專利名稱：智能調(diào)壓節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能調(diào)壓節(jié)電器，屬于電子技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外有多種調(diào)壓節(jié)電器，即在給照明、家電、設(shè)備提供交流電源時，先用調(diào)壓器降壓，不同的用電器節(jié)電時需要的降壓幅度不盡相同，因而調(diào)壓器需要進(jìn)行不同的控制。國內(nèi)外的調(diào)壓節(jié)電器大都是在調(diào)壓器次極上采用多抽頭，切換不同的抽頭可以獲得不同的輸出電壓，例如專利ZL01221024.2文獻(xiàn)中所描述的那樣。多抽頭方法有結(jié)構(gòu)簡單、容易用接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)，但是當(dāng)輸出電壓需要不斷電變化時，輸出電壓將出現(xiàn)臺階式的跳躍現(xiàn)象。無連續(xù)調(diào)壓能力。不僅如此，當(dāng)輸入電壓變化或者負(fù)載變化時，輸出電壓也將變化，表現(xiàn)為輸出電壓不穩(wěn)定，不利于節(jié)能和用電器正常運(yùn)行。有一種可控硅調(diào)壓技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)壓和穩(wěn)定電壓輸出，但是可控硅調(diào)壓將產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波污染，用戶不愿意使用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種新的智能調(diào)壓節(jié)電器，包括線圈、鐵心、機(jī)殼、電壓輸入與電壓輸出端子、碳刷，其特征是所述機(jī)殼上安裝了智能驅(qū)動器。所述智能驅(qū)動器包含有電動機(jī)和與之相連的控制器。所述智能驅(qū)動器的電動機(jī)直接安裝在所述機(jī)殼上或者通過變速裝置安裝在所述機(jī)殼上。所述控制器的反饋端子與所述電壓輸出端子連接。所述控制器的時控端子與時控器的輸出端子連接。所述控制器的反饋端子通過整流橋和采樣電阻與電壓比較器連接。所述控制器的調(diào)壓端子接有調(diào)壓旋鈕。所述控制器可以是單片機(jī)控制器。所述控制器接有用戶編程面板和顯示屏。
很顯然，這種電動機(jī)驅(qū)動器的調(diào)壓器可以象人手旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)軸那樣使調(diào)壓器的輸出電壓連續(xù)變化，不可能出現(xiàn)上述多抽頭方法的輸出電壓臺階式的跳躍現(xiàn)象。此外，當(dāng)用戶使用所述調(diào)壓旋鈕或用戶編程面板給定一種電壓輸出值時，利用所述電壓輸出端子的反饋和所述電壓比較器或單片機(jī)來控制所述電動機(jī)正向或反向旋鈕來改變輸出電壓，直到輸出電壓與用戶給定的電壓輸出值在一定的精度下相等為止。當(dāng)輸入電壓改變或者負(fù)載變化時，輸出電壓將改變。但是，只要輸出電壓與所述給定電壓有差別，所述比較器或單片機(jī)就要控制所述電動機(jī)驅(qū)動所述調(diào)壓器的轉(zhuǎn)軸旋鈕，通過改變所述碳刷的位置來消除這一差別，從而可以保證輸出電壓的穩(wěn)定。顯然，這是一種智能調(diào)壓。因?yàn)闆]有可控硅斬波問題，所以沒有電網(wǎng)的諧波污染問題。由于調(diào)壓器的濾波作用，還可以提高配電系統(tǒng)的功率因數(shù)。
當(dāng)發(fā)明產(chǎn)品用于照明節(jié)電時，存在一個時控問題。例如，路燈在前半夜要求比后半夜亮因而前半夜輸出電壓要求比后半夜高。這時，需要一只時控器與上述控制器的時控端相接，定時來改變給定的電壓輸出值。當(dāng)然也可以在所述單片機(jī)中用軟件設(shè)定時控，這是一個極簡單的數(shù)字控制問題，一般電子技術(shù)人員可以輕松設(shè)計(jì)和編程，在此不必贅述。
此項(xiàng)發(fā)明的有益效果是1、克服了現(xiàn)有技術(shù)的輸出電壓臺階式的跳躍現(xiàn)象，具備了連續(xù)調(diào)壓能力；2、克服了現(xiàn)有技術(shù)的輸出電壓隨輸入電壓變化或者負(fù)載變化而變化的缺點(diǎn)，使輸出電壓穩(wěn)定，有利于節(jié)能和用電器正常運(yùn)行；3、因?yàn)闆]有可控硅斬波問題，所以沒有電網(wǎng)的諧波污染問題。由于調(diào)壓器的濾波作用，還可以提高配電系統(tǒng)的功率因數(shù)。


