专利名称:便于进行功能扩展的多功能自动控制器的制作方法
本发明是涉及一种便于进行功能扩展的多功能自动控制器，这种控制器由1.电源电路、2.取样定时电路、3.执行电路、4.功能扩展电路、5.过流保护电路组成。
该控制器自身具有热敏、力敏、气敏、湿敏、尘敏、磁控、光控、钟控、微机控制、定时功能、调光、调速、调温、自动闪光功能，可以在调相或在比例导通条件下工作。
本发明利用上述控制器直流供电的特点、定时功能及电子调压电路极易受控制的条件、可以在不影响该功能体用途条件下，以极低的成本进行功能扩展、使之成为该控制器不可分割，相互联系的统一整体。
传统的多功能自动控制器框图如图1所示，其定时部分实际电路如图2所示，这两个电路分别发表在《电子世界》85年7.11期上。
本发明控制器采用了与传统控制器完全不同的设计方案，使电路成本更低，更适合用在各种不同的技术领域：
。本发明控制器与传统控制器相比在以下几个方面取得了实质性进步1.由单一的定时功能实现多敏多控功能。
2.定时，敏感范围的调整、定时与不须定时、定时校正全由一只推拉式电位器完成，多敏、多控输入共用一对插孔。
3.热敏、力敏、气敏、湿敏、尘敏传感器不受阻抗大小、敏感灵敏度高低均不影响在该控制器使用，均能统调到欲控制范围内。
4.执行电路采用了调相、比例导通两种工作方式电子调压器，可以使控制器在无射频干扰的条件下工作。
5.调相、比例导通两种工作方式电子调压器其调压范围优于传统电子调压器，尤其是最大输出电压与电源电压仅差一伏左右，不须设置全电压插孔。
6.调相、比例导通功率的调节、功能转换采用一只推拉式电位器。
图3～21是符合本发明主题的电路，图3是本发明电路第一个实施例，本实施例仅有电源电路、取样定时电路、执行电路。
比例导通工作时，应将推拉式电位器拉出、K2-1、K2-2闭合，这时由IC2、D4、C6、R10、W2、R11组成频率固定、占空比可调自激振荡器，当同步管BG1在过零点截止，IC2第3脚为高电位时BG4由于获得基流将SCR1触发，振荡器占空比越大，CZ3负载上得到的平均功率也越大。
将推拉式电位器推进，则K2-1、K2-2断开，BG1集电极的同步信号经F2、BG3迫使自激振荡器改变其工作状态，使电路成为与电源同步时延可调的单稳态电路，控制器则工作于调相状态。
从上述工作过程可知，调相比例导通功能的转换是通过K2-1、K2-2断开、闭合来实现的。K2-1的作用是使调相、比例导通两种工作方式获得不同容量的电容。K2-2闭合时，由于bs4结的削波作用使BG1集电极电压箝位在0.7伏左右，避免了反向门F2被触发;同时BG4在IC2第3脚高电平期间获得零触发脉冲实现比例导通功能。当K2-2断开时BG2集电极与BG4基极分离，BG1集电极脉冲将F2触发以改变振荡器的工作状态实现其调相功能。上述转换原理是根据F2触发电压大于BG4基极导通电压的特点完成其转换功能的。
本实施例为了增大电压调节范围，减少在SCR1上的管压降和调相工作时输出电压正负半波的对称性采取了以下措施，同步管BG1基极取样电阻R2、集电极电阻R13大，所以同步脉冲很窄，使电路在调相工作状态时SCR1在过零点后很快被触发，以降低SCR1上的电压损失;振荡器电阻R10、R11取得较小，W2阻值很大使电路在比例导通工作时有尽可能大的占空比。通过以上对元件的选择使电路最大输电压时与电源电压仅差一伏左右。
电阻R1起泄放D3反向漏电流的作用，以保证同步脉冲宽度一致，使调相工作时输出电压正负半波对称。本实施采用了中心抽头的整流电路，这种电路的优点是在R1取值较大时有宽度一致的同步脉冲，可以降低电流的功率损耗。
本实施例中多敏、多控、定时电路只用了一只高阻抗运放5G28，定时电路属于放电型，调节W1所在位置可获得所需延迟时间。图中K1起着定时与不须定时、定时基准校正作用，将推拉式电位器拉出则K1闭合，电源经R9将C4充至电源电压，IC1第7脚呈低电位，这时电路处于不须定时或基准校正位置;K1断开电路开始定时，当电容C4电压下降到低于IC1第4脚电位时，第7脚由低电位变到高电位，F2输出端变为低电位，通过IC2第4脚封锁电路使之停振，控制器无输出。
CZ1、CZ2为取样定时电路多敏、多控输入插孔。它的功能是在没有插头插入时，短路点“1”通过接点“2”将可调电阻或电位器R5、R8短路使电路处于定时状态;当插头插入时短路点1与接点2断开，则通过R5、R8实现对多敏敏感控制范围的统调，如图15(a)所示CZ1、CZ2二芯插孔连接方法是短路点“1”与R5、R8或R7、R8相接，接点“2”与电源输出端或地端相接，孔座“3”与IC1第3脚相连。
由于CZ1、CZ2输入多种敏感传感器，它们的阻抗差别极大，敏感灵敏度各不相同。为了把欲控制范围限定在W1整个调节范围内，必须进行统调，本发明电路采用了平衡、非平衡两种统调方式，其平衡统调方式数字关系是R0=Rm a x·Rm i n]]>式中R0为取样基准电阻、Rmax、Rmin为敏感元件在控制范围的最大值与最小值。
敏感动态电压系数△V＝1-2aa＝Rmin/R0+Rmina＝R0/R0+Rmax因为是平衡式统调特点是R5＝R8R6＝R7，R5、R8应采用同轴双连电位器，则R5= (W1)/2 ( 1/(△V) -1)-R6非平衡统调方式数学关系是R5＝W1·R0/R0+Rmax-R6R8＝W1·Rmin/R0+Rmin-R7因为R5≠R8，所以R5、R8采用单个可变电阻或电位器进行统调。
图中C4除有定时功能外，在进行多敏多控时对进入引线高、低频电磁干扰有较强的抑制作用，提高了电路稳定性。因IC1有很高的输入阻抗，故采用阻抗较高的传感器也能在本控制器工作。以下逐个叙述多敏、多控实施过程。
