CN108966372A - 电热垫的温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电热垫的温度控制方法，属于电热控制技术领域。该方法是:1）设定恒定温度值和一固定时间；2）测量电热垫的实时温度并与恒定温度值比较；3）当实时温度小于恒定温度值时，先以100%的第一占空比脉冲信号控制电热垫进行持续加电固定时间；4）当固定时间结束时，再以小于100%的第二占空比脉冲信号控制电热垫进行脉冲加电；5）当实时温度大于等于恒定温度值时，控制电热垫停止加电；6）当电热垫的实时温度测量和/或温度保险失效时，以第二占空比脉冲信号控制电热垫进行脉冲加电。采用该方法即使现有电热垫的温度传感器和温度保险丝失效，也可以控制电热垫的温度维持在安全最高温度始终不超过；从而彻底保证电热垫不失火。

Description

电热垫的温度控制方法

技术领域

本发明涉及一种电热毯或电热垫的温度控制方法，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，电热垫或毯必然会造成失火。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，在现有电热垫或毯的温度传感器和保险丝失效时，确保电热垫或毯使用时不失火。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种电热垫的温度控制方法，包括以下步骤：

1）设定恒定温度值和一固定时间；

2）测量所述电热垫的实时温度并与所述恒定温度值比较；

3）当所述实时温度小于所述恒定温度值时，先以100%的第一占空比脉冲信号控制所述电热垫进行持续加电所述固定时间；

4）当所述固定时间结束时，再以小于100%的第二占空比脉冲信号控制所述电热垫进行脉冲加电；

5）当所述实时温度大于等于所述恒定温度值时，控制所述电热垫停止加电；

6）当所述电热垫的实时温度测量和/或温度保险失效时，以所述第二占空比脉冲信号控制所述电热垫进行脉冲加电。

进一步，所述第二占空比是通过以多种占空比的脉冲信号对所述电热垫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，所述安全最高温度值根据人工经验选定。

上述第二占空比是按照以下实验步骤获得并预设于所述电热垫的控制装置内：

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控制给所述现有电热垫进行脉冲加电；

3）测量所述现有电热垫在所述脉冲加电后发热所达到的多个温度值；

4）找出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所述脉冲信号，得到该脉冲信号的占空比作为所述第二占空比。

本发明采用上述技术方案的有益效果是：由于在现有恒温控制（测量电热垫的实时温度与设定的恒定温度值比较的内环控制）基础上，通过小于100%的第二占空比脉冲信号来对电热垫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（即第二占空比）；因此使电热垫在按照现有恒定温度控制线性加电而发热（即以第一占空比脉冲信号控制电热垫进行持续加电一固定时间）以外，又增加了按照可调的特定占空比脉冲信号控制下的间断性脉冲加电形成的发热（一种外环控制），这样即使现有电热垫的温度传感器和温度保险丝失效，也可以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)；从而彻底保证电热垫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。

本发明尤为独特的是,对于使用具有可调的占空比脉冲加电的电热垫来说,本发明的发明人独辟蹊径地发现并经过实验证实了某些范围占空比的脉冲电流在给电热垫(或毯)供电中电热垫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闭环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，电热垫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垫进行脉冲加电。

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方法。可以说，使用本发明的方法即使现有电热垫的恒定温控和保险完全失效也完全可以保证电热垫使用中的安全性，成功地解决了现有电热垫因种种原因使温度传感器和一次性温度保险丝失效的情况下温度升高失控而失火的问题。对于现有电热垫(或毯)来说，不啻为一项根本性的技术改变。

上述技术方案的完善一是，所述第二占空比的范围是20%-60%，所述安全最高温度值的范围是40-80℃，所述第二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℃时所述第二占空比选择为20%，当所述安全最高温度值是44℃时所述第二占空比选择为25%，当所述安全最高温度值是55℃时所述第二占空比选择为50%，当所述安全最高温度值是80℃时所述第二占空比选择为60%。

