CN108762337A - 电热毯温度控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电热毯温度控制装置，属于电热控制技术领域。该装置包括为电热毯内的加热线供电的电源，电源与加热线之间设有第一电子开关和第二电子开关；第一电子开关与第二电子开关之间形成与门，不含用于测量和控制电热毯实时温度的第一温度传感器、第一温控处理器和温度保险丝，还包括第二温控处理器，第二温控处理器用于输出数值小于100%占空比的脉冲信号控制第一电子开关和第二电子开关均交替导通和关断，加热线以所述占空比进行脉冲加电。采用该装置完全摆脱现有电热垫的恒温控制和温度保险断电保护的所谓双保险控制机制，既能保证电热垫使用中的安全性，又大大简化了电热毯的结构。

Description

电热毯温度控制装置
技术领域
本发明涉及一种电热毯或电热垫的温度控制装置，属于电热控制技术领域。
背景技术
电热取暖或理疗用的垫或毯在人们的日常生活中已普遍使用。这种电取暖睡垫一般都是恒温控温型，控制恒定温度值设定在25℃~50℃之间。在这个温度范围内利用安装在垫或毯中的温度传感器对加热温度实时采样，采样值与设定的温度值进行比较实现温度自动调节，以达到恒温目的。这种温度控制是目前普遍使用的方式，在垫或毯中一般安装一只点采样NTC温度传感器和一只一次性限温温度保险丝。一次性温度保险丝用于一旦NTC失效限定温度不超过规定的上限温度值，以起到限温保护作用。然而一个一次性温度保险丝只能采到一个点的温度，不能反映整个垫子的温度，因此可靠性大打折扣，如果在垫子中安装好多点的一次性温度保险丝当然可靠性有所提高，但制作成本高以及内部走线变得复杂，工艺上实现起来比较困难。当NTC温度传感器和/或一次性温度保险丝失效或没有设置时，电热毯或垫必然会造成失火。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提出一种无需现有恒温控制以及温度保险丝的保护，也可以确保使用时不失火的电热毯或垫。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种电热毯温度控制装置，包括为所述电热毯内的加热线供电的电源，所述电源与所述加热线之间设有第一电子开关和第二电子开关；所述第一电子开关与第二电子开关之间形成与门，不含用于测量和控制所述电热毯实时温度的第一温度传感器、第一温控处理器和温度保险丝，还包括第二温控处理器，所述第二温控处理器用于输出数值小于100%占空比的脉冲信号控制所述第一电子开关和第二电子开关均交替导通和关断，所述加热线以所述占空比进行脉冲加电。
进一步的, 所述占空比是通过以多种占空比的所述脉冲信号对所述加热线进行脉冲加电获得的所述电热垫达到安全最高温度值时所对应脉冲信号的占空比，并预设于所述第二温控处理器内；所述安全最高温度值根据人工经验选定。
上述所述占空比通过以下实验步骤获得：
1）使现有电热垫测量自身实时温度和温度保险断电的功能失效或者拆除；
2）以多种不同占空比的脉冲信号给所述加热线施以多种脉冲加电；
3）测量所述加热线在多种脉冲加电后发热所达到的多个温度值；
4）筛选所述多个温度值中的最高温度值，按照经验判断并筛选出安全最高温度值；
5）找出对应所述安全最高温度值的脉冲信号的占空比并预设于所述第二温控处理器内作为所述占空比。
本发明采用上述技术方案的有益效果是：由于完全取消(省略)现有电热毯(或垫)所普遍采用的用于测量和控制所述电热毯实时温度的第一温度传感器、第一温控处理器和温度保险丝,取而代之的是设置了第二温度传感器，并直接通过第二温控处理器输出可调特定占空比的脉冲信号来控制第一电子开关和第二电子开关均交替导通和关断,以对电热垫的加热线直接进行具有特定占空比的脉冲加电，该特定占空比是预先通过实验获得电热垫在脉冲加电下达到较为安全的最高温度时的脉冲信号的占空比；因此可以直接控制电热垫的温度上升到一个较为安全的最高温度后一直维持该最高温度始终不超过(该最高温度是否安全可以根据经验人为确定)；从而彻底摆脱了现有电热毯(或垫)依赖恒温控制(即实时测量毯的温度与设定恒定温度比较的闭环控制)和温度保险断电保护控制,只要按照预设的特定占空比脉冲信号对电热毯加电发热,就绝不会因为像现有电热垫那样仅有线性持续加电下温度上升过高而形成失火。
上述技术方案的完善一是：所述占空比的范围是20%-60%，所述安全最高温度值的范围是40-80℃，所述占空比与所述安全最高温度值的对应关系选择是：当所述安全最高温度值是40℃时所述占空比选择为20%，当所述安全最高温度值是44℃时所述占空比选择为25%，当所述安全最高温度值是55℃时所述占空比选择为50%，当所述安全最高温度值是80℃时所述占空比选择为60%。