热敏热敏具有很广的应用范围，其功能可分升温恒温与降温恒温两种。升温恒温实施过程是将推拉式电位器K1断开，K2-1、K2-2闭合使控制器处于无射频干扰比例导通条件下工作。当Rt为负温度系数热敏电阻时，CT1插入CZ1，CT2插入CZ2，如图15(b)所示。并将Rt及加热器均放入恒温箱内，接通电源调节W1就可预定恒温值实现其恒温功能。
降温恒温实施过程是将K2-1、K2-2断开，CZ3接电风扇或冷风机，Rt为负温度系数热敏电阻时CT1插入CZ2，CT2插入CZ1。
如果Rt为正温度系数热敏电阻，上述实施过程插头输入位置刚好相反。
气敏气敏功能是将有害气体检出，控制排气机工作;或将有用气体稳定在所需要的范围内，本实施例适合采用接触燃烧型气敏传感器，对于需要进行加热的烧结型气敏传感器必须在设有直流电压输出电路中使用。其气敏传感器与补尝元件输入插孔的位置同热敏控制方法相同，如图15(d)所示，视其控制目的或敏感特点确定。
力敏输入方法与控制原理与热敏控制相同，不再赘述。
湿敏、尘敏采用《电子电路集》第二集148页所述传感器如图16(a)所示。这种传感器是由防腐蚀金属做成的梳状电极，如将CT1插入CZ1、CT2插入CZ2则可实现自动增湿控制作用，如将CT1插入CZ3，CT2插入CZ1则可实现自动除湿效果。
磁控一般可作位移控制，控制元件采用干簧管，如图16(b)所示。将CT1、CT2分别插入CZ1、CZ2，CT1的干簧管放入水塔的最低水位处，CT2上的干簧管放入水塔的最高水位处，将K1、K2-1、K2-2置于断开位置抽水机开始运行，永久磁铁随着水位上升，到达最高水位时J2闭合将C4电容电荷放完，F2呈低电位封锁5G1555抽水机停止工作。水塔水位下降，当磁铁达到J1处则J1闭合，电源向C4充电，抽水机重新开始工作。作水位控制时应将W1调到最长定时位置使J1、J2与定时电路起着双稳态电路相同的控制作用。
光控将光敏电阻CT2插入CZ2，电阻R0插入CZ1则可完成白天自动开灯与晚上自动关灯功能，如图15(c)所示。如果控制元件采用红外光二极管则可对控制器实现遥控。
微机控制如该控制器采用微机实现定时开机时则可得到极高的定时精度，本实施例采用PC-1500微机。先断开K1、调节W1使控制器在定时开机后所需延迟关机时间，将图16(c)中的CT1插入CE-150 REMO插孔上，CT2插入外接电源或控制器直流电压输出插孔(本实施例未设此孔)，继电器常开触点J1通过CT3插入CZ1，在计算机内打入控制程序、控制时间、控制次数，最后接通控制器电源。当控制开机时间一至通过REMO插孔驱动继电器使触点J1闭合，电源经J1将C4充至电源电压，J1也随后断开控制器开始工作，直到预定延迟时间一到IC1变为高电位，F1为低电位锁住振荡器电路停止工作。
钟控定时原理是用半导体闹钟定时接点用插头引出输入到CZ1插孔，定时原理同微机控制相似，不足之处是每定时一次只能控制一次自动开机。
图4是符合本发明主题第二个实施例，它的定时部分与图3有一点小的差异，前者为放电型，后者为充电型，这种定时电路对运算放大器自身阻抗要求不高可用阻抗较低的运放，同时定时电容C3还可以采用成本很低电解电容器，K1闭合时为不须定时或定时校正位置，K1断开为定时位置。
本实施例采用了可靠性极高具有过流、短路双重保护功能的电路，它与传统继电器过流保护相比已取得了实质性进步，本发明保护电路与传统保护设计有以下本质不同1.传统的保护电路往往只注意自身保护速度，以为保护速度越快则可靠性越高;或认为过流、短路保护电路本应分离。根据以上指导思想设计出来的电路只有过流保护功能，不具有短路保护功能。由于有电力变压器自身电感与线路电感的存在，在短路瞬间浪涌电流不可能立即达到稳定状态下的最大值，而是有一个延迟过程，而传统的取样方式根本无法将渐变的延时浪涌电流在极短的时间检出故不可能实现其短路保护功能。本实施例采用了电阻、二极管桥式取样电路，能将短路瞬间的电流渐变信号无延时、无损耗地馈入保护电路，使保护电路准确无误地动作。
2.本实施例电路采用了晶体管与可控硅组成的保护电路，保护电路动作时间只须几微秒或几十微秒和继电器保护时间几毫秒相比，保护速度快了二、三个数量级，上述过流短路保护电路应该用限流电阻或快速熔丝相配合以确保发生短路时可控硅不被损坏。本实施例曾作过以下实验，先将SCR1串一只限流电阻，用继电器作过流保护，然后对负载进行短路，熔丝100%熔断，熔丝应保证短路半波不被熔断;当取样部分用变压器取样，执行元件用可控硅或晶体管，熔丝仍100%熔断;当采用本实施例电路后仍是同样大小的熔丝却一次也未熔断。
3.本实施例取样部分由于采用了D6、D7、R17、R18组成的电阻，二极管桥式电路，能将交流电压变为同极性电压幅度一样的脉动波，可以使保护电路正负半周触发灵敏度一样。
4.由于采用了BG5基射极正向电压作为取样计算基准，电路一旦设计定型后不须进行任何调试即可正常工作。由于三极管be结电压随温度变化还是有限度的，它和单纯用可控硅的电路相比，触发灵敏度受温度变化影响小得多，可以说图4保护电路触发灵敏度受温度影响小。
电路实施过程是短路电流信号经R19、R22分压加到BG5基极，R19、R22阻值较小流过的电流远大于BG5基极电流，所以过流保护值由R19、R22分压比确定。当BG5导通后其集电极电流大于SCR2触发电流时保护电路动作，SCR2导通，R21有限制流过SCR2电流的作用，另一方面向BG5提供所需要维持保护电路处于导通态时需要的电流，BG5将B2输出脉冲全部旁路，切断了SCR1触发信号源电路无输出。D8可以避免电路正常工作时B2输出的脉冲源经R20将SCR2误触发。
