专利名称：一种吸尘器用的大功率调速器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种家用吸尘器机内的调速器。
背景技术：
当代的家用真空吸尘器，机内大都设置有调速装置，俗称调速器。以便更加灵活地调节吸尘器的吸力，适应各种场合的除尘使用。
用双向可控硅(BCR)、移相触发电路构成的调速器，因其结构简单、成本低廉，而受到普遍的采用。移相触发电路更是有多种形式，如简单的只有RC阻容移相回路+双向触发二极管即可构成，结构复杂的移相触发电路则采用集成电路或单片机。
用双向可控硅构成的调速器，在调速运行时，因通过电机的电流波形已不是一个完整的正弦波。电流波形的畸变，将产生丰富的谐波。其中的三次谐波电流分量，将会超过有关电磁兼容标准的规定值，对电网造成电磁污染，降低了电网的供电质量。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种低谐波电流、并具有软启动功能的吸尘器调速器。
本实用新型实施的技术方案是一种吸尘器用的大功率调速器，包括调节或控制吸尘器电机转速的双向可控硅(BCR)、为双向可控硅提供导通触发信号的移相触发电路；其特征在于所述的双向可控硅(BCR)与吸尘器电机串接，移相触发电路采用以时基电路(IC1)为主体的移相触发电路。
本实用新型的技术方案中，移相触发电路还包含有RC定时回路、市电同步电路、阀值调节电路和软启动电路等一些外围电路。
上述技术方案中，时基电路(IC1)与RC定时回路构成了外触发单稳态触发器模式，市电同步电路的过零信号(负极性脉冲)，为单稳态触发器提供外触发；RC定时回路的实时参数，确定了单稳态触发器输出的移相触发角。同时在市电过零信号的控制下，单稳态触发器按市电频率的同步运行方式，为双向可控硅输出移相触发脉冲。
上述技术方案中，市电同步电路由三只三极管和电阻构成。二只NPN型三极管的b-e结互补连接，经取样电阻接入到市电。两只三极管的b-e结互补连接，不论市电的采样极性处于正半周或负半周，均有一管处于饱和状态，使另一只PNP型三极管也处于饱和状态；只有在市电过零点处时，采样极性成为中性，此时二只NPN型三极管均处于截止状态，使另一只PNP型三极管也处于截止，在电阻上形成市电过零的负脉冲信号，至信号分二路一路输送到时基电路(IC1)的TR端，作为单稳态触发器的外触发信号；另一路输送到阀值调节电路中的分频器，作为分频时钟信号。
上述技术方案中，RC定时回路中，实时参数由调速电位器(R的一部分)、定时电容器(C)的值决定。调节调速电位器的位置，可改变定时电容器充电至阀值电平(2/3VCC)时的实时时间，单稳态触发器翻转输出触发脉冲的时间也将随之改变。在这里，电容器充电至阀值电平(2/3VCC)的时间常数为T＝1.1RC本实用新型的技术方案中，设置阀值调节电路的目的是在市电相邻周波中，单稳态触发器输出的移相触发角不同，使相邻周波内的谐波电流不可能同时达到最大值，以达到降低谐波电流之目的。
阀值调节电路由分频器、电阻器、二极管构成。电路在工作时，分频器的Q输出端，按市电频率的二分频或四分频原则，同时性地输出高电平(H)或低电平(L)，即同期性地将电阻器接入到时基电路(IC)的控制端(VC)，以改变时基电路的阀值电平。使上述的单稳态触发器电路中，定时电容器充电至阀值电平的时间随之改变。同样使单稳态触发器翻转输出触发脉冲的时间也将随之改变。在这里，设2/3VCC阀值电平时，RC回路的定时间为T1。则有当分频器的Q输出端低电平(L)有效时，此时时基电路的(IC)的阀值电平将低于2/3VCC，RC回路的定时间则小于T1，单稳态触发器输出触发信号的时间将提前。
