CN102052971B - 电加热的热源测温装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电加热的热源测温装置，包括负载电压采样模块、负载电流采样模块、过零触发同步模块和微处理器，所述微处理器接收到过零触发同步模块的过零同步信号后，同时记录负载电流采样模块送入的电流信号和负载电压采样模块送入的电压信号，根据R＝V/I计算得出热源的电阻值，并根据热源材料电阻值与温度值的关系曲线得出热源温度值。有益效果是：利用加热过程中热源内阻随着温度变化也会变化的特性，通过测量内阻的变化来间接测量热源的温度，这样可以实时测量加热过程中通过热源的电压和电流，利用R＝V/I计算得出热源的电阻值，从而准确地确定电加热热源的温度。

Description

电加热的热源测温装置及方法

技术领域

本发明涉及电加热领域，尤其涉及一种电加热的热源测温装置及方法。

背景技术

当前的电热产品加热和测温、调温控制技术普遍采用温度传感器测温，智能系统根据测温信号来调整所驱动的负载输出功率来控制温度。

中国发明专利申请号为95103937.7的专利申请文件中公开了一种采用1～16路温度传感器、模拟开关、数据放大器、模数转换器和计算机构成的测温系统，采用微波源和测温电路间断胶体进行加热和测温，即以t+Δt为一个加温与测温周期，在t时间内微波源加温，Δt时间内测温电路测温。

显然，上述的测温电路和测温方法是将温度传感器放入到被测介质中感温，经过信号采样，模拟转换，信号处理等一系列的过程，其测量精度受到传感器的自身精度、信号采样精度和模拟转换精度，以及后期的信号处理等环节影响，多个环节的测量精度不一致导致测量侧过不准确。另外，传感器的响应速度也是导致测温结果受到影响的又一原因。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种电加热的热源测温装置及方法，该方法不采用传感器和多重测量环节，使得测量精度显著提高。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电加热的热源测温装置，包括负载电压采样模块、负载电流采样模块、过零触发同步模块和微处理器，所述微处理器至少具有第一输入端、第二输入端和第三输入端；用于采集电加热模块两端电压的负载电压采样模块输入端与电加热模块连接，所述负载电压采样模块输出端与所述微处理器第一输入端连接；用于采集通过电加热模块电流的负载电流采样模块输入端与电加热模块连接，所述负载电流采样模块输出端与所述微处理器第二输入端连接；所述用于采集电源模块过零同步信号的过零触发同步模块输入端与电源模块连接，所述过零触发同步模块的输出端与所述微处理器第三输入端连接；所述微处理器接收到过零触发同步模块的过零同步信号后，同时记录负载电流采样模块送入的电流信号和负载电压采样模块送入的电压信号，根据R＝V/I计算得出热源的电阻值，并根据热源材料电阻值与温度值的关系曲线得出热源温度值。

其中，所述电源模块为包括零线和火线的二线交流电源。

其中，所述电加热模块包括电饭煲、电水壶、油炸锅、电陶炉、电烤盘、恒温油槽、电烤箱、电热炉或加热带设备中的加热部件，所述电加热模块包括由第一开关和电热丝组成串联支路，所述串联支路与所述负载电压采样模块并联，所述串联支路与所述负载电流采样模块串联。

其中，所述负载电压采样模块包括直流电源、电压测试端子、第一电阻、第二电阻、第一二极管和第一电容，所述第一电阻第一端连接所述零线，所述第一电阻第二端连接第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述火线，所述第一二极管负极连接直流电源，所述第一二极管正极第一路通过第一电容接地，所述第一电阻第二端连接所述第一二极管正极，所述第一电阻第二端连接电压测试端子，所述电压测试端子连接所述微处理器第一输入端。

其中，所述负载电流采样模块包括直流电源、电流测试端子、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二二极管、第三二极管和第二电容，所述第三电阻第一端连接所述电热丝，所述第三电阻第二端接地，所述第四电阻第一端连接第三电阻的第一端，所述第四电阻第二端连接第三二极管的负极，所述第三二极管的正极接地，所述第二电容并联在第三二极管的两端，所述第五电阻的第一端连接第四电阻的第二端，所述第五电阻的第二端连接电流测试端子，所述第二二极管负极连接直流电源，所述第二二极管正极连接电流测试端子，所述电流测试端子连接所述微处理器第二输入端。

其中，所述过零触发同步模块包括直流电源、过零触发同步端子、第六电阻、第三电容和第四二极管，所述第六电阻第一端连接所述零线，所述第六电阻第二端连接通过第三电容接地，所述第四二极管负极连接直流电源，所述第四二极管正极不仅连接第六电阻的第二端，所述第四二极管正极还连接过零触发同步端子，所述过零触发同步端子连接所述微处理器第三输入端。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电加热的热源测温方法，包括以下步骤：

a.利用负载电压采样模块采集电加热模块的电压信号，并送到微处理器中；以及利用负载电流采样模块采集通过电加热模块的电流信号，并送到微处理器中、利用过零触发同步模块采集电源模块的过零同步信号，并送到微处理器中；

b.微处理器接收到过零触发同步模块的过零同步信号后，同时记录负载电流采样模块送入的电流信号和负载电压采样模块送入的电压信号，根据R＝V/I计算得出热源的电阻值，并根据热源材料电阻值与温度值的关系曲线得出热源温度值。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的温度传感器测量电加热器温度的方法导致测不准的缺陷，本发明利用加热过程中热源内阻随着温度变化也会变化的特性，通过测量内阻的变化来间接测量热源的温度，这样可以实时测量加热过程中通过热源的电压和电流，利用R＝V/I计算得出热源的电阻值，从而准确地确定电加热热源的温度。