本发明的保护电路可以是以下几种形式1.由双稳态组成的保护电路，如图17(a)所示;2.模拟可控硅组成的保护电路，如图17(b)所示;3.由快速可控硅组成的保护电路，如图17(c)所示，从以上电路图可以看出它们均采用电阻、二极管桥式电路取样。以上电路如不采用电阻、二极管桥式取样电路则将在一个半周内无保护功能。
图17(a)、(b)中，“1”接控制器地端、“2”接直流稳压电源输出端，“3”接SCR1，“4”接交流电源，“5”接被保护对象。图17(c)中，“1”接地端，“2”接直流稳压电源输入端，“3”接被保护的对象，“4”接SCR1，“5”接交流电源。图17(a)中R6＞R3使电路在未动作时只消耗很小的电流。
本发明的保护电路可以用于可控硅电路组成的稳压器及频率数百上千周的可控硅中频电路中，可以做成独立的保护器件加入被保护电路中。
图5是本发明第三个实施例，它与图3不同之处是CZ1、CZ2采用三芯插孔，使插头屏蔽线与电路地端、电源输出端相连可以提高多敏控制时的抗干扰能力。插孔CZ1、CZ2连接方法是短路点“1”与R6、R7或R8、R9相接，接点“2”与孔座“4”与电源输出端或地端相接，接点“3”与IC1第3脚相连。
本实施例进行了过压自动关机、防盗灯功能的扩展。过压自动关机是利用稳压电源输出电压作为CMOS集成块CO33反向门的基准电压，稳压电源输入端作为取样电压通过R15、R17分压取得，当分压值高于二分之一输出电压时F3呈低电位，通过R13将迫使电路停振，控制器无输出完成过压自动关机功能。
图中由R18、R19、D7、C8、D6、F4、F5组成对日光敏感的窄脉冲输出电路，即是将极宽的输入触发脉冲信号变成输出宽度一定的输出脉冲，窄脉冲输出电路一般要求输入脉冲宽度大于输出脉冲宽度。
白天有光照时R18呈低阻，F4为高电位;晚上R18为高阻，它与R19分压大于二分之一输出电压时F4变成低电位，则F5变为高电位通过D6向C3充电。当D7反向电流将C8充到大于二分之一电源电压时F5又变为低电位并停止向C3充电。负载上的电灯亮直到延时结束。
F4除将F5触发输出宽度一定的脉冲外，在处于高电位期间通过二极管D7将C8电荷放掉，准备下一个工作过程。上述功能可以迷惑盗贼，使盗贼远远望去家中有人，从而不敢轻举妄动。
图6是符合本发明主题的第四个实施例。其插孔联结方法是CZ1、CZ2的短路点“1”与孔座“4”与电源输出正端与地端相接，接点“2”与R6、R7或R8、R9相接，接点“3”与5G28第3脚相接。按图17(e)三芯插头接法则属前述控制方式;按图17(f)三芯插头接法则在插入后CZ1、CZ2将R6、R9短路。图17(f)接法的最大优点是如第一实施例计算机控制定时开机时，由于R9被短路则自动延时关机时间和平时作定时功能的延迟时间一致。
本实施例的过压自动关机采用了与图5完全不同的设计方案。例如当电压上升到230伏时自动关机，电压下降到215时控制器重新开启。这种控制方法可以避免在临界电压时出现连续启动与停止不正常的运行状态，这种过压自动关机形式可用于要求较高的场合。
电路中由F2、F3、D6、D7组成的双稳态触发器作为中心控制部件，控制是通过R13、BG2使IC2第3脚置于低电位完成自动关机功能的。R16、R17、C9、F4组成215伏处输出触发信号电路;R18、R19、F5、C9组成230伏处输出触发信号的电路。当电压上升到使F4处于低电位时则通过C9将F2置于高电位，控制器有输出;当电压上升到230伏时F5通过C3将F3置于高电位控制器无输出;当电压再次下降到215伏时通过电源输出端的纹波电压使F4连续翻转又将F2重新置于高电位，控制器重新开启。
电路中C8＞C9，使F5与F4均为低电位时将F3变成高电位。电阻R13使电流开启时双稳态电路处于不平衡状态，有利于使F2变为高电位。
当稳压电源输入电压上升过快，为了确保在F2在开机时是高电位则可按图17(d)的方法在R18上并一只电容，二极管“2”接到稳压电源输出端，R10“1”接到稳压电源输入端。
图7是符合本发明主题的第五个实施例，电路进行工作状态报警功能的扩展，F5、F6、R15、C9和压电陶瓷片YD1组成报警电路。电路正常工作时F1为高电位，通过D8的正向导通特性将报警电路封住。当定时完毕或多敏、多控功能将使电路停止工作，IC1第7脚是高电位，F2变为低电位通过D8的反向特性解除了对振荡器的封锁作用，由振荡器发出报警声，它提醒人们定时已经结束或工作正常。
图8是符合本发明主题的第六个实施例，电路进行了软启动功能的扩展，其实施过程是将K2-1、K2-2断开并开启电源，由于电容C9上的电压不能突变，F3为高电位，通过D7向C8充电;当电源通过D6反向漏电流将C9充至大于二分之一输出电压时F3变为低电位停止向C8充电，R15从电容C8上获得电流，经BG5、BG3放大后向C5、C6提供电流，以延迟IC2第3脚从低电位变为高电位时间，随着C8上电压下降延迟时间逐渐减小，电灯逐渐变亮，实现软启动功能。当电源断电后C9上的电流将迅速通过D6放掉，为下一次进行软启动作准备。图中由C9、D6、F3组成的具有开机单向延时，断电迅速放电的电路C9、R15、BG5、BG3、IC2组成放电型软启动电路，由于C8一端与地相接，所以C8质量的优劣不会影响电路的其它功能。
图9是符合本发明主题第七个实施例，电路进行了恒流功能的扩展。图中D6、D7、R16、R17组成电阻、二极管桥式取样电路检出SCR1输出的电流信号，经C8滤波通过推拉式电位器W3分压，经BG4、BG3、IC2、SCR1环路的负反馈作用控制恒流值。电路需要进行恒流时则须将推拉式电位器开关K2-1、K2-2断开并调节W2使电路处于全电压输出状态，闭合推拉式电位器开关K3，调节W3可对恒流值进行控制。
