专利名称：智能型多功能电炉控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型提供一种智能化的多功能节能限电自动控制开关，其特征是既能限制私烧电炉，又能保证大功率家用电器的使用。和保证供电区电器在高电压和低电压供电时得到保护，适用于严禁使用电炉或大功率电器的非生产供电区，如集体宿舍、家属区等。
现有的节能限电产品，是以最大分配功率指标为量度，当供电区使用的总功率超过分配指标时，限电器动作切断电源，迫使用户减少用电，达到节电目的。上述节电器能有效的控制用电高峰时电炉的使用，但在非用电高峰时仍会出现使用电炉等禁用电器，而由于供电区总负荷并未超过分配指标而不能限制，因此，节能效果不佳。本实用新型提供一种新的产品，它不仅有上述功能，而且在任何时候都能限制电炉使用而不限制正常用电，也就是说，无论在任何时候，当用户使用电炉时，本控制器能迅速切断电源，停止供电，直到用户将电炉撤去后才能恢复正常供电，可取代保险或闸刀。
附
图1为本控制器的原理框图。
本实用新型由电流电压传感器、信号交直变换滤波跟踪器、最高限额比较器、浮点计算与存贮器、浮点比较器、感性负载与阻性负载分辩器、欠压、过压比较器、继电器电路、直流电源等组成。
其简要工作原理是从电流电压传感器输出的电压信号，经交直变换滤波跟踪后，分四路一路到最高限额比较器，当使用总功率超过最高限额时，最高限额比较器输出高电平，分析非瞬时后，控制继电器动作切断电源；当没超过最高限额时能连续供电；二路，经由浮点计算器后与第三路分别送到浮点比较器的正负两端，当用户使用超过规定瓦数的电炉时，浮点比较器输出高电平，第四路送到感性负载与阻性负载分辩器，当使用感性负载时输出低电平，使用阻性负载时输出高电平，浮点比较器与感阻性分辩器输出相与后输出，若用电炉则输出高电平，控制继电器动作切断电源，延时一断时间后，供电判断用户是否将电炉撤去，如果撤去则恢复用电，否则继续断电，迫使用户撤去电炉，从而达到节电目的。同时当供电线路出现高电压时，过压比较器输出高电平通过继电器切断电源从而保护供电区家用电器不受高压损坏。
附图2为本控制器的电路图。
其工作原理是从电流电压传感器L1输出的与供电区使用负荷成比例的信号电压，经全桥D1整流，R1、R2、C1、C2滤后送到由A1组成的电压跟随器，从电压跟随器输出的信号电压分五路一路通过R23、C7延时后送到最高限额比较器B6的正输入端，当其电位高于负输入端电位时，则B6比较器输出高电平，经D7对C9充电，当C9两端电位上升到一定程度后，电压跟随器A7输出使得J2吸合，断开双数触点接通单数触点，单数触点接通，使得J3工作，断开供电区电源，从而达到最高限制的目的，断电后B6输出为低电平，但由于二极管特性，C9两端电荷经R28放电，当A7输出电压逐渐下降到小于继电器J2释放电压时，J2恢复双数接通，单数断开，又使J3恢复，整个电路又恢复供电。当总负载仍然最于最高限制瓦数时，则B6再次出现高电平，控制器再次动作，切断电源，直到用户减少负载，才能恢复正常供电。调整电阻R24R25可改变不同的最高限制功率。
第二路送到感性负载与阻性负载分辩器B1的正输入端。
第三路经R4、D2、C3、R5送到B1的负输入端。当没有新增负载时，B1负输入端电位小于正输入端电位，其差为D2的导通电压，因此，B1输出高电平，当增加感性负电时，由于感性负载接通瞬间电流猛增后再减小到稳定值。因此，A1输出将猛增到最大值，此时C3两端电位也将猛增到最大，当A1输出减少时，由于D2反向断开，C3两端电位不能立即减少到A1的输出水平，因此，在B1负输入端形成短时间的高于正输入端电平，B1输出短时间的低电平，但当增加电炉时，由于A1输出猛增后不再减小，因此B1始终输出高电平，也就是说增加电炉时，B1保持高电平，使用感性负载时B1将在使用开始后的一断时间内形成低电平，这样本控制器就完成了分辩感阻性负载的功能。
第四路送到浮点比较器B2的正输入端。
第五路经R3、J1双数点，C6延时后送到由A3、A4、A8组成的浮点计算与存储器，则由电压跟随器A3输出C6两端电压，此电压送到浮点加法器A8，A8的另一输入为最大限制瓦数装定电路A4的输出，而A4则输出R9中间点电压，因此，从A8的输出为装定电阻R9中间点与C6两端电压之和。C6两端电压在无新增负荷时与A1输出相同，当在增加负荷时由于R3作用在一定时间内滞后A1输出。A8的输出作为浮点比较器的负输入。当供电区没有新增负荷时，A8的输出为A1输出与R9中间点电位之和，因此，浮点比较器的负输入端电位大于正输入端电位，其差为R9中间点电位，当用户突然增加一个负载时，则从电流电压互感器L1输出的电压有一个突增。因此，A1的输出猛增，其增量与新加负载功率相对应。若所加负载功率小于规定瓦数时，A1输出猛增后仍小于A8输出，因此，浮点比较器仍然输出低电平，当新加负载超过规定瓦数时，A1的输出猛增后将大于A8输出，使得浮点比较器B2输出为高电平。经D10A2控制J1动作，J1动作后切断由A1输出到C6的回路，当增加电炉时，B1保持高电平，因此B1、B2输出相与后仍为高电平，经A2控制J1保持不动，C6两端电位将保持增加电炉前A1的输出电压，同时B1、B2输出高电平经R16对C8充电，经过T1秒后C8两端电位上升到延时比较器B5负输入电位时，B5输出高电平经D5对C9充电，使得C9两端电压在瞬时达到12V以上，C9两端电压经A7跟随功放控制J2动作，J2控制J3动作切断电源，电源切断后，B1、B2形成低电平，此时A2正输端电位为A7输出，因此，A2输出为高电平输出，J1保持不动，C6保持和记忆断电前未加禁用电炉前的使用总功率电位，同时为防止撤取部分合理电器将A4输出逐渐减少，其减少方法是通过J1控制的单数触点经R7使C5两端电位逐渐下降。
