给暖风机加装温控节能控制器
PTC暖风机（以下简称暖风机）是一种高效、安全的取暖器具，由于它采用了半导体发热元件、大面积散热装置和风扇，将所发热量迅速地向空间扩散和辐射，因此，它有极高的传热效率。同时，由于它发出的暖风较为柔和，没有像电炉丝、红外线灯（管）那样的强烈辐射，因此，即使让其长时间对毛巾、浴巾或衣物等直接烘烤，也不会着火起燃。
更因有些暖风机还设有过热保护，使其发热温度不会超出室温60qC，这更保障了使用的可靠和安全。此外，它尚具有无氧耗、无光照、无危害性辐射等优点，深受用户欢迎。
但是，在使用中也发现了它的缺陷，例如：绝大部分暖风机没有温控装置，常易过度升温，近期部分产品增装了“可复性温控器”，它类似“电烫斗”那样可进行手动设置，但试用中发现其起控点约在15。C以上，且温控精度和定控点的重复性很差，这就使其只能附合升温面积甚小，且室温必须升至15~200C以上的浴室内应用，若作为卧室取暖，则因面积较大，在寒冬暖风机即使整夜开着，也不能将室温升到15℃以上，此时就无法控温。因此，这样的控温方法，就不能适应不同环境和使用要求。例如：这类暖风机若用于卧室夜间的取暖．由于睡觉时根本不需这样的高温，若整夜开着，显然会增加使用费用并造成电能的浪费。笔者为此曾进行过试验，发现睡觉时的室温若低于5℃，露于被外的头部就寒冷难忍，若室温能升至7、8℃，就可安稳地入睡。据此，为节省电耗，本人从实需出发，赶制了一只能符合取暖器升温和卧室降温特性，可根据不同需求调节的高效、节能特殊自动控制器，以此，不仅至少可节电一半以上，避免了睡觉后因怕暖风机一直开着的不安．同时，这种自动间歇开闭暖风机的方法，也有利于延长暖风机的使用寿命。
本控制器具有以下性能：
1．根据卧室对温升的需求，能实现从较低温度起控的性能，避免过度升温对电能的浪费。
2．根据室温在暖风机开机后能迅速升高，而关机后因门窗紧闭，保温时间较长的实况，让暖风机在整夜按照开1停1—3的比例间歇工作，仅此节电即达1/2—2/3以上。这如同夏季为节电，将空调起开气温和开后温控点都提高一样，从而可大大降低电耗，达到节电效果。
一、电路原理
本控制器的电原理图详见附图，它由三部分组成：
（一）供电电路：采用最简单的全波整流和稳压电路组成，它包括3~5W的电源变压器Bl、全波整流器D1～D4(1N4003)、三端稳压器ICl(7812)和滤波电容C1—2、防反压二极管D5等组成。
（二）温控兼定时电路：它采用一只价廉的556定时器IC，将其一半IC2a用作开、关暖风机的定时控制，另一半IC2b则用作超温自控。
1．开、关机自控IC2a，是利用555“高触发端”触发的定时电路。当其6脚电位高于2/3VCC时，5脚就输出低电位，由此，将电路中充、放电阻容元件：W1、R3、W2、R4和C3—C5按定时长度的要求选定，使用中只需调整W1，即可根据卧室保温状况，将开、关机的时间比例，从1比1～3间均匀改变；调整W2可改变暖风机开机的时间长度；改变K2所接的不同容量的电容，则可改变开、关机定时周期的不同时长。笔者根据1.8kW暖风机开机后升温和卧室保温情况，确定为每开机约20分钟左右，就关机30、45和60分钟三档。制作中只要改变电容容量，定时时长即可相应改变。