圖1是智能調(diào)壓節(jié)電器的剖視圖，其中智能驅(qū)動器的電動機(jī)[11]直接安裝在機(jī)殼[8]上，圖中與電動機(jī)[11]連接的右側(cè)電路部分是控制器。
圖2是智能調(diào)壓節(jié)電器的剖視圖，其中智能驅(qū)動器的電動機(jī)[11]通過變速裝置[26]連接到機(jī)殼[8]上，圖中與電動機(jī)[11]連接的右側(cè)電路部分是控制器。
圖3是智能調(diào)壓節(jié)電器的控制器的電路圖，其中連接了時控器[34]借以定時改變輸出電壓的閥值。
圖4是智能調(diào)壓節(jié)電器的控制器的電路圖，其中連接了調(diào)壓旋鈕[43][44]借以改變輸出電壓的閥值。
圖5是智能調(diào)壓節(jié)電器的控制器的電路圖，其中所述控制器是含有單片機(jī)[47]的控制器，所述控制器接有用戶編程面板[45]和顯示屏[46]。
具體實(shí)施方式
圖1所示為本發(fā)明提出的一種新的智能調(diào)壓節(jié)電器，所述智能調(diào)壓節(jié)電器包括線圈[1]、鐵心[2]、機(jī)殼[8]、電壓輸出端子[3]和零線端子[4](構(gòu)成節(jié)電器線圈的原級)以及電壓輸出端子[5]、碳刷[6]、調(diào)壓器轉(zhuǎn)軸[7]。轉(zhuǎn)軸[7]的兩端有與機(jī)殼[8]連接的軸承[9]，其特征是調(diào)壓器轉(zhuǎn)軸[7]的上端通過連軸節(jié)[10]與電動機(jī)[11]的轉(zhuǎn)軸相接，電動機(jī)[11]的端面法蘭盤與機(jī)殼[8]上端固定，碳刷[6]與調(diào)壓器轉(zhuǎn)軸[7]通過碳刷架[12]相連接，碳刷[6]與輸出端子[5]電相連(與零線構(gòu)成節(jié)電器線圈的次級)。所述控制器[13]與電動機(jī)[11]通過3根線相接從而構(gòu)成了所述智能驅(qū)動器。3根線分別是零線、正轉(zhuǎn)線、反轉(zhuǎn)線。此外，零線端子[4]和電壓輸出端子[5]也與所述控制器[13]的反饋端子[14][15]相接，構(gòu)成了另一特征。
所述智能調(diào)壓節(jié)電器工作原理如下當(dāng)需要使用節(jié)電器工作時，交流電壓AX將通過電壓輸出端子[3]和零線端子[4]進(jìn)入節(jié)電器線圈[1]原級，線圈[1]次級將給輸出電壓ax(若是三相輸入，則應(yīng)有3個線圈[1]和3個輸入端子[3]與3個輸出端子[5]，則是三相輸出)。輸出電壓除了供給負(fù)載FZ使用外，還作為反饋電壓信號通過反饋端子[14][15]輸入給控制器[13]。非常簡單的，反饋端子[14][15]接一只整流橋[16]，整流橋[16]的直流側(cè)并接兩只串聯(lián)的分壓電阻[17]和采樣電阻[18]。采樣電阻[18]并聯(lián)濾波電容[19]后將上端的采樣信號輸入給所述比較器1[20](這里采用同相輸入)。閥值信號由穩(wěn)壓二極管[21]給出(這里采用反相輸入)，電阻[22]是與之串聯(lián)的限流電阻。所述比較器[20]的輸出接控制電動機(jī)[11]的正轉(zhuǎn)開關(guān)[23]，以便使電動機(jī)[11]驅(qū)動所述調(diào)壓器轉(zhuǎn)軸[7]對高于給定值正差限(由閥值信號和采樣電阻進(jìn)行標(biāo)定)的輸出電壓進(jìn)行修正。如果將上述同相反相顛倒一下，就有比較器2[24]，其輸入與比較器1[20]相似(在圖3中有較詳細(xì)的描述，其中兩只采樣電阻[18]的大小是不相等的，這是為了使受控的輸出電壓有一個合理的正差負(fù)差限。如果采樣電阻[18]相等，則應(yīng)時兩只穩(wěn)壓管[21]給出的閥值有所不同以達(dá)到相同的目的。)，在此予以省略。其輸出接控制電動機(jī)[11]的反轉(zhuǎn)開關(guān)[25]，可以使電動機(jī)[11]驅(qū)動所述調(diào)壓器轉(zhuǎn)軸[7]對低于給定值負(fù)差限的輸出電壓進(jìn)行修正。顯然，當(dāng)輸入電壓改變或者負(fù)載變化時，輸出電壓將在一定的精度下不變。所述開關(guān)[23][25]也可以是雙相可控硅，此時比較器輸出提供觸發(fā)電平等等。所述兩只開關(guān)的常開觸點(diǎn)通過接線端子[50][51][52]分別串并接到電動機(jī)的配電線路中。接線端子[50][51]分別接電動機(jī)的正反線，接線端子[52]接相線同時接所述兩只開關(guān)的常開觸點(diǎn)的另一端。電動機(jī)零線端子[53]接電動機(jī)的零線。端子[52][53]并接交流電源(若電動機(jī)是直流電動機(jī)則接直流電源)。
