CN101021732A - 一种电子控制装置及使用该装置的液体加热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子控制装置，所述的电子控制装置安装在液体加热器的本体上，电子控制装置连接在液体加热器电气电路中，但独立工作；所述的电子控制装置包括：信号收集单元、信号分析单元以及电气开关单元，各个单元之间依次进行电连接。所述信号收集单元将收集温度的信息并转化为电信号。所述的信号分析单元接收所述的信号收集单元的电信号，并转变成为控制信号，发送至电气开关单元。本发明具有控制灵活，准确可靠，并可实现复杂功能的控制。同时本发明还提供了一种带有该电子控制装置的液体加热器。

Description

一种电子控制装置及使用该装置的液体加热器

技术领域

本发明涉及一种电子器件组件，特别是一种电子控制装置及一种电子控制连接方式，使电子控制方式与器具的连接更合理更易于实现。同时本发明还涉及一种使用该电子控制装置的液体加热器。

背景技术

液体加热器，如电水壶等一般需要一个控制系统来控制电器的通电与断电，从而控制水温。目前这种电路控制系统多为机械式的，如双金属致动器等。这种机械式控制系统控制方式不够灵活，且功能单一。实践中无法设置其它的附加功能，如无法设置电子显示器，不能设置多个加热程序等等。因此，近年来又出现了电子控制系统，采用电子控制系统可提供更大的灵活性，并可同时提供多种附加功能。

但目前对电子控制装置的研究比较少，中国专利CN00802943.1提供了一种无绳电装置，包括具有电加热器和热传感装置的器具部分，与器具部分电连接的基底部分，将热传感器探测到的温度传递到基底部分的控制装置的物理电连接。其主要为解决当容器从其基底上抬起时，引起电子控制装置断电的问题。其采用的手段也只是将电子控制装置设在底座内。在解决这个问题的同时又带来另外两个问题：一，传感器在目前的现有技术下均是将温度的变化转换成一种电气物理性能上的变化，比如是控制回路中的电阻或电压的变化，因为电子控制方式所采用的电压基本上是低压范畴，所以传感器在传递信号过程中的准确性很重要，一个很小的因素导致的信号传递失真都会对控制装置产生误判，从而会导致比较危险的后果。如中国专利CN00802943.1提供的技术方案，如果将控制器放在与传感器所在位置完全分离的基底部分，通过耦合器进行电子信号的传递，而耦合器的接触电阻值会因为每一次的接触而有微小的不同，况且在耦合进行了多次使用后，由于磨损会产生一定程度上的耦合电阻值变大(耦合多次使用后接触点烧坏就是这个原因)，且每一个耦合器在使用过程中的磨损又不完全相同，而控制器又不可能根据每一个耦合器在实际使用过程中的磨损状况做出测量值上的补偿。耦合器的这种电阻值上的变化对于低压控制装置的影响是十分不利的。二是，在目前的现有技术下液体对于控制元件的影响是十分致命的。控制装置设在基底部分，通过耦合器的接口与器具部分进行电连接。在实际使用过程中液体通过耦合器的端口浸入基底部分是一个常见的也是很难解决的技术问题。即使采用端口封闭装置的耦合器在使用中也会存在液体浸入的问题。少量的液体浸入对于机械式的耦合方式来说，可以通过增大电极间电气距离的方式进行弥补是可以满足实际使用安全的。但对于连接线路更复杂，相互电气距离更小的电子线路来说。即使是少量的液体浸入对于电子控制装置来说是一个致命的影响。

现有其它领域，比如医用和实验测试用的电子控制装置大多结构复杂，设备成本高，且安装占用的空间大，使用不够简单灵活。电子技术的发展及电子元件的革新使这种实现有一定的技术基础。有必要开发一种直接针对加热器的，结构简单，操作灵活可靠的电子控制装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子控制装置及一种电子控制装置与电加热器的连接方式，以便对电器的控制更加灵活，安装结构更为简单，并可实现复杂的电气控制功能。本发明的另一目的在于提供一种液体加热器，使产品的整体结构更简单，占用空间更少，电子控制装置的准确性和安全性大大提高。

