，这种控制方式难以适应人体对风扇的实际需要。特别在晚上睡眠时，人们只能凭经验去预置定时时间。但天气热则需要借助风扇散热纳凉，转凉后则不需要风扇工作，否则容易着凉生病。现有的风扇都不可能依据天气的凉热程度去实现自动开或关的控制。

本实用新型的目的是要提供一种改进的电风扇，它能够根据风扇周围的空气凉热程度，自动控制风扇的开或关状态，使之适应人体对纳凉的需要。

本实用新型是以如下方式完成的：在风扇电源插头与风扇电机之间接入一个温度控制器（以下简称温控器），温控器的公共端（O）与风扇电源插头一脚及风扇电机绕组公共端相连接，温控器输入端（A）与电源插头的另一脚相连接，其输出端（B）与起动电容和风扇电机运行绕组的公共端相连接，R₁与C₁并联后其一端与温控器输入端（O）相连接，另一端与D₂的阳极相连接，D₂的阴极与输入端（A）相连接，D₁阴极也接在D₂的阳极上，D₁的阳极与C₂的负极及D₃的阳极相连接，其结点为（E），C₂的正极与D₃的阴极均与温控器的输入端（A）点相连接，R₂、W₁、W₂与RT串联后接在结点（E）和输入点（A）之间，其中R₂的一端接（E）点，RT的一端接（A）点，W₂和RT的连结点接W₂的活动臂后再与BG₁的基极相连接，BG₁的发射极接至由R₄与R₅组成的分压器的中点上，其集电极与R₃的一端及C₃的正极相连接，其连结点为（F），C₃的负极与R₃及R₄的另一端相连接，其连结点为（Q），R₅的另一端接输入端（A），BG₂的基极与结点（F）相连接，其发射极接R₆和C₄的一端、C₅的正极以及BG₃的发射极，R₆和C₅的负极与结点（Q）相连接，C₄的另一端接BG₂的集电极和BG₃的基极以及R₇的一端，R₇的另一端与输入端（A）相连接，BG₃的集电极与R₈、R₁₁的一端以及C₆的负极相连接，其连结点为（H），R₈的另一端与R₉的一端相连接，其结点为（M），R₉的另一端和C₆的正极接温控器的输入端（A），R₁₁的另一端与双向可控硅SCR的控制极相连接，R₁₂与C₇串联，R₁₂的另一端与SCR的第二阳极相连接，其连结点为温控器的输出端（B），C₇的另一端与SCR的第一阳极均接在温控器的输入端（A）点上，R₁₀的一端与发光二极管LED的阴极相连接，R₁₀的另一端接结点（E），而LED的阳极接结点（M），BG₄的基极接在结点（Q）上，其发射极与结点（E）相连接，其集电极与结点（M）相连接，手动——自动开关K₁串联在结点（E）与结点（Q）之间。

上面所述的温控器实际上由温度取样电路，回差形成电路、可控硅输出电路、手动电路、指示电路及直流工作电源六部份组成。其中，直流工作电源由R₁、C₁、D₁、D₂、D₃及C₂组成，C₁为降压电容，R₁为泄漏电阻；降压后的交流电经D₁整流，C₂滤波及D₃稳压后由（E）点输出稳定的直流电压，供各部份电路作直流电源用；温度取样电路由R₂、R₃、R₄、R₅及W₁、W₂、RT、C₃及PNP三极管BG₁组成，其中微调电阻W₁作温度校准用，电位器W₂为温度预置电位器，热敏电阻RT为BG₁的下偏置电阻，R₃为BG₁的集电极负载电阻；回差形成电路为一施密特触发器，由NPN管BG₂、BG₃和电阻R₆、R₇、R₈、R₉以及电容C₄、电解电容C₅组成，其中，R₆为发射极电阻，BG₃的集电极为输出端（H），输出电流一路经由R₁₁限流后送至可控硅SCR的触发极，供触发SCR用，另一路经R₈、R₉分压后，由分压点（M）供给手动电路和指示电路用；可控硅输出电路由R₁₁、R₁₂、C₆、C₇及双向可控硅SCR组成，其中，电解电容C₆起防干扰作用，SCR为温控器的输出执行元件，R₁₂、C₇为其保护元件；指示电路由电阻R₁₀及发光二极管LED组成，电阻R₁₀起限流作用；手动电路由NPN管BG₄及手动——自动转换开关K₁组成，BG₄在K₁开路时，为双向可控硅SCR的触发极提供另一个触发源。

当风扇周围空气的温度高于温控器的整定值时，风扇是正常运转的，当周围的气温低于温控器的温度整定值时，温控器的双向可控硅截止，其输出回路断电，风扇电机停止转动。当气温回升到比原先的整定值高出一个微小的温差△T时，（此温差定义为“回差温度”），温控器的双向可控硅导通，输出回路通电，风扇电机重新起动运转。

