CN106817780B - 温度控制电路及电加热设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温度控制电路及电加热设备，电加热设备包括内胆，内胆开设有腔室，温度控制电路用于电加热设备，温度控制电路包括电热元件、可控硅器件、检测模块及控制模块，所述电热元件设置在所述内胆的底部，所述可控硅器件与所述电热元件串联，所述检测模块用于检测所述腔室的实际温度，所述控制模块用于判断所述腔室的实际温度与目标温度的关系以使所述可控硅器件控制所述电热元件关闭，或使所述可控硅器件调节所述电热元件的加热功率。在本发明实施方式的温度控制电路中，控制模块可利用可控硅器件对电热元件的加热功率进行调节，实现了腔室的实际温度的无级可调，进而可避免电热元件出现加热超温的现象，保证了电热元件的使用寿命。

Description

温度控制电路及电加热设备

技术领域

本发明涉及电加热技术领域，尤其是涉及一种温度控制电路及电加热设备。

背景技术

在相关技术的电加热设备中，普遍使用电热丝作为电热元件对水进行加热，电热丝布置在电加热设备的蒸发盘的底部时，容易分布不均匀，这样使得电热元件的发热不均匀，并且容易出现局部过热的现象，容易造成电热元件容易出现加热超温的现象，影响了电热元件的使用寿命。

发明内容

本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种温度控制电路及电加热设备。

本发明实施方式的温度控制电路，用于电加热设备，所述电加热设备包括内胆，所述内胆开设有腔室，所述温度控制电路包括电热元件、可控硅器件、检测模块及控制模块，所述电热元件设置在所述内胆的底部，所述可控硅器件与所述电热元件串联，所述检测模块用于检测所述腔室的实际温度，所述控制模块用于判断所述腔室的实际温度与目标温度的关系以使所述可控硅器件控制所述电热元件关闭，或使所述可控硅器件调节所述电热元件的加热功率。

在本发明实施方式的温度控制电路中，控制模块可利用可控硅器件对电热元件的加热功率进行调节，实现了腔室的实际温度的无级可调，进而可避免电热元件出现加热超温的现象，保证了电热元件的使用寿命。

在一个实施方式中，所述温度控制电路包括电阻，所述电阻连接在所述电热元件的一端及所述控制模块的输出端之间。

在一个实施方式中，所述温度控制电路包括输入组件，所述输入组件用于接收用户指令，所述控制模块用于根据所述用户指令设置所述目标温度、允许温度偏差值及加热预设时间，在所述目标温度与所述实际温度之间的差值的绝对值大于所述允许温度偏差值时，所述控制模块用于使所述可控硅器件控制所述电热元件以第一加热功率进行加热，在所述目标温度与所述实际温度之间的差值的绝对值小于或等于所述允许温度偏差值时，所述控制模块用于使所述可控硅器件控制所述电热元件以第二加热功率进行加热，所述第二加热功率小于所述第一加热功率，在所述电热元件的工作时间大于或等于所述加热预设时间时，所述控制模块用于使所述可控硅器件控制所述电热元件关闭。

在一个实施方式中，所述检测模块包括温度传感器，所述温度控制电路包括放大/滤波电路和模数转换电路，所述放大/滤波电路用于将所述温度传感器输出的温度电信号进行放大和滤波，所述模数转换电路用于数字化放大和滤波后的所述温度电信号，所述控制模块用于获取数字化后的所述温度电信号以得到所述腔室的实际温度。

在一个实施方式中，所述控制模块包括PID控制模块，所述PID控制模块用于以所述腔室的实际温度与所述目标温度之间的差值作为第一输入量及以所述差值的变化率作为第二输入量，并基于模糊PID算法控制所述可控硅器件的导通角，以使所述可控硅器件控制所述电热元件的加热功率及控制所述电热元件关闭。