图3实施例调相、比例导通功能是通过F2触发电压值与BG4be结电压差别不同完成转换的。本实施例是通过F3触发电压值与SCR1门极电压差别完成转换功能的。由于R13＞＞R14，K2-2闭合后流过R13的电流根本不可能将SCR1触发，并且R13、R14分压后电压远小于SCR1门极导通电压，所以本实施例IC2第3脚输出限流电阻R4省掉了一只并联二极管。这种功能转换方式的优点是可以满足电路在调相工作状态时有极窄的同步脉冲，又可满足在比例导通时有较宽的脉发脉冲。如图3SCR1采用IC2直接进行触发，则可采用此转换方法，这时B2初级串一只二极管后并与地端相接。
图10是符合本发明主题第八个实施例，本实施例考虑到定时电容对高阻抗传感器反应速度的影响，在K1-1、K1-2断开时，定时电容C3也随着断开，需要定时或定时校正时则须将K1-1、K1-2闭合，窄脉冲输出电路F4为低电位，F3为高电位经D9向C3充电以满足定时所需电流，当C3电压经二极管D8充到大于二分之一电源输出电压时F3变为低电位结束对C3充电。当K1-1、K1-2断开时电路无定时功能，D8的作用是在K1-2断开时将C9上的电流通过F4泄放掉，以准备下一个工作过程。
本实施例进行了电机节能运行功能的扩展。图中由D6、D7、R15、R16组成的电阻、二极管桥式取样电路将SCR1输出电压取出并经C10滤波推拉式电位器W3调节与W4分压、经BG4、IC2、SCR1组成的正反馈作用控制电机运行电压。电路需要进行电机节能运行时则须将推拉式电位器开关K2-1、K2-2断开并调节W2使电路处于全电压输出状态，闭合推拉式电位器开关K3，调节W3、W4就可实现电机轻载低压运行、重载全电压运行。
图11是符合本发明主题第九个实施例。电路中由F3、F4、R16、R17、D6、D7、C8、W3组成频率固定占空比可调自激振荡器。W3、K3是推拉式电位器可调电阻与开关，将K3闭合，K2-1、K2-2断开，通过F3对电子调压器调制后则可实现电风扇模拟自然风功能。如果按图18(a)所示将电焊变压器“1”、“2”端接入CZ3，调节占空比，则可实现点焊、滚焊。如果按图18(b)“1”、“2”点接入CZ3则可实现直流电机调速功能。如按图18(c)“1”、“2”点接入CZ3则可实现对高压蓄电池组充电。如按图18(d)“1”、“2”点接入CZ3则可实现对电磁振动台振动强度的调整。
图9、10、11实施例由于控制器电路与交流电网相接，为了使用安全一般应采用三眼插头将使控制器电路与零线相接。
图12是本发明第十个实施例，本实施例仅画出了调压部分。本实施例适合于固态电路的同步脉冲形成电路由R1、BG1、BG3、DW1组成，其工作过程是R1向BG1、BG2提供取样电流，负半周BG2导通，正半周BG1导通。由于BG1在正半周时集电极和发射极施加的电压为正常使用时的极性正好相反，但仍具有一定放大能且饱和压降小。为了防止IR2]]>电流在过零点时通过BG1集电极、基极、BG2基极、射极入地，则在BG2基极串一只稳压管DW1，这只稳压管用次品三极管be结作成。由于BG1、BG2电流放大倍数的差异，使过零点处为中心正负半波脉冲波形的不对称，如图18(e)所示。“1”代表负半周β2较高，“2”代表正半周β1偏低，DW1对这种不对称性有补尝作用。为使电路获得更好的脉冲波形，BG2应选用β小于20的管子。这种选管方法对于降低电路成本是十分有益的，放大倍数低于20的管子往往作为废次品管出售的。本实施例实际上很粗略地对BG1、BG2进行配对就可获得很理想的同步脉冲。图18(f)是传统同步脉冲形成电路，右边是输出同步脉冲波形;图18(g)是本实施例同步脉冲形成电路，右边是同步脉冲波形。图18(f)、(g)所测得的波形是图18(f)中的R2与(g)中R1阻值相同，并集电极电阻也相同的条件测出来的。如果图(f)波形要取得(g)这样对称的波形则R2要等于R1十分之一以下才有可能。所以本实施例同步电路电源消耗只有传统电路十分之一以下。从直观来看，传统的同步电路元件多、饱和压降大，不便于与电路配接，如用于图12电路则须设置辅元件，例如在BG6基极串一只发光二极管或两只二极管。本实施例同步电路具有元件少、成本低、饱合压降小且便于和电路配接的突出优点，特别适合用在调相、比例导通功能的电子调压器中使用，由于同步电路有良好的波形可使电路在调相工作时正负半波对称。
本实施例中由F3、F4、D4、D5、D7、R6、R7、R8、BG6、BG7、SCR1与W2、K2-1、K2-2组成与图3相同的设计方案是以占空比可调自激振荡器加入同步信号改变其工作状态，实现调相、比例导通功能的转换。根据这一原理可以实现用各种门电路、运算放大器、比较放大器组成的占空比可调的自激振荡器均可采用前述方法实施调相、比例导通功能的转换。
图中D3串入BG8基极，人为造成与BG6输入电压的不同与K2-2配合实现调相、比例导通功能的转换。
前述图3～11的电子调压电路其不足之处是在比例导通工作状态时只输出窄脉冲仅只能适合电阻性负载。本实施例是以上述比例导通工作状态时将对具有适合感性负载调相、比例导通电子调压器在比例导通工作条件时功率调节作用。调节控制由F3通过D6对其进入BG3的同步脉冲按占空比进行旁路实施其功能的。上述两种完全不同设计方案的电子调压器在比例导通条件下时均由W2进行调节、控制。
