CN102006686A - 快速升温装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明快速升温装置包括用作热负载的夹板、装于夹板内的金属陶瓷发热体、采样电阻、双向可控硅、控制芯片、按键单元和与控制芯片相连的辅助电路，采样电阻用于检测发热体上的电压，获得一采样电压，另外一路检测市电的输入电压，控制芯片将采样电压与输入电压进行比较，并转换为发热体的实际温度值，控制芯片根据发热体的温度变化速率，以及该实际温度值与预设温度值的差值来控制双向可控硅的导通，以调节发热体的发热，达到快速、精准升温的目的。

Description

快速升温装置及方法

技术领域

本发明涉及一种升温装置，特别涉及一种快速升温装置及方法。

背景技术

由于现代人追求时间与效率，快速升温技术应用广泛，特别是在专业沙龙里的直发器、卷发器的加热过程中。然而，一个普通直发器从开机到能够使用的温度，至少需要等待1分钟以上的时间。有些厂商为了争夺市场，盲目提升升温速度，但无法解决快速升温一旦控制电路失效造成熔胶掉夹板等严重事故。

中国专利ZL200720120927.4公开了一种双电压多温档可控加热电路，其用传感器来测量温度，发热体与传感器分开，因传感器本身的存在灵敏度问题，再加上传感器与发热体之间有热传导过程，造成传感器信号比实际温度延时，故用这种方案在快速升温控制上无法得到快速反应和精准控制，升温速度越快容易造成温度波动大，温度过冲大。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种升温装置，可以在较短时间内上升较高温度。

本发明快速升温装置包括用作热负载的夹板、装于所述夹板内的金属陶瓷发热体、采样电阻、双向可控硅、控制芯片和与控制芯片相连的按键单元，采样电阻用于检测发热体上的电压，获得一采样电压，通过按键单元开机后，控制芯片将采样电压与输入电压进行比较，并转换为发热体的实际温度值，控制芯片根据发热体的温度变化速率，以及所述实际温度值与预设温度值的差值来控制双向可控硅的导通，以调节发热体的发热。

在本发明较佳实施例中，快速升温装置还包括模数转换单元，用于将采样电压与输入电压转换成数字信号。

在本发明较佳实施例中，快速升温装置还包括LED显示单元或者LCD显示单元，其受所述实际温度值与预设温度值的差值的控制，用于升温、降温、恒温的指示。

在本发明较佳实施例中，快速升温装置还包括过温度保护单元，其与所述发热体相连。

本发明的目的之二在于针对快速升温装置提供一种快速升温的方法。

快速升温的方法包括：检测步骤，其检测按键单元的开机动作，将开关机设置、预设温度、温度采样时间写入控制芯片的寄存器；定时中断步骤，其开启模数转换通道口，进行模拟/数字转换并保存转换结果；运算步骤，将输入电压与采样电压的比值F与参考值比较，转换为实际测量温度值A，将前后两次采样的实际测量温度值A求差，再除以温度采样时间H得到温度变化速率B，将实际测量温度值A与预设温度E求差，得到温度差C；以及控制步骤，根据发热体的温度变化速率B，以及温度差C做出下一阶段升温预处理，通过可控硅输出控制单元来控制双向可控硅的导通，以调节发热体的发热。

所述快速升温方法还包括外部中断步骤，外部中断步骤包括：判断输入电压是上升沿中断还是下降沿中断；若为下降沿中断，根据控制信号D控制可控硅的负半周打开或者关闭；若为上升沿中断，根据控制信号D控制可控硅的正半周打开或者关闭，并开启定时计数器，进入定时中断步骤；以及关闭外部中断。

本发明快速升温装置用采样电阻来检测金属陶瓷发热体上的电压变化，与输入电压比较后转换为温度值，这种方案里发热体与传感器合二为一，能够快速反应和温度精准控制，温度没有过冲。采用温度预处理技术，根据检测发热体的温度变化速率，对夹板温度做出判断，再对发热体后续发热过程进行计算，然后控制发热体是否发热，使其快速精准达到所设定温度，具有升温快、回温快、温度稳定、精确、安全可靠的特点。装置具有自动降温和自动关机的功能，降低了能耗。

