CN101367147A - 电烙铁及其工作温度的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电烙铁及其工作温度的控制方法。所述电烙铁包含陶瓷发热芯，所述方法包括：用于设定陶瓷发热芯的目标温度T_set的设定步骤；用于为陶瓷发热芯提供加热电流I_h的加热步骤；用于为陶瓷发热芯提供预定电流值的测量电流I_m并检测陶瓷发热芯上的电压值Vm的测量步骤；用于根据所述目标温度T_set、测量电流I_m和/或检测到的电压值V_m调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的调整步骤；其中，在电烙铁工作过程中，反复进行所述加热步骤、测量步骤和调整步骤，以使所述陶瓷发热芯的工作温度趋近所述目标温度。本发明利用陶瓷发热芯的电阻具有正温度系数的特性，实现无温度传感器的电烙铁的温度监控方法，简化了结构，降低了成本。

Description

电烙铁及其工作温度的控制方法

技术领域

本发明涉及电烙铁，更具体地说，涉及一种带有自动温度控制功能的电烙铁及其工作温度的控制方法。

背景技术

目前用于可控温电烙铁上的陶瓷发热芯一般带有温度传感器，利用温度传感器来检测电烙铁的工作温度。在这种结构的可控温电烙中，至少需要4根连线(传感器2根，发热体2根)，结构复杂，成本也较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述可控温电烙铁的温度检测需要依赖于温度传感器的缺陷，提供一种对带陶瓷发热芯的电烙铁工作温度的控制方法。

本发明要解决的另一技术问题在于，针对现有技术的上述可控温电烙铁结构复杂、成本较高的缺陷，提供一种结构简单、成本低的电烙铁。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种电烙铁工作温度的控制方法，其中所述电烙铁包含陶瓷发热芯，所述方法包括：

用于设定陶瓷发热芯的目标温度T_set的设定步骤；

用于为陶瓷发热芯提供加热电流I_h的加热步骤；

用于为陶瓷发热芯提供预定电流值的测量电流I_m并检测陶瓷发热芯上的电压值V_m的测量步骤；

用于根据所述目标温度T_set、测量电流I_m和/或检测到的电压值V_m调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的调整步骤；

其中，在电烙铁工作过程中，反复进行所述加热步骤、测量步骤和调整步骤，以使所述陶瓷发热芯的工作温度趋近所述目标温度。

在本发明所述电烙铁工作温度的控制方法中，所述根据目标温度T_set、测量电流I_m和或检测到的电压值V_m调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的调整步骤包括：

根据检测到的电压值V_m和所提供的测量电流值I_m计算陶瓷发热芯当前电阻值R；

根据所述陶瓷发热芯当前电阻值R获取陶瓷发热芯当前的实际温度值T；

将所述实际温度值T与设定的目标温度T_set进行比较；

根据所述比较的结果调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h。

在本发明所述电烙铁工作温度的控制方法中，所述根据目标温度T_set、测量电流I_m和或检测到的电压值V_m调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的调整步骤包括：

获取与目标温度T_set成比例的设定电压V_set；

对所述设定电压V_set和检测到的电压值V_m进行比较放大，得到差值电压V_diff，该差值电压V_diff与陶瓷发热芯的目标温度T_set和当前实际温度值T的差值成正比；

根据所述差值电压V_diff调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h。

在本发明所述电烙铁工作温度的控制方法中，所述根据陶瓷发热芯当前电阻值R获取陶瓷发热芯当前的实际温度值T包括：使用查表或计算方式获取陶瓷发热芯当前的实际温度值。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：构造一种电烙铁，其中包含陶瓷发热芯，还包括：

用于设定陶瓷发热芯的目标温度T_set的设定装置；

用于为陶瓷发热芯提供加热电流I_h的加热电流提供装置；

用于为陶瓷发热芯提供预定电流值的测量电流I_m的测量电流提供装置；

用于检测陶瓷发热芯上的电压值V_m的电压检测装置；

用于根据所述目标温度T_set、测量电流I_m和/或检测到的电压值V_m调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的调整装置。

在本发明所述的电烙铁中，所述用于根据所述目标温度T_set、测量电流I_m和/或检测到的电压值V_m调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的调整装置包括：

用于根据检测到的电压值V_m和所提供的测量电流值I_m计算陶瓷发热芯当前电阻值R的装置；

用于根据所述陶瓷发热芯当前电阻值R获取陶瓷发热芯当前的实际温度值T的装置；

用于将所述实际温度值T与设定的目标温度T_set进行比较的装置；

用于根据所述比较的结果调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的装置。

在本发明所述的电烙铁中，所述用于根据所述目标温度T_set、测量电流I_m和/或检测到的电压值V_m调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的调整装置包括：