当分频器的Q输出端高电平(H)有效时，此时时基电路的(IC)的阀值电平将高于2/3VCC，RC回路的定时间则大于T1，单稳态触发器输出触发信号的时间将延迟。
上述技术方案中，分频器Q输出端的输出电平是否有效，则与二极管的接入方向有关。为此，阀值电平的控制接法，可以是电平降低法，也可以是电平提升法；同样，改变对分频器Q输出端接口器件的配置关系，可以使上述的单稳态触发器，运行在双时间常数模式或多时间常数模式下。
本实用新型的技术方案中，设置软启动电路的目的是使大功率吸尘器在启动时，启动电流限制在一定值内，防止对电网造成电压跌落过大的问题出现。
上述技术方案中，软启动电路由一只PNP型三极管和RC延时电路构成的，PNP型三极管的C极与调速电位器中心电极相接。刚开机时，RC延时电路中的电容器有一个充电过程，电容器两端的电压很低，此时PNP型三极管处于截止状态，调速电位器中心电极相当于开路，此时的RC定时回路的时间常数T为最大，使双向可控硅(BCR)触发导通角为最大，电机运行在低功率状态。随电容器的充电，器件两端的电位逐渐上升，使PNP型三极管由截止状态逐渐过渡到饱和状态，这一过程，使得RC定时回路的时间常数T逐渐变小，同样使双向可控硅(BCR)触发导通逐渐变小，使电机的运行功率逐渐升高，三极管饱和后，调速电位器的中心电极相当于短路，此时软启动过程结束。
调速电位器的中心电极在三极管短接(实为电子开关)后，通过调节调速电位器的中心电极的位置，来改变RC定时回路的时间常数T，实现吸尘器的功率调节。
综上所述，本实用新型的调速器具有结构简单、成本低廉、谐波分量低、有防止启动电压跌落的优点。本调速器可运用在各种型号的真空吸尘器中。
图1是本实用新型的电路方框图；图2是图1的电路图；图3是阀值调节电路的六种电路。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型做进一步的说明。
如图1所示，双向可控硅(BCR)与吸尘器电机(M)串接在电源中。
以时基电路(IC1)为主体的移相触发电路，经电容器C5，为双向可控硅提供负脉冲移相触发信号，以控制吸尘器电机的功率或转速。
移相触发电路还包含有市电同步电路、阀值调节电路、RC定时回路和软启动电路等外围电路，IC器件所需的工作电源则由降压供电电路提供。
本实用新型的具体实施例如图2时基电路IC1与RC定时回路构成了外触发单稳态触发器模式。外触发信号(TR端)由市电同步电路提供。
所述的市电同步电路由三极管BG1、BG2、BG3、电阻R1、R2、R4构成，采样电阻R15、R16和R17将市电的交变信号引入电路中；市电同步电路中的三极管BG1、BG2，其b-e结以互补方式连接；由电阻R4分离出的市电过负零负脉冲信号分为二路一路输送到时基电路(IC1)的TR端，作为单稳态触发器的外触发市电同步信号；另一路输送到阀值调节电路中的分频器(IC2)，作为分频的时钟信号。
市电同步电路中的三极管BG1、BG2、其b-e结以互补方式连接，这样，经采样电阻输入的市电交变信号，不论极性处于正半周或负半周，均有一管处于饱和状态。同时使三极管BG3也处于饱和状态。
当市电经过零点时，此刻交变信号的极性成为中性，此时三极管BG1、BG2和BG3均处于截止状态。由于三极管BG3出现短时间的截止，因此在电阻R4上提取了一个负跳变脉冲，而这一负跳变脉冲是与市电过零保持同步的。
从市电同步电路中，在电阻R4分离出的市电过负零负脉冲信号分为二路一路输送到时基电路IC1的TR端，作为单稳态触发器的外触发市电同步信号；另一路输送到阀值调节电路中的分频器(IC2)，作为分频的时钟信号。