当风扇的插头接入220V交流电时，温控器的输入端（A.O）有电压，经交流降压、整流、滤波及直流稳压后从E端输出一个稳定的直流电压，供给温控器作直流电源用。

当手动——自动转换开关K₁闭合时，温控器的直流电源（E）与结点（Q）接通，温控器处于温控状态。调节电位器W₂可以获得一个温度整定值T₁，当风扇周围的温度高于T₁时，热敏元件的电阻较小，晶体管BG₁的基极处于低电位，BG₂由于得不到足够的基极电流而处于截止，BG₃由于基极处于高电位而导通，其集电极输出端（H）处于高电平，触发双向可控硅使之全导通，风扇电机转动；指示灯LED呈暗亮状态。当风扇周围的气温降低至T₁时，热敏元件RT的阻增大，管BG₁导通，使施密特电路翻转，即管BG₂导通，管BG₃截止，（H）端处于低电平，双向可控硅截止，风扇电机停止转动，指示灯呈明亮状态。当风扇周围的气温从低于T₁逐渐升至高于T₁的温度T₂（T₂＝T₁＋△T）时，管BG₁的输出电流已减少到不能维持管BG₂导通的程度，施密特电路又回复为初态；管BG₂截止，管BG₃导通，双向可控硅重新导通，风扇电机又重新起动运转。

当手动——自动开关K₁断开时，温控器失去自动温控作用，风扇工作于手动状态，这是由于手动电路的晶体管BG₄的发射极与基极已不再是短路状态，由电阻R₄、R₅为其基极提供足够的电流，使管BG₄处于饱和导通状态，（M）端电平抬高，通过电阻R₈、R₁₁向双向可控硅提供触发电流而使其全导通，220V电源由可控硅输出端（B）供给风扇电机，实现风扇的手动操作，指示灯LED熄灭。

由于温度取样电路与回差形成电路为PNP－NPN组态，使得管BG₁的集电极电流绝大部份流入管BG₂，（电阻R₃只起分流作用）这样就大大提高了温度取样的灵敏度和精度，R₃则通过调节分流电流以达到调节回差温度的目的，指示电路接在回差形成电路的输出管BG₃集电极的分压电阻上，以便实现“一灯三态”的功能：“温控开”时，（H）点的电位较高，通过分压后，（M）点的电位较高，LED处于暗亮状态。“温控关”时，BG₃截止，其集电极处于低态，指示电路两端（E、M）的电压最高，发光管LED呈明亮状态，其目的在于提醒使用者在起床时注意关扇，以免中午温度回升后风扇自动开动。当温控器按“手动”方式工作时，管BG₄饱和导通，其发射极，集电极间的电压很低，指示电路两端（E、M）接近短路，因而发光管LED熄灭。

温控器可以安装在风扇内，也可以通过连线接到风扇外。内装式温控器的外形可以是园柱体结构（参看图6），两旁各附有一只其中间开有园形或长园形通孔的安装脚，热敏元件RT及指示灯LED通过四条连线引出温控器壳体外，以便安装于风扇的壳体上，电源输入线（A、O）、输出线（O、B）以三条线引出温控器壳体外，以便与电源插头及风扇电机相连接。外附式温控器的外形可以是长方体结构（参见图7），正面为印有温度刻度盘的面板，面板装有指示灯LED及预置温度电位器W2的旋钮。自动——手动开关可以是分开安装的。带电源线的插头从温控器的一个侧面引出，以便输入220V交流电；另一个侧面设有电源输出插孔，提供给不具有温控装置的一般风扇使用。热敏元件置于壳体内的一个通风室中，此通风室与其他部分隔离，且具有多条通风孔。温控器的外壳材料可以是聚氯乙烯、聚丙乙烯或ABS塑料。

本实用新型因为只需在原风扇上拆下定时器，换接上一个温控器，以及换装一块温度刻度盘便可实现。所以在现有风扇生产设备上生产或改装温控式风扇，都很容易实现，而它的最大好处在于使风扇的工作能够完全适应于人体对纳凉的需要。