圖2所示為本發(fā)明提出的一種新的智能調(diào)壓節(jié)電器，其特征是所述智能驅(qū)動器的電動機(jī)[11]通過變速裝置[26](虛線框中示)連接到所述調(diào)壓器轉(zhuǎn)軸上。這里的調(diào)壓器轉(zhuǎn)軸[7]的安裝有變速裝置[26]的末端傳動輪[27](這里是皮帶輪)，電動機(jī)[11]的轉(zhuǎn)軸安裝有變速裝置[26]的初端傳動輪[28](這里是皮帶輪，中間有皮帶[29]將二者聯(lián)系。電動機(jī)[11]則通過連接架[30]固定到所述調(diào)壓器的機(jī)殼[8]上。其他的內(nèi)容與圖1示的實(shí)施例1完全相同，在此不予重述。
圖3所示為本發(fā)明提出的一種新的智能調(diào)壓節(jié)電器，其特征是所述控制器[13]的時控端子[31][32][33]分別與時控器[34]的輸出端子[35][36][37]連接。所述時控器[34]是一種市售的可編程的24小時可循環(huán)的定時控制器，當(dāng)所述智能調(diào)壓節(jié)電器在不同的時間要求有不同的電壓輸出時，可以設(shè)定某一時刻開始將比較器1[20]和比較器2[24]電路中的穩(wěn)壓二極管[21]并聯(lián)上一只閥值更小的新的穩(wěn)壓二極管[38]。其方法是兩只穩(wěn)壓二極管[38]與兩只穩(wěn)壓二極管[21]正極相接，兩只穩(wěn)壓二極管[38]的兩只負(fù)極即為所述時控端子[31][32]，分別與時控器的兩只常開靜觸點(diǎn)即為所述時控器[34]的輸出端子[35][36]連接；兩只穩(wěn)壓二極管[21]的負(fù)極(共地)即為所述時控端子[33]與時控器[34]的公用常開的動觸點(diǎn)(若有兩只分開的常開動觸點(diǎn)，可以把它們連接到一起)也即所述時控器[34]的輸出端子[37]相接。當(dāng)設(shè)定的某一時刻到來時，時控器[34]常開觸點(diǎn)閉合，新的穩(wěn)壓二極管[38]代替穩(wěn)壓二極管[21]，產(chǎn)生了新的閥值，輸出電壓也將穩(wěn)定到新的水平上。
如果時控器[34]只有一對常開與常閉觸點(diǎn)共3個輸出端子，那么接線方法略有改變，其中時控端子[32]改到采樣電阻上(此時比較器2[24]的采樣電阻由兩只電阻串聯(lián)而成，時控端子[32]接在該串聯(lián)點(diǎn)上)而所述時控器的輸出端子[36]改到常閉觸點(diǎn)上。在時控器動作前該常閉觸點(diǎn)使采樣電阻較小(所述的串聯(lián)中的一只電阻)，動作后斷開的常閉觸點(diǎn)使采樣電阻值較大(所述的串聯(lián)中的兩只電阻)，同樣的實(shí)現(xiàn)了上述兩種電壓輸出的控制。本實(shí)施例的其他部分與圖1、圖2完全相同，在此不予贅述。
圖4所示為本發(fā)明提出的一種新的智能調(diào)壓節(jié)電器，其特征是所述控制器[13]設(shè)有調(diào)壓端子[41][42]，他們分別是兩只分壓電阻[17]的下端，分別接在調(diào)壓旋鈕1[43]和調(diào)壓旋鈕2[44]的各一端，而另一端則并聯(lián)地接到所述控制器[13]的‘地’上。其物理實(shí)際是把前述的兩只采樣電阻[18]分別換成調(diào)壓旋鈕1[43]和調(diào)壓旋鈕2[44]，而所述調(diào)壓旋鈕就是可變電阻或電位器。本實(shí)施例的其他部分與圖1、圖2完全相同，在此不予贅述。
圖5所示為本發(fā)明提出的一種新的智能調(diào)壓節(jié)電器，其特征是所述控制器[13]是單片機(jī)控制器，所述控制器接有用戶編程面板[45]和顯示屏[46]。前述時控器的功能可以由單片機(jī)[47]來執(zhí)行。實(shí)際上上述時控器也是裝有單片機(jī)的，取消時控器后其功能及方法可以平移到新的單片機(jī)控制中，定時改變單片機(jī)中的輸出電壓之閥值即可。不僅如此，所述比較器的功能可以極其容易的在單片機(jī)中用數(shù)字方法實(shí)現(xiàn)而只須將采樣電阻[18]獲得的電壓信號輸入給具有A/D轉(zhuǎn)換口的單片機(jī)。因而，采樣電阻[18]的上端接單片機(jī)[47]的A/D端子。上述控制電動機(jī)的兩只開關(guān)[23][25]則接受單片機(jī)OUT口控制。如果所述開關(guān)是繼電器，則單片機(jī)OUT口直接或通過三極管間接驅(qū)動繼電器線圈。在這里采用三極管間接驅(qū)動方式，OUT口1和OUT口2分別通過限流電阻[57][58]連接所述兩只三極管[48][49]的基極，而它們的集電極接線圈[55][56](可分別并聯(lián)續(xù)流二極管)、發(fā)射極接地。
