Отключающее устройство для электроводонагревательного прибора

( 9) ся)л Н 05 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ венныи инстии В.М.Сланов ,25-220, Пасо СССР1985,ЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛ ГРЕВАТЕЛЬНОГО ПРИ ТКЛ ЮЧАЮ ТРО ВОДО(57) Изобретение ке, Цель изобре ности работы содержит датчи через дифферен роговый элемен электротехнишение надежУстройство ы, связанный ок, первый поржки, которое ОтнОСитСя к ения - повы уСтройетва, температур ирующий бл и звено заде ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Электрочайник Э 4 Т 2порт, Ярцево, 1986.Авторское свидетельств1 Ф 1141592, кл, Н 05 В 1/02 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 электроводонагревательного 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 -состоит из блока температурнои задержки, блока временной задержки и блокиратора, с блочном 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. с выходом эадатчика 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 управ 1686708ления, Задатчик б напряжения входом соединен с сетью 15, а выходом - с вторым входом блока 3 сравнения и усилителя 5. Датчик 1 температуры находится в электроводонагревательном приборе и имеет тепловой контакт с водой и корпусом нагревательного элемента 11 в его концевой части,Устройство работает следующим образом.При включении в сеть электроводонагревательного 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 б 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 дифференцйрующего 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. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При закипании происходит термостатирование воды, сигнал от датчика 1 температуры становится постоянным, с выхода дифференцирующего блока 2 перестает поступать сигнал через блок 3 сравнения, усилитель 5, блокиратор 14 на блок 9 управления и последний отключает комму.татор 10,При включении в сеть электроводонагревательного 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, 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 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 10 во включенном состоянии.При нагреве нагревательного элемента 11 сигнал от датчика 1 температуры через дифференцирующий блок 2 поступает на первый вход звена 1 сравнения, При одном и том же нап ряжении сети сигнал от дифференцирующего 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 задатчика б напряжения, Поэтому,с одной стороны, с второго выхода блока 3 сравнения через усилитель 5 сигнал поступает на второй вход блокиратора 14, а.с другой стороны, сигнал с первого входа блока 3 сравнения 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 входусилителя 8 поступает сигнал на отключение коммутатора 10, Нагревательный элемент 11 обесточивается,При случайном повторном включении в сеть электроводонагревательного прибора 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 выходной сигнал воздействует на блок 9 упра влен ия, который откл ючает коммутатор 10 и удерживает в дальнейшем его в отключенном состоянии независимо от дальнейшего уменьшения температуры нагревательного элемента 11.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Отключающее устройство для электроводонагревательного прибора может бытьвыполнено, например, как зто показано нафиг.2. В электрической схеме датчик 1 температуры представляет собой терморезистор 16,Дифференцирующий блок 2 состоит изрезисторов 17 и 18, конденсаторов 19 - 21,диодов 22 и 23,Блок 3 сравнения выполнен на резисторе 24, диодах 25 и 26. Первый пороговыйэлемент 4 содержит резистор 27 и транзистор 28.Усилитель 5 состоит из транзисторов 29и 30, диодов 31 и 32, резистора ЗЗ. Задатчик 6 содержит резисторы 34 - 36, конденсатор 37.Блок 7 задержки включает в себя звено12 температурной задержки, состоящее иэрезисторов 38 и 39, звено 13 временнойзадержки, 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 содержитрезисторы 51 - 55, транзистор 56.Блок 9 управления состоит из резисторов 57-68, конденсаторов 69-72, диодов73 - 78, транзисторов 79 - 82, индикатора 83 икнопки 84.Коммутатор 10 состоит из тиристоров 85и 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 пороговымэлементом 8 выводом 90, Дифференцирующий блок 2 связан с блоком 3 сравнениявыводом 91, Усилитель 5 соединен с блоком3 сравнения выводом 92, с задатчиком 6опорного напряжения - выводом 93, со звеном 12 температурной задержки и первымпороговым элементом 4 - выводом 94. Блок9 управления связан с блокиратором 14 ивторым пороговым элементом 8 выводом95, а с коммутатором 10 - выводами 96 и 97,с блоком 13 временной задержки - выводом98. Коммутатор 10 связан с нагревательнымэлементом 11 общим проводом 99,При подключении к сети 15 выводов 88и 89, когда в электроводонагревательномприборе есть вода, с помощью кнопки 84отпирается тиристор 85, элементы 57 - 84формируют импульсы, запускающие тиристоры 85 и 86. Коммутатор 10 открывается иподсоединяет нагревательный элемент 11 ивсю электрическую схему к питающей сети15. Вода в электроводонагревательном приборе начинает нагреваться, Рдновременнг конденсатор 19 заряжается. По мере прогрева 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 напряжениюсети 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 80 - 85"С 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 термостатирование 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 электроводонагревательного прибора без воды температурадатчика 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 коммутатоо 10 импульсов. Нагревательный элемент 11 и вся схема отключаются от сети 15. При повторном включении в сеть 15электроводонагревательного прибора безводы, 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 эа счет этого исключить повторное включение в сеть предварительно разогретого нагревательного элемента,Формула изобретения Отключающее устройство для электроводонагревательного 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, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности работы прибора, в устройство введены 5 блок сравнения, усилитель, второй пороговый элемент и задатчик напряжения сети, а блок задержек содержит блокиратор и звенья температурной и временной задержек, выходы которых подключены к первому 10 входу блокиратора, выход которого служитвыходом блока задержек, выход датчика температуры дополнительно соединен с входом звена температурной задержки и через второй пороговый элемент - с входом 15 блока управления, дополнительный выходкоторого соединен с входом звена временной задержки, выход дифференцирующего блока подключен к первому входу блока сравнения, первый выход которого через 20 усилитель соединен с первым входом блокиратора, связанного вторым входом черезпервый пороговый элемент с вторым выходом блока сравнения, к второму входу которого и управляющему входу усилителя 25 подключен выход эадатчика напряжениясети.168 б 708 Ъ 1 гСл Корректор цова енк дактор Тираж Поенного комитета по изобретениям13035, Москва, Ж, Раушская наб.,КНТ СССР бинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 енно-издательск роиз кэз 3611ВНИИПИ итель О. ТурпаМ.Моргентал дписноеи открытия