2．IC2b是运用555电路“低触发端”设计的“超温自动控制器”。设计中将其12脚电位由R1和R2分压，使之2/3Vcc，以此将该电路的高触发端触发，使9脚在常态时一直保持输出低电位的状态，另在8脚对地端加装一只负温度系数热敏电阻RT，当调整W3，使W3+R8≥2RT，使RT的分压≤1/3Vcc时，电路即可翻转，9脚随之输出高电位，并以此驱动后级电路，使暖风机关机。由于RT是随室温呈负系数变化的，因此，只要按试验时确定的旋转电位器角度，在开机时预定W3的角度，暖风机就可按预定的室温控制值自动关闭，至降温后RT阻值升高时复位。C7则用以稳定分压值，防止室温在起控临界值波动时造成电路抖动：
㈢驱动和输出电路：它主要包括由V1、V2、J1和暖风机电源插座以及外围电路等组成。
从IC2a脚5的输出状况可知，当该电路在充电状态时，该脚输出正电位，放电时输出为零，因充电电阻必然大于放电电阻，造成该脚输出正电位的时长，也必然大于零电位的时长，若用此输出状态直接驱动V2，则必然造成开机时间长于关机时间的状态，无法实现预定设计要求，因此，为便于取材和降低成本，笔者采用加一级反相器V1的做法，以此，不仅将开机时间长，关机短的状态颠倒了过来。同时，也将IC2b在超温时，9脚输出高电位的状态，也经V1反相后，实现了超温关机的合理状态。
V2是一只高输入阻抗的VMOS功率管，它除了V1截止时，使其饱和导通，继电器Jl吸合，用以接通暖风机电源插座外，另一重要作用就是兼作稳定暖风机开机时间，防止温控器在受控值附近波动时，不会使J1频繁动作的作用。从图中可见：当V1截止时，电源经R9、D7至V2栅极后，分成两路，其一路立即使V2饱和导通，另一路则经Rl0向C9充电，由于V1的截止时间有数分钟之多，因此足可使C9充到接近Vcc值，之后，当V1再次饱和导通时，C9储存的电压即可继续维持V2的导通，并利用继电器J1吸合时需要达到的额定功率，而维持吸合功率约为额定功率1/5的特点，虽C9电压会不断降低，但按图例数值，却仍可维持J1吸合约6分钟左右。这样，既补充了原开、关机自控电路定时时间的不足，同时，因室温达到温控点后，仍能让暖风机继续升温，这就可使温度进一步超过起控点，更有效的防止了温控器在温控点附近波动时会造成Jl的频繁抖动。
图中D7为隔离管，以阻止C9被V1泄流；R12、C10为消除J1触点火花的灭弧电路；R13和LED1显示电源插座的通电状态。D6用于限制IC2b只能在9脚输出高电位时起优先关机的作用，在其常态输出零电位时，不会造成对IC2a第5脚输出正电位时的分流，而影响自控电路的工作。
全电路可安装在一块约6x8平方厘米的实验电路板上，556电路可先装一个IC插座，在总装完成时再插入IC；二极管除D6～7可用1N4148外，其他均可用1N4001~7任一型号；电位器除W2用固定在印板上的微型电位器外，其他则建议采用×型的大、中型品种，以提高精度，便于在机壳上安装和调节；继电器J1应能承受220V、10A的负载功率，笔者采用了OMRON品牌，类似国产JQX-13F系列的42型品种，使用时将其四组触点并联，即可带动20A的负载；V2用任何电流大于0.5A，耐压50V以上的N沟道、低内阻、高互导的VMOS功率管；RT采用灵敏度较高的负温度系数片状电阻，笔者就采用早年装锗管推挽功放级时所用的热敏电阻。为提高其感应灵敏性，可采用多个小阻值热敏电阻串联，并将其均布至绝缘机箱的外壳或通风口处，再用导线焊接至电路板上：
C3~C5应挑选漏电极小的库存期较短的高品质电解电容。
调试次序和方法如下：
1．确定开、关机定时时间：为避免其它电路对调试的干扰，应将R6、C9焊开，并根据调试实践，应注意两点：