本发明提供的电子控制装置包括：信号收集单元、信号分析单元以及电气开关单元，各个单元之间依次进行电连接。

所述信号收集单元主要是用于收集温度等信息并转化为电信号，该信号收集单元包括热敏元件，较好的为热电偶。所述电连接最好是由电导体进行连接。将热敏元件(或热电偶)安装在液体加热器上与所加热液体温度比较敏感的地方，因为考虑到热相对敏感的位置对于热敏电阻的电信号会产生不利影响，在安装时将热敏元件用耐高温的绝缘材料进行隔开。为了传递电信号的准确性，电气传递导体的安全性及准确性必须得到保证，将带有绝缘层的电导体或用有效安全距离隔开的固定裸露导体(印刷电路)是比较好的方式。

由信号收集单元所收集到的温度信息被转化为电信号传递至信号分析单元，在该单元内对此电信号进行处理，如可以对电信号进行延迟，循环及对电信号进行延迟反应等。经处理的电信号转变成为控制信号，发送至电气开关单元，对加热元件实现电气通断。所述的信号分析单元的控制部分为集成芯片。

本发明同时提供了一种液体加热器，包括带有电气电路的本体及底座，其中带有上述的电子控制装置。所述电子控制装置安装在液体加热器的本体内，连接在该液体加热器电气电路中。所述电气电路中包含有加热元件，工作过程中加热元件与所述电子控制装置独立工作，电子控制装置不会受到加热元件通断电的影响。

控制器的安全及正常的运行是一个比较重要的技术方面，液体加热器器具存在液体或液体加热后的水蒸气会对控制器电路本身产生一定的的威胁。因此控制器的应与液体加热器的容器部分完全隔离，且需要注意使用过程中的对液体及蒸气浸入的防范。所述的液体加热器可以是各类液体电加热器，如：电水壶、咖啡壶、电熨斗等等。以电水壶为例，所述电子控制装置安装在壶体中与加热元件有物理接触的部件上，且不会对电子控制装置工作有影响的位置，如电水壶的手柄位置。

本发明中的液体加热器中的加热元件或功能部件与电子控制装置直接进行电气连接。电子控制装置的输出端与液体加热器中的加热元件或功能部件的输入端连接。液体加热器中的加热元件或功能部件的电源控制完全由电子控制装置来实现，当液体加热器中的电源供给时，首先电子控制装置电路启动，通过自身的信号收集分析处理后，对液体加热器的加热元件或功能部件进行供电，从而启动液体加热器的工作，当某种信号来到(比如水达到预定温度)，电子控制电路的信号收集单元产生一个不同的信号，电子控制电路通过对这个信号的分析处理来控制一种液体加热器中的加热元件或功能部件的操作(比如断开电源供给)。从而实现对液体加热器的控制。

本发明中的液体加热器中的加热元件或功能部件与电子控制装置的电气连接应优选的采用直接电气连接，以保证电气连接过程中出现的电子物理特性的变化对整个控制精度的干扰减少到最小，安装的位置及固定方式应注意与加热部件或功能部件保证一定的安全距离，不会因热量或其它的变化而对传递过程的准确性产生破坏。

本发明所提供的电子控制装置结构简单，操作更为灵活。通过设置本发明的电子控制装置到电热器中可简化电热器的结构。并且通过电子控制装置安装位置及连接关系的设定，使得电热器结构简单占用空间少。

附图说明

图1为本发明液体加热器与电子控制装置的电路原理图；

图2为本发明液体加热器与电子控制装置的电路功能分配流程图；

图3为安装有本发明电子控制装置的液体加热器的底部视图；

图4为安装有本发明电子控制装置的液体加热器的侧面视图；

具体实施方式

下面结合附图对具体实施方式加以说明。

如图1所示为本发明液体加热器与电子控制装置的电路原理图，从中可以看出本发明所提供的电子控制装置主要包括：信号收集单元、信号分析单元以及电气开关单元，各个单元之间依次进行电连接。该控制装置的电气开关单元与液体加热器(如电水壶)的加热元件或功能部件电连接。另外，信号分析单元分别与液体加热器的发音装置及显示装置电连接。

