CN101026906A - 热风枪的电路装置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热风枪的电路装置及其工作方法，其包括电源电路、温控电路、送风电机和发热元件；温控电路包括单片机、功率控制电路、温度传感及放大电路、按钮温度设定电路、液晶温度显示电路和差值比较电路；单片机根据来自按钮温度设定电路的温度设定信号以控制发热元件的发热功率并将温度设定信号送至液晶温度显示电路以显示温度设定值；差值比较电路是将温度传感及放大电路测得的发热元件的工作温度信号与来自单片机的温度控制信号进行差值比较以生成差值信号的电路；功率控制电路是根据来自差值比较电路的差值信号控制发热元件的发热功率的电路。

Description

热风枪的电路装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种热风枪的电路装置及其工作方法，热风枪是用于电器、机械、塑料弯管等行业的加热工具。
背景技术
现有的热风枪在使用时，均由发热元件发热，由电机带动风叶转动，将枪体内的热风送出。它常用于去除油漆，弯曲塑料管，金属管接口焊接以及需要对某些物体表面的加热。
中国专利文献CN2590663公开了一种热风枪，它包括壳体、以及安装于壳体内的电机、风叶、发热元件、风管，发热元件电热丝盘绕在有中心孔的瓷盘上，风管的出风口上设置有限位凸起，它们设置在出风口的风管罩上，该限位凸起可以为三个突起的点或圆片，以保证出风口与被加热物体间有最短的允许距离，使风管内的热风能畅通散发。
中国专利文献CN2398580公开了一种热风枪，其包括壳体、发热元件、风管、电机、风叶及整流装置的热风枪，其发热元件电热丝盘绕在有中心孔的瓷盘内，固定片通过该中心孔将多组绕有电热丝的瓷盘互相叠加连接成整体。
中国专利文献CN2355839公开了一种热风枪，它包含有把手、外壳、风轮、电机、降压电阻丝、电热阻丝、骨架、金属内套筒、绝缘套筒、调温电路。降压电阻丝缠绕在骨架入风口端的平板上，电热阻丝缠绕在十字形骨架靠出风口一端上，绝缘套筒套固在骨架的外面上，金属套筒套在绝缘筒的外面，金属套筒与外壳内壁之间留有空隙。
美国专利文献US5349161公开了一种可操控的热风枪，其特征是通过一个电位器和功率调节模块UAA1016实现放热功率调整。
上述现有技术的热风枪的不足之处在于：热风枪的工作温度的调整都是通过电位器来实现的，使用者往往只能根据实践经验来调整电位器的位置以设定其相应的工作温度，因此，实际工作的温度值往往是难以把握；同时，在使用过程中，调温电路受电路元件的温度特性的影响，使发热元件的工作温度不稳定，从而加大了温度控制的难度。而对于温度控制要求较高的场合，现有技术的热风机往往不能满足使用要求和使用效果。
国际专利文献WO8403552公开了一种热风枪，该装置通过电位器设定发热元件的工作温度，在热风枪的喷嘴处设置一热电偶，在中央控制器的作用下使发热元件的工作温度被控制在设定的温度。该装置的不足之处在于：仍采用电位器设定发热元件的工作温度，热电偶冷端没有采取补偿措施，误差大，不适于温度控制要求较高的场合。同时该装置不具有显示当前发热元件工作温度的功能，使用和操作不方便。
欧洲专利文献EP0392191公开了一种热风枪装置，该装置中，采用电位器调整发热元件的发热功率，热电偶检测发热元件的工作温度并通过温度显示电路显示温度值。该装置的不足之处在于：该装置中的温度显示电路为发光二极管组成的数码管电路，而热风枪正常的工作温度范围为130℃至650℃，仅采用几个发光二极管显示当前工作温度，其显示误差往往达50℃左右。其次，热电偶冷端没有采取补偿措施，因此产生的检测误差常达20℃左右。再次，该装置仍采用电位器调整发热元件的发热功率，温度调整不准确。故而该装置不适于温度控制要求较高的场合。
另外，上述现有技术中的热风枪的使用时易对外产生干扰信号，不利于其他电器的正常使用，不符合欧洲市场的相关标准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能使用直观方便且能准确控制发热温度的热风枪的电路装置及其工作方法。
