CN102589137A - 液体电加热器干烧保护的控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种液体电加热器干烧保护的控制方法，涉及液体电加热器的保护控制方法。该方法包括以下步骤：A、在液体电加热器上安装一个温度控制器，将温控器与加热器发热体和控制继电器串联，在温控器两端设置检测其通断的检测模块；B、微处理器通过程序控制，在启动液体加热器加热时，先进行一个短时加热程序，即让加热器的发热体短时间加热，然后，短时间停止加热；短时加热和停止的时间根据发热体本身的功率和发热体的体积来确定；C、微处理器根据检测到温控器的通断状态的变化，判断液体加热器是否干烧，从而发现干烧后，及时切断发热体的加热电源。本发明可准确控制干烧时间，节约温度传感器，同时解决了机械温控器反应迟钝的而造成发热体温度过高，影响发热体寿命的缺陷，降低了机械温控器控制精度的要求和控制电路元件的采购成本。
Description
技术领域
本发明涉及小型家用电器，特别涉及一种液体电加热器的保护控制方法。
背景技术
现有的液体电加热器防干烧一般采用负温度系数温度传感器，机械温控器或二者的结合，当温度传感器感应到的温度超温或机械温控器超温后关闭发热体，以达到保护效果，为被动的保护。由于采用机械温控器反应迟钝，而发热体本身在启动加热的过程中，由于发热体本身的热惯性与热阻，导致发热体实际温度比温度传感器或机械双金属片温控器检测到的保护温度高很多，导致保护不及时，影响发热体寿命缩短。采用温度传感器，因传感器本身的误差，在发热体上安装位置的偏差，发热体本身的工艺，导热膏的多少等关系很大，且因其安装位置一般温度都很高，很容易失效，存在一定的风险，且增加了产品的成本。采用机械温控器，因机械温控器反应迟钝，很难同时解决误动作和及时保护。现有的干烧保护方法保护时间不确定，保护不及时。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可及时保护的液体电加热器干烧保护的控制方法。
本发明的目的可以这样实现，设计一种液体电加热器干烧保护的控制方法，包括以下步骤：
A、在液体电加热器上安装一个温度控制器，将温度控制器与加热器发热体和控制继电器串联，在温度控制器两端设置检测其通断的检测模块；
B、微处理器通过程序控制，在启动液体加热器加热时，先进行一个短时加热程序，即让加热器的发热体短时间加热，然后，短时间停止加热；短时加热和停止的时间根据发热体本身的功率和发热体的体积、密度、发热体的比热容、需保护的温度来确定；
C、微处理器根据检测到温控器的通断状态的变化，判断液体加热器是否干烧，从而发现干烧后，及时切断发热体的加热电源。
本发明充分利用发热体加热过程变化的特点，结合微控制器进行控制和处理，通过程序控制发热体加热过程和检测温度传感器状态变化的控制方法，可准确控制干烧时间，节约温度传感器，同时解决了机械温控器反应迟钝的而造成发热体温度过高，影响发热体寿命的缺陷，降低了机械温控器控制精度的要求和控制电路元件的采购成本。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的电气连接示意图；
图2是本发明较佳实施例的控制流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
一种液体电加热器干烧保护的控制方法，包括以下步骤：
A、在液体电加热器上安装一个温度控制器，将温控器与加热器发热体和控制继电器串联，在温控器两端设置检测其通断的检测模块；
B、微处理器通过程序控制，在启动液体加热器加热时，先进行一个短时加热程序，即让加热器的发热体短时间加热，然后，短时间停止加热；短时加热和停止的时间根据发热体本身的功率和发热体的体积、密度、发热体的比热容、需保护的温度等来确定；
C、微处理器根据检测到温控器的通断状态的变化，判断液体加热器是否干烧，从而发现干烧后，及时切断发热体的加热电源。
其电气连接如图1所示，在液体电加热器5上安装一个温度控制器4，这个温度控制器4为双金属片温度控制器。不需增加专门的温度控制器，将温控器4与加热器发热体5和控制继电器3串联，在温控器4两端设置检测其通断的检测模块2，微处理器1通过程序控制，在启动液体加热器加热时，设置一个短时加热程序，即让加热器的发热体5预加热时间为10--30秒，然后，停止加热时间为10--30秒；根据实际选取较佳的预加热时间和停止加热时间，加热15--20秒时间，停止加热10--20秒时间；并且，微处理器1根据检测到温控器4的通断状态的变化，判断液体加热器是否干烧，从而发现干烧后，及时切断发热体5的加热电源。
所述短时加热和停止的时间由下面的公式计算得出，
P×ton+0×toff＝η发热体×(T2-T1)×V发热体ρ
其中P为发热体功率、ton为发热体工作时间、toff为关断发热体时间、η发热体为发热体的比热容、(T2-T1)为发热体的温升、T2为温控器的保护温度、T1为初始温度、V为体积、ρ为密度。
