电熨斗是针织行业应用的一种数量多、耗电大的工具。长期以来,对电熨斗是用人工调节温度的。由于工作速度和产品种类的不同以及供电电压的变化,温度极不稳定,影响产品的质量和工作效率。在党的“鼓足干劲,力争上游,多快好省地建设社会主义”总路线的指引下,我厂职工利用副次品元件,试制成功结构简单、制作方便、造价低廉的可控硅自动恒温控制器。它的最高控制温度为300℃,熨斗温度变化1℃即可动作,控制熨斗表面温度波动不超过±3℃。投产以来,不仅保证了熨烫质量,消灭了产品被熨黄的现象;而且由于将温度控制在最低点上,还节约了用电(约为百分之二十),也减轻了劳动强度,提高了工效。目前,它已在上海针织、羊毛衫、服装、洗染等行业中推广应用。
构造及工作原理
为了实现自动恒温控制,对控制器要求:一、当电熨斗温度偏离给定值时,测出温度偏差信号,用电量表示出;二、根据温度偏差信号的大小,控制流过电熨斗中的电流,使温度偏差得到补偿。我们是用接有差分放大器的感温电桥和由可控硅交流调压电路来达到以上要求的。电熨斗作为负载。此外还有温度指示电路。整个控制器电原理图如图①所示。

测量温度偏差的感温电桥由R\(_{3}\)、W1、R\(_{4}\)、R9、R\(_{1}\)0构成。其中R3是由纯镍丝制成的感温元件,装在熨斗内。它的阻值随温度升高而增大(0℃时为40欧,300℃时为124.8欧,烫衣工艺代表性温度150℃时为74.2欧)。取纯镍丝作感温元件,是因为它造价低、耐高温(300℃)、耐震、敏感,又可制成各种形状。电位器W\(_{1}\)与电阻R4保证了电熨斗的给定温度(需要控制的温度)。由图①中可看出:当电熨斗实际温度与给定温度相等时,R\(_{3}\)与W1上半部阻值之和将等于R\(_{4}\)与W1下半部阻值之和,这时电桥平衡,A、B电位相等,无输出;当熨斗实际温度和给定温度不同时,破坏电桥平衡,使A、B两点电位不等。采用感温电桥形式取得温度偏差信号,是由于电桥结构简单,调节方便。
BG\(_{1}\)、BG2、R\(_{6}\)-R8组成了放大温度偏差信号的差分放大器。这种放大电路受环境温度及电源电压波动影响较小,可提高控温精确度。放大器由C点输出,送至可控硅触发回路。
可控硅主回路由两只可控硅3CT\(_{1}\)、3CT2反并联接成交流调压电路。触发回路是由BT、BG\(_{3}\)、R5、C\(_{1}\)、W2、R\(_{11}\)、D5等组成的单结晶体管脉冲发生器。当自动、手控开关置于“手控”位置时,改变电位器W\(_{2}\)的阻值,便可使C1充电时间改变,达到移相或使其停振的目的。当开关置于“自动”位置时,变阻管BG\(_{3}\)起着W2的作用。以上是电路的组成部分。
整个电路的自动控温过程是:一、当熨斗实际温度等于给定温度时,A、B两点电位相等。这时BG\(_{1}\)、BG2虽处于正偏状态,但由于通过R\(_{3}\)的耦合反馈作用,Icl、I\(_{c2}\)均较小,R6上的压降约为1.1伏,使C点电位正于BG\(_{3}\)发射极电位(BG3发射极受DW\(_{3}\)5伏箝位电压的作用),BG3处截止状态,C\(_{1}\)没有充电电流,单结晶体管BT无脉冲输出。因此可控硅处于关断状态,电熨斗中没有电流流过。二、当熨斗温度比给定温度低时,电桥的平衡破坏,A点电位高于B点,使差分放大器BG1管的集电极电流I\(_{c1}\)增加,R6上压降增加,C点电位下降。当R\(_{6}\)上压降增加到箝位电压5伏加上BG3正向导通电压0.7伏左右时,BG\(_{3}\)转为正偏而导通。BG3集电极电流对C\(_{1}\)充电。