当A7输出逐渐下降到J2的释放电压时，J2恢复，J3也反回恢复供电，当未撤销电炉时恢复供电后，A1输出仍将大于A8输出，B2再次输出高电平，B5、A7再次输出高电压，J2、J3再次动作切断电源，直到将电炉撤去后才能恢复正常供电，当将电炉撤去后恢复供电时，A1输出小于A8输出，B2将形不成高电平。因此将不会再断电，恢复供电后，C9两端电压经R27迅速放电，在经过大于T1时间后，A7输出电压小于A2负输入端电位，A2输出低电平，J1返回整个系统为待控状态。改变R9中间点位置则可限制不同瓦数的电炉使用，当将B1撤去或将C3撤去，本控制器将变为控制大功率用电器使用的装置。
由于我国供电紧张，经常停电，停电后C6两端电压将为零，为保证再一次供电时，由于供电区许多电器处于接通位置，来电瞬间造成很大的起动电流，在来电瞬间也相当于增加一个禁用的大电器，而且当供电区较大时，这个起动功率往往大于规定最高限制瓦数，造成无法供电，为保证第一突然来电时整个供电区所有处于接通位置的电器起动，特加浮点起动补偿电路。补偿电路由R9、C4组成，其补偿原理是当突然来电时，控制器电源电压将猛增至规定值U，此时电压通过R9的上端(接电源上端)，C4形成充电电路，而在R9中间点形成突然来电时的高电位，因此，来电瞬间A8输出将远大于A1输出，因此，不会断电。
本实用新型可以制成三相控制，其原理相同，只是可根据三相供电区，每相供电范围的不同，除实施同一电源外，其装定器可采用一个或三个，其它控制电路相同。当某相出现超功率用电或使用禁用电器时，控制器动作切断该相应供电区供电，直到该相区恢复正常使用为止。
本控制器的欠压、过压保护功能是这样完成的，当供电线路出现高压时，此时由B4组成的过压比较器正输入端输入电压上升并超过R29与R21中间点的电位。B4输出高电平经D6对C9充电，使得J2、J3接通切断电源，当供电线路出现低压时，此时由B3组成的欠压保护器负输入端电位降至低于R29与R21中间点的电位时，B3输出高电平，通过J1、J2切断电源，从而达到保护供电区家用电器的目的。
上述控制器为继电控制。由于本发明J2采用双组转换继电器，因此，控制开关可采用双向可控硅或接触器等。
由于本控制器从传感器中取得的信号很微弱，因此，相同的控制板可控制不同功率的供电区，最大可达100安培。
当供电区出现短路时，本控制器能瞬时切断电源。
由于本发明全部采用集成电路，没有一个三级管，因此具有体积小，可靠性高，功耗小的特点。体积、功耗、造价与现行采用机械式或微分法限电器相比降低3——4倍，而且又增加过压欠压保护功能，最大控制范围无限制。
权利要求1.由电流电压传感器、交直变换滤波跟踪器、最高限额比较器、浮点计算与存贮器、浮点比较器、感阻性分辨器电路、过压、欠压比较器、继电电路和电源组成的智能型多功能电炉控制器，其特征是a感性负载与阻性负载分辨器B1的正输入为信号交直变换滤波跟随器A1输出，而A1输出到B1负输入端有二极管D2而B1负输入端对地有电阻与电容；b从A1输出到B2负输入端之间有继电器J1控制的浮点计算与存贮器；cB1、B2输出端并联后分两路输出；d由A7正输入端对地有C9与R28同时还有经R27、J2常闭触点组成对地回路。
2.根据权利要求1所述装置其特征在于从A1输到B2负输入端中间有A3、A4、A8组成的加法器电路。
3.根据权利要求1、2所述装置其特征在于从A1输出到A3中间有电阻R3，A3正输入对地有电容C6。
4.根据权利要求1、2所述装置其特征在于A4的输入到电源V之间有电容C4和电阻R9并联。
5.根据权利要求1所述装置其特征是B1、B2输出端并联输出，一路到A2正输入端控制J1中间有二极管D10，另一路到延时比较器B5正输入端中间有电阻R16，B5正输入端对地有电容C8。
6.根据权利要求1所述装置其特征是其断电开关适应用继电器、可控硅、接触器。
专利摘要一种智能化的多功能节能限电自动控制开关有电流电压传感器、信号变换器、最高限额比较器、感性负载与阻性负载分辨器、浮点计算与存贮器、过压欠压比较器及继电器电路组成，通过判断供电线路瞬时增加负载的功率大小和性质来分辨电炉使用与正常用电，当使用电炉时，切断电源，直到撤去电炉后才能恢复正常供电。由于采用了浮点比较电路，因此能在任何情况下分辨电炉使用，彻底解决了定量控制器限制电炉与正常用电之间的矛盾。
文档编号H02H3/08GK2135204SQ91218789
公开日1993年6月2日 申请日期1991年7月21日 优先权日1991年7月21日
发明者云永利, 李兰英 申请人:云永利, 李兰英, 云霄