所述的RC定时回路中，有调速电位器与之串接。所述的RC定时回路由调速电位器RW、电阻R8、R9和定时电容C4构成；定时电容C4接至时基电路IC1的阀值端(THR)，与定时电容C4串联的电阻R9连接时基电路IC1的放电端(DIS)，调速电位器RW与电阻R8串联后连接时基电路IC1的Q端。
定时电容C4接至时基电路IC1的阀值端(THR)。RC定时回路处于充电状态时，充电电流经调速电位器RW、电阻R8、R9对电容器C4进行充电，电容器C4两端的电位逐渐升高，当电容器C4两端的电压升高至2/3VCC时，此时单稳态触发器翻转，时基电路IC1的Q端由高电平跳变为低电平，电容器C5经二极管D6、双向可控硅(BCR)的G-T1极构成放电回路，形成的触发电流使双向可控硅(BCR)受控导通；与此同时，时基电路IC1的DIS放电端也由高电平跳变为低电平，使定时电容器C4内的电荷经电阻R9对地泄放掉，为下一次的充电作为准备。
当时基电路IC1的TR端出现低电平时，如市电同步脉冲信号的再现时，此时的单稳态触发器又翻转回来，时基时路IC1的Q端由低电平路为高电平，电容器C5经二极管D5构成充电回路，为下次放电触发双向可控硅作好准备。
在RC定时回路中，调节调速电位器中心电极的位置，可以改变可控硅的触发时间。按上述，电容器充电至阀值电平(2/3VCC)的时间常数T＝I.1RC估算当电位器的电阻值大时，T值亦大，可控硅的导通角亦大，此时电机的运行功功率则小；反之，当电位器的电阻值小时，T值亦小，可控硅的导通角亦小，此时电机的运行功率则大。
大功率吸尘器在使用时，为了防止启动电流过大，希望电机有个软启动过程。本实用新型设置有软启动电路，结合图2说明。
所述的软启动电路由三极管BG4、电容C6、电阻R11、R12、二极管D4构成；三极管BG4的C极与调速电位器RW中心电极相接，电容C6、电阻R12组成延时电路；在三极管BG4的基极回路中串入电阻R11，二极管D4与电容C6串联。
开机时，电源经延时电路的电容器C6、电阻器R12形成充电回路，此时的电容器C6两端的电位极低，三极管BG4的e-b结电压小于0.5V，BG4处于截止状态，调速电位器因中心电极开路，使RC定时回路的时间常数为最大值，电机处于低功率启动运行状态；当电容器C6的充电电位逐渐上升后，三极管BG4由截止状态逐渐过渡到饱和状态，当BG4(电子开关)饱和导通后，调速电位器的中心电极经BG4与VCC电源相短接，此时软启动过程结束，调速电位器转入正常的调节功能，电机将处于正常的调速运行状态中。
软启动电路中，电阻R11和二极管D4的作用是在三极管BG4的基极回路中串入电阻R11后，可使三极管由截止至饱和的过渡时间得以延缓，电机在低压状态的运行时间延长，减轻启动电流对电网的冲击；在关机时，二极管D4为电容器C6提供了一条快速泄放电荷的通道，为下次开机作好延时启动的准备。
下面结合图2与图3，说明本实用新型中的阀值调节电路。
本实用新型设置阀值调节电路的目的是在市电相邻的周波内，使单稳态触发器输出的触发相位角有所不同，使相邻周波内的谐波电流最大值不能同时达到，以平衡或降低谐波电流之目的。
阀值调节电路由分频器IC2、电阻器R5、R6、二极管D2、D3构成。电路在工作时，市电过零脉冲信号加在分频器的CLK输入端，在Q输出端口，按二分频(Q2端)或四分频(Q3端)原则，同期性地输出高电平(H)或低电平(L)，即同期性地将电阻器R5或/和R6接入到时基电路IC1的控制端(CV)，用以改变时基电路的阀值电平。