①由于V2尚能在关机定时时间结束后，仍可由C9放电继续维持J1吸合6分钟左右，因此在调试该定时时间时，应将预定开暖风机的时间减去这6分钟。如：预定暖风机应开机20分钟，则在调试5脚输出零电位的时间长短时，就只须调试成14分钟即可，若欲设计成每次开暖风机30分钟，则调试时调成24分钟就行。
②由于该控制器在每次刚开机时，充电是由OV起始，至略高于2/3VCC时电路翻转，而此后从第二个周期开始，则充电将从略低于l/3Vcc起充，至略高于2/3Vcc为止，其充电时间比首次要少约1/3。因实际工作时，只有开启电源后的第一次充电是由零伏起充外，其他都在第二个周期后起充，因此，调试时也必须以第二次后的定时时间为准。
具体调试方法如下：打开电源，从观看到LED1第二次闪亮时开始，记下其准确时间，然后等候其熄灭，同样记下此时的时间，将这两个时间相减，即为该定时器可控制的开机时间，随后继续观测，再记下LED1从熄灭至下次闪亮时的时间，两者相减，也就算出了暖风机关机的实际时长。并用调整W1、W2反复调试，直至将这两个定时时间的比例调到符合预定要求为止。然后再拨动K2．将改接C3—C5后的不同定时时间的电容值逐一调试出来。为了将这三档定时时间大致调到30、45、60分钟左右的预定时间，图中C3～C5均可采用几个不同容量的电容并联调定。
图例数值即为调试出的关机时间约为上述三个数值的电容值。按图例阻容值调出的每次开机实际时间，则分别在20—30分之间。
2．调整V2栅极回路的延时时间：
关机后将C9焊上，再重复上述1．项的相同调试方法，为节省时间，可将K2拨至电容值最小的档次上，然后将接上C9后的开机定时时间值和未接C9时的定时值比较，看其定时时间的增加值是否在6～10分钟之间，若不足则增加C9容量，反之则减少容量，按图例C9数值，约可延时6分钟左右。由于该延时数值不论K2的换档和W1、W2的数值变化状态如何，均不会受到影响，因此，只须调一次即可。
3．调整温控值：为准确判断温控时J1的吸放情况，调试各温控值时，应将曾焊开的R6焊上，并再次将C9和R5暂时焊开。然后，在面积较小的储藏室或卫生间内，用本控制器将暖风机开启，同时用测温设备如：电子钟、电子万年历等所附温度表进行观测，当室温达到理想中的预设最低值（例如4℃），缓慢调整W3．当调至LED1刚熄灭时，记下电位器旋纽在面板上的角度或在面板上刻一记号，随后将W3向减小阻值方向旋到最小值，此时LED1又重复闪亮，接着继续开启暖风机；当室温升至预设最高值如：12C，将W3向增阻方向缓慢旋动，至LED1刚熄灭时，再次记下电位器的角度，然后，将12C和4℃这两个位置之间，采用内插法分成五等分，则面板上该电位器的定温值，就可依次大致定为4、6、8、10、12C五档。在进行这项工作时，为避免热敏电阻的惰性．除应注意室温变化不应过快外，尚应让定时器中的热敏电阻适当的通风，充分感知当时室温的变化。调试结束后，将暂焊开的C9、R5复原。
本电路经过两个多月的试用，节电效果十分明显。同时在实用中发现：所试用的暖风机若有两档不同功率，则升温时若开启大功率档，则由于升温较快，在温控电路的控温下，其实际的耗电功率，反而比开低功率档升温时所耗电的功率小得多，因此笔者建议：在寒冬开机时还是采用高功率升温较好。
本电路的设计构思和实用电路，尚可广泛用于太阳能热水器的升温控制（将热敏电阻加绝缘套管引接至水箱中，插座改为插接电热器，将W3阻值减小后，使温控值调至60qC即可）以及温室、花房、各类饲养场或热带鱼箱等的定温或升温控制电路中。
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