上述技术方案的完善二是，所述恒定温度值的范围是25-50℃，所述固定时间的范围是60-600秒。

上述技术方案的完善三是，还包括的步骤是：设定环境温度限值并测量环境实时温度，当所述环境实时温度大于等于所述环境温度限值时，控制所述电热垫停止加电。

上述技术方案的完善四是，所述电热垫还含有负电位信号。

附图说明

下面结合附图对本发明的电热垫的温度控制方法作进一步说明。

图1是实施例一控制方法所采用的控制装置的电路原理图；

图2是实施例二控制方法所采用的控制装置的电路原理图。

具体实施方式

实施例一

本实施例电热垫的温度控制方法所采用的控制装置参见图1所示，包括为电热垫内的加热线（或丝）供电的电源，电热垫具有一次性温度熔断保险丝F5。电源由市电220V接入控制装置后经变压整流形成供电输出。用于测量电热垫实时温度的第一温度传感器ResThermal-1和第一温控处理器MCU1，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。还包括第二温控处理器MCU2，以及键盘译码器过DECODER KEYBOARD。第一电子开关BTA08-1的输入端通过光耦TRIAC1与第一温控处理器MCU1的输出端（引脚HEATER）连接。第二电子开关BTA08-2的输入端通过光耦TRIAC2与第二温控处理器MCU2的输出端（引脚PA5）连接。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DL1，整流器Bridge1 /RS507的输出端连接加热线RT1 / RT2。电热垫具有温度熔断保险丝F5。通过DECODER KEYBOARD用于使用中向第一温控处理器MCU1输入恒定温度值（当然也可以预先将恒定温度值固化在MCU1内）。第二温控处理器MCU2内预先固化设置好一定范围的占空比设定值和固定时间等。本实施例的恒定温度值范围选用是25-50℃，固定时间范围选择为60-600秒，恒定温度值和固定时间的范围可以根据经验或实验获得。

本实施例电热垫的温度控制方法包括以下步骤：

1）设定恒定温度值（比如50℃）和一固定时间（比如100秒）；

2）测量电热垫的实时温度并与恒定温度值比较；

3）当实时温度小于恒定温度值50℃时，先以100%的第一占空比脉冲信号控制电热垫进行持续加电所述固定时间；

4）当所述固定时间100秒结束时，再以小于100%的第二占空比脉冲信号控制所述电热垫进行脉冲加电；

5）当所述实时温度大于等于所述恒定温度值50℃时，控制所述电热垫停止加电；

6）当所述电热垫的实时温度测量和/或温度保险失效时，以所述第二占空比脉冲信号控制所述电热垫进行脉冲加电。

上述第3）步骤具体是：开机启动，当第一温度传感器Res Thermal-1测量的电热垫实时温度小于设定的恒定温度值50℃时，第一温控处理器MCU1的端口HEATER输出低电平信号，第一电子开关BTA08-1导通，此时第二温控处理器MCU2的输入端PA2接受HEATER输出的低电平并从端口PA5先输出100%第一占空比（即全占空比）低电平脉冲信号使第二电子开关BTA08-2同时导通，电源通过导通的第一电子开关BTA08-1和第二电子开关BTA08-2给加热线RT1 / RT2持续加电一固定时间。

上述第4）步骤具体是：当固定时间结束时，第二温控处理器MCU2的端口PA5输出小于100%第二占空比的低电平脉冲信号使第二电子开关BTA08-2处于交替导通和关断的状态，此时电源通过导通的第一电子开关BTA08-1和脉冲间断性导通的第二电子开关BTA08-2对加热线RT1 / RT2实施脉冲加电。

上述第5）步骤具体是：当第一温度传感器Res Thermal-1测量的电热垫实时温度大于等于设定的恒定温度值50℃时，第一温控处理器MCU1的端口HEATER输出高电平信号，第一电子开关BTA08-1关断，其输出端J2断开与入整流器DL1的接入），电源停止给加热线RT1 / RT2加电，但此时第二温控处理器MCU2的端口PA5仍然输出小于100%第二占空比的低电平脉冲信号使第二电子开关BTA08-2处于反复导通和关断状态。