适合于感性负载调相、比例导通电路由BG3、BG4、BG5、F5、F6、R9、R10、C6、R3、W1，K1-1、K1-2、SCR2组成。当K1-1、K1-2断开时电路工作于调相状态，这时由C6、BG3、W1、R3组成随电源同步、时延可调的单稳态电路，经R9、R10、BG4、BG5，对SCR2实现调相触发;当K1-1、K1-2闭合F3将随占空比大小对F2同步脉冲旁路，没有被F3旁路的同步脉冲经BG3将C6上的电荷放完，F5变为高电位，F6为低电位，这时F6将R9上的电流全部旁路并向BG4提供触发电流、W1只能起到输出脉冲宽度控制作用，从以上工作过程可看出当K1-2闭合后将IR9]]>全部旁路实现强制调相、比例导通功能的转换。
当图中SCR1、SCR1采用高灵敏度可控硅，则可使触发电流减小到1mA，可以大幅度地降电路的功率损耗，使电路更简化，简化后的电路如图19所示。
图13是一种成本极为低廉，适合于阻性负载的多功能体。本实施例采用了前述用推拉式电位器开关来控制定时，不同的是采用了CO33一个反向门。K1闭合时电路处于不须定时或定时校正状态，K1断开F2通过W1、R4、D2向C5充电，F2输出宽度很窄的同步脉冲，采用这种方法可以使定时电容C5只有传统容量的十分之一甚至几十分之一，当C5上的电压大于二分之一电源电压时F4由高电位变为低电位，将IR10]]>电流旁路完成定时功能。
本实施例为了降低电源消耗，使平均电流限制在4mA以下采取下列措施1.采用了功耗很小的CO33 CMOS集成块;2.R10、R11取值较大可降低电源消耗;3.采用了窄脉冲形成电路限制触发脉冲宽度。
窄脉冲形成电路由R11、BG4、R9、D7、C4、F3、D6组成，当K2-1、K2-2断开、F6输出与电源同步、脉宽与时延可变的触发脉冲，F6为高电位时BG4导通集电极呈低电位，电容C4上的电流通过R9放电，当C4上电压下降到低于 1/2 电源电压时F3由低电位变为高电位，流经R11的电流经D6、F3被旁路，BG5由于得不到基流而截止，使SCR1门极得到触发宽度不变脉冲电流，C4、R9的时间常数决定触发脉冲宽度。当同步触发脉冲到来时F6立即为低电位、BG4集电极为高电位，这时电流经R11、D7向C4充电使F3变成低电位。为使电路在同步脉冲到来时流过BG5基极电流尽可能的小，故C4容量用得较小，由于触发电路脉冲较窄，输出电流可达100mA以上。
K2-1、K2-2闭合后电路处于比例导通工作状态，该脉冲形成电路能自动适应。
如果本实施例采用高灵敏度可控硅，SCR1可以直接采用F6直接触发，电路因此可以大大简化，简化后的电路如图20所示。由于简化后的电路在调相工作时用宽脉冲触发，使原来只能适应电阻性负载电路适合于感性负载。
图14是由低功耗运算放大器组成的多功能自动控制器，同前面所述的工作原相同。
从上述发明实施例可以看出恒流、电机节能运行、保护电路均采用电阻、二极管桥式电路取样;防盗灯、定时采用了窄脉冲输出电路。图21是根据以上设想将多种用途集为一体的电路。恒流与电机节能运行是通过K4转换的，K4置于“1”控制器处于恒流状态;K4置于“2”控制器具有电机节能运行功能;置于“3”为空挡。窄脉冲输出电路由F3、F4、D7、C8、R16、R17与CZ3、K5组成具有充电、直流电压输出、定时、钟控防盗灯功能的电路，如将插孔“2”、“4”接点引出则可完成充电或直流电压输出功能，只要BG2功率足够大，由于R3限流作用电路是足够安全的;当K5断开K1闭合电路则可进行定时;如将“2”、“3”接点引出则可实现钟控，并且不受时钟闹时接点不易断开对延时精度的影响;K5闭合，K1断开则可使控制器实现防盗灯功能。
本实施例取样定时电路采用了与图3不同的控制方法，采用一只集电极与发射极和正常使用时相反的联接方式通过同步管BG1实现其控制作用。这种控制方法有以下优点1.可以省一个反向门作为其它功能采用。
2.可以用耐压大于几伏的三极管。
3.如果F2采用基极串了二极管的三极管代替，如图12中D3、BG8所示方法则可以实现软控制，即开启时SCR1导通角逐渐由小变大，关闭时SCR1导通角逐渐由大变小，其原理是利用在多敏控制时传感器的滞后特性实现的。
4.一个管具有双重作用，a.BG3具有7～8伏阀值在5G28输出高于此值时电路有输出，低于低值无输出;b.在5G28为低电位时BG3相当于一个二极管，阻止R2电流被旁路，保证同步电路可靠性。
有关本实施例电风扇模拟自然风、电焊、直流电机调速、高压电池组充电、电磁振动台强度的调整功能前面实施例已有，不须再赘述。
权利要求
1.本发明便于进行功能扩展的多功能自动控制器由1.电源电路，2.取样定时电路，3.执行电路，4.功能扩展电路，5.过流保护电路组成。取样定时电路，执行电路具有热敏、气敏、湿敏、力敏、尘敏、磁敏、磁控、光敏、光控、计算机控制、调光、调温、调速、自动闪光、可以在调相或比例导通条件下工作。其特征是a、取样定时电路、执行电路分别由一只推拉式电位器进行调整和功能转换，b、便于进行功能的扩展。
2.根据权利要求
1所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器取样定时电路特征是a、具有多敏、多控、定时功能;b、多敏、多控、定时功能由一只运算放大器完成;c、多敏、多控由一对二芯或三芯插孔输入;d、多敏控制时对敏感元件采用同轴双连电位器进行平衡式统调，用两只电位器或可变电阻进行非平衡式统调，所以传感器不受阻抗大小、敏感灵敏度的高低均不影响在控制器中使用，敏感控制范围可以任意确定e、定时与不须定时、定时校正由推拉式电位器开关完成;f、多敏、定时的调整由推拉式电位器完成;g、多敏功能平衡式统调计算关系为R0=Rm a n·Rm i n]]>△V＝1-2aa＝Rmin/R0+Rmina＝R0/R0+RmaxR5= (W1)/2 ( 1/(△V) -1)-R6非平衡统调计算关系为R5＝W1·R0/R0+RmaxR6＝W1·Rmin/R0+Rmin