在一个实施方式中，所述温度控制电路包括光电耦合器，所述光电耦合器连接在所述控制模块的输出端及所述可控硅器件之间。

在一个实施方式中，所述电热元件为稀土厚膜元件。

本发明实施方式的电加热设备包括如上任一实施方式所述的温度控制电路。

在本发明实施方式的电加热设备中，控制模块可利用可控硅器件对电热元件的加热功率进行调节，实现了腔室的实际温度的无级可调，进而可避免电热元件出现加热超温的现象，保证了电热元件的使用寿命。

在一个实施方式中，所述电加热设备包括蒸汽发生***，所述蒸汽发生***包括蒸发盘，所述蒸发盘设置在所述腔室的底部，所述电热元件设置在所述蒸发盘的外底面上。

在一个实施方式中，所述电加热设备包括显示屏，所述温度控制电路用于使所述显示屏显示所述目标温度和所述腔室的实际温度。

本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的温度控制电路的模块示意图。

图2是本发明实施方式的温度控制电路的部分电路示意图。

图3是本发明实施方式的温度控制电路的控制模块的模块示意图。

图4是本发明实施方式的温度控制电路的加热控制方法的流程示意图。

图5是本发明实施方式的温度控制电路的电热元件的结构示意图。

图6是本发明实施方式的电加热设备的立体示意图。

图7是本发明实施方式的电加热设备的另一立体示意图。

主要元件符号说明：

电加热设备100；

温度控制电路10、电热元件11、电阻111、基板112、导热层113、发热电路层114、第一电阻电路115、第二电阻电路116、可控硅器件12、检测模块13、控制模块14、PID控制模块141、模糊推理模块142、PID控制器143、输入组件15、放大/滤波电路16、模数转换电路161、光电耦合器17、电源18；

内胆20、腔室21、蒸汽发生***30、蒸发盘31、水泵32、水箱33、显示屏40。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请一并参阅图1～图7，本发明实施方式的温度控制电路10用于电加热设备100。电加热设备100包括内胆20。内胆20开设有腔室21。温度控制电路10包括电热元件11、可控硅器件12、检测模块13及控制模块14。电热元件11设置在内胆20的底部。可控硅器件12与电热元件11串联。检测模块13用于检测腔室21的实际温度t2。控制模块13用于判断腔室21的实际温度t2与目标温度t1的关系以使可控硅器件12控制电热元件11关闭，或使可控硅器件12调节电热元件11的加热功率。

在本发明实施方式的温度控制电路10中，控制模块14可利用可控硅器件12对电热元件11的加热功率进行调节，实现了腔室21的实际温度t2的无级可调，进而可避免电热元件11出现加热超温的现象，保证了电热元件11的使用寿命。

在本发明示例中，可控硅器件30为双向可控硅器件。如此，控制更加精确。

在一个实施方式中，温度控制电路10包括电阻111。电阻111连接在电热元件11的一端及控制模块14的输出端之间。

如此，电阻111的设置对可控硅器件12及电热元件11具有保护作用，可防止温度控制电路10的电流的有效值过大而烧坏可控硅器件12和电热元件11。在本发明示例中，温度控制电路10由电源18供电。

在一个实施方式中，温度控制电路10包括输入组件15。输入组件15用于接收用户指令。控制模块14用于根据用户指令设置目标温度t1、允许温度偏差值e1及加热预设时间m1。在目标温度t1与实际温度t2之间的差值e2的绝对值大于允许温度偏差值e1时。控制模块14用于使可控硅器件12控制电热元件11以第一加热功率进行加热。在目标温度t1与实际温度t2之间的差值e2的绝对值小于或等于允许温度偏差值e1时，控制模块14用于使可控硅器件12控制电热元件11以第二加热功率进行加热。第二加热功率小于第一加热功率。在电热元件11的工作时间大于或等于加热预设时间m1时，控制模块14用于使可控硅器件12控制电热元件11关闭。

