封顶垫底安控电路及其安全控温控时电器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种控制电路，特别涉及安全通用控制的“封顶垫底安控电路及其安全控温控时电器”，应用在温度、压力、水位、定时控制和所有限量测控电器中，能提高安全性能，避免使用时发生如火灾或压力爆炸等严重失控事故。因此，本实用新型在小家电及简易限量测控、定时控制、安全防护等电子应用领域用途广泛，且使电器产品性/价比极尚O
【背景技术】
[0002]为了核实本发明的新颖性，本发明人查阅了大量相关技术资料(专业书籍、报刊)，检索了相关专利文献，只发现有基本主控(超上下限位控制和定时控制)功能的电路，如用555时基电路(1C)、通用/专用电路(1C)、单片机电路(IC)设计的控制电路就是其经典代表，从未发现采用本实用新型所述的技术措施对各种异常故障进行监测和监控(保护控制)、防止异常失控的相关功能电路和其技术资料。就本人先前申请的二限位时基电路(申请号为200810048942.1)和越底反控时基电路(申请号为201020211450.2)也仅在电路输入端设有初级的能对输入信号越过底限故障进行监测和保护控制之功能。
[0003]目前，在电子应用领域得到广泛应用的经典式555时基电路，作为最基础的通用性功能器件，备受电子应用专业设计人员和电子爱好者的青睐，而且现已得到学术界的普遍认可，其结构和原理已成为大学电子专业《数字电路》教科书中的重要理论。
[0004]经典式555时基电路虽然通用性强，用途广泛。但只有单一的主控(超上下限位控制)功能，内部结构较复杂，大致由分压器、比较器、R-S触发器、反相驱动器、放电开关等五个部分组成。引出脚位8只，若是CMOS型555电路，还要多两个反相器(一个用于复位，另一个设在R-S触发器Q端和驱动器之间)。其原理是:分压器设置上限和下限，比较器将输入电位与上限和下限作比较，若输入电位超出上限或下限电位，两比较器分别触发R-S触发器的R端或S端，Q端输出相应电平经驱动器输出控制负载，这个控制过程和原理，仅仅只能完成超上下限位控制功能，完全没有故障保护控制功能，是空白项，另外在性能上存在不佳之处，复位端MR (第4脚)复位电位设置不当，且离散性太大，又不能与输入电位作比较。控制端Vc(第5脚)只能外调上限，下限内置固定，Vc对地电容必不可少。由RC电路定时，时间短、误差大。放电端DIS作用很小，浪费引脚(端口)资源。
【发明内容】
[0005]本实用新型主要解决原有基本主控(超上下限位控制和定时控制)电路经常因异常故障而失控，不能及时切断负载供电，存在使用安全隐患的技术问题；提供一种能全面监测核心电路模块输入/输出/设置/控制/电源各端口发生的异常开路故障及端口相邻短路故障、或端口相互短路故障、或输入端超越底限、或上限下限被冲顶等等各种故障，且及时切断负载供电，确保主控电路不失控，避免发生严重失控事故(如火灾或压力爆炸)，确保使用安全的封顶垫底安控电路HLT666及其安全控温控时电器。
[0006]本实用新型为解决上述技术问题，主要采用了下述技术措施或技术方案:
[0007]所述的封顶垫底安控电路HLT666是由越限变换级差触控电路(I)、封顶保护电路
(2)、探底安控或放大器电路(3)、垫底电路(4)、或门电路(5)、互补式双稳态或施密特触发电路(6)构成，或者由功能等效的单片机程序控制电路构成；所述的越限变换级差触控电路(I)的上限设置端(Vh)和下限设置端(')可连接外围串联电阻的上下分压点设置上限电位和下限电位，也可以不连接外围电路、由本身内部电路确定上下限位，越限变换级差触控电路(I)的信号输入端(V1)用于连接外围电路输入信号、或传感器信号、或电容的充放电定时信号，越限变换级差触控电路(I)的底限设置端(Vd)电位和探底安控或放大器电路