图2为本发明液体加热器与电子控制装置的电路功能分配流程图。现以图2为例说明此电子控制装置的工作方式：供电电源通过降压整流电路提供适合信号分析单元(MCU)的电压，供MCU工作。发热丝的供电线路是供电电源通过电气开关单元后再到发热丝的。MCU直接控制电气开关单元，从而达到间接控制加热元件(如发热丝)的目的。发热丝直接对水进行加热。信号收集单元，如温度传感器感测水的温度，并把感测结果传递给MCU。MCU处理温度传感器送来的数据，判断水温。如果，水温达到设定值，则MCU切断电气开关单元，使发热丝停止加热。或者MCU通过自身计时，来控制电子开关的通断。MCU将系统信息(温度，时间，工作状态——预约、加热、保温)传送到显示屏显示并可以传送至发音装置进行提示或报警。

温度信号获得，是通过将热敏电阻和基准电阻串联分压，将分压值从单片机的模/数(A/D)转换输入引脚输入，在单片机内部将此模拟值转换成对应的数字值。如果，被测温度发生变化，则热敏电阻的阻值随之变化，从而热敏电阻与基准电阻的分压值亦发生变化。分压值转换成的数字值也会变化。查找此数字值和单片机中预先存储的和其对应的温度值，就可以知道被测温度是多少。再将此温度值显示到显示屏上。

由于电路电源的波动，可能导致温度的偏差。从而有此种现象产生：加热时本来液晶屏正常显示温度是85摄氏度，但是，突然之间由于电压的波动，出现了100摄氏度的显示结果。而系统在100摄氏度时是要停止加热的。如果此问题不经过处理，则系统会就此停止加热，那么，水就不会被烧开。本电路是通过在软件中重复检测的方法来处理此问题的：如果测试结果是100摄氏度，那么，系统将要数次进行检测。如果数次检测结果相同，则显示100摄氏度，并停止加热；如果数次检测的结果不同，则认为此100摄氏度是电源波动所致，系统将不予理睬。

关于故障诊断功能，此电路是这样实现的：每次对温度信号数据采集完毕，将此数据与故障状态(短路或者断路)时预测的数据进行比较，如果数据大小相同，或相近，则可判断温度传感器(热敏电阻)损坏，从而启动报警程序，进行报警。同时，切断发热丝电源，停止加热。

图3及图4分别为安装了电子控制装置的液体加热器的底部视图及侧视图，电子控制装置安装在加热器的本体内，如液体加热器的手柄1中，信号收集单元的热敏元件10经由信号收集单元的信号线8与电子控制装置的信号分析单元相连接，其中2表示信号收集单元的固定螺母、螺柱、绝缘压板。液体加热器的加热元件3通过电子控制装置的输出线9与电气开关单元相连接。其中12为电源插座，14为电源供电线，11为液体加热器的接地线。13为液体加热器的底盘，6为液体加热器的控制按键。显示装置4与信号分析单元5相连接，信号分析单元5又与电气开关单元7相连，共同完成对加热器的电路控制。

Claims (9)

1.一种电子控制装置，其特征在于其中包括：信号收集单元、信号分析单元以及电气开关单元，各个单元之间依次进行电连接。

2.按照权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于所述信号收集单元为热敏元件。

3.按照权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于所述信号收集单元为热电偶。

4.按照权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于所述电连接是由电导体进行连接。

5.按照权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于所述的信号分析单元的控制部分为集成芯片。

6.按照权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于信号收集单元收集温度信息并转化为电信号传递至信号分析单元，在该单元内对此电信号进行处理，经处理的电信号转变成为控制信号，发送至电气开关单元，对加热元件实现电气通断。

7.一种液体加热器，包括带有电气电路的本体及底座，其特征在于其中带有上述的电子控制装置。

8.按照权利要求7所述的液体加热器，其特征在于所述电子控制装置安装在液体加热器的本体内，连接在该液体加热器电气电路中。

9.按照权利要求7所述的液体加热器，其特征在于所述电气电路中包含有加热元件，工作过程中加热元件与所述电子控制装置彼此独立工作，电子控制装置不会受到加热元件通断电的影响。

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