Отключающее устройство для электроводонагревательного прибора Советский патент 1991 года по МПК H05B1/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электротермических установках, например электрочайниках и электросамоварах.

Цель изобретения - повышение надежности работы прибора.

На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - электрическая схема устройства,

Отключающее устройство для электро- водонагревательного прибора содержит датчик 1 температуры, связанный через дифференцирующий блок 2 с первым входом блока 3 сравнения, который соединен вторым выходом с входом первого порогового элемента 4, первым выходом - с первым входом усилителя 5, а вторым входом с выходом задатчика напряжения сети 6. Выход усилителя 5 связан с блоком 7 задержек. Датчик 1 температуры через второй пороговый элемент 8 соединен с входом блока 9 управления, выход которого связан с коммутатором 10, соединенным с нагревательным элементом 11. Блок 7 задержек содержит звено 12 температурной задержки, вход которого соединен с выходом датчика 1 температуры, звено 13 временной задержки, вход которого связан с дополнительным выходом блока 9 управления, блокиратор 14, второй вход которого связан с выходом первого порогового элемента 4, первый вход - с выходами усилителя 5 и звеньев температурной 12 и временной 13 задержки, а выход - с входом блока 9 управО

о ч

о о®

ления. Задатчик б напряжения входом соединен с сетью 15, а выходом - с вторым входом блока 3 сравнения и усилителя 5. Датчик 1 температуры находится в электро- водонагревательном приборе и имеет тепловой контакт с водой и корпусом нагревательного элемента 11 в его концевой части.

Устройство работает следующим образом.

При включении в сеть электроводонаг- ревательного прибора с водой сигнал с дополнительного выхода блока 9 управления поступает на вход звена 13 временной задержки, а с его выхода сигнал через блокиратор 14 воздействует на вход блока 9 управления, который сигналом с выхода включает коммутатор 10. Питание от сети подается на нагревательный элемент 11.

С выхода датчика 1 температуры сигнал поступает на вход звена 12 температурной задержки, а с его выхода сигнал подается на вход блокиратора 14 и далее на блок 9 управления, который удерживает коммутатор 10 во включенном состоянии, а сигнал от звена 13 временной задержки на вход блокиратора 14 перестает поступать.

При нагреве воды сигнал от датчика 1 температуры через дифференцирующий блок 2 и блок 3 сравнения поступает на усилитель 5, преобразуется до необходимого уровня и поступает на вход блокиратора 14, а далее подается на вход блока 9 управления, который продолжает поддерживать во включенном состоянии коммутатор 10.

Одновременно с этим от сети 15 подается сигнал на вход задатчика 6 напряжения, а с его выхода на второй вход блока 3 сравнения и на второй вход усилителя 5 подается опорное напряжение, которое пропорционально напряжению сети и находится в противофазе с сигналом от дифференцирующего блока 2.

Уровень выходного сигнала усилителя 5 регулируется задатчиком б напряжения.

При нагреве, когда в приборе есть вода, опорное напряжение больше, чем сигнал от дифференцирующего блока 2. В результате на входе первого порогового элемента 4 отсутствует сигнал, обеспечивая его закрытое состояние и отсутствие на выходе сигнала.

В процессе нагрева воды сигнал, подаваемый с выхода датчика 1 температуры на вход звена 12 температурной задержки, уменьшается, в результате при 80-85°С выходной сигнал блока 12 температурной задержки становится недостаточным для открывания блокиратора 14. Последний остается открытым только за счет сигнала от усилителя 5.

При закипании происходит термостати- рование воды, сигнал отдатчика 1 температуры становится постоянным, с выхода дифференцирующего блока 2 перестает поступать сигнал через блок 3 сравнения, уси- литель 5, блокиратор 14 на блок 9 управления и последний отключает коммутатор 10.

При включении в сеть электроводонаг0 ревйтельного прибора без воды сигнал с второго выхода блока 9 управления поступает на вход звена 13 временной задержки, а с его выхода сигнал через блокиратор 14 воздействует на вход блока 9 управления,

5 который сигналом с первого выхода включает коммутатор 10. Питание от сети подается на нагревательный элемент 11, который начинает нагреваться.

С выхода датчика 1 температуры сигнал

0 поступает на вход звена 12 температурной задержки, а с его выхода подается на второй вход блокиратора 14 и далее на блок 9 управления, который удерживает коммутатор

10во включенном состоянии.