上述技术方案的完善二是：所述第一电子开关与第二电子开关的输入端均通过光耦分别与所述第一温控处理器和第二温控处理器连接，所述第一电子开关与第二电子开关的输出端接入整流器，所述整流器的输出端连接所述加热线。
上述技术方案的完善三是：所述电源与所述加热线之间还设有负电位发生单元，所述负电位发生单元的输入端连接所述电源的输出端，所述负电位发生单元的输出端经倍压后连接设于所述电热垫内的负电位线。
上述技术方案的完善四是：还包括用于测量环境实时温度的第二温度传感器,所述第二温控处理器预设有环境温度限值，当所述环境实时温度大于等于所述环境温度限值时，所述第二温控处理器控制所述第一电子开关和第二电子开关均关断。
本发明尤为独特的是,对于使用具有占空比脉冲电流供电来说,本发明人独辟蹊径地发现并经过实验证实了按照某些范围占空比的脉冲电流在给电热毯(或垫)的加热线（或丝）供电中电热毯达到的最高温度是完全可以达到一个较为安全温度的(是否安全可以根据人为经验确定安全标准),从而通过实验的方法预先筛选找到这样的与加热丝脉冲供电达到较为安全的最高温度所对应脉冲信的占空比之间的关系。对于这种关系的解释是：因为电热垫加电时有加热也有散热，当加热等于散热时温度就会平衡在某一个较为安全的最高温度点上；这个平衡的最高温度即使是在无恒温反馈控制的情况下也存在并维持着；对于不同占空比的脉冲加电来说，无论加电多少时间，电热毯总会达到一个平衡在某一个较为安全的最高温度点上，因此通过实验即可选择出对应这些较为安全的最高温度的那些脉冲信号的占空比，并以此占空比的脉冲信号来控制对电热毯进行脉冲加电。
正是基于这样独特的发现，发明人深入研究并经过多年应用总结和反复试验得出得到了上述本发明的装置。可以说，本发明的装置史无前例地取消(省略)了现有电热毯(或垫)常用的恒温控制和温度保险，在完全摆脱现有电热垫的恒温控制和温度保险断电保护的所谓双保险控制机制时，也能保证电热垫使用中的安全性，还大大简化了电热毯的结构。对于现有电热毯 (或垫)来说，不啻为一项根本性的技术改变。
附图说明
下面结合附图对本发明的电热毯温度控制装置作进一步说明。
图1是实施例一电热毯温度控制装置的电路原理图；
图2是实施例二电热毯温度控制装置的电路原理图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的电热毯温度控制装置，如图1所示，包括为电热毯内的加热线供电的电源，电源由市电220V接入控制装置后经变压整流形成供电输出。设有第二温控处理器，但不包括现有电热毯常见的用于测量和控制电热毯实时温度的第一温度传感器、第一温控处理器和温度保险丝。电源与加热线之间设有第一电子开关BTA08-1和第二电子开关BTA08-2，第一电子开关BTA08-1与第二电子开关BTA08-2之间形成与门（串联在电源与加热丝之间）。第一电子开关BTA08-1和第二电子开关BTA08-2的输入端通过光耦TRIAC1和TRIAC2分别与第二温控处理器MCU2的输出端（引脚PA5）连接。还设置有键盘译码器过DECODER KEYBOARD。占空比设定值预先固化设置在第二温控处理器MCU2内，当然也可以通过DECODER KEYBOARD向第二温控处理器MCU2输入占空比设定值。这样，第二温控处理器MCU2就可以用于输出数值小于100%占空比的脉冲信号控制第一电子开关BTA08-1和第二电子开关BTA08-2均交替导通和关断。第一电子开关BTA08-1和第二电子开关BTA08-2的输出端J1、J2接入整流器Bridge1 /RS507，整流器Bridge1 /RS507的输出端连接加热线RT1/ RT2。
本实施例的电热毯温度控制装置在电热垫使用时：
开机启动，第二温控处理器MCU2的端口PA5输出小于100%占空比的低电平脉冲信号使第一电子开关BTA08-1和第二电子开关BTA08-2均处于交替导通和关断的状态，此时电源通过脉冲间断性导通的第一电子开关BTA08-1和第二电子开关BTA08-2对加热线RT1/RT2以小于100%占空比进行脉冲加电。
如图1所示，还设有用于测量环境实时温度的第二温度传感器ResThermal-2。本实施例可以在第二温控处理器MCU2内预设一个环境温度限值，当第二温度传感器ResThermal-2测量的环境实时温度大于等于环境温度限值时，第二温控处理器MCU2可以直接控制第一电子开关BTA08-1和第二电子开关BTA08-2均关断。