3.根据权利要求
1所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器执行电路的特征是a、具有调相、比例导通功能;b、调相、比例导通功能用推拉式电位器开关进行转换;c、调相、比例导通功率的调整采用同一只推拉式电位器;d、采用了有良好同步功能的脉冲形成电路;e、有很宽的电压调节范围;f、可以设计成功耗很低的固态电路;g、可以和适合于电感性负载的调相、比例导通电子调压电路组合;h、可采用光电隔离，用光电二极管对光敏可控硅进行触发。
4.根据权利要求
1所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器被扩展的功能包括1.防盗灯、2.软启动、3.工作状态报警、4.恒流、5.电机节能运行、6.充电、7.电风扇模拟自然风、8.电焊、9.过压自动关机、10.直流电机调速、11.电磁振动台振动强度的调整，其特征在于a、其中防盗灯功能是由窄脉冲输出电路、光电取样、定时、执行电路进行实施的;b、其中软启动功能是由单向延时电路与执行电路在调相工作状态下实施的;c、其中工作状态报警是由取样定时电路封锁与解除振荡器封锁来完成报警的;d、其中恒流功能通过电阻、二极管桥式取样电路在执行电路在调相工作状态下的负反馈作用进行实施的;e、其中电机节能运行是通过电阻、二极管桥式取样电路在执行电路在调相工作状态下的正反馈作用进行实施的;f、其中充电功能是用三芯插孔、并兼有直流输出、防盗灯、钟控、定时功能;g、其中电风扇模拟自然风功能是频率固定、占空比可调振荡器对执行电路调相工作状态下调制的结果;h、其中电焊功能是由频率固定占空比可调的振荡器对执行电路调相工作状态下调制作用及外接电焊变压器进行实施的;i、其中高压自动关机是利用稳压电源输出电压不变、输入电压随电网电压波动的特点实施其功能的;j、其中直流电机调速功能是外接桥式整流电路进行实施的;k、其中电磁振动台振动幅度的调整是外接二极管，调整其导通角来完成其功能的。
5.根据权利要求
1所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器过流保护电路的特征是a、除具有过流保护功能;还具有短路保护功能;b、采用电阻、二极管桥式取样电路;c、触发灵敏度受温度影响小;d、正负半波触发灵敏度相同;e、保护电路可以由晶体管与双向可控硅组成，如图4所示;保护电路可以是双稳态电路组成，如图17a所示;保护电路可以是模拟可控硅电路组成，如图17b所示;保护电路可以是快速可控硅组成，如图17c所示;其中的电阻、二极管桥式取样电路由D6、D7、R17、R18组成，取样电压通过R19与R22分压向BG5提供基流，触发电压由R19、R22分压比确定，D8在电路正常工作时避免B2输出脉冲经R20将SCR2误触发，如图4所示。
6.根据权利要求
2所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器取样定时电路的特征如图3所示a、二芯插孔的短路点“1”与R5，R6或R7、R8相接，接点“2”与电源输出端或地端相接，孔座“3”与IC1第3脚相接;b、插头未插入时，“2”与“1”断开实现多敏统调，插头拔出时，短路点“1”将R5、R8短路实现其定时功能;c、IC1采用高阻抗运放5G28，定时电容C4有抑制电磁干扰功能;d、K1闭合为不须定时或定时校正位置，K1断开为定时位置。如图5所示a、采用与电源同步脉宽可变的电路的输出脉冲向定时电容C2充电;b、由于脉冲窄具可变C2所用容量为传统所用容量的 1/10 以下，并且不管电容有多大误差均能校正到统一的定时精度;c、K1-1、K1-2闭合为第一种定时状态，K1-1、K1-2断开为第二种定时状态;d、具有光电、开机自动进行基准校正功能;e、CZ1、CZ2采用三芯插孔，孔座“4”与电源输出端，系统地端相接，插头屏蔽线与“4”相接可以提高多敏控制时的抗干扰能力;f、定时校正兼晚上自动开灯、关灯和防盗功能;g、CZ1短路点“1”与地相接，接点“2”与R6、R7相接，“3”与运放正向控制端相接，CZ2短路点“1”与R15、D6相接并与接点“2”短接，当多敏、多控插头一插入“1”与“2”自动断开实现多敏多控，定时功能转换。如图6所示充电电流由R4经电源正端取得，定时基准校正由K3完成。如图4所示a、IC1可以用阻抗较低的运放、C3可以采用价格较低的电解电容;b、K1闭合为不须定时或定时校正位置，K1断开为定时位置。如图10所示a、适用于高阻抗传感器且反应速度快;b、定时由窄脉冲输出电路F3、F4、D8、C9、R17、K1-1闭合将电容C3与D9接通，K1-2闭合F4呈低电位经C9、D8延时作用使F3为高电位向C3充电实现定时校正和定时功能，K1-1、K1-2断开无定时功能。如图21所示a、通过同步管进行控制;b、可以节省一个反向器;c、如果F2采用基极串了二极管的三极管代替则可实现软控制;d、BG3具有双重功能，限定5G28输出电压大于7-8伏才能进行控制;5G28为低电位时相当于二极管阻止R2电流被旁路，保证同步电路可靠工作。如图13所示a、用与电源同步窄脉冲向电容C5充电;b、用三极管、推拉式电位器开关进行功能转换，K1-1、K1-2闭合C5电流被放掉，BG7开路电路处于不须定时或多敏、多控状态，K1-1、K1-2断开BG7将R16短路电路处于定时或多控状态;c、BG3集电极与R15、R16，接点“3”相接，BG3基极与R18、K1-2相连，R18另一端接电源输出端，K1-2另一端与地相接，CZ2孔座“4”与地端相连，接点“2”与C5、IC1反向控制端、CZ3的接点“3”相连;短路点“1”与R17、D8串联，在插头末插入时与接点“3”短接，CZ1与图5中的CZ1接法相同。