CN103197706A

CN103197706A - 发热线的控温方法

Info

Publication number: CN103197706A
Application number: CN2012100040635A
Authority: CN
Inventors: 廖广埔
Original assignee: 王清传
Current assignee: FANYU HEALTH TECHNOLOGY GROUP CO., LTD.
Priority date: 2012-01-09
Filing date: 2012-01-09
Publication date: 2013-07-10

Abstract

一种发热线的控温方法，是将一发热线的加热线加热所产生的连续且具变化的脉波讯号与一连续的参考脉波讯号同时输入一及闸内，并由及闸合成一连续的合成脉波讯号，任一合成脉波讯号具有一脉波宽度，该脉波宽度包括一开始逻辑高状态的时间点及一结束逻辑高状态的时间点，而当加热线加热而使得合成脉波讯号的开始逻辑高状态的时间点相对于该结束逻辑高状态的时间点移动，并达到处理器所设定的合成脉波讯号的脉波宽度时，即以控制电路中止加热线继续加热，以防止过热，而达到控温的效果。

Description

发热线的控温方法

技术领域

本发明是有关一种发热线的控温方法，尤指一种能有效控温及调整工作温度，以适用于电热炉、热敷毯等发热装置使用的发热线的控温方法。

背景技术

诸如热敷垫的类的发热装置在目前市面上已被广泛的使用，而让发热线在加热到使用者所设定的温度之后自动中断，则可让发热装置保持在预定的加热范围内，以提供诸如热敷之类的功能，并确保使用安全。

为了有效达到控温的效果，美国第5,861,610号专利案是以正温度系数(Positive Temperature Coefficient，PTC)元件作为侦测线，美国第6,943,327号专利案是以负温度系数(Negative TemperatureCoefficient，NTC)元件作为侦测线以感测温度的变化，并同时搭配发热线以进行控温加热。其中，当侦测线的温度随着发热线的温度上升，或因高温使得侦测线的电阻改变时，都将通过控制器内的比较电路进行比对，再以比对结果调整输入发热线的电流量，以控制发热温度在使用者所设定的范围内。

而美国第7,180,037号专利案则揭示了另一种PTC元件或NTC元件的应用例，其与前述各现有技术的最大不同处在于：直接侦测一AC功率信号的零交叉(zero crossing)所响应产生的第一零交叉信号，直接侦测一PTC元件或NTC元件因温度所导致电阻变化而产生的相移AC功率信号的零交叉所响应产生的第二零交叉信号，并借助时间差确定器电路量测第一零交叉信号及第二零交叉信号的相移时间，同时由控制器持续运算，在相移时间加大而达到控制器预定的相移时间点后，输出控制信号以控制电路的导通或断路，达到定温加热的效果。

然而，上述美国第7,180,037号专利案的整体电路结构相当复杂，尤其必须借助时间差确定器电路及控制器同时的侦测运算，才能达到控温的效果，如此一来，将会增加生产制造的成本。

有鉴于此，为了改善上述缺点，并提供另一种有别于上述控温技术的发热线的控温方法，使不仅能有效进行控温，且能使元件的组成简单，以节省生产制造成本，创作人积多年的经验及不断的研发改进，遂有本发明的产生。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种借助一加热线加热所产生的连续且具变化的脉波讯号与一连续性参考脉波讯号合成为一连续性的合成脉波讯号，再通过合成脉波讯号的脉波宽度侦测，而控制发热线加温，而可有效进行控温，并使元件的组成简单，以节省生产制造成本的发热线的控温方法。

本发明的次要目的在提供一种借助调整一连续性参考脉波讯号的结束逻辑高状态的时间点，以控制加热线停止加热的温度，从而让使用者能弹性调整工作温度高低的发热线的控温方法。