准确地确定电加热热源的温度的原因有二：

第一，由于热源的温度变化和他的内阻直接相关，不会产生任何延时，从而可以消除温度传感器因为响应速度带来的延时误差。

第二，通过在同一时间采集热源负载的工作电压以及通过热源负载的电流，再通过R＝V/I计算得出热源的电阻值，这样可以消除因直流电压不稳和漂移产生的采样误差，以及工作过程中热源工作电压不稳和漂移产生的测量误差。

附图说明

图1是本发明电加热的热源测温装置实施例的结构框图；

图2是本发明电加热的热源测温装置实施例的电路图；

图3是本发明电加热的热源测温方法实施例的流程图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，本发明电加热的热源测温装置，包括负载电压采样模块12、负载电流采样模块14、过零触发同步模块11和微处理器15，所述微处理器15至少具有第一输入端、第二输入端和第三输入端；用于采集电加热模块13两端电压的负载电压采样模块12输入端与电加热模块13连接，所述负载电压采样模块12输出端与所述微处理器15第一输入端连接；用于采集通过电加热模块13电流的负载电流采样模块14输入端与电加热模块13连接，所述负载电流采样模块14输出端与所述微处理器15第二输入端连接；所述用于采集电源模块10过零同步信号的过零触发同步模块11输入端与电源模块10连接，所述过零触发同步模块11的输出端与所述微处理器15第三输入端连接；所述微处理器15接收到过零触发同步模块11的过零同步信号后，同时记录负载电流采样模块14送入的电流信号和负载电压采样模块12送入的电压信号，根据R＝V/I计算得出热源的电阻值，并根据热源材料电阻值与温度值的关系曲线得出热源温度值。

区别于现有技术的温度传感器测量电加热器温度的方法导致测不准的缺陷，本发明利用加热过程中热源内阻随着温度变化也会变化的特性，通过测量内阻的变化来间接测量热源的温度，这样可以实时测量加热过程中通过热源的电压和电流，利用R＝V/I计算得出热源的电阻值，从而准确地确定电加热热源的温度。

准确地确定电加热热源的温度的原因有二：

第一，由于热源的温度变化和他的内阻直接相关，不会产生任何延时，从而可以消除温度传感器因为响应速度带来的延时误差。

第二，通过在同一时间采集热源负载的工作电压以及通过热源负载的电流，再通过R＝V/I计算得出热源的电阻值，这样可以消除因直流电压不稳和漂移产生的采样误差，以及工作过程中热源工作电压不稳和漂移产生的测量误差。

在一实施例中，所述电源模块10为包括零线L和火线N的二线交流电源。

在一实施例中，所述电加热模块13包括电饭煲、电水壶、油炸锅、电陶炉、电烤盘、恒温油槽、电烤箱、电热炉或加热带设备中的加热部件，所述电加热模块包括由第一开关Sw1和电热丝Heater组成的串联支路，所述串联支路与所述负载电压采样模块并联，所述串联支路与所述负载电流采样模块串联。

参见图2，在一实施例中，上述负载电压采样12模块包括直流电源VCC、电压测试端子V-test、第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1和第一电容C1，所述第一电阻R1第一端连接所述零线L，所述第一电阻R1第二端连接第二电阻R2的第一端，所述第二电阻R2的第二端连接所述火线N，所述第一二极管D1负极连接直流电源VCC，所述第一二极管D1正极第一路通过第一电容C1接地，所述第一电阻R1第二端连接所述第一二极管D1正极，所述第一电阻R1第二端连接电压测试端子V-test，所述电压测试端子V-test连接所述微处理器15第一输入端。

参见图2，在一实施例中，上述负载电流采样模块14包括直流电源VCC、电流测试端子I-test、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第二二极管D2、第三二极管D3和第二电容C2，所述第三电阻R3第一端连接所述电热丝Heater，所述第三电阻R3第二端接地，所述第四电阻R4第一端连接第三电阻R3的第一端，所述第四电阻R4第二端连接第三二极管D3的负极，所述第三二极管D3的正极接地，所述第二电容C2并联在第三二极管D3的两端，所述第五电阻R5的第一端连接第四电阻R4的第二端，所述第五电阻R5的第二端连接电流测试端子I-test，所述第二二极管D2负极连接直流电源VCC，所述第二二极管D2正极连接电流测试端子I-test，所述电流测试端子I-test连接所述微处理器15第二输入端。

