CN102367973A

CN102367973A - 电暖设备的节能式加热控制装置

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Publication number: CN102367973A
Application number: CN2011103127833A
Authority: CN
Inventors: 卢子忱; 项明诚
Original assignee: Shenzhen Josen Industrial Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Josen Industrial Co Ltd
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2012-03-07

Abstract

一种电暖设备的节能式加热控制装置，该装置包括微处理器(10)和与之连接的输入单元(20)、LCD显示单元(30)、温度感应单元(40)及功率控制单元(50)，所述温度感应单元(40)及功率控制单元(50)与电暖设备连接，所述电暖设备的需加热区域分为多个区并加以排序，每个加热区设置一组加热器，在微处理器(10)的控制下通过功率控制单元(50)依顺序将各加热区加热到所需温度，当接近设定温度时，降低占空比，使温度缓慢降低到维持温度。本发明可对电暖设备进行分区、依序加热控制，避免加热过度和尖峰电流过大，因而可有效改善控温流程，增加电力利用率，进而节省电能，并有效降低使用成本。

Description

电暖设备的节能式加热控制装置

【技术领域】

本发明涉及电暖设备，特别是涉及一种可有效节约电能的电暖设备的节能式加热控制装置。

【背景技术】

目前，电暖设备，如电暖空调、电暖器等电热供暖设备因具有加热速度快，对环境无污染，易于控制等特点而得到广泛应用。然而，这类设备也具有电能消耗严重等缺陷。一个重要原因是，这类设备在使用时，往往为了提高加热速度，而使加热器在加热阶段的功率比维持一定的温度所需功率大得多。特别是当一开机时，所有的加热器会同时加热。这会产生两个问题，一个是总电流过大。以每平方米需耗电175瓦计算，200平方米需耗电35000瓦，换算成电流则至少为160A，这远远超过了电力公司的正常的供电标准，导致电能消耗过大以及实际操作过程中安装手续复杂。另一方面，电暖设备的传统的控制方式是在达到设定温度时关闭全部电源，而在低于一定温度时再度开启全部电源，这必然导致电能的大量浪费。此外，由于大功率电表都要收取基本电费，除冬季取暖外每个月还须多交电费。同时，由于要承受大的电流，因此所需的导线也要相应加大，这些均会导致电力使用成本的增加。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种对电暖设备进行分区、依序加热控制，避免加热过度和尖峰电流过大，因而可有效改善控温流程，增加电力利用率，进而节省电能，并有效降低使用成本的电暖设备的节能式加热控制装置。

为实现上述目的，本发明提供一种电暖设备的节能式加热控制装置，该装置包括微处理器和与之连接的输入单元、LCD显示单元、温度感应单元及功率控制单元，所述温度感应单元及功率控制单元与电暖设备连接，所述电暖设备的需加热区域分为多个区并加以排序，每个加热区设置一组加热器，在微处理器的控制下通过功率控制单元依顺序将各加热区加热到所需温度，当接近设定温度时，降低占空比，使温度缓慢降低到维持温度。

输入单元为触摸式按键，其由偏光片和透明触摸感应片构成，该偏光片和透明触摸感应片复合于LCD显示单元上，形成一体化的触摸式按键。

通过所述输入单元可选择电暖设备的加热区，并设定各加热区的加热时间及加热温度。

温度感应单元为数字式温度传感器或智能型温度传感器，其将所测得的电暖设备的温度数据送到微处理器处理。

在所述电暖设备的多个加热区各设有一个温度感应单元及功率控制单元，所述微处理器分别读取各加热区的温度感应单元的温度数值，并通过功率控制单元将各加热区的温度依顺序加热到所设定温度。

功率控制单元包括多个具有过零控制的可控硅电路，多个可控硅电路分别与电暖设备的多个加热器连接，分别用于控制电暖设备的多个加热区的加热功率。

可控硅电路包括三极管Q5、光耦合芯片U4、双向二级管Q11及电阻R8、R9、R26、R30、R34及电容C6，其中，三极管Q5与光耦合芯片U4连接，并经电阻R8与微处理器10连接，所述光耦合芯片U4经电阻R26、R30与双向二级管Q11连接，双向二级管Q11经电阻R34、电容C6与电暖设备的加热器连接。

LCD显示单元30包括各加热区的实时温度显示、加热所剩时间显示、各加热区的功率显示及当前的工作区域显示。

所述微处理器设有可擦写内存芯片U5，微处理器通过二线式串行方式控制该内存。

本发明的贡献在于，其有效改变了传统的电暖设备的加热控制方式。通过将电暖设备的加热区域进行分区，并按分区的顺序分别将各区加热到所需的温度，可有效避免因在达到设定温度时关闭全部电源，而低于一定温度再度开启全部电源的控制方式所产生的因加热过度和尖峰电流过大等造成电能浪费的弊端，并可有效改善控温流程，增加电力利用率，进而节省电能，并有效降低使用成本。同时还可避免因导线线径大而造成的材料及电能的浪费及用电的不安全因素。