如此，用户可根据具体情况对加热预设时间m1和目标温度t1进行设置，这样提高了温度控制电路10运行的可操作性。

具体地，在目标温度t1与实际温度t2之间的差值e2较大时，控制模块14用于使可控硅器件12控制电热元件11以较大的第一加热功率进行加热，这样能够以快速的时间实现减小实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2。同样，在腔室21内的实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2较小时，控制模块14用于使可控硅器件12控制电热元件11以第二加热功率进行加热，这样可防止实际温度t2超出目标温度t1，保证电热元件11加热的稳定性。这样温度控制电路10运行的可靠性也得到了提高。

在本发明示例中，输入组件15包括与温度控制电路10连接的按键(图未示出)。输入组件15通过按键接收用户指令。

在一个实施方式中，检测模块13包括温度传感器。温度控制电路10包括放大/滤波电路16和模数转换电路161。放大/滤波电路16用于将温度传感器输出的温度电信号进行放大和滤波。模数转换电路161用于数字化放大和滤波后的温度电信号。控制模块14用于获取数字化后的温度电信号以得到腔室21的实际温度t2。

如此，可增强温度电信号，并可消除干扰，以保证信号传输的准确度。

在一个实施方式中，控制模块14包括PID控制模块141。PID控制模块141用于以腔室21的实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2作为第一输入量及以差值e2的变化率ec作为第二输入量，并基于模糊PID算法控制可控硅器件12的导通角，以使可控硅器件12控制电热元件11的加热功率及控制电热元件11关闭。

如此，温度控制电路10通过PID控制模块141实现对电热元件11的电流的有效值大小的自动控制以实现对电热元件11的加热功率的自动调整控制，同时第一输入量及第二输入量的设置可保证基于模糊PID算法控制可控硅器件12的导通角的准确度。

具体地，在腔室21内的实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2较大时，PID控制模块141以差值e2及差值e2的变化率ec作为输入量，并进行模糊PID算法运算后，可通过调节可控硅器件12的导通角以控制电热元件11适当增大加热功率，从而能够以快速的时间实现减小实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2。同样，在腔室21的实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2较小时，PID控制模块141以差值e2及差值e2的变化率ec作为输入量，并进行模糊PID算法运算后，可通过调节可控硅器件12的导通角以控制电热元件11适当减小加热功率，从而防止实际温度t2超出目标温度t1，保证电热元件11加热的稳定性。这样提高了温度控制电路10运行的可靠性。

在本发明示例中，差值e2＝t1-t2，差值e2的变化率

PID控制模块141包括模糊推理模块142及PID控制器143，模糊推理模块142连接PID控制器143，PID控制器143连接可控硅器件12。其中，模糊推理模块142以差值e2及差值e2的变化率ec作为输入量，PID控制器143同样可以差值e2及差值e2的变化率ec作为输入量。这样模糊推理模块142与PID控制器143的结合能够实现进一步的优化控制，从而保证由PID控制器143输出的信号的精确度。

在一个实施方式中，温度控制电路10包括光电耦合器17。光电耦合器17连接在控制模块141的输出端及可控硅器件12之间。

如此，利用光电耦合器17可提高对可控硅器件12的导通角的控制的精确度。

在一个实施方式中，电热元件11为稀土厚膜元件。

如此，在同等的导热面积条件下，电热元件11具有更大的表面热负荷，同时电热元件20的导热效率更高，并且更加节能。

需要说明的是，在某些实施方式中，电热元件11为稀土厚膜元件，例如，稀土厚膜元件的材料包括稀土氧化物材料，例如，请参图5，在本发明示例中，电热元件11包括导热的基板112、绝缘的导热层113及发热电路层114。导热层113连接基板112和发热电路层114。发热电路层114包括多个呈圆弧状的第一电阻电路115及多个呈直线状的第二电阻电路116。多个第一电阻电路115围绕多个第二电阻电路116。多个第一电阻电路115与多个第二电阻电路116间隔设置。导热层113的材料包括稀土氧化物材料，发热电路层114的材料包括稀土氧化物材料。如此，发热电路层114的电阻电路分布较为均匀，可充分利用导热层113的空间，这样电热元件11的发热更加均匀，可有效避免电热元件11出现局部过热的现象，从而保证了电热元件11的使用寿命。