5При нагреве нагревательного элемента

11сигнал от датчика 1 температуры через дифференцирующий блок 2 поступает на первый вход звена 1 сравнения. При одном и том же напряжении сети сигнал от диффе0 ренцирующего блока 2 при отсутствии воды в приборе всегда больше сигнала, который имеет место при наличии воды в приборе, и больше опорного напряжения, поступающего н.. второй вход блока 3 сравнения от

5 задатчика 6 напряжения. Поэтому,с одной стороны, с второго выхода блока 3 сравнения через усилитель 5 сигнал поступает на второй вход блокиратора 14, ас другой сто- роны,сигнал с первого входа блока 3 срав0 нения подается на вход первого порогового элемента 4, последний открывается и подает сигнал на вход блокиратора 14, что нейтрализует сигналы, приходящие на вход блокиратора 14. В результате на входусили5 теля 8 поступает сигнал на отключение коммутатора 10. Нагревательный элемент 11 обесточивается.

При случайном повторном включении в сеть электроводонагревательного прибора

0 без воды, когда температура корпуса нагревательного элемента 11 превышает максимально возможную температуру кипения воды, сигнал от датчика 1 температуры включает второй пороговый элемент 8, его

5 выходной сиг нал воздействует на блок 9 управления, который отключает коммутатор 10 и удерживает в дальнейшем его в отключенном состоянии независимо от дальнейшего уменьшения температуры нагревательного элемента 11.

Отключающее устройство для олектро- водонагревательного прибора может быть выполнено, например, как это показано на фиг.2. В электрической схеме датчик 1 температуры представляет собой терморези- стор 16,

Дифференцирующий блок 2 состоит из резисторов 17 и 18, конденсаторов 19-21, диодов 22 и 23.

Блок 3 сравнения выполнен на резисто- ре 24, диодах 25 и 26. Первый пороговый элемент 4 содержит резистор 27 и транзистор 28.

Усилитель 5 состоит из транзисторов 29 и 30, диодов 31 и 32, резистора 33. Задат- чик 6 содержит резисторы 34-36, конденсатор 37.

Блок 7 задержки включает в себя звено 12 температурной задержки, состоящее из резисторов 38 и 39, звено 13 временной задержки, состоящее из резисторов 40-42, конденсаторов 43-45, транзистора 46, диода 47, блокиратор 14,состоящий из резисторов 48 и 49 и транзистора 50.

Втооой поооговый элемент 8 содержит резисторы 51-55, транзистор 56.

Блок 9 управления состоит из резисторов 57-68, конденсаторов 69-72, диодов 73-78, транзисторов 79-82, индикатора 83 и кнопки 84.

Коммутатор 10 состоит из тиристоров 85 и 86.

Нагревательный элемент 11 представлен на схеме резистором 87.

Сеть показана выводами 88 и 89.

Датчик 1 температуры связан с дифференцирующим блоком 2, звеном 12 температурной задержки и вторым пороговым элементом 8 выводом 90. Дифференцирующий блок 2 связан с блоком 3 сравнения выводом 91. Усилитель 5 соединен с блоком 3 сравнения выводом 92, с задатчиком 6 опорного напряжения - выводом 93, со эвеном 12 температурной задержки и первым пороговым элементом 4 - выводом 94. Блок 9 управления связан с блокиратором 14 и вторым пороговым элементом 8 выводом 95, а с коммутатором 10 - выводами 96 и 97, с блоком 13 временной задержки - выводом 98. Коммутатор 10 связан с нагревательным элементом 11 общим проводом 99.

При подключении к сети 15 выводов 88 и 89, когда в электроводонагревательном приборе есть вода, с помощью кнопки 84 отпирается тиристор 85, элементы 57-84 формируют импульсы, запускающие тиристоры 85 и 86. Коммутатор 10 открывается и подсоединяет нагревательный элемент 11 и всю электрическую схему к питающей сети 15. Вода в электроводонагревательном прибор начинает нагревался Одновременно конденсатор 19 заряжается По мере прг- гревз воды повышается температура датчика 1 и напряжение на конденсаторе 20 начинает уменьшаться. При этом разрядный ток конденсатора 19 поступает на базу транзистора 30 через резистор 24. На эмиттере транзистора 30 устанавливается напряжение, пропорциональное напряжению сети 15, с помощью элементов 34 -37 и соответственно на базе - напряжение, пропорциональное напряжению сети. Коллекторный ток транзистора 30 является базовым током транзистора 50, этот ток стабилизируется элементами 30-34 во всем диапазоне токов резистора 24, зависящих от напряжения сети, количества нагреваемой жидкости и других внешних факторов. Транзистор 50 открыт также током резистора 40, обеспечивая необходимую задержку по времени до появления коллекторного тока транзистора 30, и током резистора 38 до датчика, что обеспечивает необходимую задержку по температуре. Открытый транзистор 50 шунтирует прохождение отключающего сигнала по выводу 95. Напряжение на резисторе 24, вызываемое разрядным током конденсатора 19, мало, диод 26 закрыт и транзистор 28 первого порогового элемента 4 заперт, а блок 7 задержки шунтирует вывод 95, обеспечивая процесс нагрева воды до закипания.