以下将通过一个典型的实施例的结构及其附图对本实用新型作进一步的详细描述：

图1，是本实用新型一种具体结构的主视图。

图2，是本实用新型一种具体结构的侧视图。

图3，是本实用新型的电气接线图。

图4，是本实用新型的温度控制器的电原理方框图。

图5，是本实用新型的温度控制器的电原理线路图。

图6，是本实用新型的温度控制器外形图。

图7，是本实用新型的外附温度控制器外形图。

图8，是本实用新型的一种具体电气接线图。

实施例：一种温控式转页扇。

参照图8，风扇电源插头（13）的一个输出端通过转页扇的倾倒开关（12）与温控器（5），转页电机（14），风扇电机（11）的公共端相连接，插头（13）另一输出端通过电源开关（9－1）与温控器（5）输入端A相连接，温控器（5）的输出端B与转页开关（6），三速开关（9）的公共端，起动电容器（2）的一端相连接；开关（6）另一端与转页电机（14）一端相连接，三速开关（9）三个输出端N₁、N₂、N₃分别与风扇电机（11）运转绕组对应的抽头相连接；前面所述的电源开关（9－1）与三速开关（9）同步动作。起动电容（2）的另一端与风扇电机（11）起动绕组的一端相连接；温控器（5）的温度敏感元件，例如热敏电阻RT（7）及温度控制指示灯LED（8）分别装在风扇的上前方。

参照图4，温度控制器（5）由温度取样电路（5－1）、回差形成电路（5－2）、可控硅输出电路（5－3）、手动电路（5－5）和指示电路（5－4）及电源电路（5－6）六部份组成，其工作电源（5－6）为负12V直流电。

温控器（5）的具体电路参照图5。

使用时，旋钮（4）旋至某一温度值T₁，（相当于预置电位器调至某一阻值，自动——手动开关K₁闭合）按下三速开关（9）中的任一档（如N₁参看图8），N₀也同时闭合，电源通过插头及电源开关（9－1），倾倒开关（12）输入到温控器的A、O端。

当风扇周围的气温高于T₁时，热敏电阻RT阻值较低。管BG₁截止、管BG₂截止，管BG₃导通而使双向可控硅导通，B端有交流电压输出，其电压接近于A点，风扇根据三速开关按下的档次（如N₁）而运转，发光管LED呈暗亮状态。

当气温降低至低于T₁时，由于热敏电阻RT阻值变高，使管BG₁导通，管BG₂导通，管BG₃截止，双向可控硅因得不到触发电流而在交流过零的瞬间截止。B端无交流电压输出，风扇及转页电机均停转，发光管LED呈明亮状态。

假如半夜气温又自然回升，到达某一温度（T₁＋△T）时，风扇又会自动起动，这一温度差△T就是“回差温度”。回差温度是利用施密特触发器固有的“回差电流”转化而来的。因为施密特触发器有下限触发电流和上限触发电流之分，当输入电流大于上限触发电流时，输入管导通，输出管截止；当输入电流小于下限触发电流时，输入管截止而输出管饱和导通。当输入电流在上限触发电流与下限触发电流之间时，则原来由什么状态进入的，仍然维持原来状态，其输出不会存在中间状态，这上限触发电流与下限触发电流之差就是“回差电流”。当气温变化时RT阻值的变化最终会导致管BG₁输出电流的变化，这样便把温度的变化转化成电流的变化。而“回差电流”就可以转化成“回差温度”的概念。结果，尽管温度的变化是连续的，而输出却只有两种状态，或者是高电平，双向可控硅SCR全导通；或者是低电平，双向可控硅SCR截止。这样就有效地防止了双向可控硅的半导通状态，从而防止了由于双向可控硅SCR的半导通状态 而损坏风扇电机。影响回差温度的因素很多，主要的有如下元器件：

管BG₁、管BG₂、电阻R₆和电阻R₃。其中，管BG₁和管BG₂的Hfe值越小，电阻R₆的阻值越小，或R₃的阻值越大，则回差温度△T越小；反之则越大。调试时以调节电阻R₃、R₆较为方便。

回差温度△T的选取要适中，△T太大，则半夜关扇后温度必须升至较高后才能自动开扇，且不利于下面所述的“间歇吹风”效果的实现，△T太小，则容易因电路参数稍有变化而引起自激。（在整定值T₁温度附近时频繁开、关）本实施例的△T为0.2℃～0.6℃。

热敏元件RT安装在转页扇的上前方（参看图1），按照此种安装位置还可以使当气温在整定值温度附近时获得一种“间歇吹风”效果，其原理如下：当流动的空气温度低到T₁时，风扇由于温控器的作用而停止转动。风扇停转后，空气缺乏流动，主电机的余热加热其附近的空气，使之向上升，这就使RT的温度上升，当超过（T₁＋△T）时，风扇重又起动，驱散RT附近的热气，经一段时间后，RT的温度又降回至T₁，风扇又会停转，如此重复多次，马达的余热散失得越多，或气温进一步降低，则开扇时间越短，关扇时间越长，直到最后完全停下来。这一效果更符合人体对纳凉的需要。