为了实现上述目的，本发明的热风枪的电路装置，包括电源电路，与电源电路相连的温控电路和送风电机，发热元件与温控电路相连；所述温控电路包括单片机、功率控制电路和温度传感及放大电路；功率控制电路的输出端与发热元件相连；所述温控电路还包括按钮温度设定电路、液晶温度显示电路和差值比较电路；按钮温度设定电路的输出端接单片机的温度设定输入端；单片机的显示信号输出端接液晶温度显示电路的输入端，温度传感及放大电路的输出端接差值比较电路的工作温度信号输入端，单片机的温度控制端与差值比较电路双向电连接，差值比较电路的控制输出端接功率控制电路的控制输入端；单片机是根据来自按钮温度设定电路的温度设定信号以控制发热元件的发热功率也即控制流经发热元件的电流大小，并将温度设定信号送至液晶温度显示电路以显示温度设定值的单片机；差值比较电路是将温度传感及放大电路测得的发热元件的工作温度信号与来自单片机的温度控制信号进行差值比较以生成差值信号的电路；功率控制电路是根据来自差值比较电路的差值信号控制发热元件的发热功率的电路。
本发明的热风枪的电路装置的工作方法，包括：
单片机读取由按钮温度设定电路输入的温度设定信号即键值信号，并根据所述键值信号进行相应的PWM调制，以通过差值比较电路和功率控制电路控制发热元件的发热功率；其中，差值比较电路将温度传感及放大电路测得的发热元件的工作温度信号与来自单片机的温度控制信号进行差值比较以生成差值信号；功率控制电路根据所述差值信号控制发热元件的发热功率；单片机根据差值比较电路的差值信号输出端的差值信号判断发热元件的工作温度是否达到设定值即键值；若没达到设定值，则单片机控制液晶温度显示电路显示与所述键值相对应的温度值并闪烁；若达到设定值，则单片机控制液晶温度显示电路停止闪烁并显示与所述键值相对应的温度值。
与现有技术相比，本发明具有以下积极效果：(1)本发明的热风枪的电路装置中，温控电路采用单片机来控制，并通过按钮温度设定电路设定发热元件的工作温度，实现了按预设幅度(如10℃)提高或降低发热元件的工作温度的功能；同时采用液晶温度显示电路来直观显示当前设定的发热元件的工作温度值。因此，本发明的热风枪中，既能精确控制发热元件的工作温度，又可直观显示设定的工作温度值，适于温度控制要求较高的场合，且操作简单方便。(2)本发明中，PWM调制以控制发热元件的发热功率，控制精度高。(3)本发明中，温度传感及放大电路设有热电偶补偿电路，大大降低热电偶测量误差，提高了热风枪的控制精度。(4)本发明中，功率控制电路采用过零触发光耦U3，使流经双向可控硅BAT的电流为正弦波，限制了发热元件所在回路中斜波的产生，防止了干扰信号的产生，以利于周围其他电器的正常使用。(5)本发明中，通过按钮温度设定电路输入键值以设定发热元件的工作温度，利用准确控制热风枪的工作温度。(6)本发明中，电源电路中设有电感L1和L2，用于减少其所在回路产生的干扰信号，以利于周围其他电器的正常使用。(7)本发明的热风枪的电路装置的工作方法，工作稳定可靠，使用直观方便，控制精度高。
附图说明
图1为本发明的热风枪的电路装置中温控电路的电路框图；
图2为本发明的热风枪的电路装置的电路原理图；
图3为本发明的热风枪的电路装置的工作方法的程序流程示意图。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的热风枪的电路装置，包括电源电路8，与电源电路8相连的温控电路7和送风电机，送风电机上设有风轮，发热元件与温控电路7相连。
如图2所示，电源电路8包括开关K1-1、保险丝FT、降压电阻丝R101、滤波电容C10、第一整流电路和第二整流电路。市交流电经降压电阻丝R101与第一整流电路和第二整流电路的交流输入端相连；第一整流电路与温控电路7的电源端相连，第二整流电路与送风电机的电源端相连。第一整流电路包括整流器B1，滤波电容C9，降压电阻R1以及由电阻R2、R3和精密稳压器T4组成的稳压电路。电源电路通过稳压电路向温控电路提供电源。第二整流电路包括整流器B2、电感L1和L2、滤波电容C12和C13。第二整流电路的输出端接送风电机DJ，整流器B2的交流电输入端设置电感L1和L2，用于减少送风电机DJ所在回路产生的干扰信号，以利于周围其他电器的正常使用。
所述温控电路7包括单片机1、差值比较电路2、功率控制电路3、按钮温度设定电路4、液晶温度显示电路5和温度传感及放大电路6。