(3)的底限设置端(Vd)电位都由垫底电路⑷连接设置，越限变换级差触控电路⑴的级差触控输出端包括的上差触控端和或下差触控端连接互补式双稳态或施密特触发电路(6)的正触输入端(Vz)和或反触输入端(Vm);所述的封顶保护电路(2)的上限输入端(Vh)和下限输入端还分别与越限变换级差触控电路⑴的上限设置端(Vh)和下限设置端(')并联；所述的探底安控或放大器电路(3)的信号输入端(V1)还与越限变换级差触控电路(I)的信号输入端(V1)并联；所述的封顶保护电路(2)的下限保控端(VpJ和上限保控端(Vph)分别连接或门电路(5)的输入端①和②，探底安控或放大器电路(3)的输出端(VJ连接或门电路(5)的输入端③，封顶垫底安控电路HLT666的放大复位端(DAR)连接或门电路(5)的输入端④，或门电路(5)的输出端(Vq)连接互补式双稳态或施密特触发电路(6)的正触输入端(Vz);所述的封顶垫底安控电路HLT666的放大复位端(DAR)属于双向控制端，既可作为探底安控或放大信号的输出端，又可作为强制复位的输入端；所述的互补式双稳态或施密特触发电路(6)的同相输出端(Vtci)和反相输出端(Vfci)作为两个互补式输出分别连接控制外围驱动电路或执行开关电路。
[0008]作为优选的封顶垫底安控电路HLT666的实施例1，所述的越限变换级差触控电路(I)包括运算放大器A4、A5和分压设限电阻R1、R2、R3与变换级差电阻R9、R13、R15，所述的封顶保护电路(2)包括运算放大器A6、A7和稳压二极管WDl及电阻R10、R11、R12，所述的探底安控或放大器电路(3)包括运算放大器A3和电阻R4、R5，所述的垫底电路(4)包括稳压二极管WD2，所述的或门电路(5)包括二极管D1、D2、D3、D4，所述的互补式双稳态或施密特触发电路(6)包括运算放大器Al、A2和稳压二极管WD3与电阻R6、R7、R8及抗干扰电容Cl ;所述的电阻R2串联在电阻R1、R3之间，电阻R3另一端连接稳压二极管WD2负极，稳压二极管WD2正极接电路地端(GND)，电阻Rl另一端接电源输入端正极(V+)，电阻R1、R2的连接点作为上限输入端(Vh)接运算放大器A5的反相(-)输入端和运算放大器A6的正相(+)输入端，电阻R2、R3的连接点作为下限输入端接运算放大器A4的反相(-)输入端和运算放大器A7的正相(+)输入端，电阻R3与稳压二极管WD2负极的连接点作为底限设置端(Vd)接电阻R4，电阻R4另一端接运算放大器A3的正相(+)输入端，运算放大器A3的反相(-)输入端和运算放大器A4、A5的两正相⑴输入端并联，作为信号输入端(V1);所述的运算放大器A6和A7的两个反相(_)输入端和稳压二极管WDl正极与电阻RlO的并联接点作为封顶设置端(Vp)，电阻RlO另一端接电路地端(GND)，稳压二极管WDl负极接电源输入端正极(V+)，运算放大器A6输出的上限保控端(Vph)端连接二极管D2正极和电阻R12，运算放大器A7输出的下限保控端(Va)连接二极管Dl正极和电阻R11，电阻Rll和电阻R12另一端接电源输入端正极(V+);所述的运算放大器A3的输出端(Vd。)