本實(shí)施例設(shè)置一只編程面板[45]和一個顯示屏[46]，用戶利用編程面板[45]向單片機(jī)輸入設(shè)定的節(jié)電器輸出電壓值和工作模式(例如是否定時改變輸出電壓等)。編程面板[45]和顯示屏[46]都是能夠采購到的通用器件，它們分別按照產(chǎn)品使用說明書連接到單片機(jī)的輸入和輸出口上。
其余內(nèi)容與圖1所述的實(shí)施例一完全相同，不在重復(fù)。
上述實(shí)施例獲得了很好的效果，應(yīng)用到路燈節(jié)能工程中前后半夜合計(jì)獲得了54％的節(jié)電率。考慮到性能價(jià)格比，實(shí)施例一為最佳實(shí)施例。
權(quán)利要求1.一種智能調(diào)壓節(jié)電器，包括線圈、鐵心、機(jī)殼、電壓輸入與電壓輸出端子、碳刷，其特征是所述機(jī)殼上安裝了智能驅(qū)動器。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述智能調(diào)壓節(jié)電器，其特征是所述智能驅(qū)動器包含有電動機(jī)和與之相連的控制器。
3.據(jù)權(quán)利要求1或2所述智能調(diào)壓節(jié)電器，其特征是所述智能驅(qū)動器的電動機(jī)直接安裝在所述機(jī)殼上。
4.權(quán)利要求1或2所述智能調(diào)壓器，其特征是所述智能驅(qū)動器的電動機(jī)通過變速裝置安裝在所述機(jī)殼上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述智能調(diào)壓節(jié)電器，其特征是所述控制器的反饋端子與所述電壓輸出端子連接。
6.據(jù)權(quán)利要求2所述智能調(diào)壓節(jié)電器，其特征是所述控制器的時控端子與時控器的輸出端子連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述智能調(diào)壓節(jié)電器，其特征是所述控制器的反饋端子通過整流橋和采樣電阻與電壓比較器連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述智能調(diào)壓節(jié)電器，其特征是所述控制器的調(diào)壓端子接有接有調(diào)壓旋鈕。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述智能調(diào)壓節(jié)電器，其特征是所述控制器是單片機(jī)控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述智能調(diào)壓節(jié)電器，其特征是所述控制器接有用戶編程面板和顯示屏。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種“智能調(diào)壓節(jié)電器”，屬于電子技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域。其特征是調(diào)壓器的轉(zhuǎn)軸上安裝了智能驅(qū)動器，所述驅(qū)動器包括一只電動機(jī)和控制器。所述調(diào)壓器的電壓輸出反饋給控制器，控制器利用比較器或單片機(jī)使調(diào)壓器的電壓輸出以一定的精度穩(wěn)定在用戶設(shè)定的電壓輸出值上，而用戶可以方便地使用調(diào)壓旋鈕或單片機(jī)編程器給定所述電壓輸出值。該控制器還可以利用時控器或單片機(jī)時間控制來實(shí)現(xiàn)不同的時間使調(diào)壓器有不同的電壓輸出。這種調(diào)壓節(jié)電器可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的電壓調(diào)節(jié)，從而可以使電壓輸出不受輸入電壓變化和輸出負(fù)載變化的影響，不僅能達(dá)到最佳的調(diào)壓節(jié)電的目的，而且能使要節(jié)電的用電器保持正常工作。
文檔編號H02P13/08GK2625947SQ0324202
公開日2004年7月14日 申請日期2003年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月21日
發(fā)明者蔡禮君 申請人:蔡禮君