为达上述发明之目的，本创作所设的发热线的控温方法中的发热线是包括一加热线及一包覆于加热线外周缘的披覆层，加热线的一端耦合电源的一极，加热线的另一端连接一开关，开关耦合电源的另一极，且开关借助一具有处理器的控制电路的控制，使其呈导通或断路状态；而该控温方法是包括下列步骤：a.让电源经由一脉波输出电路以输出连续性参考脉波讯号；b.在加热线的加热过程中，通过一脉波侦测电路以侦测取得依加热线的温度变化所产生的连续的且具变化的脉波讯号；c.以一及闸取得连续的参考脉波讯号及连续且具变化的脉波讯号并连续的合成一脉波讯号，任一合成脉波讯号具有一脉波宽度，该脉波宽度包括一开始逻辑高状态的时间点及一结束逻辑高状态的时间点；以及d.当加热线加热而使得合成脉波讯号的开始逻辑高状态的时间点相对于该结束逻辑高状态的时间点移动，并达到处理器所设定的合成脉波讯号的脉波宽度时，让控制电路停止触发开关，以中止加热线继续加热。

实施时，该加热线为正温度系数导线或负温度系数导线其中之一种。

实施时，步骤b的脉波侦测电路是利用一温度感测元件侦测加热线的温度变化，并通过电压比较，以产生连续且具变化的脉波讯号。

实施时，该温度感测元件为一感测线或一热敏电阻。

实施时，本创作更包括一温度调整步骤，其是通过调整任一参考脉波讯号结束逻辑高状态的时间点，以控制加热线停止加热的温度。

为便于对本发明能有更深入的了解，兹详述于后：

附图说明

图1为本发明的步骤流程图。

图2为本发明的电路方块示意图。

图3为本发明的脉波输出电路及脉波侦测电路的输出脉波通过及闸合成后的脉波宽度的变化示意图。

图4为本发明的一具体实施例的电路图。

图5为本发明的脉波输出电路的输出波形变化示意图。

图6为本发明的脉波侦测电路的输出波形变化示意图。

图7为本发明的另一具体实施例的电路图。

图8为图7的脉波输出电路及脉波侦测电路的输出脉波通过及闸合成后的脉波宽度的变化示意图。

【主要元件符号说明】

发热线1 加热线11

披覆层12v 开关2

控制电路3 脉波输出电路4

脉波侦测电路5 及闸6

温度感测元件7 电源9

脉波宽度W、W1 开始逻辑高状态的时间点T1

结束逻辑高状态的时间点T2、T3电阻R1、R2

电容C1、C2、C3 第一二极管D1

第二二极管D2 第一电压比较器U1A

第二电压比较器U2A 第三电压比较器U3A

可变电阻VR1 第一结点P1

具体实施方式

请参阅图1、2所示，本创作发热线的控温方法的发热线1是包括一加热线11及一包覆于加热线11外周缘的披覆层12，加热线11的一端耦合电源9的一个极性，加热线11的另一端连接一开关2，该开关2耦合电源9的相反极性，且该开关2借助一具有处理器的控制电路3的控制，使呈导通或断路状态；而该发热线的控温方法是包括下列步骤：

a.让电源9通过一脉波输出电路4以输出连续的参考脉波讯号。

b.在加热线11的加热过程中，通过一脉波侦测电路5侦测取得依加热线11的温度变化所产生的连续且具变化的脉波讯号。

c.以一及闸6取得连续性参考脉波讯号及连续性且具变化的脉波讯号并合成连续的合成脉波讯号，任一合成脉波讯号具有一脉波宽度W，该脉波宽度W包括一开始逻辑高状态的时间点T1及一结束逻辑高状态的时间点T2。

d.当加热线11加热而使得合成脉波讯号的开始逻辑高状态的时间点T1相对于该结束逻辑高状态的时间点T2移动，并达到处理器所设定的合成脉波讯号的脉波宽度W1时，让控制电路3停止触发开关2，以中止加热线11继续加热。

其中，该加热线11为正温度系数(Positive TemperatureCoefficient，PTC)导线，所述的加热线11亦可为负温度系数(NegativeTemperature Coefficient，NTC)导线，借以在受热而使温度上升时，让电阻相对变大或变小。

