CN101943922A - 一种控温电热毯的感温线智能自动校正系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控温电热毯的感温线智能自动校正系统及方法，该系统的感温线校正过程无需再用人工调节，由MCU软件自动控制完成，通过采用精准热敏电阻巧妙地选择温度参考点，并采集精准热敏电阻的温度信号与感温线的温度信号，进行比较，将得到的差值作为补偿信号存储于E2PROM中，并在每次使用该感温线时自动读取该补偿信号，与感温线实际温度进行叠加，即可完成感温线自动校正，达到保证批量产品的控温精度和一致性的目的，本发明突破了控温电热毯大批量生产时人工手动校正的瓶颈，具有智能、准确、便捷、省时、省力的特点，在显著提高批量产品控温精度的同时，也大幅度提高了生产率和日产量。

Description

一种控温电热毯的感温线智能自动校正系统及方法
技术领域
本发明涉及电热毯技术领域，特别是涉及一种控温电热毯的感温线智能自动校正系统及方法。
背景技术
在控温电热毯中，感温线起着极其重要的作用，它提供的反馈信号，作为是否继续进行功率输出的重要依据，如图1所示，感温线提供的温度反馈信号与温度设定值进行比较，如果没有达到温度设定值，则电热毯控制器进行功率输出，驱动电热毯发热线进行加热；如果已经达到或超过了温度设定值，则电热毯控制器停止驱动电热毯发热线进行加热，进入保温状态，因此感温线的精度直接决定着产品的控制精度。
作为传感器的感温线在大批量生产时，因受制造偏差和环境温度影响，传感器出厂时存在几十度的误差。如此大的误差如不调整，系统的控制精度和一致性将是空谈，以前的产品多采用人工调整可变电阻器的办法来校正感温线，该方法费时、费力，大幅度降低了生产效率，且难以保证校正的准确度。因此，产品出厂时的感温线校正操作是大范围推广智能、安全环保型控温电热毯所面临的一个巨大瓶颈，严重阻挠该类产品的普及范围。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种控温电热毯的感温线智能自动校正系统，该系统的整个校准过程全部由MCU自动完成，且校正精度高，速度快，极大地提高了生产效率，节省了人力成本和生产时间。
本发明的另外一个目的在于提供一种控温电热毯的感温线智能自动校正方法。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种控温电热毯感温线智能自动校正系统，包括MCU、E2PROM、精准热敏电阻、感温线、测温电路和AD，其中：
精准热敏电阻：为校正感温线的参考标准，误差在1％以下；
感温线：待校正的感温器件；
测温电路：测量精准热敏电阻的温度和感温线的温度，得到精准热敏电阻两端的测温电压信号和感温线两端的测温电压信号，并将两路测温的电压信号依次经过电阻分压和滤波后，输出给AD；
AD：接收测温电路输出的用于两路测温的电压信号，并在MCU的控制下分别进行模/数转换，将转换后得到的两路温度数字信号输出给MCU；
MCU：控制AD进行模/数转换，并接收AD输出的两路温度数字信号，将感温线温度数字信号与精准热敏电阻温度数字信号相减后，将差值作为补偿信号存储到E2PROM中；每次使用感温线时，将所述存储于E2PROM的补偿信号读取出来，并与AD输出的感温线的实际温度数字信号进行叠加，将叠加后的信号作为温度反馈信号输出；
E2PROM：为掉电非易失性存储介质，用于存储MCU输出的补偿信号。
在上述控温电热毯感温线智能自动校正系统中，测温电路包括两个分压电阻R1、R2和两个电容C1、C2，其中精准热敏电阻依次经过R1分压、电容C1滤波后，其两端的测温电压信号输出给AD；感温线依次经过R2分压、电容C2滤波后，其两端的测温电压信号输出给AD。