根据发热体的功率P(该功率数值是已知的定值)，T2(该温度数值是已知的定值)，计算出ton，toff，在启动工作的时候，控制发热体工作时间ton，然后关断发热体toff时间，此时，判断温控器是否跳断就能确定加热体中是否有需加热的液体。
如图2所示，微处理器在接受加热要求指令后开始加热程序，通过当前温度T1由公式计算出预加热时间ton和停止时间toff，先进行预加热，预加热时间ton到后停止加热；温控器检测模块检测温控器接通断开状态，若温控器在停止时间toff内断开，检测温控器发送断开信号给微处理器，微处理器清除加热要求结束工作；若温控器在停止时间toff内一直导通，检测温控器发送导通信号给微处理器，微处理器给出正常工作指令。
采用本发明在同一个水煲上与传统方法进行比较实验，起始温度均为21摄氏度，其发热体的功率为2200W，所测试数据如下：
在干烧状态下：
1、采用传统温控器进行防干烧保护试验结果：
采用温度传感器+机械温控器，加热16S后，电子系统关断继电器，测得发热体最高温度达到170度。
若断开温度传感器，只采用机械温控器，工作26S后，机械温控器跳断，停止加热，测得发热体最高温度245度。
2、采用本发明进行防干烧保护试验结果：加热15S后，通过程序关断继电器，等待15S后，机械温控器跳断，测得发热体最高温度145度。
在加水状态下：
1、采用传统温控器进行防干烧保护试验结果：
采用温度传感器+机械温控器，一直加热工作，直到结束。
采用断开温度传感器，只用机械温控器，一直工作，直到结束。
2、采用本发明进行防干烧保护试验结果：加热工作15S后，停止15S，然后继续工作，直到结束。
经过对比以上试验数据表明，在干烧防护方面，本发明具有温度传感器+机械温控器的优点，只是在工作过程多花费了15S的时间，相对只采用机械温控器，在温度保护上的优势显而易见。
本发明温控器的选择条件：以正常工作不跳断为基准，尽可能选择温度低的；以非正常无水时加热时一定跳断，留有一定的余地。
因在非干烧时，液体很大，限制了发热体本身的温度，以致达不到保护温度T2，使其得以继续加热，而在干烧时，液体体积为0，故得下式：
P×t＝η发热体×(T2-T1)×V发热体ρ
以水煲KE0903为例，选择140℃温控器，设发热体最高限制温度设为150度，以保证干烧时温控器一定跳断。设发热体功率为2200W，发热体主要为不锈钢304和铝，其质量分别为140g，127g，其比热容分别为0.502J/(g℃)，0.88J/(g℃)，设起始温度T1为25度：
根据公式可以计算出时间t，得到：
200×t＝0.502×(150-25)×140+0.88×(150-25)×127
得到：t＝10S
但考虑到热损耗及发热体本身会像水煲煲体传热，时间需延长，通过测试及实验，取时间为15S为合适。
本发明的优点在于：干烧时间完全可控，一致性好，保护及时；方法简单，不需成本，使生产成本降低；可靠性高。
Claims (6)
1.一种液体电加热器干烧保护的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
A、在液体电加热器上安装一个温度控制器，将温度控制器与加热器发热体和控制继电器串联，在温度控制器两端设置检测其通断的检测模块；
B、微处理器通过程序控制，在启动液体加热器加热时，先进行一个短时加热程序，即让加热器的发热体短时间加热，然后，短时间停止加热；短时加热和停止的时间根据发热体本身的功率和发热体的体积、密度、发热体的比热容、需保护的温度来确定；
C、微处理器根据检测到温控器的通断状态的变化，判断液体加热器是否干烧，从而发现干烧后，及时切断发热体的加热电源。
2.根据权利要求1所述的液体电加热器干烧保护的控制方法，其特征在于：所述短时加热和停止的时间由下面的公式计算得出，
P×ton+0×toff＝η发热体×(T2-T1)×V发热体ρ
其中P为发热体功率、ton为发热体工作时间、toff为关断发热体时间、η发热体为发热体的比热容、(T2-T1)为发热体的温升、T2为温控器的保护温度、T1为初始温度、V为体积、ρ为密度。
3.根据权利要求1所述的液体电加热器干烧保护的控制方法，其特征在于：微处理器在接受加热要求指令后开始加热程序，通过当前温度T1由公式计算出预加热时间ton和停止时间toff，先进行预加热，预加热时间ton到后停止加热；温控器检测模块检测温控器接通断开状态，若温控器在停止时间toff内断开，检测温控器发送断开信号给微处理器，微处理器清除加热要求结束工作；若温控器在停止时间toff内一直导通，检测温控器发送导通信号给微处理器，微处理器给出正常工作指令。
4.根据权利要求1所述的液体电加热器干烧保护的控制方法，其特征在于：所述预加热时间为10--30秒，停止加热时间为10--30秒。
5.根据权利要求4所述的液体电加热器干烧保护的控制方法，其特征在于：所述预加热时间为15--20秒，停止加热时间为10--20秒。
6.根据权利要求1所述的液体电加热器干烧保护的控制方法，其特征在于：所述温度控制器为双金属片温度控制器。
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