请参阅图2、3所示，该加热线11是以正温度系数导线为例，其中，该脉波输出电路4与电源9连接，供输出具连续性的正向参考脉波讯号，而当加热线11受热而使温度上升时，由于加热线11的电阻相对变大，在经过脉波侦测电路5的侦测后，即会形成连续且具变化的正向脉波讯号。此时，连续性参考脉波讯号及连续且具变化的脉波讯号同时通过及闸6的合成，而取得连续性的合成脉波讯号。

任一个合成脉波讯号具有一脉波宽度W，该脉波宽度W包括一开始逻辑高状态的时间点T1及一结束逻辑高状态的时间点T2。而由及闸合成结果所示的合成脉波讯号，显示该合成脉波讯号的结束逻辑高状态的时间点T2皆为固定不动，而由于加热线11温度的上升，则会使合成脉波讯号的开始逻辑高状态的时间点T1朝向结束逻辑高状态的时间点T2移动，如此一来，各个合成脉波讯号的脉波宽度W将会逐渐缩小，在达到处理器所预先设定的合成脉波讯号的脉波宽度W1时，让控制电路停止继续触发开关2，以中止加热线11继续加热；而当加热线11的温度下降时，合成脉波讯号的开始逻辑高状态的时间点T1即会渐渐远离结束逻辑高状态的时间点T2，亦即使合成脉波讯号的脉波宽度W开始加宽，并在达到处理器所预先设定的合成脉波讯号的脉波宽度W时，让控制电路3触发开关2，重新对加热线11进行加热。其中，当加热线11为负温度系数导线时，加热线11温度的上升会使各个合成脉波讯号的脉波宽度W逐渐加宽，加热线温度的下降会使各个合成脉波讯号的脉波宽度W逐渐缩小，同样可以在达到处理器所预先设定的合成脉波讯号的脉波宽度W1时，对加热线11中止加热或继续加热，以达到控温的效果。

另外，本创作更包括一温度调整步骤，是通过调整任一参考脉波讯号结束逻辑高状态的时间点T3的位置，例如：将结束逻辑高状态的时间点T 3向右移动，如此一来，在达到相同脉波宽度W才能让控制电路3触发开关2的设定下，加热线11停止加热的温度即会相对调升，而达到调温效果。

在本实施例中，该脉波侦测电路5是直接侦测加热线11的电阻变化，而如图4所示，所述的脉波侦测电路5亦可利用一温度感测元件7以侦测加热线11的温度变化。而该温度感测元件7为一感测线，亦可为一热敏电阻，同样可以侦测加热线11，并通过电压比较，以产生连续的且具变化的脉波讯号。

请参阅图4-6所示，为应用本发明的控温方法的具体电路图。其中，该脉波输出电路4包括串联的电阻R1、可变电阻VR1及第二电压比较器U2A。电阻R1的一端连接电源9，可变电阻VR1连接第二电压比较器U2A的非反向输入端，第二电压比较器U2A的反向输入端接地，且该可变电阻VR1与一电容C3组成一RC电路，借以将交流电源9的正弦波讯号转换为正向脉波讯号。

如图6所示，该脉波侦测电路5是包括感测线及电容C2所组成的RC电路，由于该RC电路的RC时间常数特性，将使得交流电源9输入的弦波讯号产生延迟，并在经过第一电压比较器U1A的电压比较后，输出连续性具变化的正向脉波讯号。

而该及闸6是包括并联的第一二极管D1及第二二极管D2，第一二极管D1的负极连接第一电压比较器U1A的输出端，第一二极管D1的正极连接电源9，且第一二极管D1与电源9之间设有第一结点P1，该第二二极管D2的正极耦合第二电压比较器U2A的输出端，第二二极管D2的负极耦合第一结点P1。

借此，当连续参考脉波讯号及连续的且具变化的脉波讯号同时通过及闸6的合成，可取得连续的合成脉波讯号。而在调整可变电阻VR1之后，可调整任一参考脉波讯号结束逻辑高状态的时间点T3，以调整加热温度。