При закипании воды термостатирова- ние датчика 1 приводит к прекращению разряда конденсатора 19, базовый ток транзистора 30 снижается и вызывает уменьшение его коллекторного тока. Транзистор 50 закрывается, обеспечивая полное запирание транзистора 30 с помощью диода 32 усилителя 5 и отпирание транзистора 81 блока 9 управления. Выработка блоком 9 управления импульсов, отпирающих коммутатор 10, прекращается. Коммутатор отключает нагревательный элемент 11 и всю электрическую схему от сети 15.

При включении электроводонагрева- тельного прибора без воды температура датчика 1 начинает нарастать с большей скоростью, чем при наличии воды. Напряжение на резисторе 24 оказывается достаточным для открывания диода 26 и транзистора 28 первого порогового элемента 4, который шунтирует базу транзистора 50, обеспечивая команду блока 9 управления на прекращение выработки отпирающих коммутатор 10 импульсов. Нагревательный элемент 11 и вся схема отключаются от сети 15.

При повторном включении в сеть 15 электроводонагревательного прибора без

воды, когда температура корпуса нагревательного элемента 11, а следовательно, и датчика 1 превышает температуру кипения воды, отсутствует ток базы транзистора 56 второго порогового элемента 8. Транзистор 56 закрыт и обеспечивает появление базового тока транзистора 81 на выводе 95. Блок 9 управления отпирающие коммутатор 10 импульсы не вырабатывает и нагревательный элемент 11 не подсоединяется к сети 15.

Экспериментальные исследования устройства с электрочайником показали, что устройство обеспечивает повышенную надежность при эксплуатации и позволяет за счет этого исключить повторное включение в сеть предварительно разогретого нагревательного элемента. .

Формула изобретения -

Отключающее устройство для электро- водонагревательного прибора, содержащее датчик температуры, связанный выходом с входом дифференцирующего блока, первый пороговый элемент и блок задержек, выход которого подключен к блоку управления, соединенному выходом с входом коммутатора нагревательного элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы прибора, в устройство введены блок сравнения, усилитель, второй пороговый элемент и за датчик напряжения сети, а блок задержек содержит блокиратор и звенья температурной и временной задержек, выходы которых подключены к первому входу блокиратора, выход которого служит выходом блока задержек, выход датчика температуры дополнительно соединен с входом звена температурной задержки и через второй пороговый элемент - с входом блока управления, дополнительный выход которого соединен с входом звена временной задержки, выход дифференцирующего блока подключен к первому входу блока сравнения, первый выход которого через усилитель соединен с первым входом блокиратора, связанного вторым входом через- первый пороговый элемент с вторым выходом блока сравнения, к второму входу которого и управляющему входу усилителя подключен выход эадатчика напряжения сети.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства. Устройство содержит датчик температуры, связанный через дифференцирующий блок, первый пороговый элемент и звено задержки, которое состоит из блока температурной задержки, блока временной задержки и блокиратора, с блоком управления, с коммутатором, сое-, диненным с нагревательным элементом. Между выходом датчика температуры и входом блока управления дополнительно включен второй пороговый элемент, выход дифференцирующего блока соединен с первым входом введенного звена сравнения, первый выход которого связан с входом первого порогового элемента, а второй выход-с первым входом введенного усилителя, выходы усилителя, блока температурной задержки и блока временной задержки связаны с вторым входом блокиратора, выход которого связан с входом блока управления. Дополнительно введен задатчик опорного напряжения, связанный с сетью звеном сравнения и усилителем, а блок управления соединен с блоком временной задержки. 2 ил.