如图2所示，所述功率控制电路3包括双向可控硅BAT、与双向可控硅BAT的G端相连的过零触发光耦U3和电阻R31和R32，差值比较电路2的差值信号输出端即运算放大器U2:D的输出端14脚接过零触发光耦U3的控制端即U3的1脚。过零触发光耦U3中，当其中的发光二极管导通发光时，其中的触发二极管只有在外接的市交流电位在零相位时才能导通，以控制双向可控硅BAT的通断并控制发热元件的发热功率，使流经双向可控硅BAT的交流电为正弦波，限制了发热元件所在回路中谐波的产生，防止了干扰信号的产生，以利于周围其他电器的正常使用。
差值比较电路2是将温度传感及放大电路6测得的发热元件的工作温度信号与来自单片机1的温度控制信号进行差值比较以生成差值信号的电路。差值比较电路2包括三极管T6、运算放大器U2:D、U2:B和U2:A、电阻R18、R2g和R29。
按钮温度设定电路4包括降温按钮SW1和增温按钮SW2、三极管T3、电容C3、电阻R10、R11和R12。降温按钮SW1和增温按钮SW2分别与单片机的7脚和2脚即温度设定输入端相连，用于按预设幅度提高或降低发热元件的工作温度。每次从增温按钮SW2或降温按钮SW1输入键值以提高或降低发热元件的工作温度的幅度为10℃，利用准确控制热风枪的工作温度。
功率控制电路3是根据来自差值比较电路2的差值信号控制发热元件的发热功率的电路。功率控制电路3的输出端即双向可控硅BTA的T1脚与发热元件R102相连，按钮温度设定电路4的输出端接单片机1的温度设定输入端；单片机1的显示信号输出端接液晶温度显示电路5的输入端，温度传感及放大电路6的输出端接差值比较电路2的工作温度信号输入端，单片机1的温度控制端与差值比较电路2双向电连接，差值比较电路2的控制输出端接功率控制电路3的控制输入端。
单片机1是根据来自按钮温度设定电路4的温度设定信号以控制发热元件的发热功率，并将温度设定信号送至液晶温度显示电路5以显示温度设定值的单片机。单片机1采用89C2051单片机，单片机1外围设有晶振。
单片机1的温度控制端包括工作状态检测端即18脚和PWM调制信号输出端即15脚，单片机1的工作状态检测端接差值比较电路2的差值信号输出端，单片机1的PWM调制信号输出端接差值比较电路2的PWM调制信号输入端。PWM调制即为脉冲宽度调制。
单片机1进一步是根据来自按钮温度设定电路4的温度设定信号通过PWM调制以控制发热元件的发热功率，同时根据差值比较电路2的差值信号输出端的差值信号判断发热元件的工作温度是否达到设定值的单片机。
如图2所示，温度传感及放大电路6包括热电偶E、热电偶补偿电路和运算放大器电路；热电偶E的+端接运算放大器电路的同相输入端，热电偶E的另一端与热电偶补偿电路相连。热电偶补偿电路由精密稳压器T5、二极管D1、电阻R20和R21组成。运算放大器电路包括运算放大器U2:C、电阻R22、R23、R24、R25、R26和R27、电容C8和电位器RZ1。实际使用中，运算放大器U2:B和U2:A进行数模转化时存在误差，电阻R22和R23的电阻值也存在误差，采用电位器RZ1调基准，使设定温度与发热元件的实际工作温度相符。
热电偶补偿电路中，精密稳压器T5的温度系数小，在热风枪使用过程中，精密稳压器T5始终向二极管D1的阳极提供1.2V的参考电压，且不随环境温度的变化而变化。而作为PN结的二极管D1上的正向电压随环境温度升高而降低-2.4mv/℃，从而实现热电偶的冷端补偿，使热电偶的测量误差控制在2℃左右，若不进行热电偶冷端补偿，则测量误差将达20℃，不利于温度控制要求较高的场合。
本实施例的热风枪的电路装置工作时，单片机1读取由按钮温度设定电路4输入的温度设定信号即键值信号，并根据所述键值信号进行相应的PWM调制，以通过差值比较电路2和功率控制电路3控制发热元件的发热功率；其中，差值比较电路2将温度传感及放大电路6测得的发热元件的工作温度信号与来自单片机1的温度控制信号进行差值比较以生成差值信号；功率控制电路3根据所述差值信号控制发热元件的发热功率。
单片机1根据差值比较电路2的差值信号输出端的差值信号判断发热元件的工作温度是否达到设定值即键值；若没达到设定值，则单片机1控制液晶温度显示电路5显示所述键值对应的温度值并闪烁；若达到设定值，则单片机1控制液晶温度显示电路5停止闪烁并显示所述键值对应的温度值。
温度传感及放大电路6通过热电偶E进行温度检测，并通过热电偶补偿电路进行热电偶冷端补偿，最后通过运算放大器电路的输出端也即温度传感及放大电路6的输出端输出工作温度信号。