附图说明

图1是本发明快速升温装置的电路模块图。

图2是本发明快速升温装置的升温方法的主流程图。

图3是本发明快速升温装置的升温方法的外部中断流程图。

图4是本发明快速升温装置的升温方法的定时中断流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

请参考图1，本发明快速升温装置用于一拉头发的直发器，其包括一用作热负载的夹板10，装于所述夹板内的一MCH10(金属陶瓷发热体)、一采样电阻11、一双向可控硅12、一过温度保护单元13、一控制芯片14(单片机)、与所述控制芯片14相连的一按键单元15和一LED(发光二极管)显示单元16、输入电压模数转换单元17、采样电压模数转换单元18以及可控硅输出控制单元19。

所述夹板为铝板型或普通陶瓷型夹板。所述MCH10自身具有R/T正温度系数特性，当温度升高时自身的电阻值也升高。采样电阻11用于检测MCH10上的电压，获得一采样电压。控制芯片14在通过按键单元15开机后，将采样电压与输入电压(市电)进行比较，并转换为MCH10的实际温度值，控制芯片14根据MCH10的温度变化速率，以及所述实际温度值与一预设温度值的差值进行运算，做出下一阶段升温预处理，通过可控硅输出控制单元19来控制双向可控硅12的导通，以调节MCH10的发热，使夹板温度快速准确达到预定温度。输入电压模数转换单元17用于将输入电压转换成数字信号，采样电压模数转换单元18用于将采样电压转换成数字信号。输入电压模数转换单元17、采样电压模数转换单元18以及可控硅输出控制单元19也可以集成在控制芯片14内。过温度保护单元13与MCH10相连，在MCH10超出预设温度值时断开，达到保护电路的目的。LED显示单元16受所述实际温度值与预设温度值的差值的控制，用于升温、降温、恒温的指示。LED显示单元16也可以由LCD(液晶显示器)显示单元代替。

参考图2，快速升温装置的升温方法的主流程包括以下步骤：

S1、上电初始化，设置各RAM(随机存储寄存器)状态，设置控制芯片14外部中断(中断信号来源于市电过零点信号的上升或者下降沿)；

S2、执行时间计数等待，每计数时长达到1毫秒后执行一次后面的步骤；

S3、调用按键扫描，检测是否有相关按键按下，如果有按键按下，将数据值(开关机设置、预设温度E、温度采样时间H)写入RAM；

S4、检测开机关机设置，如果是关机状态，设置相关RAM状态，返回S2，如果是开机状态就往下执行；

S5、定时中断，控制芯片14的电压信号运算单元进行运算求出输入市电与采样电压的比值F；

S6、控制芯片14的电压信号运算单元将输入市电与采样电压的比值F与参考值比较，转换为实际测量温度值A；

S7、控制芯片14的温度运算处理单元将前后两次采样的实际测量温度值A求差，再除以温度采样时间H得到温度变化速率B；

S8、控制芯片14的温度运算处理单元将实际测量温度值A与预设温度E求差，得到温度差C，获得加热工作的4种状态：1、前段快速升温状态，2、快达到预设温度时的过度平衡状态，3、达到预设温度时的平衡状态，4、降低设定温度后实际温度高时的降温状态；

S9、控制芯片14的负载温度控制单元根据上述各种工作状态，调用温度变化速率B与温度差C进行计算输出后段MCH10发热控制数据，做出下一阶段升温预处理控制，使夹板温度达到预设温度；

S10、输出下一采样周期的MCH10的控制信号D；

S11、控制芯片14的定时计数关机处理单元检测实际测量温度值A的变化量，如果变化量在2摄氏度以内波动，启动定时计数器达到设定时间，如10分钟后，进入闲置状态，自动将温度降低到预设温度的一半，计数器再计数达到设定时间，如30分钟后，如果还在闲置状态就自动关机，如果在关机之前使用者拉头发时，A值就会下降超过2摄氏度，此时会自动恢复原来所设定的温度，并且清除定时关机计数，等再次进闲置状态后计时；