参见图2，在一实施例中，上述过零触发同步模块11包括直流电源VCC、过零触发同步端子D-detect、第六电阻R6、第三电容C3和第四二极管D4，所述第六电阻R6第一端连接所述零线L，所述第六电阻R6第二端连接通过第三电容C3接地，所述第四二极管D4负极连接直流电源VCC，所述第四二极管D4正极不仅连接第六电阻R6的第二端，所述第四二极管D4正极还连接过零触发同步端子D-detect，所述过零触发同步端子D-detect连接所述微处理器15第三输入端。

参见图3，本发明的电加热的热源测温方法，包括以下步骤：

a.利用负载电压采样模块采集电加热模块的电压信号，并送到微处理器中；以及利用负载电流采样模块采集通过电加热模块的电流信号，并送到微处理器中、利用过零触发同步模块采集电源模块的过零同步信号，并送到微处理器中；

b.微处理器接收到过零触发同步模块的过零同步信号后，同时记录负载电流采样模块送入的电流信号和负载电压采样模块送入的电压信号，根据R＝V/I计算得出热源的电阻值，并根据热源材料电阻值与温度值的关系曲线得出热源温度值。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种电加热的热源测温装置，其特征在于：包括用于采集电加热模块两端电压的负载电压采样模块、用于采集通过电加热模块电流的负载电流采样模块、用于采集电源模块过零同步信号的过零触发同步模块和微处理器，所述微处理器至少具有第一输入端、第二输入端和第三输入端；

负载电压采样模块输入端与电加热模块连接，所述负载电压采样模块输出端与所述微处理器第一输入端连接；负载电流采样模块输入端与电加热模块连接，所述负载电流采样模块输出端与所述微处理器第二输入端连接；过零触发同步模块输入端与电源模块连接，所述过零触发同步模块的输出端与所述微处理器第三输入端连接；

所述微处理器用于在接收到过零触发同步模块的过零同步信号后，同时记录负载电流采样模块送入的电流信号和负载电压采样模块送入的电压信号，根据R＝V/I计算得出热源的电阻值，并根据热源材料电阻值与温度值的关系曲线得出热源温度值。

2.根据权利要求1所述的电加热的热源测温装置，其特征在于：所述电源模块为包括零线和火线的二线交流电源。

3.根据权利要求2所述的电加热的热源测温装置，其特征在于：所述电加热模块包括电饭煲、电水壶、油炸锅、电陶炉、电烤盘、恒温油槽、电烤箱、电热炉或加热带设备中的加热部件，所述电加热模块包括由第一开关和电热丝组成串联支路，所述串联支路与所述负载电压采样模块并联，所述串联支路与所述负载电流采样模块串联。

4.根据权利要求3所述的电加热的热源测温装置，其特征在于：所述负载电压采样模块包括直流电源、电压测试端子、第一电阻、第二电阻、第一二极管和第一电容，所述第一电阻第一端连接所述零线，所述第一电阻第二端连接第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述火线，所述第一二极管负极连接直流电源，所述第一二极管正极第一路通过第一电容接地，所述第一电阻第二端连接所述第一二极管正极，所述第一电阻第二端连接电压测试端子，所述电压测试端子连接所述微处理器第一输入端。

5.根据权利要求4所述的电加热的热源测温装置，其特征在于：所述负载电流采样模块包括直流电源、电流测试端子、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二二极管、第三二极管和第二电容，所述第三电阻第一端连接所述电热丝，所述第三电阻第二端接地，所述第四电阻第一端连接第三电阻的第一端，所述第四电阻第二端连接第三二极管的负极，所述第三二极管的正极接地，所述第二电容并联在第三二极管的两端，所述第五电阻的第一端连接第四电阻的第二端，所述第五电阻的第二端连接电流测试端子，所述第二二极管负极连接直流电源，所述第二二极管正极连接电流测试端子，所述电流测试端子连接所述微处理器第二输入端。

6.根据权利要求4所述的电加热的热源测温装置，其特征在于：所述过零触发同步模块包括直流电源、过零触发同步端子、第六电阻、第三电容和第四二极管，所述第六电阻第一端连接所述零线，所述第六电阻第二端连接通过第三电容接地，所述第四二极管负极连接直流电源，所述第四二极管正极不仅连接第六电阻的第二端，所述第四二极管正极还连接过零触发同步端子，所述过零触发同步端子连接所述微处理器第三输入端。

7.一种电加热的热源测温方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.利用负载电压采样模块采集电加热模块的电压信号，并送到微处理器中；以及利用负载电流采样模块采集通过电加热模块的电流信号，并送到微处理器中、利用过零触发同步模块采集电源模块的过零同步信号，并送到微处理器中；

b.微处理器接收到过零触发同步模块的过零同步信号后，同时记录负载电流采样模块送入的电流信号和负载电压采样模块送入的电压信号，根据R＝V/I计算得出热源的电阻值，并根据热源材料电阻值与温度值的关系曲线得出热源温度值。

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