在上述控温电热毯感温线智能自动校正系统中，MCU由温度采集模块、比较运算模块、存储控制模块、读取控制模块和加法运算模块组成，其中温度采集模块：控制AD对测温电路输出的用于两路测温的电压信号分别进行模/数转换，并将模/数转换后的两路温度数字信号输出给比较运算模块；比较运算模块：接收温度采集模块输出的两路温度数字信号，将感温线温度数字信号与精准热敏电阻温度数字信号相减后，将差值作为补偿信号输出给存储控制模块：存储控制模块：接收比较运算模块输出的补偿信号，将补偿信号分解为符号位和数值位，并将数值位继续分解为整数位和小数位，之后将符号位、整数位和小数位数据分别存储到E2PROM中；读取控制模块：读取存储于E2PROM中的符号位、整数位和小数位数据，将整数位和小数位组合为数值位，再将数值位和符号位进行组合还原为补偿信号，输出给加法运算模块；加法运算模块：每次使用感温线时，读取控制模块输出的补偿信号，并与AD输出的感温线的实际温度数字信号进行叠加，将叠加后的信号作为温度反馈信号输出。
在上述控温电热毯感温线智能自动校正系统中，存储控制模块包括两个译码器，译码器1将补偿信号分解成符号位和数值位，译码器2将数值位分解为整数位和小数位。
在上述控温电热毯感温线智能自动校正系统中，读取控制模块包括两个编码器，编码器1将整数位和小数位组合为数值位，编码器2将数值位和符号位进行组合，还原为补偿信号。
一种控温电热毯感温线智能自动校正方法，包括如下步骤：
(1)测温电路测量精准热敏电阻的温度和感温线的温度，得到精准热敏电阻两端的测温电压信号和感温线两端的测温电压信号，并将两路测温的电压信号依次经过电阻分压和滤波后，输出给AD；
(2)AD接收测温电路输出的两路测温的电压信号，并在MCU的控制下分别进行模/数转换，将转换后得到的两路温度数字信号输出给MCU；
(3)MCU接收AD输出的两路温度数字信号，将感温线温度数字信号与精准热敏电阻温度数字信号相减后，将差值作为补偿信号存储到E2PROM中；
(4)每次使用感温线时，MCU将所述存储于E2PROM的补偿信号读取出来，并与AD输出的感温线的实际温度数字信号进行叠加，将叠加后的信号作为温度反馈信号输出，完成感温线智能自动校正。
在上述控温电热毯感温线智能自动校正方法中，步骤(3)中将补偿信号分解为符号位和数值位，并将数值位继续分解为整数位和小数位，之后将符号位、整数位和小数位数据分别存储到E2PROM中。
在上述控温电热毯感温线智能自动校正方法中，步骤(4)中将存储于E2PROM的补偿信号的符号位、整数位和小数位数据读取出来，将整数位和小数位组合为数值位，再将数值位和符号位进行组合还原为补偿信号，之后进行叠加。
在上述控温电热毯感温线智能自动校正方法中，步骤(4)中输出的温度反馈信号与温度设定值进行比较，如果没有达到温度设定值，则电热毯控制器进行功率输出，如果已经达到或超过温度设定值，则电热毯控制器停止驱动电热毯发热线进行加热，进入保温状态。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明感温线智能自动校正系统通过采用精准热敏电阻作为温度参考器件，巧妙地选择环境温度作为温度参考点，通过热敏电阻温度与感温线温度的比较，得出感温线存在的误差，将该误差信号存储于非易失性介质E2PROM中，在每次使用该感温线时，自动读取该误差信号作为补偿信号，并与感温线温度进行加法运算，即可完成对感温线的自动校正，该校正过程由MCU软件自动完成，校正精度高，速度快，极大地提高了生产效率，节省了人力成本和生产时间，突破了控温电热毯批量生产的瓶颈，使得批量生产控温电热毯时可以免人工手动校正；
(2)本发明感温线智能自动校正系统中的MCU由温度采集模块、比较运算模块、存储控制模块、读取控制模块和加法运算模块组成，通过上述模块的配合工作，完成了感温线的智能自动校正，MCU组成模块设计简单，实现方便，具有较强的实用性，由于感温线的精度直接决定着电热毯产品的控制精度，因此显著提高了批量产品的控温精度，特别是大批量生产时电热毯控制器对误差较大的感温线的自适应能力，能够保证控温电热毯批量生产时产品的控温精度和一致性，实现了智能、安全、环保型控温电热毯的批量生产。
附图说明
图1为控温电热毯的负反馈控温原理图；
图2为本发明控温电热毯感温线智能自动校正系统结构框图；
图3为本发明测温电路结构图；
图4为本发明存储控制模块结构图；
图5为本发明读取控制模块结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