使BT开始工作,产生触发脉冲去触发可控硅。这样熨斗中就有电流流过,温度上升。显然,电熨斗的温度比给定温度低得越多,A点电位比B点电位高得就越多,C点电位降低得就越厉害,BG3集电极电流就越大,C\(_{1}\)充电时间就越短,因而BT第一个脉冲的相位也就越前移,使可控硅导通角也越大。这就达到了温差越大,输入电熨斗的功率也越大的目的。当电熨斗温度逐渐上升接近给定值时,R3阻值也逐渐增大,感温电桥渐近平衡,出现与上述相反的过程,可控硅导通角逐渐减小以至关断。关断后电熨斗温度下降,R\(_{3}\)阻值也下降,下降到低于给定值时上述过程又重新开始。这样的过程周而复始,便可达到连续恒温控制的目的。
下面再介绍一下温度指示电路。它由电流表MA及R\(_{14}\)、R15、D\(_{8}\)组成。MA为满刻度10毫安的直流电流表,D8用作为0.7伏左右的电源(选正向压降较稳定的管子)。当给定温度下限已定,R\(_{3}\)为40欧时(相当于0℃),流过R3、R\(_{4}\)、W1的电流约为35毫安,调整R\(_{14}\)使流过它的电流也为35毫安,则MA中因受到两个大小相等、方向相反的电流的作用,指示为零。熨斗加热后,R3阻值增加,流过R\(_{3}\)臂电流减小,而R14中电流不变,这样MA中便有正向电流流过,其大小与R\(_{3}\)阻值成一定关系,从而把温度指示出来。
制作中要注意的问题
1.R\(_{3}\)用直径大于0.07毫米的纯镍丝绕在云母片或细瓷管上制成。它的阻值在0℃时为40欧。在不同室温时制作R3,其阻值应进行换算(如20℃时应为44.2欧)。R\(_{3}\)要装在电熨斗的熨烫面,以便尽可能反映熨斗工作区的温度。不要安装在非工作区或电阻丝的附近。具体安装方法见图②。

纯镍丝也可以用废电子管中的镉丝代替。控温范围在100℃以内时,也可用漆包线制成的铜电阻作感温元件。
镍丝与引出线的连接,最好采用点(电)焊或银焊。如没条件做到,也可以将多根纯镍丝与R\(_{3}\)的引出部分一起紧密绞合(五厘米以上)引出。不可用不耐高温的引出线(如铜线)绞合引出。否则引出不良产生接触电阻将会影响控制效果。
2.脉冲变压器B\(_{2}\)采用软磁铁氧体磁环比较好。可以基本上避免强加温信号时(即熨斗温度远低于给定温度时)BT管反而发不出脉冲的现象。磁环初始导磁率MX2000-6000,内径11~18毫米均可用。初次级均用直径大于0.19毫米漆包线绕60圈。若没有磁环,也可用截面积在0.5平方厘米以上的硅钢片绕制,初次级均用直径为0.23毫米漆包线绕300圈。
3.电熨斗应接在电源相线。这样在熨斗热丝碰壳时,可控硅不致流过过电流。但不能防止热丝本身短路时的过电流,所以要用RLS快速熔断器作过电流保护。
着眼实效 立足推广
研制电熨斗可控硅自动恒温控制器的实践,使我们体会到:在电子技术的推广应用中,从具体情况出发,尽量节约,努力做到取材容易,加工方便,造价低廉,易于推广,是符合毛主席的教导和社会主义建设总路线精神的。例如,一些可控硅副次品元件当负荷减小到额定值的百分之六十时就能正常工作,因此可以把5安可控硅副次品用在本控制器上控制1千瓦左右的电加热器件(每个可控硅平均电流2.5安左右)。又如本控制器电路,具有整流电流较小、电压不高;放大器工作在直流放大状态,脉动频率仅100赫,三极管工作电压最大值在25伏左右;控温精度要求不高,BG\(_{1}\)、BG2无需十分精确配对等特点,我们制作时晶体管(包括稳压管、整流管)全部采用了副次品元件,做到了整机较好的性能与较低的造价的统一。(上海针织一厂)