在本发明示例中，温度控制电路10用于在控制电加热设备100工作时，实施以下步骤：

步骤一：设定加热预设时间m1、目标温度t1以及允许温度偏差值e1，并使可控硅器件12控制电热元件11开始加热和对加热时间m2进行计时；

步骤二：利用温度传感器检测腔室21的实际温度t2并判断腔室21内的实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2的绝对值是否小于或等于允许温度偏差值e1，若是转至步骤三，若否转至步骤四；步骤三：判断加热时间m2是否等于加热预设时间m1，若是转至步骤五，若否转至步骤六；

步骤四：使可控硅器件12控制电热元件11继续加热，并转至步骤二；

步骤五：使可控硅器件12控制电热元件11停止加热(关闭)；

步骤六：使可控硅器件12控制电热元件11继续加热以保持差值e2的绝对值小于或等于允许温度偏差值e1，并转至步骤三。

如此，可利用可控硅器件12对电热元件11的加热功率进行调节，实现了腔室21的实际温度t2的无级可调，进而可避免频繁启闭电热元件11而带来的控制精度较差和电热元件11寿命低的问题。

具体地，在本发明实施方式中，在步骤六中，在可控硅器件12控制电热元件11继续加热以保持差值e2的绝对值小于或等于允许温度偏差值e1，电热元件11处于某个功率工作，以使电加热设备100进入保温。并且当腔室21的实际温度t2低于设定的下限值时，温度控制电路10又能够控制电热元件11提高功率继续加热。如此循环，在电加热设备100达到工作的加热预设时间m1后，使可控硅器件12控制控制电热元件11停止加热。

请一并参阅图6～图7，本发明实施方式的电加热设备100包括如上任一实施方式所述的温度控制电路10。

在本发明实施方式的电加热设备100中，控制模块14可利用可控硅器件12对电热元件11的加热功率进行调节，实现了腔室21的实际温度t2的无级可调，进而可避免电热元件11出现加热超温的现象，保证了电热元件11的使用寿命。

在本发明示例中，电加热设备100为电蒸炉。

在一个实施方式中，电加热设备100包括蒸汽发生***30。蒸汽发生***30包括蒸发盘31。蒸发盘31设置在腔室21的底部。电热元件11设置在蒸发盘31的外底面上。

如此，电热元件11工作时，电热元件11能够使得蒸发盘31内的水加速汽化成蒸汽，并使得内胆20受热而升温，并可经由温度控制电路10对这一过程进行有效的控制。

在一个实施方式中，电加热设备100包括显示屏40。温度控制电路10用于使显示屏40显示目标温度t1和腔室21的实际温度t2。

如此，显示屏40可提高温度控制电路10运行的可视性，从而方便用户，并提高用户体验。

在本发明示例中，蒸汽发生***30还包括水泵32及水箱33。水泵32连接水箱33及蒸发盘31。蒸发盘31呈凹形状。腔室21内设置有温度传感器。

在电加热设备100工作时，温度控制电路10可控制水泵32将水箱33中的水引进蒸发盘31中，温度控制电路10控制电热元件11产生热量，然后电热元件11将产生的热量传导至蒸发盘31内的水，使水加热成高温蒸汽，然后高温蒸汽在内胆20内扩散，从而使得腔室21的实际温度t2逐渐提升，然后温度传感器将腔室21的实际温度t2信号转化为相应的电信号，并反馈给温度控制电路10，然后温度控制电路10对腔室21的实际温度t2进行控制。