实施时，该及闸6亦可以具有相同功能的微处理器取代，而该开关2为硅控整流器(SCR)或双向可控硅(TRIAC)之类的可控硅。

请参阅图7、8所示，其与上述电路不同之处在于：该第二电压比较器U2A的输出端是连接由电阻R2及电容C1所组成的一RC电路，该RC电路连接第三电压比较器U3A的反向输入端，该第三电压比较器U3A的非反向输入端连接一电阻后接地。借此，当第二电压比较器U2A的输出端输出正向脉波讯号，通过RC电路的充放电，再输入第三电压比较器U3A，同时通过第三电压比较器U3A的非反向输入端所输入的分压，以作为比较参考电压，即可输出反向的脉波讯号。

借此，经过脉波侦测电路5的第一电压比较器U1A的电压比较后所输出连续且具变化的正向脉波讯号与经过脉波输出电路4的第三电压比较器U3A所输出连续的反向参考脉波讯号，同样可以合成为连续的合成脉波讯号，并在脉波宽度W达到处理器所预先设定的合成脉波讯号的脉波宽度W1时，让控制电路3停止继续触发开关2，以中止加热线11继续加热。

因此，本发明具有以下之优点：

1、本发明是借助侦测一合成脉波讯号的脉波宽度，以控制发热线的加温，因此，不但可有效进行控温，且可使元件的组成简单，以节省生产制造成本。

2、本发明是借助调整一连续性参考脉波讯号的结束逻辑高状态的时间点，再侦测一合成脉波讯号的脉波宽度，以控制加热线停止加热的温度，因此，可让使用者大幅度调整工作温度。

综上所述，依上文所揭示之内容，本创作确可达到发明的预期目的，提供一种不仅能有效进行控温，且能使元件的组成简单，以节省生产制造成本的发热线的控温方法，极具产业上利用之价值。

Claims

1.一种发热线的控温方法，该发热线包括加热线及包覆于加热线外周缘的披覆层，该加热线的一端耦合于电源的一极，加热线的另一端连接开关，并且该开关耦合于电源的另一极，且该开关借助具有处理器的控制电路的控制，使该开关呈导通或断路状态；其特征在于，该控温方法是包括：

a.让电源通过一个脉波输出电路，以输出连续的参考脉波讯号；

b.在加热线的加热过程中，通过脉波侦测电路侦测取得依加热线的温度变化所产生的连续的且具变化的脉波讯号；

c.以一个及闸将取得的连续的参考脉波讯号及连续的且具变化的脉波讯号的连续的合成脉波讯号，任一合成脉波讯号具有一脉波宽度，该脉波宽度包括一开始逻辑高状态的时间点及一结束逻辑高状态的时间点；以及

d.当加热线加热而使得合成脉波讯号的开始逻辑高状态的时间点相对于该结束逻辑高状态的时间点移动，并达到处理器所设定的合成脉波讯号的脉波宽度时，使控制电路停止触发该开关，而中止该加热线继续加热。

2.根据权利要求1所述的发热线的控温方法，其特征在于，该加热线为正温度系数导线或负温度系数导线其中的一种。

3.根据权利要求2所述的发热线的控温方法，其特征在于，步骤b的脉波侦测电路是利用温度感测元件侦测加热线的温度变化，并通过电压比较，而产生连续且具变化的脉波讯号。

4.根据权利要求3所述的发热线的控温方法，其特征在于，该温度感测元件为感测线。

5.根据权利要求3或4所述的发热线的控温方法，其特征在于，该脉波侦测电路是以一第一电压比较器进行电压比较，且该第一电压比较器的非反向输入端耦合温度感测元件，该第一电压比较器的反向输入端接地。

6.根据权利要求1或2所述的发热线的控温方法，更包括一温度调整步骤，其是通过调整任一参考脉波讯号结束逻辑高状态的时间点，以控制加热线停止加热的温度。

7.根据权利要求6所述的发热线的控温方法，其特征在于，该脉波输出电路包括一可变电阻，以调整任一参考脉波讯号结束逻辑高状态的时间点。

8.根据权利要求2所述的发热线的控温方法，其特征在于，该及闸包括并联的第一二极管及第二二极管，该第一二极管的负极连接第一电压比较器的输出端，第一二极管的正极连接电源，且第一二极管与电源之间设有第一结点，而该第二二极管的正极耦合第二电压比较器的输出端，第二二极管的负极耦合该第一结点。