上述第6）步骤具体是：当第一温度传感器Res Thermal-1或/和温度熔断保险丝F5失效而导致第一电子开关BTA08-1常通时，此时电源通过常通的第一电子开关BTA08-1和脉冲间断性导通的第二电子开关BTA08-2对加热线RT1 / RT2实施脉冲加电。

本实施例中的第二占空比是通过以多种占空比的脉冲信号对电热垫内的加热线进行脉冲加电获得的当电热垫达到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。第二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（即拆除用于实时温度测量和温度保险的器件）；

2）以多种不同占空比脉冲信号给所述加热线施以多种脉冲加电；

3）测量所述现有电热垫的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并找出其中的安全最高温度值；

5）找出对应该安全最高温度值的脉冲信号的占空比（作为第二占空比）并预设于所述第二温控处理器内。

本实施例的第二占空比范围选择为20%-50%，第二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℃时可以选择第二占空比为20%，当安全最高温度值是44℃时选择第二占空比为25%，当安全最高温度值是55℃时选择第二占空比为50%，当安全最高温度值是80℃时可以选择第二占空比为60%。

实施例二

本实施例电热垫的温度控制方法是在实施例一基础上的改进，除了与实施例一相同以外所不同的是：

1）如图2所示，增加了测量环境实时温度的第二温度传感器ResThermal-2，在第二温控处理器MCU2内设定环境温度限值，同时测量环境实时温度，当环境实时温度大于等于环境温度限值时，控制所述电热垫停止加电，本实施例的环境温度限值选用是35℃，该环境温度限值根据人为经验选定，不局限于35℃；

2）如图2所示，增加了负电位发生单元。市电220V通过倍压后输出给负电位发生单元，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信号，可用于理疗。

Claims (7)

1.一种电热垫的温度控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1）设定恒定温度值和一固定时间；

2）测量所述电热垫的实时温度并与所述恒定温度值比较；

3）当所述实时温度小于所述恒定温度值时，先以100%的第一占空比脉冲信号控制所述电热垫进行持续加电所述固定时间；

4）当所述固定时间结束时，再以小于100%的第二占空比脉冲信号控制所述电热垫进行脉冲加电；

5）当所述实时温度大于等于所述恒定温度值时，控制所述电热垫停止加电；

6）当所述电热垫的实时温度测量和/或温度保险失效时，以所述第二占空比脉冲信号控制所述电热垫进行脉冲加电。

2.根据权利要求1所述电热垫的温度控制方法，其特征在于：所述第二占空比是通过以多种占空比的脉冲信号对所述电热垫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，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所述电热垫的温度控制方法，其特征在于：所述第二占空比是按照以下实验步骤获得并预设于所述电热垫的控制装置内：

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控制给所述现有电热垫进行脉冲加电；

3）测量所述现有电热垫在所述脉冲加电后发热所达到的多个温度值；

4）找出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所述脉冲信号，得到该脉冲信号的占空比作为所述第二占空比。

4.根据权利要求3所述电热垫的温度控制方法，其特征在于:所述第二占空比的范围是20%-60%，所述安全最高温度值的范围是40-80℃，所述第二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℃时所述第二占空比选择为20%，当所述安全最高温度值是44℃时所述第二占空比选择为25%，当所述安全最高温度值是55℃时所述第二占空比选择为50%，当所述安全最高温度值是80℃时所述第二占空比选择为60%。

5.根据权利要求1-4之任一所述电热垫的温度控制方法，其特征在于：所述恒定温度值的范围是25-50℃，所述固定时间的范围是60-600秒。

6.根据权利要求1-4之任一所述电热垫的温度控制方法，其特征在于还包括的步骤是：设定环境温度限值并测量环境实时温度，当所述环境实时温度大于等于所述环境温度限值时，控制所述电热垫停止加电。

7.根据权利要求1-4之任一所述电热垫的温度控制方法，其特征在于：所述电热垫还含有负电位信号。