要想在26℃以下启动风扇，则需将温控器（5）的旋钮（4）反时针方向旋至“手动”位置，此时温控器（5）的“手动”开关K₁断开，（参看图5）电阻R₄、R₅组成的通道给管BG₄的基极提供足够的电流，使BG₄处于饱和导通状态，通过电阻R₈、R₁₁输入可控硅触发极，使可控硅处于全导通状态，给风扇电机通电。管BG₄的饱和导通，使指示电路的两端接近短路，LED熄灭。由于K₁断开，“回差形成电路”因得不到足够的电流而不工作，故温控部份失效。

不管风扇处于“温控”状态或“手动”状态，只要按下风扇三速开关（9）的“停止”按键，（参看图8）则原来按下的某档开关（如N₁）会断开，电源开关N₀（9－1）也会断开，温控器的电源进线（A）被切断，整台风扇处于“关机”状态，这是本实施例的总电源开关，倾倒开关串联于电源进线上，当风扇倾倒后倾倒开关（12）断开，电源被切断，风扇也会停转。

Claims (6)

1、一种温控式电风扇，由风扇外壳(1)、风扇电机(11)、扇叶(10)、起动电容器(2)组成；其特征在于风扇电源插头(13)与风扇电机(11)之间接入一个温度控制器(5)，温度控制器(5)的公共端(0)与风扇电源插头(13)一脚及风扇电机(11)绕组的公共端相连接，温控器(5)输入端(A)与电源插头(13)的另一脚相连接，其输出端(B)与起动电容(2)和风扇电机(11)运行绕组的公共端相连接，R₁与C₁并联后其一端与温控器(5)输入端(0)相连接，另一端与D₂阳极相连接，D₂的阴极与输入端(A)相连接，D₁的阴极也接在D₂的阳极上，D₁的阳极与C₂的负极及D₃的阳极相连接，其结点为(E)，C₂的正极与D₃的阴极均与温控器(5)的输入端(A)点相连接，R₂、W₁、W₂与RT串联后接在结点(E)和输入点(A)之间，其中R₂的一端接(E)点，RT的一端接(A)点，W₂和RT的连结点接W₂的活动臂后再与BG₁的基极相连接，BG₁的发射极接至由R₄与R₅组成的分压器的中点上，其集电极与R₃的一端及C₃的正极相连接，其连结点为(F)，C₃的负极与R₃及R₄的另一端相连接，其连结点为(Q)，R₅的另一端接输入端(A)，BG₂的基极与结点(F)相连接，其发射极接R₆和C₄的一端、C₅的正极以及BG₃的发射极，R₆和C₅的负极与结点(Q)相连接，C₄的另一端接BG₂的集电极和BG₃的基极以及R₇的一端，R₇的另一端与输入端(A)相连接，BG₃的集电极与R₈、R₁₁的一端以及C₆的负极相连接，其连结点为(H)，R₈的另一端与R₉的一端相连接，其结点为(M)，R₉的另一端和C₆的正极接温控器(5)的输入端(A)，R₁₁的另一端与双向可控硅SCR的控制极相连接，R₁₂与C₇串联，R₁₂的另一端与SCR的第二阳极相连接，其连结点为温控器(5)的输出端(B)，C₇的另一端与SCR的第一阳极均接在温控器(5)的输入端(A)点上，R₁₀的一端与发光二极管LED的阴极相连接，R₁₀的另一端接结点(E)，而LED的阳极接结点(M)，BG₄的基极接在结点(Q)上，其发射极与结点(E)相连接，其集电极与结点(M)相连接，手动-自动开关K₁串联在结点(E)与结点(Q)之间。

2、根据权利要求1所述的电风扇，其特征在于温控器（5）可装在风扇内或置于风扇之外。

3、根据权利要求1或2所述的电风扇，其特征在于内装式温控器（5）可以是园柱体结构，其两旁各附有一只其中间开有园形或长园形通孔的安装脚（5－7），热敏元件RT（7）和指示灯LED（8）通过四条连线引出温控器（5）的壳体外，电源输入线（O、A）、输出线（O、B）以三条连线（21、22、23）引出温控器（5）的壳体外。

4、根据权利要求1或2所述的电风扇，其特征在于外附式温控器的外形可以是长方体（15），其正面为印有温度刻度盘的面板（16）面板上装有指示灯LED（8）及预置温度电位器W₂的旋钮（4），带电源线的插头（18）从温控器（5）的一个侧面引出，另一个侧面设有电源输出插孔（20），热敏元件（7）置于壳体（15）内的一个通风室（17）中，此通风室（17）与其他部分隔离，且具有多条通风孔（24）。

5、根据权利要求1或2所述的电风扇，其特征在于其回差温度△T＝0.2℃～0.6℃。

6、根据权利要求1或2所述的电风扇，其特征在于温控器的外壳材料可以是聚氯乙烯、聚丙乙烯或ABS塑料。

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