S12、用温度差C去控制LED显示单元16，如果MCH10处于升温过程中，LED闪烁，如果MCH10到达预设温度，LED常亮；

S13、跳转到S2。

请参考图3，快速升温装置的升温方法的外部中断包括以下步骤：

S21、判断市电是上升沿中断还是下降沿中断；

S22、如果只是下降沿中断，根据控制信号D控制双向可控硅的负半周打开或者关闭；

S23、如果是上升沿中断，根据控制信号D控制可控硅的正半周打开或者关闭；

S24、开启4.5毫秒定时计数器，并且进入定时中断步骤；

S25、关闭外部中断，外部中断返回。

请参考图4，快速升温装置的升温方法的定时中断包括以下步骤：

S31、设置输入电压模数转换通道口开启，进行模拟/数字转换并保存好转换后的12位值；

S32、设置采样电压模数转换通道口开启，进行模拟/数字转换并保存好转换后的12位值；

S33、转换完成后关闭定时中断以及中断定时计数器，开启外部中断，定时中断返回。

本发明快速升温装置用采样电阻11来检测金属陶瓷发热体MCH10上的电压变化，与输入电压比较后转换为温度值，这种方案里发热体与传感器合二为一，能够快速反应和温度精准控制，温度没有过冲。采用温度预处理技术，根据检测MCH10的温度变化速率，对夹板温度做出判断，再对MCH10后续发热过程进行计算，然后控制发热体是否发热，使其快速精准达到所设定温度，具有升温快(夹板升温20秒达到200摄氏度以上)、回温快、温度稳定、精确、安全可靠的特点。装置具有自动降温和自动关机的功能，降低了能耗。

以上内容是结合具体优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种快速升温装置，其特征在于，所述快速升温装置包括：一用作热负载的夹板、装于所述夹板内的一金属陶瓷发热体、一采样电阻、一双向可控硅、一控制芯片和与所述控制芯片相连的一按键单元，采样电阻用于检测发热体上的电压，获得一采样电压，通过按键单元开机后，控制芯片将采样电压与输入电压进行比较，并转换为发热体的实际温度值，控制芯片根据发热体的温度变化速率，以及所述实际温度值与一预设温度值的差值来控制双向可控硅的导通，以调节发热体的发热。

2.根据权利要求1所述的快速升温装置，还包括一模数转换单元，用于将采样电压与输入电压转换成数字信号。

3.根据权利要求1所述的快速升温装置，其特征在于，所述模数转换单元集成于所述控制芯片内。

4.根据权利要求1所述的快速升温装置，还包括一LED显示单元或者LCD显示单元，其受所述实际温度值与预设温度值的差值的控制，用于升温、降温、恒温的指示。

5.根据权利要求1所述的快速升温装置，还包括一过温度保护单元，其与所述发热体相连。

6.根据权利要求1所述的快速升温装置，其升温方法包括：

检测步骤，其检测按键单元的开机动作，将开关机设置、预设温度、温度采样时间写入控制芯片的寄存器；

定时中断步骤，其开启模数转换通道口，进行模拟/数字转换并保存转换结果；

运算步骤，将输入电压与采样电压的比值F与参考值比较，转换为实际测量温度值A，将前后两次采样的实际测量温度值A求差，再除以温度采样时间H得到温度变化速率B，将实际测量温度值A与预设温度E求差，得到温度差C；以及

控制步骤，根据发热体的温度变化速率B，以及温度差C做出下一阶段升温预处理，通过可控硅输出控制单元来控制双向可控硅的导通，以调节发热体的发热。

7.根据权利要求6所述的升温方法，还包括检测实际测量温度值A的变化量，如果变化量在2摄氏度以内波动，启动定时计数器达到设定时间后进入闲置状态，自动将温度降低到设定温度的一半，计数器再计数达到设定时间后，如果检测还在闲置状态就自动关机，如果实际测量温度值A下降超过2摄氏度，则清除定时关机计数，等再次进闲置状态后计时。

8.根据权利要求6所述的升温方法，还包括用温度差C去控制LED显示单元，使发热体在升温时LED闪烁，发热体到达预设温度后LED常亮。

9.根据权利要求6所述的升温方法，还包括一外部中断步骤，所述外部中断步骤包括：

判断输入电压是上升沿中断还是下降沿中断；

若为下降沿中断，根据控制信号D控制可控硅的负半周打开或者关闭；

若为上升沿中断，根据控制信号D控制可控硅的正半周打开或者关闭，并开启定时计数器，进入定时中断步骤；以及

关闭外部中断。

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