在腔室21的实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2的绝对值小于或等于允许温度偏差值e1时，温度控制电路10控制电热元件11处于某个功率工作，以使电加热设备100进入保温，当腔室21的实际温度t2低于设定的下限值时，温度控制电路10又能够控制电热元件11提高功率继续加热。如此循环，在电加热设备100达到工作的加热预设时间m1后，温度控制电路10能够控制电热元件11停止加热(关闭)。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种温度控制电路，用于电加热设备，所述电加热设备包括内胆，所述内胆开设有腔室，其特征在于，所述温度控制电路包括：

电热元件，所述电热元件设置在所述内胆的底部，所述电热元件为稀土厚膜元件；

可控硅器件，所述可控硅器件与所述电热元件串联；

检测模块，所述检测模块用于检测所述腔室的实际温度；

控制模块，所述控制模块用于判断所述腔室的实际温度与目标温度的关系以使所述可控硅器件控制所述电热元件关闭，或使所述可控硅器件调节所述电热元件的加热功率；

所述电热元件包括导热的基板、绝缘的导热层及发热电路层，所述导热层连接所述基板和所述发热电路层，所述发热电路层包括多个呈圆弧状的第一电阻电路及多个呈直线状的第二电阻电路，所述多个第一电阻电路围绕所述多个第二电阻电路，所述多个第一电阻电路与所述多个第二电阻电路间隔设置，所述多个第一电阻电路并联连接，所述多个第二电阻电路并联连接，所述导热层在所述发热电路层的投影面积覆盖所述发热电路层。

2.如权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于，所述温度控制电路包括电阻，所述电阻连接在所述电热元件的一端及所述控制模块的输出端之间。

3.如权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于，所述温度控制电路包括输入组件，所述输入组件用于接收用户指令，所述控制模块用于根据所述用户指令设置所述目标温度、允许温度偏差值及加热预设时间；

在所述目标温度与所述实际温度之间的差值的绝对值大于所述允许温度偏差值时，所述控制模块用于使所述可控硅器件控制所述电热元件以第一加热功率进行加热；

在所述目标温度与所述实际温度之间的差值的绝对值小于或等于所述允许温度偏差值时，所述控制模块用于使所述可控硅器件控制所述电热元件以第二加热功率进行加热，所述第二加热功率小于所述第一加热功率；

在所述电热元件的工作时间大于或等于所述加热预设时间时，所述控制模块用于使所述可控硅器件控制所述电热元件关闭。

4.如权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于，所述检测模块包括温度传感器，所述温度控制电路包括放大/滤波电路和模数转换电路，所述放大/滤波电路用于将所述温度传感器输出的温度电信号进行放大和滤波，所述模数转换电路用于数字化放大和滤波后的所述温度电信号，所述控制模块用于获取数字化后的所述温度电信号以得到所述腔室的实际温度。

5.如权利要求3所述的温度控制电路，其特征在于，所述控制模块包括PID控制模块，所述PID控制模块用于以所述腔室的实际温度与所述目标温度之间的差值作为第一输入量及以所述差值的变化率作为第二输入量，并基于模糊PID算法控制所述可控硅器件的导通角，以使所述可控硅器件控制所述电热元件的加热功率及控制所述电热元件关闭。

6.如权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于，所述温度控制电路包括光电耦合器，所述光电耦合器连接在所述控制模块的输出端及所述可控硅器件之间。

7.一种电加热设备，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的温度控制电路。

8.如权利要求7所述的电加热设备，其特征在于，所述电加热设备包括蒸汽发生***，所述蒸汽发生***包括蒸发盘，所述蒸发盘设置在所述腔室的底部，所述电热元件设置在所述蒸发盘的外底面上。

9.如权利要求7所述的电加热设备，其特征在于，所述电加热设备包括显示屏，所述温度控制电路用于使所述显示屏显示所述目标温度和所述腔室的实际温度。

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