如图14所示a、二极管D8与K1进行功能转换，K1闭合D8反向偏置电路处于多敏多控位置，K1断开D8正向导通电路处于定时、多控位置;b、由取样定时电路处于定时状态与频率固定脉宽可调的自激振盗器共同完成定时功能;c、F6输出端与D3、R21、D8、CZ2接点“3”、IC1反向控制端相串联，K1一端与地相接另一端与D8、C3、R21相连;d、由于CZ1、CZ2采用了图5中CZ1相同的接法，如插头按照图17(f)方法联结，则插入后，可将R4或R8短路，如计算机控制定时开机时，则自动延时关机时间和平常作定时功能延迟时间一致。
7.根据权利要求
2所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器取样定时电路的特征在于其中的与电源同步脉宽可变电路如图5所示a、与电源严格同步，输出脉宽可变，调整R14可调整输出脉冲宽度;b、向定时电容C2充电脉冲宽度较窄，所用容量为传统定时电容后所用容量的 1/10 以下，c、BG1集电极与F3输入端、C3相接，F6输入端与D4、R14、C3相接，D9、R15、K1-1、短路点“1”相串联。
8.根据权利要求
2所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器取样定时电路的特征在于其中的窄脉冲形成电路如图5所示a、输入脉冲宽度大于C8、D7时间常数，F5输出低电位时间由C8、D7时间常数确定，输入脉冲宽度小于C8、D7时间常数，F5输出低电位时间和输入时间一致;b、F4输入端与R18、R19相接，F4输出端与C8相接，F5输入端与C8、D7相接，D7正端与地相接。
9.根据权利要求
3所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器执行电路其特征在于其中调相、比例导通电子调压器是利用触发电压与导通电压的差别与推拉式开关闭合与导通进行功能转换的;a、反向门F2触发电压与BG4导通电压差通过K2-1、K2-2断开与闭合进行功能转换的，如图3所示;b、反向门F2触发电压与SCR1导通电压差通过K2-1、K2-2闭合与断开进行功能转换的;如图9所示;c、晶体管BG8基极串入二极管与BG6导通电压差通过K2-1、K2-2闭合与断开进行功能转换的，如图12所示;d、反向门F2触发电压与二极管D8的导通电压差K2-1、K2-2闭合与断开进行功能转换的;如图5所示;e、其中适合于电感性负载的调相、比例。导通电子调压器是利用一反向门F6通过开关闭合将调相输出电流IR9全部旁路实现强制功能转换，这个反向门是比例导通输出端，如图12所示。
10.根据权利要求
3所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器执行电路其特征在于其中的同步电路，如图3所示a、BG1的基极取样电阻R2小于集电极电阻;b、整流电路不采用桥式二极管整流，而是有中心抽头的整流电路，有利于提高同步性能和降低功耗;其中的同步脉冲形成电路，如图12所示c、元件少、仅由R1、BG1、BG2、DW14只元件组成;d、波形好，如图18(g)所示;e、功耗低;f、饱和压降小便于和电路配接。
11.根据权利要求
3所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器固态电路其特征在于其中的窄脉冲形成电路，如图13所示a、C4、R9的时间常数确定触定触发脉冲的宽度，使SCR1得到恒定脉冲宽度的触发电流;b、C4电容量的大小决定同步脉冲到来时流过BG5基极电流的强度;c、D7在BG4高电位时通过R11对C4充电，在BG4为低电位时配合R9实现预定的延时功能。
12.根据权利要求
3所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器固态电路其特征在于其中的可控硅采用高灵敏度可控硅后，如图19、20所示a、可以降低触发电流，用CMOS电路可直接触发;b、大幅度降低功耗;c、简化电路;d、便于采用宽脉冲触发可控硅，使控制器可用于电感性负载。
13.根据权利要求
3所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器执行电路其特征在于其中的调相、比例导通电子调压器是以频率固定、占空比可调自激振荡器外加电源同步脉冲后强制改变振荡器工作状态，使振荡器成为与电源同步、时延可调的单稳态电路，实现比例导通与调相功能的转换。如图3～11、13、14、21所示。
14.根据权利要求
3所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器固态电路其特征在于其中适合于电感性负载的调相、比例导通电子调压器，如图12所示a、调节与功能转换采用推拉式电位器;b、比例导通是以旁路同步脉冲的个数来进行调节的;c、比例导通工作状态下输出窄脉冲的调相、比例导通电子调压器工作于比例导通状态时按占空比对应关系对F2同步脉冲旁路实现同时对两电路进行功率调节作用，调节W1可对输出脉冲的宽度进行控制，触发脉冲是通过K1-2闭合后F6将IR9]]>旁路，通过R10、BG4、BG5向SCR2提供触发电流;d、调相功能是K1-1、K1-2断开，由BG3、C6、F5、W1、R3组成与电源同步时延可调的单稳电路，通过R9、R10、BG4、BC5向SCR2提供触发电流。