用于获取与目标温度T_set成比例的设定电压V_set的装置；

用于对所述设定电压V_set和检测到的电压值V_m进行比较放大，得到差值电压V_diff的装置，其中该差值电压V_diff与陶瓷发热芯的目标温度T_set和当前实际温度值T的差值成正比；

用于根据所述差值电压V_diff调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的装置。

在本发明所述的电烙铁中，所述根据陶瓷发热芯当前电阻值R获取陶瓷发热芯当前的实际温度值T包括：使用查表或计算方式获取陶瓷发热芯当前的实际温度值。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：构造一种电烙铁，包括陶瓷发热芯及其温度控制电路，所述温度控制电路包括：用于为陶瓷发热芯提供加热电流的可控恒流源；用于设定陶瓷发热芯工作温度的目标温度设定单元；与所述目标温度设定单元、可控恒流源相连的微处理器；还包括与所述微处理器相连的用于检测陶瓷发热芯上当前电压值的电压检测单元；其中，所述可控恒流源还用于为陶瓷发热芯提供测量电流。

在本发明所述的电烙铁中，所述微处理器与所述电压检测单元、目标温度设定单元之间连接有差分放大单元，其中，所述电压检测单元的输出端连接到差分放大单元的一个输入端、目标温度设定单元的输出端连接到差分放大单元的另一个输入端，差分放大单元的输出端与微处理器的I/O口相连。

实施本发明的电烙铁及其工作温度的控制方法，具有以下有益效果：由于本发明利用了陶瓷发热芯电阻的正温度系数的特性，在不需温度传感器的情况下，能够实现电烙铁工作温度的自动控制。

本发明利用陶瓷发热芯电阻的正温度系数的特性，实现无温度传感器的发热芯的温度监控方法，简化了结构，降低了成本。

附图说明

附图中：

图1是本发明构思的控制电烙铁工作温度的方法流程图；

图2是本发明一实施例的控制电烙铁工作温度的方法流程图；

图3是本发明另一实施例的控制电烙铁工作温度的方法流程图；

图4是本发明一实施例的电烙铁的电路结构方框图；

图5是本发明另一实施例的电烙铁的电路结构方框图；

图6是本发明一实施例的电烙铁的电路原理图。

具体实施方式

本发明的构思是利用电烙铁陶瓷发热芯电阻的正温度系数的特性，在电烙铁工作期间，周期性地向陶瓷发热芯提供测量电流，并检测其上的电压，求得发热芯的阻值，从而得到发热芯的当前温度。将此温度和设定的目标温度进行比较，从而决定加热阶段所需要输出的功率。实现了无温度传感器的正温度系数陶瓷发热芯的温度监控方法。

本发明的方法包括两个阶段，在电烙铁工作期间交替进行：……加热阶段——温度检测阶段——加热阶段——温度检测阶段——加热阶段——……。

本发明控制电烙铁工作温度的方法及装置可以采用软件、硬件或软、硬件的结合来实现。下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1所示为本发明构思的控制电烙铁工作温度的方法100的流程图。在步骤110，设定陶瓷发热芯的目标温度T_set。步骤110可以在电烙铁上电工作之前进行，也可以在电烙铁工作期间进行(例如当改变焊接对象时)。步骤120，进入加热阶段，为陶瓷发热芯提供加热电流I_h以对烙铁头加热。步骤130，进入温度检测阶段，为陶瓷发热芯提供预定电流值的测量电流I_m并检测陶瓷发热芯上的电压值V_m。在步骤140中，根据步骤110中所设定的目标温度T_set、步骤130中提供的测量电流I_m和/或检测到的电压值V_m调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h。步骤140中的工作可以通过各种方法或装置来实现，这一点将结合图2和图3进行描述。需要说明的是，在电烙铁工作过程中，步骤120、步骤130和步骤140反复进行，以使陶瓷发热芯的工作温度趋近所设定目标温度。

图2所示为本发明一实施例的控制电烙铁工作温度的方法200的流程图。图2所示的方法200中的步骤210、220、230与图1所示的方法100中的步骤110、120、130相同。在步骤242，方法200根据步骤230检测到的电压值V_m和提供的测量电流值I_m计算陶瓷发热芯当前电阻值R。在步骤244，根据步骤242中所计算的陶瓷发热芯当前电阻值R获取陶瓷发热芯当前的实际温度值T。步骤246，将实际温度值T与设定的目标温度T_set进行比较。在步骤248，根据比较的结果调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h。

图3所示为本发明另一实施例的控制电烙铁工作温度的方法300的流程图。图3所示的方法300中的步骤310、320、330与图1所示的方法100中的步骤110、120、130相同。在步骤342，获取与目标温度T_set成比例的设定电压V_set。在步骤344，对获取到设定电压V_set和检测到的电压值V_m进行比较放大，得到差值电压V_diff，该差值电压V_diff与陶瓷发热芯的目标温度T_set和当前实际温度值T的差值成正比。在步骤346，根据所述差值电压V_diff调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h。