连接二极管D3正极和电阻R5，电阻R5另一端接二极管D4正极和放大复位端(DAR);所述的二极管D1、D2、D3、D4的负极并联接点作为或门电路(5)的输出端(Vq)连接互补式双稳态或施密特触发电路(6)的正触输入端(Vz)，该正触输入端(Vz)就是运算放大器Al的正相(+)输入端和运算放大器A2的反相(_)输入端的连接点，该正触输入端(Vz)还连接电阻R9、R13、R15的并联结点，该并联结点作为越限变换级差触控电路(I)输出的上差触控端(Vk)，电阻R9另一端接电源输入端正极(V+)，电阻R13另一端接运算放大器A4的输出端(VJ，电阻R15另一端接运算放大器A5的输出端(VH。)；所述的运算放大器Al的反相(-)输入端和运算放大器A2的正相(+)输入端的连接点，作为互补式双稳态或施密特触发电路出)的反触输入端(Vm)，还连接电阻R6、R7、R8和稳压二极管WD3负极与电容Cl，电阻R6另一端接运算放大器A2的输出端(Vfo)，电阻R7和电容Cl另一端与稳压二极管WD3负极接电源输入端负极(V_)，即外接电路地端(GND)，电阻R8另一端接电源输入端正极(V+)，运算放大器A2的输出端(VF。)作为互补式双稳态或施密特触发电路(6)的反相输出端(VF。)，运算放大器Al的输出端(Vtq)作为互补式双稳态或施密特触发电路￠)的同相输出端(Vtci)。
[0009]作为优选的封顶垫底安控电路HLT666的实施例2，所述的越限变换级差触控电路(I)包括运算放大器2A4、电压比较器2B3和分压设限电阻2R1、2R2、2R3与变换级差电阻2R13、2R15，所述的封顶保护电路⑵包括电压比较器2B1、2B2和稳压二极管2WD1及电阻2R10、2R11、2R12，所述的探底安控或放大器电路(3)包括运算放大器2A3和电阻2R4、2R5，所述的垫底电路(4)包括稳压二极管2WD2，所述的或门电路(5)包括二极管2D1、2D2、2D3、2D4，所述的互补式双稳态或施密特触发电路(6)包括运算放大器2A1、2A2和稳压二极管2WD3与电阻2R6、2R7、2R8及抗干扰电容2C1 ;所述的电阻2R2串联在电阻2R1、2R3之间，电阻2R3另一端连接稳压二极管2WD2负极，稳压二极管2WD2正极接电路地端(GND)，电阻2R1另一端接电源输入端正极(V+)，电阻2R1、2R2的连接点作为上限输入端(Vh)接电压比较器2B1、2B2的两个正相(+)输入端，电阻2R2、2R3的连接点作为下限输入端接运算放大器2A4的反相㈠输入端和电压比较器2B1的正相⑴输入端，电阻2R3与稳压二极管2WD2负极的连接点作为底限设置端(Vd)接电阻2R4，电阻2R4另一端接运算放大器2A3的正相(+)输入端，运算放大器2A3和电压比较器2B3的两个反相(_)输入端与运算放大器2A4的正相(+)输入端并联，作为信号输入端(V1);所述的电压比较器2B1、2B2的两个反相(_)输入端和稳压二极管2WD1正极与电阻2R10的并联接点作为封顶设置端(Vp)，电阻2R10另一端接电路地端(GND)，稳压二极管2WD1负极接电源输入端正极(V+)，电压比较器2B2输出的上限保控端(Vph)端连接二极管2D2正极和电阻2R12，电压比较器2B1输出的下限保控端(Va)连接二极管2D1正极和电阻2R11，电阻2R11和电阻2R12另一端接电源输入端正极(V+)，所述的运算放大器2A3的输出端(VJ连接二极管2D3正极和电阻2R5，电阻2R5另一端接二极管2D4正极和放大复位端(DAR);所述的二极管2D1、2D2、2D3、2D4的负极并联接点作为或门电路(5)的输出端(Vq)连接互补式双稳态或施密特触发电路(6)的正触输入端(Vz)，该正触输入端(Vz)就是运算放大器2A1的正相(+)输入端和运算放大器2A2的反相(-)输入端的连接点，该正触输入端(Vz)还连接电阻2R13、2R15的并联结点，该并联结点作为越限变换级差触控电路(I)输出的上差触控端(2VK)，电阻2R13另一端接运算放大器2A4的输出端(VJ，电阻2R15另一端接电源输入端正极(V+);所述的电压比较器2B3的输出端(VH。)