本实施例中的占空比是通过以多种占空比的脉冲信号对加热线进行脉冲加电获得的当电热垫达到安全最高温度时所对应脉冲信号的占空比，并预设于第二温控处理器MCU2内；一般该安全最高温度值根据人工经验选定。占空比通过以下实验步骤获得：
1）使现有电热垫测量自身实时温度和温度保险断电的功能失效或者拆除；
2）以多种不同占空比的脉冲信号给加热线RT1/ RT2施以多种脉冲加电；
3）测量现有电热垫在加热线RT1/ RT2的多种脉冲加电时所达到的多个温度值；
4）筛选多个温度值中的最高温度值，按照经验判断并筛选出安全最高温度值；
5）选择得到对应安全最高温度值的脉冲信号的占空比并预设于第二温控处理器MCU2内。
本实施例的占空比范围选择为20%-60%，安全最高温度值的范围是40-80℃。占空比具体选择是按照其与安全最高温度值的对应关系进行，二者的对应关系有：当安全最高温度值是40℃时可以选择占空比为20%，当安全最高温度值是44℃时选择占空比为25%，当安全最高温度值是55℃时选择占空比为50%，当安全最高温度值是80℃时可以选择占空比为60%。
实施例二
本实施例的电热毯温度控制装置是在实施例一基础上的改进，如图2所示，增加了负电位发生单元。负电位发生单元的输入端连接电源的输出端，负电位发生单元的输出端经倍压后连接设于电热垫内的负电位线（图2中的输出端口5），从而给电热垫加负电位，可用于理疗。
本发明不局限与上述实施例中的描述，比如：1）键盘译码器DECODER KEYBOARD也可以省去或替换其他同样功能的输入器；2）第一电子开关与第二电子开关才可以采用其他电子开关替代；等等。凡采用等同或等效替换的手段均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电热毯温度控制装置，包括为所述电热毯内的加热线供电的电源，所述电源与所述加热线之间设有第一电子开关和第二电子开关；所述第一电子开关与第二电子开关之间形成与门，其特征在于：不含用于测量和控制所述电热毯实时温度的第一温度传感器、第一温控处理器和温度保险丝，还包括第二温控处理器，所述第二温控处理器用于输出数值小于100%占空比的脉冲信号控制所述第一电子开关和第二电子开关均交替导通和关断，所述加热线以所述占空比进行脉冲加电。
2.根据权利要求1所述电热毯温度控制装置，其特征在于:所述占空比是通过以多种占空比的所述脉冲信号对所述加热线进行脉冲加电获得的所述电热垫达到安全最高温度值时所对应脉冲信号的占空比，并预设于所述第二温控处理器内；所述安全最高温度值根据人工经验选定。
3.根据权利要求2所述电热毯温度控制装置，其特征在于: 所述占空比的范围是20%-60%，所述安全最高温度值的范围是40-80℃，所述占空比与所述安全最高温度值的对应关系选择是：当所述安全最高温度值是40℃时所述占空比选择为20%，当所述安全最高温度值是44℃时所述占空比选择为25%，当所述安全最高温度值是55℃时所述占空比选择为50%，当所述安全最高温度值是80℃时所述占空比选择为60%。
4.根据权利要求1、2或3所述电热毯温度控制装置，其特征在于所述占空比是根据以下实验步骤获得：
1）使现有电热垫测量自身实时温度和温度保险断电的功能失效或者拆除；
2）以多种不同占空比的脉冲信号给所述加热线施以多种脉冲加电；
3）测量所述加热线在多种脉冲加电后发热所达到的多个温度值；
4）筛选所述多个温度值中的最高温度值，按照经验判断并筛选出安全最高温度值；
5）找出对应所述安全最高温度值的脉冲信号的占空比并预设于所述第二温控处理器内作为所述占空比。
5.根据权利要求1、2或3所述电热毯温度控制装置，其特征在于: 所述第一电子开关与第二电子开关的输入端均通过光耦分别与所述第一温控处理器和第二温控处理器连接，所述第一电子开关与第二电子开关的输出端接入整流器，所述整流器的输出端连接所述加热线。
6.根据权利要求1、2、或3所述电热毯温度控制装置，其特征在于: 所述电源与所述加热线之间还设有负电位发生单元，所述负电位发生单元的输入端连接所述电源的输出端，所述负电位发生单元的输出端经倍压后连接设于所述电热垫内的负电位线。
7.根据权利要求1、2、或3所述电热毯温度控制装置，其特征在于: 还包括用于测量环境实时温度的第二温度传感器, 所述第二温控处理器预设有环境温度限值，当所述环境实时温度大于等于所述环境温度限值时，所述第二温控处理器控制所述第一电子开关和第二电子开关均关断。
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