图4所示为本发明一实施例的电烙铁400的电路结构方框图。如图4所示，电烙铁400包括陶瓷发热芯420及其温度控制电路。在本实施例中，温度控制电路包括：用于为陶瓷发热芯提供加热电流的可控恒流源410。用于设定陶瓷发热芯工作温度的目标温度设定单元440。与所述目标温度设定单元、可控恒流源相连的微处理器450。与所述微处理器450相连的用于检测陶瓷发热芯上当前电压值的电压检测单元430。其中，所述可控恒流源410还用于为陶瓷发热芯420提供测量电流I_m。

在本实施例中，电烙铁400工作过程包括：

温度检测阶段：对陶瓷发热芯施加准确的、预定电流值(例如1A)的测量电流I_m，检测电压V_m的大小，根据R＝V/I可以在微处理器内运算得出发热芯的阻值。因为发热芯的电阻和其温度成正比，进而可以通过查表或者计算的方式得到发热芯自身的温度T。

加热阶段：根据温度检测阶段得到的温度T，和设定的目标温度T_set进行比较，以决定加热阶段所需要的施加的电流I_h，从而为发热芯提供适当的功率，使其当前温度T向目标温度T_set趋近。决定加热电流I_h的大小可以有多种方法，试列举：

1、当T<T_set时，Ih取某固定值I_max；当T>T_set时，I_h为0或某较小的固定值I_min；

2、I_h和目标温度与实际温度之差成正比，即

3、I_h可以采用诸如PID(比例积分微分)之类的控制算法求出

无论加热电流I_h采取何种方式求得，其目的都是为了给发热芯提供适当的功率，从而使其温度T向T_set趋近。

图5所示为本发明另一实施例的电烙铁500的电路结构方框图。电烙铁500与电烙铁400的不同之处在于：微处理器450与所述电压检测单元430和目标温度设定单元440之间连接有一个差分放大单元510。

由于电烙铁的应用一般需要覆盖250~500℃的温度范围。为了实现对这个温度范围的监控，实施方案1中温度检测阶段的检测电压V_m需要覆盖对应的范围。为了实现对如此大范围的监控，分辨率往往难以做得很高，导致无法对焊接刚发生时产生的温度变化作出及时的反应。本实施例的电烙铁500方案可以解决此问题，其原理如下：

温度检测阶段：对陶瓷发热芯施加一准确的测量电流Im，获取检测电压V_m并传送给运算放大器。与此同时，目标温度设定单元将目标温度T_set以设定电压V_set的形式传送给运算放大器。利用运算放大器将检测电压V_m和与设定的目标温度T_set成比例的设定电压V_set进行比较放大，所得的电压V_diff即与目标温度T_set和发热芯实际温度T的差值成正比。因为V_diff所需要对应的温度范围很小(例如±5℃)，因此分辨率可以做得很高，有利于在加热阶段对温度的微小变化作出及时的反应。

加热阶段：根据温度检测阶段得到V_diff，决定加热阶段所需要的施加的电流I_h。决定加热电流I_h的大小可以有多种方法，无论加热电流I_h采取何种方式求得，其目的都是为了给发热芯提供适当的功率，从而使其温度T向目标温度T_set趋近。

图6是本发明一实施例的电烙铁的电路原理图，其与图5所示的实施例电烙铁500的电路框图相对应。如图6所示，目标温度设定单元通过调节电位器VR103来设定目标温度，然后通过电阻R1C1和R1A7将与目标温度成比例的设定电压信号送入差分放大单元的运算放大器IC101D的同相(正)输入端。电压检测单元将从陶瓷发热芯上获取的电压通过电阻R1A1送入运算放大器IC101D的反相(负)输入端。运算放大器IC101D将检测电压和设定电压进行比较放大，所得的差值通过电阻R1A5输入晶体管Q112的基极，使其集电极上的电压V_diff与目标温度和发热芯实际温度的差值成正比，此电压通过和电阻R176送入微处理器的ADC1端口。微处理器根据接收到的信号，计算、决定加热阶段所需要的施加的电流I_h，并通过PB1和PWM1端口输出控制信号到可控电流源，使其温度T向目标温度T_set趋近。

本发明的描述过程借助方法步骤的方式来描述特定功能的执行过程及其相互关系。为便于描述，文中对这些功能性模块和方法步骤的边界和顺序进行了专门的定义。在使这些功能可正常工作的前提下，也可重新定义他们的边界和顺序。但这些对边界和顺序的重新定义都将落入本发明的主旨和所声明的保护范围之中。