【附图说明】

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明的输入单元及LCD显示单元示意图。

图3是本发明的透明触摸感应片结构示意图。

图4是本发明的功率控制单元结构框图。

图5是本发明的功率控制单元电路原理图。

图6是本发明的LCD显示单元电路原理图。

图7是本发明的可擦写内存芯片电路原理图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。

本发明的电暖设备的节能式加热控制装置适用于各类电暖装置，包括电暖空调、电暖器、电热地板等。参阅图1，该电暖设备的节能式加热控制装置100包括微处理器10、输入单元20、LCD显示单元30、温度感应单元40及功率控制单元50。

图1中，所述微处理器10可以是任何公知的电加热控制用的微处理器，本例中，选用HT46R067型微处理器，该微处理器10设有可擦写内存芯片U5，其电路如图7所示，微处理器10通过二线式串行方式控制该内存。该可擦写内存芯片U5使得微处理器10具有了记忆功能。在正常工作时可将某些数据写入该内存中，即使突然断电，内存中的数据仍会储存，因此可用于储存重要数据以及当前的工作状态，以方便用户下次直接使用。

如图1、图3所示，所述输入单元20为触摸式按键，其与微处理器10连接。该输入单元20由偏光片(图中未示出)和透明触摸感应片21构成。如图3，在透明触摸感应片21上设有触摸感应图形22，该触摸感应图形与LCD显示单元30显示的各功能相对应。该偏光片和透明触摸感应片21用公知的方法复合于LCD显示单元30上，形成一体化的触摸式按键，通过该触摸式按键可设置或调整温度、时间及预约循环加热，并可选择加热区域。通过所述输入单元20可选择电暖设备(图中未示出)的加热区，并设定各加热区的加热时间及加热温度。

如图2、图6所示，所述LCD显示单元30为通用LCD显示器，其包括各加热区的实时温度显示31、加热所剩时间显示32、各加热区的功率显示33及当前的工作区域显示34，其中功率是以旋转图形的旋转快慢表示，1、2、3、4则显示四个加热区域。图2中，由偏光片、透明触摸感应片21与LCD显示单元30形成的一体式面板上部设有显示加热所剩时间及加热区域的LED，中部设有显示实时温度的LED，下部设有区域选择触摸键及电源开关等。如图6，该LCD显示单元30包括一片液晶显示器U3和一个液晶显示控制器U2，其中，液晶显示器U3由128个段落组成，128段又分成四组，每一组由一个公共端COM控制，各组有32段，每一个公共端COM中的段落，再由SEG脚控制，形成4个com端和32SEG的矩阵。当公共端COM与SEG脚有电位差时，该段落就会显示。所述液晶显示控制器U2与微处理器10连接，微处理器10通过控制U2内部的4×32位的内存就可控制公共端COM与SEG脚，使该亮的点有电位差。为了减少与微处理器10相接的引脚，两者之间通过LCD DATA及LCD_WR通信。

如图1，所述温度感应单元40可以是数字式温度传感器或智能型温度传感器。在所述电暖设备的多个加热区各设有一个温度感应单元40，它们分别与微处理器10连接，将所测得的电暖设备的温度数据通过AD转换成十或十二位(BIT)数据，然后送到微处理器10处理。

如图1、图4、图5所示，在所述电暖设备的多个加热区各设有一个功率控制单元50，该功率控制单元50包括多个具有过零控制的可控硅电路51，多个可控硅电路分别与电暖设备的多个加热器(HEATER，图中未示出)连接，分别用于控制电暖设备的多个加热区的加热功率。所述的多个加热器可以是电热管、电热膜等。具体如图5所示，该可控硅电路51包括三极管Q5、光耦合芯片U4、双向二级管Q11及电阻R8、R9、R26、R30、R34及电容C6。所述三极管Q5的基极经电阻R8与微处理器10的HEATER BACK脚连接，三极管Q5的集电极与光耦合芯片U4连接，该光耦合芯片U4经电阻R9与12V直流电源连接，由直流电源供电。所述光耦合芯片U4经电阻R26、R30与双向二级管Q11连接，双向二级管Q11经电阻R34、电容C6与电暖设备的加热器连接。当微处理器10的HEATER BACK脚为高电平时，三极管Q5导通，而三极管Q5导通使光耦合芯片U4有电流通过，并使双向二级管Q11导通，双向二级管Q11导通使其脚位1与2之间形成低阻抗，使端口CON19产生电压，从而使加热器得电而工作。反之，当微处理器10的HEATER BACK脚为低电平时，加热器不工作，因该可控硅电路为非继电器，故切换时无声音且切换迅速。