功率控制电路3通过过零触发光耦U3控制可控硅BAT通断，进而控制发热元件的发热功率。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1、一种热风枪的电路装置，包括电源电路(8)，与电源电路(8)相连的温控电路(7)和送风电机，发热元件与温控电路(7)相连；所述温控电路(7)包括单片机(1)、功率控制电路(3)和温度传感及放大电路(6)；功率控制电路(3)的输出端与发热元件相连；其特征在于：所述温控电路(7)还包括按钮温度设定电路(4)、液晶温度显示电路(5)和差值比较电路(2)；按钮温度设定电路(4)的输出端接单片机(1)的温度设定输入端；单片机(1)的显示信号输出端接液晶温度显示电路(5)的输入端，温度传感及放大电路(6)的输出端接差值比较电路(2)的工作温度信号输入端，单片机(1)的温度控制端与差值比较电路(2)双向电连接，差值比较电路(2)的控制输出端接功率控制电路(3)的控制输入端；单片机(1)是根据来自按钮温度设定电路(4)的温度设定信号以控制发热元件的发热功率、并将温度设定信号送至液晶温度显示电路(5)以显示温度设定值的单片机；差值比较电路(2)是将温度传感及放大电路(6)测得的发热元件的工作温度信号与来自单片机(1)的温度控制信号进行差值比较以生成差值信号的电路；功率控制电路(3)是根据来自差值比较电路(2)的差值信号控制发热元件的发热功率的电路。
2、根据权利要求1所述的热风枪的电路装置，其特征在于：单片机(1)的温度控制端包括工作状态检测端和PWM调制信号输出端，单片机(1)的工作状态检测端接差值比较电路(2)的差值信号输出端，单片机(1)的PWM调制信号输出端接差值比较电路(2)的PWM调制信号输入端；单片机(1)进一步是根据来自按钮温度设定电路(4)的温度设定信号进行相应的PWM调制以控制发热元件的发热功率，同时根据差值比较电路(2)的差值信号输出端的差值信号判断发热元件的工作温度是否达到设定值的单片机。
3、根据权利要求1或2所述的热风枪的电路装置，其特征在于：温度传感及放大电路(6)包括热电偶E、热电偶补偿电路和运算放大器电路；热电偶E的+端接运算放大器电路的同相输入端，热电偶E的另一端与热电偶补偿电路相连。
4、根据权利要求3所述的热风枪的电路装置，其特征在于：所述功率控制电路(3)包括双向可控硅BAT及与双向可控硅BAT的G端相连的过零触发光耦U3，差值比较电路(2)的差值信号输出端接过零触发光耦U3的控制端。
5、根据权利要求4所述的热风枪的电路装置，其特征在于：按钮温度设定电路(4)包括与单片机(1)相连的增温按钮和降温按钮，用于按预设幅度提高或降低发热元件的工作温度。
6、根据权利要求5所述的热风枪的电路装置，其特征在于：电源电路(8)至少包括降压电阻丝R101、第一整流电路和第二整流电路；市交流电经降压电阻丝R101与第一整流电路和第二整流电路的交流输入端相连；第一整流电路与温控电路(7)的电源端相连，第二整流电路与送风电机的电源端相连；在降压电阻丝R101与第二整流电路之间设有电感L1和L2，用于减少送风电机所在回路产生的干扰信号。
7、一种热风枪的电路装置的工作方法，包括：
单片机(1)读取由按钮温度设定电路(4)输入的温度设定信号即键值信号，并根据所述键值信号进行相应的PWM调制，以通过差值比较电路(2)和功率控制电路(3)控制发热元件的发热功率；其中，差值比较电路(2)将温度传感及放大电路(6)测得的发热元件的工作温度信号与来自单片机(1)的温度控制信号进行差值比较以生成差值信号；功率控制电路(3)根据所述差值信号控制发热元件的发热功率；
单片机(1)根据差值比较电路(2)的差值信号输出端的差值信号判断发热元件的工作温度是否达到设定值即键值；若没达到设定值，则单片机(1)控制液晶温度显示电路(5)显示与所述键值相对应的温度值并闪烁；若达到设定值，则单片机(1)控制液晶温度显示电路(5)停止闪烁并显示与所述键值相对应的温度值。
8、根据权利要求7所述的热风枪的电路装置的工作方法，其特征在于：温度传感及放大电路(6)通过热电偶E进行温度检测，并通过热电偶补偿电路进行热电偶冷端补偿，最后通过运算放大器电路的输出端也即温度传感及放大电路(6)的输出端输出工作温度信号。
9、根据权利要求7或8所述的热风枪的电路装置的工作方法，其特征在于：功率控制电路(3)通过过零触发光耦U3控制可控硅BAT通断，进而控制发热元件的发热功率。
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