本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (10)

1.一种电烙铁工作温度的控制方法，其中所述电烙铁包含陶瓷发热芯，其特征在于，所述方法包括：

用于设定陶瓷发热芯的目标温度T_set的设定步骤；

用于为陶瓷发热芯提供加热电流I_h的加热步骤；

用于为陶瓷发热芯提供预定电流值的测量电流I_m并检测陶瓷发热芯上的电压值V_m的测量步骤；

用于根据所述目标温度T_set、测量电流I_m和/或检测到的电压值V_m调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的调整步骤；

其中，在电烙铁工作过程中，反复进行所述加热步骤、测量步骤和调整步骤，以使所述陶瓷发热芯的工作温度趋近所述目标温度。

2.根据权利要求1所述电烙铁工作温度的控制方法，其特征在于，所述根据目标温度T_set、测量电流I_m和或检测到的电压值V_m调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的调整步骤包括：

根据检测到的电压值V_m和所提供的测量电流值I_m计算陶瓷发热芯当前电阻值R；

根据所述陶瓷发热芯当前电阻值R获取陶瓷发热芯当前的实际温度值T；

将所述实际温度值T与设定的目标温度T_set进行比较；

根据所述比较的结果调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h。

3.根据权利要求1所述电烙铁工作温度的控制方法，其特征在于，所述根据目标温度T_set、测量电流I_m和或检测到的电压值V_m调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的调整步骤包括：

获取与目标温度T_set成比例的设定电压V_set；

对所述设定电压V_set和检测到的电压值V_m进行比较放大，得到差值电压V_diff，该差值电压V_diff与陶瓷发热芯的目标温度T_set和当前实际温度值T的差值成正比；

根据所述差值电压V_diff调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h。

4.根据权利要求2所述电烙铁工作温度的控制方法，其特征在于，所述根据陶瓷发热芯当前电阻值R获取陶瓷发热芯当前的实际温度值T包括：使用查表或计算方式获取陶瓷发热芯当前的实际温度值。

5.一种电烙铁，其中包含陶瓷发热芯，其特征在于，还包括：

用于设定陶瓷发热芯的目标温度T_set的设定装置；

用于为陶瓷发热芯提供加热电流I_h的加热电流提供装置；

用于为陶瓷发热芯提供预定电流值的测量电流I_m的测量电流提供装置；

用于检测陶瓷发热芯上的电压值V_m的电压检测装置；

用于根据所述目标温度T_set、测量电流I_m和/或检测到的电压值V_m调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的调整装置。

6.根据权利要求5所述的电烙铁，其特征在于，所述用于根据所述目标温度T_set、测量电流I_m和/或检测到的电压值V_m调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的调整装置包括：

用于根据检测到的电压值V_m和所提供的测量电流值I_m计算陶瓷发热芯当前电阻值R的装置；

用于根据所述陶瓷发热芯当前电阻值R获取陶瓷发热芯当前的实际温度值T的装置；

用于将所述实际温度值T与设定的目标温度T_set进行比较的装置；

用于根据所述比较的结果调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的装置。

7.根据权利要求5所述的电烙铁，其特征在于，所述用于根据所述目标温度T_set、测量电流I_m和/或检测到的电压值V_m调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的调整装置包括：

用于获取与目标温度T_set成比例的设定电压V_set的装置；

用于对所述设定电压V_set和检测到的电压值V_m进行比较放大，得到差值电压V_diff的装置，其中该差值电压V_diff与陶瓷发热芯的目标温度T_set和当前实际温度值T的差值成正比；

用于根据所述差值电压V_diff调整提供给陶瓷发热芯的加热电流I_h的装置。

8.根据权利要求6所述的电烙铁，其特征在于，所述根据陶瓷发热芯当前电阻值R获取陶瓷发热芯当前的实际温度值T包括：使用查表或计算方式获取陶瓷发热芯当前的实际温度值。

9.一种电烙铁，包括陶瓷发热芯及其温度控制电路，所述温度控制电路包括：用于为陶瓷发热芯提供加热电流的可控恒流源；用于设定陶瓷发热芯工作温度的目标温度设定单元；与所述目标温度设定单元、可控恒流源相连的微处理器；其特征在于，还包括与所述微处理器相连的用于检测陶瓷发热芯上当前电压值的电压检测单元；其中，所述可控恒流源还用于为陶瓷发热芯提供测量电流。

10.根据权利要求9所述的电烙铁，其特征在于，所述微处理器与所述电压检测单元、目标温度设定单元之间连接有差分放大单元，其中，所述电压检测单元的输出端连接到差分放大单元的一个输入端、目标温度设定单元的输出端连接到差分放大单元的另一个输入端，差分放大单元的输出端与微处理器的I/O口相连。

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