阀值调节电路的基本接法有六种，如图3所示图3a，分频器(IC2)的Q2输出端口经二极管D1的负极、正极、电阻R1接入到时基电路IC1的控制端(CV)。
图3b，分频器(IC2)的Q2输出端口经二极管D1的负极、正极、电阻R1接入到时基电路IC1的控制端(CV)；分频器(IC2)的Q3输出端口经二极管D2的负极、正极、电阻R2接入到时基电路IC1的控制端(CV)；图3c，分频器(IC2)的Q2输出端口经二极管D1的负极、正极、电阻R1接入到时基电路IC1的控制端(CV)；分频器(IC2)的Q3输出端口经二极管D2的负极、正极、电阻R2、电阻R1接入到时基电路IC1的控制端(CV)。
图3d，分频器(IC2)的Q2输出端口经二极管D1的正极、负极、电阻R1接入到时基电路I C1的控制端(CV)；图3e，分频器(IC2)的Q2输出端口经二极管D1的正极、负极、电阻R1接入到时基电路IC1的控制端(CV)；分频器(IC2)的Q3输出端口经二极管D2的正极、负极、电阻R2接入到时基电路IC1的控制端(CV)；图3f，分频器(IC2)的Q2输出端口经二极管D1的正极、负极、电阻R1接入到时基电路IC1的控制端(CV)；分频器(IC2)的Q3输出端口经二极管D2的正极、负极、电阻R2、电阻R1接入到时基电路IC1的控制端(CV)。
图3中的接线图3a、图3b、图3c为分频器的Q输出端低电平(L)时有效，此时时基电路CV端电位下拉，阀值电平将低于2/3VCC，RC回路中的定时电容，充电不到2/3VCC处于，单稳态触发器就翻转，输出触发信号的时间将提前。而图中的接线图3d、图3e、图3f为分频器的Q输出端高电平(H)时有效，此时时基电路CV端电位上拉，阀值电平将高于2/3VCC，RC回路中的定时电容，充电要超过2/3VCC后，单稳态触发器才翻转，因此，输出触发信号的时间将延迟。
从图3中可以得知，改变二极管D1、D2接入方式，可以将阀值电平的调节方式，设置为电平降低法或是电平提升法。
另外，运用分频器的多个Q输出接口，选择电阻器件的配置关系，可以使上述的单稳态触发器，运行在双时间常数模式下，如图3中的接法之a和之b；或运行在多时间常数模式下，如图3中的接法之c至之f。
本实用新型的技术施实方案中，还设置有降压供电电路，如图2，它由电阻R13、电容C3、稳压管DZ、二极管D1、电容器C1组成，为单稳态触发器提供直流电源。
权利要求1.一种吸尘器用的大功率调速器，包括调节或控制吸尘器电机转速的双向可控硅(BCR)、为双向可控硅提供导通触发信号的移相触发电路；其特征在于所述的双向可控硅(BCR)与吸尘器电机串接，移相触发电路采用以时基电路(IC1)为主体的移相触发电路。
2.根据权利要求1所述的吸尘器用的大功率调速器，其特征在于所述的移相触发电路由时基电路(IC1)、RC定时回路、市电同步电路、阀值调节电路、软启动电路构成；其中，时基电路(IC1)与RC定时回路构成了外触发单稳态触发器模式，市电同步电路的过零信号，为单稳态触发器提供外触发；RC定时回路的实时参数，确定了单稳态触发器输出的移相触发角；同时在市电过零信号的控制下，单稳态触发器按市电频率的同步运行方式，为双向可控硅输出移相触发脉冲。
3.根据权利要求1或2所述的吸尘器用的大功率调速器，其特征在于所述的RC定时回路中，有调速电位器与之串接。
4.根据权利要求3所述的吸尘器用的大功率调速器，其特征在于所述的RC定时回路由调速电位器RW、电阻R8、R9和定时电容C4构成；定时电容C4接至时基电路(IC1)的阀值端(THR)，与定时电容C4串联的电阻R9连接时基电路(IC1)的放电端(DIS)，调速电位器RW与电阻R8串联后连接时基电路(IC1)的Q端。