可以不串接任何元件直接作为下差触控端(2Ve)连接互补式双稳态或施密特触发电路￠)的反触输入端(Vm)，该反触输入端(Vm)就是运算放大器2A1的反相(-)输入端和运算放大器2A2的正相(+)输入端的并联结点，该并联结点还连接电阻2R6、2R7、2R8和稳压二极管2WD3负极与电容2C1，电阻2R6另一端接运算放大器2A2的输出端(VF。)，电阻2R7和电容2C1另一端与稳压二极管2WD3负极接电源输入端负极(V_)，电阻2R8另一端接电源输入端正极(V+)，运算放大器2A2的输出端(Vfo)作为互补式双稳态或施密特触发电路(6)的反相输出端(VF。)，运算放大器2A1的输出端(Vtci)作为互补式双稳态或施密特触发电路(6)的同相输出端(Vto)。
[0010]作为优选的封顶垫底安控电路HLT666的实施例3，所述的越限变换级差触控电路(I)包括电压比较器3B3、3B4和分压设限电阻3R1、3R2、3R3与变换级差电阻3R9、3R13、3R15以及二极管3D15，所述的封顶保护电路(2)包括电压比较器3B1、3B2和稳压二极管3WD1及电阻3R10、3R11、R12，所述的探底安控或放大器电路(3)包括运算放大器3A3和电阻3R4、3R5，所述的垫底电路(4)包括稳压二极管3WD2，所述的或门电路(5)包括二极管3D 1、3D2、3D3、3D4，所述的互补式双稳态或施密特触发电路(6)包括运算放大器3A1、3A2和稳压二极管3WD3与电阻3R6、3R7、3R8及抗干扰电容3C1 ;所述的电阻3R2串联在电阻3R1、3R3之间，电阻3R3另一端连接稳压二极管3WD2负极，稳压二极管3WD2正极接电路地端(GND)，电阻3R1另一端接电源输入端正极(V+)，电阻3R1、3R2的连接点作为作为上限输入端(Vh)接电压比较器3B2、3B3的两个正相⑴输入端，电阻3R2、3R3的连接点作为下限输入端(')接电压比较器3B1、3B4的两个正相(+)输入端，电阻3R3与稳压二极管3WD2负极的连接点作为底限设置端(Vd)接电阻3R4，电阻3R4另一端接运算放大器3A3的正相(+)输入端，运算放大器3A3的反相(-)输入端和电压比较器3B3、3B4的两个反相(-)输入端并联，作为信号输入端(V1);所述的电压比较器3B1、3B2的两个反相㈠输入端和稳压二极管3WD1正极与电阻3R10的并联接点作为封顶设置端(Vp)，电阻3R10另一端接电路地端(GND)，稳压二极管3WD1负极接电源输入端正极(V+)，电压比较器3B2输出的上限保控端(Vph)端连接二极管3D2正极和电阻3R12，电压比较器3B1输出的下限保控端(Va)端连接二极管3D1正极和电阻3R11，电阻3R11和电阻3R12另一端接电源输入端正极(V+);所述的运算放大器3A3的输出端(VJ连接二极管3D3正极和电阻3R5，电阻3R5另一端接二极管3D4正极和放大复位端(DAR);所述的二极管3D1、3D2、3D3、3D4的负极并联接点作为或门电路(5)的输出端(Vq)连接互补式双稳态或施密特触发电路￠)的正触输入端(Vz)，该正触输入端(Vz)就是运算放大器3A1的正相(+)输入端和运算