如图2所示为本发明控温电热毯感温线智能自动校正系统结构框图，由图可知整个校正系统由MCU、E2PROM、AD、测温电路、感温线、精准热敏电阻构成，其中MCU软件是控制的核心，感温线是待校正的感温器件，其误差高达30℃，AD即模/数转换器，可以将模拟信号转换为MCU能识别的数字信号，在感温线智能自动校正中负责将精准热敏电阻和感温线两端的电压信号转换为温度数字信号；E2PROM是一种掉电非易失性存储介质，用来保存感温线校正后的补偿参数。
MCU由温度采集模块、比较运算模块、存储控制模块、读取控制模块和加法运算模块组成，温度采集模块控制AD对测温电路输出的用于两路测温的电压信号分别进行模/数转换，并将模/数转换后的两路温度数字信号输出给比较运算模块。比较运算模块实际上是用软件实现的一个减法器，接收温度采集模块输出的两路温度数字信号，将感温线温度数字信号与精准热敏电阻温度数字信号相减后，将差值作为补偿信号输出给存储控制模块。
由于补偿信号为带符号小数，不方便直接进行存储，因此存储控制模块包括两个译码器，译码器1将补偿信号分解成符号位和数值位；译码器2将数值位分解为整数位和小数位；其后在软件控制下将符号位、整数位、小数位分别存储到E2PROM中，以备后续使用，如图4所示为本发明存储控制模块结构图。
读取控制模块在负责将存储于E2PROM中的数据读取出来并还原为补偿信号，包括两个编码器，编码器1负责将整数位和小数位组合为数值位，编码器2将数值位和符号位进行组合，还原为补偿信号，输出给加法运算模块，如图5所示为本发明读取控制模块结构图。
每次使用感温线时，加法运算模块读取控制模块输出的补偿信号，并与AD输出的感温线的实际温度数字信号进行叠加，将叠加后的信号作为温度反馈信号输出，完成感温线智能自动校正。
下面为本发明控温电热毯感温线智能自动校正的具体实现方法：
步骤一、测温电路测量精准热敏电阻的温度和感温线的温度，得到精准热敏电阻两端的测温电压信号和感温线两端的测温电压信号，并将两路测温的电压信号依次经过电阻R1、R2分压和电容C1、C2滤波后，输出给AD。
步骤二、AD接收测温电路输出的两路测温的电压信号，并在MCU中温度采集模块的控制下分别进行模/数转换，将转换后得到的两路温度数字信号输出给MCU的比较运算模块。
步骤三、比较运算模块接收两路温度数字信号，将其中的感温线温度数字信号与精准热敏电阻温度数字信号相减后，将差值作为补偿信号，同时将补偿信号分解为符号位和数值位，并将数值位继续分解为整数位和小数位，之后将符号位、整数位和小数位数据分别存储到E2PROM中存储到E2PROM中。
步骤四、每次使用感温线时，将存储于E2PROM的补偿信号的符号位、整数位和小数位数据读取出来，将整数位和小数位组合为数值位，再将数值位和符号位进行组合还原为补偿信号，并与AD输出的感温线的实际温度数字信号进行叠加，即可完成感温线的智能自动校正，得到准确的温度反馈信号，进入图1所示的控温电热毯的负反馈控温系统。
感温线提供的温度反馈信号与温度设定值进行比较，如果没有达到温度设定值，则电热毯控制器进行功率输出，驱动电热毯发热线进行加热；如果已经达到或超过了温度设定值，则电热毯控制器停止驱动电热毯发热线进行加热，进入保温状态，发热线是电热毯的发热部件，能够将电能转换为热能，感温线的精度直接决定着产品的控制精度。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种控温电热毯感温线智能自动校正系统，其特征在于：包括MCU、E2PROM、精准热敏电阻、感温线、测温电路和AD，其中：
精准热敏电阻：为校正感温线的参考标准，误差在1％以下；
感温线：待校正的感温器件；
测温电路：测量精准热敏电阻的温度和感温线的温度，得到精准热敏电阻两端的测温电压信号和感温线两端的测温电压信号，并将两路测温的电压信号依次经过电阻分压和滤波后，输出给AD；
AD：接收测温电路输出的用于两路测温的电压信号，并在MCU的控制下分别进行模/数转换，将转换后得到的两路温度数字信号输出给MCU；