为避免加热过度和尖峰电流过大，以有效改善控温流程，本发明将所述电暖设备的需加热区域分为多个区并加以排序，最好以16区为上限，以1为优先级，并从1到16顺序排列。本例中，需加热区域被分为四个区，每个加热区设置一组加热器，各加热器分别与微处理器10的HEATER BACK脚连接。本发明的加热控制装置将基于上述分区依顺序使各区达到所需温度，达到设定温度后，就控制占空比变小，使得同一时间内，加热功率不会超过额定功率，总电流就不会过大，所需的铜线也无须加粗，相应的使用成本也会降低。通过在一个固定时间周期控制高电平的占空比，即可控制加热的比率。如一个固定时间周期内全部都是高电平，则加热比是100％，又如一个固定时间周期内一半是高电平，则加热比是50％。当所述温度感应单元40测得的温度比设定温度低一定程度时，即当占空比为100％时，如加热温度接近该温度时就降低占空比。微处理器10可间隔一定时间读取各加热区的温度感应单元40的温度传感器的数值，并进行比较。如果温度低就升高占空比，温度高就降低占空比，不断地进行循环调整，并通过功率控制单元50将各加热区的温度依顺序加热到所设定温度，因而可使各加热器最有效率的维持所需的温度。这不仅避免了因尖峰电流过大造成许多电消耗在导线上，以及因温度反应时间延迟而造成加热过头，且有效节省了电能，改善了控温流程，增加电力的利用率，进而降低了使用成本及安装费。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种电暖设备的节能式加热控制装置，其特征在于，该装置包括微处理器(10)和与之连接的输入单元(20)、LCD显示单元(30)、温度感应单元(40)及功率控制单元(50)，所述温度感应单元(40)及功率控制单元(50)与电暖设备连接，所述电暖设备的需加热区域分为多个区并加以排序，每个加热区设置一组加热器，在微处理器(10)的控制下通过功率控制单元(50)依顺序将各加热区加热到所需温度，当接近设定温度时，降低占空比，使温度缓慢降低到维持温度。

2.如权利要求1所述的电暖设备的节能式加热控制装置，其特征在于，所述输入单元(20)为触摸式按键，其由偏光片和透明触摸感应片构成，该偏光片和透明触摸感应片复合于LCD显示单元(30)上，形成一体化的触摸式按键。

3.如权利要求2所述的电暖设备的节能式加热控制装置，其特征在于，通过所述输入单元(20)可选择电暖设备的加热区，并设定各加热区的加热时间及加热温度。

4.如权利要求1所述的电暖设备的节能式加热控制装置，其特征在于，所述温度感应单元(40)为数字式温度传感器或智能型温度传感器，其将所测得的电暖设备的温度数据送到微处理器(10)处理。

5.如权利要求4所述的电暖设备的节能式加热控制装置，其特征在于，在所述电暖设备的多个加热区各设有一个温度感应单元(40)及功率控制单元(50)，所述微处理器(10)分别读取各加热区的温度感应单元(40)的温度数值，并通过功率控制单元(50)将各加热区的温度依顺序加热到所设定温度。

6.如权利要求1所述的电暖设备的节能式加热控制装置，其特征在于，所述功率控制单元(50)包括多个具有过零控制的可控硅电路，多个可控加热区的加热功率。

7.如权利要求6所述的电暖设备的节能式加热控制装置，其特征在于，所述可控硅电路包括三极管(Q5)、光耦合芯片(U4)、双向二级管(Q11)及电阻(R8、R9、R26、R30、R34)及电容(C6)，其中，三极管(Q5)与光耦合芯片(U4)连接，并经电阻(R8)与微处理器(10)连接，所述光耦合芯片(U4)经电阻(R26、R30)与双向二级管(Q11)连接，双向二级管(Q11)经电阻(R34)、电容(C6)与电暖设备的加热器连接。

8.如权利要求1所述的电暖设备的节能式加热控制装置，其特征在于，所述LCD显示单元(30)包括各加热区的实时温度显示、加热所剩时间显示、各加热区的功率显示及当前的工作区域显示。

9.如权利要求1所述的电暖设备的节能式加热控制装置，其特征在于，所述微处理器(10)设有可擦写内存芯片(U5)，微处理器(10)通过二线式串行方式控制该内存。