具節電調溫控制器的設計方案

電熨斗、電熱水器及電烙鐵等電熱器具，在處于穩定高溫狀態時，若斷續供電，它們的溫度不會下降太多影響使用，但日積月累卻能節約許多電能。如果再加上依據需要能對溫度進行調節，節電效果就更為明顯了。
節電調溫兩用器就是為達到上述目的而設計的，它具有結構簡單、體積小、價格低、使用方便和節電效果顯著等特點，現介紹如下。
1.電路工作原理
節電調溫兩用器的電路，如圖１所示，它是由電容降壓穩壓電源電路和占空比可調的時基電路所組成。

圖１
在圖中，電容C1、二極管D1、穩壓二極管DW和電解電容C2，組成電容降壓穩壓電路，輸出12V穩定的直流電壓。
IC為時基集成電路，與電阻R2、R3、電位器W和電容C3，組成占空比可調的自激多諧振蕩器。其中二極管D2為充電引導管，二極管D3則是放電引導管，當電位器W活動臂滑向最右端時，占空系數Dy為：
Dymax=t充/T
=(1kΩ+10MΩ)/〔(10MΩ+1kΩ)+1kΩ〕
≈99.99%
當電位器W活動臂滑向最左端時，占空系數為：
Dymin=t充/T
=1kΩ/〔1kΩ+(10MΩ+1KΩ)〕≈0.01%
而振蕩周期T=0.693(10MΩ+2kΩ)×0.01×10-6是常數，不受電位器活動臂位置的影響。換句話說，調節占空比時，其振蕩器的輸出頻率不變，保證了振蕩器穩定的工作。
這樣，在電源接通后，電源通過電阻R2、二極管D2和電位器W的左半部分，向電容C3充電，由于C3尚來不及充電，故IC的②腳處于低電位，導致IC輸出端③腳為高電平，使雙向可控硅SCK被觸發導通，插座CZ上有交流電壓輸出。
當電容C3兩端電壓上升到電源電壓的2/3時，IC被復位，即②腳呈高電位，③腳變低電平，雙向可控硅SCK的控制極因失去觸發電壓而阻斷，電源插座CZ斷電。這時IC內部的放電管導通，電容C3上的充電電荷經電位器W的右半部分和二極管D3、電阻R3由⑦腳向地泄放，當C3上的電壓低于電源電壓的1/3時，IC又復位，③腳又呈高電平，雙向可控硅SCK導通，電源插座CZ供電，電容器C3再次充電，電路工作周而復始。所以，改變電位器W活動臂的位置，即改變控制電路的占空比，這樣就可改變電熱器具供電間歇時間。就電路中所示的元件阻值，該電路的占空比在0.01%～99.99%之間連續可調。
使用時，將電熨斗、電熱水器、電烙鐵等電熱器具，插入插座CZ中，將電位器W活動臂滑到最右端，使占空比大于99%，開始接通電源。待電熱器具達到穩定的高溫時，將電位器W的活動臂向左滑動，使占空比減小，這樣就可以做到既節約用電，又保證電熱器具溫度不下降。但電位器W活動臂不能向左滑動過多，若左移過多，占空比便過小，也就是間歇停電時間增長，會使電熱器具溫度下降，一般左移占空比不低于80%，電熱器具就會保持恒定的高溫。為了使用時調節電位器方便，可在盒面上刻出左移(即左旋)節電標記。
當左旋電位器W，使占空比小于80%時，就起調溫作用了，如果電源插座上接的是電飯煲，待飯煮熟后，大幅度地左旋電位器，使占空比減小(即停電間歇時間增長，供電時間減少)，即節約用電、飯不會糊底，又可長時間使飯保溫，這在寒冷的北方更有實用意義。所以，它又是個溫度調節器，具有良好的調溫作用。
2.元件選擇
節電調溫兩用器的印刷電路，如圖２所示。
圖中，IC為時基集成電路，可選用進口的NE555或國產的SL555，5G1555型時基集成電路。
SCK為雙向可控硅，在選用時，工作電壓不低于600V，電流依據所接負載功率選定，一般在3～5A，如3CT3、3CT5或進口塑封帶散熱片式。

圖２
D1～D4為半導體二極管，可選塑封式整流二極管，如1N4001或1N4004，價格便宜，體積也小。
DW為穩壓二極管，可選用2CW19-21。
LED為發光二極管，用于插座CZ輸出指示，可選任意型。
R 30Ω、1W R1 500kΩ～1MΩ
R2、R3 1kΩ R4 200kΩ
W 10MΩ電位器 C1 0.47μF 450V
C2 220μF～470μF 450V
C3 10μF C4 0.01μF
由于電路采用電容降壓穩壓電源，工作時元件是帶電的，安裝時應做好絕緣，尤其是電位器的旋軸與旋鈕，必須要進行良好的絕緣。