MCU：控制AD进行模/数转换，并接收AD输出的两路温度数字信号，将感温线温度数字信号与精准热敏电阻温度数字信号相减后，将差值作为补偿信号存储到E2PROM中；每次使用感温线时，将所述存储于E2PROM的补偿信号读取出来，并与AD输出的感温线的实际温度数字信号进行叠加，将叠加后的信号作为温度反馈信号输出；
E2PROM：为掉电非易失性存储介质，用于存储MCU输出的补偿信号。
2.根据权利要求1所述的一种控温电热毯感温线智能自动校正系统，其特征在于：所述测温电路包括两个分压电阻R1、R2和两个电容C1、C2，其中精准热敏电阻依次经过R1分压、电容C1滤波后，其两端的测温电压信号输出给AD；感温线依次经过R2分压、电容C2滤波后，其两端的测温电压信号输出给AD。
3.根据权利要求1所述的一种控温电热毯感温线智能自动校正系统，其特征在于：所述MCU由温度采集模块、比较运算模块、存储控制模块、读取控制模块和加法运算模块组成，其中：
温度采集模块：控制AD对测温电路输出的用于两路测温的电压信号分别进行模/数转换，并将模/数转换后的两路温度数字信号输出给比较运算模块；
比较运算模块：接收温度采集模块输出的两路温度数字信号，将感温线温度数字信号与精准热敏电阻温度数字信号相减后，将差值作为补偿信号输出给存储控制模块：
存储控制模块：接收比较运算模块输出的补偿信号，将补偿信号分解为符号位和数值位，并将数值位继续分解为整数位和小数位，之后将符号位、整数位和小数位数据分别存储到E2PROM中；
读取控制模块：读取存储于E2PROM中的符号位、整数位和小数位数据，将整数位和小数位组合为数值位，再将数值位和符号位进行组合还原为补偿信号，输出给加法运算模块；
加法运算模块：每次使用感温线时，读取控制模块输出的补偿信号，并与AD输出的感温线的实际温度数字信号进行叠加，将叠加后的信号作为温度反馈信号输出。
4.根据权利要求3所述的一种控温电热毯感温线智能自动校正系统，其特征在于：所述存储控制模块包括两个译码器，译码器1将补偿信号分解成符号位和数值位，译码器2将数值位分解为整数位和小数位。
5.根据权利要求3所述的一种控温电热毯感温线智能自动校正系统，其特征在于：所述读取控制模块包括两个编码器，编码器1将整数位和小数位组合为数值位，编码器2将数值位和符号位进行组合，还原为补偿信号。
6.一种控温电热毯感温线智能自动校正方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)测温电路测量精准热敏电阻的温度和感温线的温度，得到精准热敏电阻两端的测温电压信号和感温线两端的测温电压信号，并将两路测温的电压信号依次经过电阻分压和滤波后，输出给AD；
(2)AD接收测温电路输出的两路测温的电压信号，并在MCU的控制下分别进行模/数转换，将转换后得到的两路温度数字信号输出给MCU；
(3)MCU接收AD输出的两路温度数字信号，将感温线温度数字信号与精准热敏电阻温度数字信号相减后，将差值作为补偿信号存储到E2PROM中；
(4)每次使用感温线时，MCU将所述存储于E2PROM的补偿信号读取出来，并与AD输出的感温线的实际温度数字信号进行叠加，将叠加后的信号作为温度反馈信号输出，完成感温线智能自动校正。
7.根据权利要求6所述的一种控温电热毯感温线智能自动校正方法，其特征在于：所述步骤(3)中将补偿信号分解为符号位和数值位，并将数值位继续分解为整数位和小数位，之后将符号位、整数位和小数位数据分别存储到E2PROM中。
8.根据权利要求6所述的一种控温电热毯感温线智能自动校正方法，其特征在于：所述步骤(4)中将存储于E2PROM的补偿信号的符号位、整数位和小数位数据读取出来，将整数位和小数位组合为数值位，再将数值位和符号位进行组合还原为补偿信号，之后进行叠加。
9.根据权利要求6所述的一种控温电热毯感温线智能自动校正方法，其特征在于：所述步骤(4)中输出的温度反馈信号与温度设定值进行比较，如果没有达到温度设定值，则电热毯控制器进行功率输出，如果已经达到或超过温度设定值，则电热毯控制器停止驱动电热毯发热线进行加热，进入保温状态。
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