5.根据权利要求1或2所述的吸尘器用的大功率调速器，其特征在于所述的市电同步电路由三极管BG1、BG2、BG3、电阻R1、R2、R4构成，采样电阻R15、R16和R17将市电的交变信号引入电路中；市电同步电路中的三极管BG1、BG2，其b-e结以互补方式连接；由电阻R4分离出的市电过负零负脉冲信号分为二路一路输送到时基电路(IC1)的TR端，作为单稳态触发器的外触发市电同步信号；另一路输送到阀值调节电路中的分频器(IC2)，作为分频的时钟信号。
6.根据权利要求1或2所述的吸尘器用的大功率调速器，其特征在于所述的软启动电路由三极管BG4、电容C6、电阻R11、R12、二极管D4构成；三极管BG4的C极与调速电位器RW中心电极相接，电容C6、电阻R12组成延时电路；在三极管BG4的基极回路中串入电阻R11，二极管D4与电容C6串联。
7.根据权利要求1或2所述的吸尘器用的大功率调速器，其特征在于所述的阀值调节电路由分频器(IC2)、二极管、电阻构成，市电过零脉冲信号加在分频器的CLK输入端，分频器(IC2)的Q输出端口经二极管、电阻接入到时基电路IC1的控制端(CV)，用以改变时基电路的阀值电平。
8.根据权利要求7所述的吸尘器用的大功率调速器，其特征在于所述的阀值调节电路是下列三种电路之一(1)分频器(IC2)的Q2输出端口经二极管D1的负极、正极、电阻R1接入到时基电路IC1的控制端(CV)；(2)分频器(IC2)的Q2输出端口经二极管D1的负极、正极、电阻R1接入到时基电路IC1的控制端(CV)；分频器(IC2)的Q3输出端口经二极管D2的负极、正极、电阻R2接入到时基电路IC1的控制端(CV)；(3)分频器(IC2)的Q2输出端口经二极管D1的负极、正极、电阻R1接入到时基电路IC1的控制端(CV)；分频器(IC2)的Q3输出端口经二极管D2的负极、正极、电阻R2、电阻R1接入到时基电路IC1的控制端(CV)。
9.根据权利要求7所述的吸尘器用的大功率调速器，其特征在于所述的阀值调节电路是下列三种电路之一(1)分频器(IC2)的Q2输出端口经二极管D1的正极、负极、电阻R1接入到时基电路IC1的控制端(CV)；(2)分频器(IC2)的Q2输出端口经二极管D1的正极、负极、电阻R1接入到时基电路IC1的控制端(CV)；分频器(IC2)的Q3输出端口经二极管D2的正极、负极、电阻R2接入到时基电路IC1的控制端(CV)；(3)分频器(IC2)的Q2输出端口经二极管D1的正极、负极、电阻R1接入到时基电路IC1的控制端(CV)；分频器(IC2)的Q3输出端口经二极管D2的正极、负极、电阻R2、电阻R1接入到时基电路IC1的控制端(CV)。
10.根据权利要求1或2所述的吸尘器用的大功率调速器，其特征在于还设置有降压供电电路，它由电阻R13、电容C3、稳压管DZ、二极管D1、电容器C1组成，为单稳态触发器提供直流电源。
专利摘要一种吸尘器用的大功率调速器，包括调节或控制吸尘器电机转速的双向可控硅(BCR)、为双向可控硅提供导通触发信号的移相触发电路；其特征在于所述的双向可控硅(BCR)与吸尘器电机串接，移相触发电路采用以时基电路(IC1)为主体的移相触发电路。本实用新型的调速器具有结构简单、成本低廉、谐波分量低、有防止启动电压跌落的功能。本调速器可运用在各种型号的真空吸尘器中。
文档编号A47L9/28GK2669779SQ20032010359
公开日2005年1月12日 申请日期2003年11月26日 优先权日2003年11月26日
发明者田吉传, 俞建福, 周伦舜 申请人:宁波富达电器有限公司