放大器3A2的反相(-)输入端的连接点，该正触输入端(Vz)还连接电阻3R6、3R7、3R8，电阻3R6另一端接运算放大器3A1的输出端(Vto)，电阻3R7另一端接电源输入端负极(VJ，电阻3R8另一端接电源输入端正极(V+);所述的电阻3R9、3R13、3R15和二极管3D5正极的并联结点，作为越限变换级差触控电路(I)输出的下差触控端(3Ve)连接互补式双稳态或施密特触发电路￠)的反触输入端(Vm)，该反触输入端(Vm)就是运算放大器3A1的反相(-)输入端和运算放大器3A2的正相(+)输入端的并联结点，该反触输入端(Vm)还连接稳压二极管3WD3负极和电容3C1，稳压二极管3WD3正极与电容3C1另一端接电源输入端负极(VJ，电阻3R9另一端接电源输入端正极(V+)，电阻3R13另一端接电压比较器3B4的输出端(Vj，二极管3D5负极接电压比较器3B3的输出端(VH。)；所述的运算放大器3A1的输出端作为互补式双稳态或施密特触发电路出)的同相输出端(Vtci),运算放大器3A2的输出端作为互补式双稳态或施密特触发电路(6)的反相输出端(Vfo) ο
[0011]本实用新型中封顶垫底安控电路HLT666的工作原理和功能:
[0012]1.电路上电之初，当输入端(V1)信号电位低于其内部上限电位(Vh)和下限电位(')，但高于其内部底限电位(Vd)时，越限变换级差触控电路⑴的上差触控端(Vk)输出低电位给互补式双稳态或施密特触发电路￠)的正触输入端(Vz)，或者越限变换级差触控电路(I)的下差触控端(Ve)输出高电位给互补式双稳态或施密特触发电路￠)的反触输入端(Vm);同时，因封顶保护电路(2)内部封顶电位(Vp)远高于上限电位(Vh)和下限电位(')，使封顶保护电路(2)下限和上限保控端(VpJPVph)都输出低电位给或门电路(5)的输入端①和②；又因信号输入端(V1)电位高于底限电位(Vd)，使探底安控或放大器电路(3)的输出端(Vd。)和放大复位端(DAR)也都输出低电位给或门电路(5)的输入端③和④，故此或门电路(5)的输出端(Vq)也输出低电位给互补式双稳态或施密特触发电路(6)的正触输入端(Vz)。所以，最后使互补式双稳态或施密特触发电路(6)的同相输出端(Vtci)输出低电位、反相输出端(Vfci)输出高电位，控制外围驱动电路或执行电路通电工作。封顶垫底安控电路HLT666的放大复位端(DAR)输出低电位，表示电路处于正常工作时的守备状态。
[0013]2.当输入端(V1)信号电位上升，高于下限电位(yL)和底限电位(vd)，但仍然低于其内部上限电位(Vh)时，越限变换级差触控电路(I)的上差触控端(Vk)输出电位上升到1/2V+给互补式双稳态或施密特触发电路(6)的正触输入端(Vz)，或者越限变换级差触控电路(I)的下差触控端(Ve)输出电位下降到低于1/2V+给互补式双稳态或施密特触发电路(6)的反触输入端(Vm);同时，因封顶保护电路(2)内部封顶电位(Vp)远高于上限电位(Vh)和下限电位(')，使封顶保护电路⑵下限和上限保控端(VpJPVph)都输出低电位给或门电路(5)的输入端①和②；又因信号输入端(V1)电位高于底限电位(Vd)，使探底安控或放大器电路⑶的输出端(Vd。)和放大复位端(DAR)也都输出低电位给或门电路(5)的输入端③和④，故此或门电路(5)的输出端(Vq)也输出低电位给互补式双稳态或施密特触发电路(6)的正触输入端(Vz)。所以，最后使互补式双稳态或施密特触发电路￠)的同相输出端(Vtci)仍然保持输出低电位、反相输出端(V