15.根据权利要求
4所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器软启动电路其特征在于其中的单向延时电路由D6、C9、F3组成，如图8所示，电路具有开机单向延时，关机迅速放电功能。D6在开启电源时以极微的反向电流向C9充电，以保证F3有足够的时间通过D7将C3上电压充到最大值，电源关断时C8上的电流通过D6泄放掉，为下一次进行软启动作准备。
16.根据权利要求
4所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器工作状态报警其特征是在于其中振荡电路是通过F1处于高电位，D8正向导通特性进行封锁的，F1处于低电位时则通过D8的反向特性解除封锁，如图7所示。
17.根据权利要求
4所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器恒流电路其特征如图9所示由D6、D7、R16、R17组成电阻、二极管桥式取样电路检出SCR1输出的电流信号、经C8滤波通过推拉式电位器W3分压、经BG4、BG3、IC2、SCR1环路的负反馈作用控制恒流值，电路需要进行恒流时则须将推拉式电位器开关K2-1、K2-2断开关调节W2使电路处于全电压输出状态，闭合推拉式电位器开关K3，调节W3可对恒流值进行控制。
18.根据权利要求
4所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器电机运行节能电路其特征如图10所示由D6、D7、R16、R15组成电阻、二极管桥式取样电路将SCR1输出的电压检出、经C10滤波，W4分压，推拉式电位器W3调节，经BG4、IC2、SCR1组成的正反馈作用控制电机运行电压。电路需要进行电机节能运行时须将K2-1、K2-2断开并使电路处于全电压输出状态。闭合推拉式电位器开关K3，调节W3、W4就可实现电机节能运行控制。
19.根据权利要求
4所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器充电电路的特征在于其中的三芯插孔“2”、“4”接点引出则可完成充电、直流电压输出功能;K5断开、K1闭合则可实现定时功能;将“2”、“3”接点引出则可实现钟控，并且不受时钟定时接点闭合后不很快断开对延时精度的影响;K5闭合、K1断开则可实现防盗灯功能。如图21所示。
20.根据权利要求
4所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器过压自动关机电路其特征如图6所示a、过压保护兼短时断电保护功能;b、电路开启或断电5分钟后再开启，电路立即投入正常运行，当电源短时断电、瞬间过压或长时间过压再回到正常工作电压位置时，保护电路自动关闭，并在确保电冰箱安全的情况下5分钟后再重新开启;c、BG4具有双向导电功能，在电路正常运行时将C6上的电荷放掉，在关机输出电压下降时将反向流动的电流提供通路，使C6上的电压随电源电压同步下降;d、D6在正常工作时提供取样电压，电源电压下降时阻止C8上的电流通过，只能通过R21、R20、R19泄放以延长电路放电时间，R21、R20、R19、C8、C7分压滤波网络具有过压取样，短时断电时间判断、记忆功能;e、F3输入端与R19、R20相接，F3输出端与R18、BG4基极串联，BG4集电极、C6正端与电源输出端相连，F4输入端与R17、C6负端、BG4发射极相连、R17另一端与地端相接，D6负端与C8正端、R21相接，D6正端与电源相接。
21.根据权利要求
4所述的便于进行功能扩展的多功能自动控制器电风扇模拟自然风功能的特征a、模拟自然风、比例导通调节、定时调节功能共用一个频率固定脉宽可调的振荡器，如图14所示。定时控制由F6输出可变脉冲，模拟自然风、比例导通调节由F5输出由K3闭合与断开进行控制，K3断开K2-1、K2-2闭合电路处于全电压输出状态，K3闭合K2-1、K2-2闭合电路处于比例导通工作状态，K3闭合K2-1、K2-2断开电路处于电风扇模拟自然风状态，K3断开，K2-1、K2-2断开电路处于调相工作状态，模拟自然风功能与比例导通功能是通过K2-1、K2-2闭合与导通、F2触发电压与BG3基射结导通电压差进行功能转换的，R14有稳定电路工作的功能;b、F5输出端与K3、R18相接，K3另一端与R13相接，F2输入端与R13、R14、K2-2相连，R14另一端与地相接，K2-2另一端与BG3基极相接，F3输出端与F4输入端K2-1相连、K2-1与R15、R16相连，BG5基极与R16、D4、D7正端相接，D4负端与F1输出端相接，D7负端与F2输出端相接。
专利摘要
本发明便于进行功能扩展的多功能自动控制器具有热敏、力敏、气敏、湿敏、尘敏、磁控、光控、钟控、微机控制、定时功能、调光、调速、调温、自动闪光功能，可以在调相或比例导通条件下工作。它能方便地进行工作状态报警、防盗灯、充电、直流电机调速、电风扇模拟自然风、恒流、电机节能运行、电冰箱高压自动关机、电焊、软启动功能的扩展，可以设计成固态、低功耗、成本很低的多功能体。本发明多功能自动控制器可适用于家庭及国民经济各领域。
文档编号G05B11/16GK86103253SQ86103253
公开日1987年11月18日 申请日期1986年5月6日
发明者张世熙 申请人:张世熙导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan