CN104199490B - 一种继电器的一段式温度控制方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明所提供的一种继电器的一段式温度控制方法及其系统，方法包括：继电器开启，获取线性化输出的负温度系数热敏元件在预设时间段的初始线性化阻值及终止线性化阻值，并根据终止线性化阻值及初始线性化阻值确定当前水温及水量；根据预先存储的水量-缓冲时间表获取水量对应的缓冲时间，并根据所述缓冲时间确定缓冲温度；判断当前水温与缓冲温度的和是否大于或等于目标温度，当大于时则关闭继电器。本发明中只使用继电器作为开关元器件，降低了开发成本；而且在一段式加热过程中，减少了继电器动作次数，有效延长了产品寿命。同时本发明中，由于采用了一段式加热方式，故加热通电时间更短，有效节约了能源。
Description
技术领域
本发明涉及继电器技术领域，尤其涉及的是一种继电器的一段式温度控制方法及其系统。
背景技术
目前市场上电子水煲产品多采用分段加热方式，即继电器加热一段时间，中间停顿几十秒钟等待水温上升判断水量，然后继电器再次工作加热到目标温度；部分一段式加热方式则通过继电器和可控硅同时工作的方式，即继电器工作到水温接近目标温度时，关断继电器打开可控硅，调整发热丝功率缓慢加热到目标温度。
但采用分段式加热方式时，温度精确度不够，继电器寿命缩短，从而导致产品使用寿命缩短；而采用现有技术中已存在的一段式加热方式时，温度精确度不够，而且由于添加可控硅等元器件增加了产品成本。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种继电器的一段式温度控制方法及其系统，可有效解决采用现有技术的加热方式时，温度精确度不够，且导致继电器寿命缩短及增加产品成本的缺陷。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种继电器的一段式温度控制方法，其中，所述方法包括步骤：
A、继电器开启，获取线性化输出的负温度系数热敏元件在预设时间段的初始线性化阻值及终止线性化阻值，并根据终止线性化阻值及初始线性化阻值确定当前水温及水量；
B、根据预先存储的水量-缓冲时间表获取水量对应的缓冲时间，并根据所述缓冲时间确定缓冲温度；
C、判断当前水温与缓冲温度的和是否大于或等于目标温度，当大于时则关闭继电器。
所述继电器的一段式温度控制方法，其中，所述步骤A具体包括：
A1、继电器开启，获取线性化输出的负温度系数热敏元件的初始线性化阻值，并在一预设的时间段结束后获取线性化输出的负温度系数热敏元件的终止线性化阻值；
A2、根据预先存储的线性化输出的负温度系数热敏元件的线性化阻值-温度表获取与初始线性化阻值对应的初始水温，及与终止线性化阻值对应的当前水温；
A3、根据水量=（当前水温-初始水温）/预设时间段的时长计算水量。
所述继电器的一段式温度控制方法，其中，所述步骤B具体包括：
B1、根据预先存储的水量-缓冲时间表获取水量对应的缓冲时间；
B2、根据缓冲温度=缓冲时间*水量计算缓冲温度。
所述继电器的一段式温度控制方法，其中，所述步骤C还包括:
当所述当前水温与所述缓冲温度的和小于所述目标温度时，则所述继电器不断开，继续加热。
所述继电器的一段式温度控制方法，其中，所述目标温度为100℃。
一种继电器的一段式温度控制系统，其中，包括：
水温水量获取模块，用于继电器开启，获取线性化输出的负温度系数热敏元件在预设时间段的初始线性化阻值及终止线性化阻值，并根据终止线性化阻值及初始线性化阻值确定当前水温及水量；
缓冲温度获取模块，用于根据预先存储的水量-缓冲时间表获取水量对应的缓冲时间，并根据所述缓冲时间确定缓冲温度；
判断及断电模块，用于判断当前水温与缓冲温度的和是否大于或等于目标温度，当大于时则关闭继电器。
所述继电器的一段式温度控制系统，其中，所述水温水量获取模块具体包括：
阻值获取单元，用于继电器开启，获取线性化输出的负温度系数热敏元件的初始线性化阻值，并在一预设的时间段结束后获取线性化输出的负温度系数热敏元件的终止线性化阻值；
水温获取单元，用于根据预先存储的线性化输出的负温度系数热敏元件的线性化阻值-温度表获取与初始线性化阻值对应的初始水温，及与终止线性化阻值对应的当前水温；
水量获取单元，用于根据水量=（当前水温-初始水温）/预设时间段的时长计算水量。
所述继电器的一段式温度控制系统，其中，所述缓冲温度获取模块具体包括：
缓冲时间获取单元，用于根据预先存储的水量-缓冲时间表获取水量对应的缓冲时间；
缓冲温度获取单元，用于根据缓冲温度=缓冲时间*水量计算缓冲温度。
所述继电器的一段式温度控制系统，其中，所述判断及断电模块还包括当所述当前水温与所述缓冲温度的和小于所述目标温度时，则所述继电器不断开，继续加热。
所述继电器的一段式温度控制系统，其中，所述目标温度为100℃。
本发明所提供的一种继电器的一段式温度控制方法及其系统，方法包括：继电器开启，获取线性化输出的负温度系数热敏元件在预设时间段的初始线性化阻值及终止线性化阻值，并根据终止线性化阻值及初始线性化阻值确定当前水温及水量；根据预先存储的水量-缓冲时间表获取水量对应的缓冲时间，并根据所述缓冲时间确定缓冲温度；判断当前水温与缓冲温度的和是否大于或等于目标温度，当大于时则关闭继电器。本发明中只使用继电器作为开关元器件，降低了开发成本；而且在一段式加热过程中，减少了继电器动作次数，有效延长了产品寿命。同时本发明中，由于采用了一段式加热方式，故加热通电时间更短，有效节约了能源。
附图说明
图1是本发明所述继电器的一段式温度控制方法的较佳实施例的流程图。
图2是本发明所述继电器的一段式温度控制方法中获取当前水温和水量的具体流程图。
图3是本发明所述继电器的一段式温度控制方法获取中线性化的NTC阻值的电路图。
图4是本发明所述继电器的一段式温度控制方法中获取缓冲温度及缓冲时间的具体流程图。
图5是本发明所述继电器的一段式温度控制系统的较佳实施例的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参见图1，图1是本发明所述继电器的一段式温度控制方法的较佳实施例的流程图。如图1所示，所述继电器的一段式温度控制方法，包括以下步骤：
步骤S100、继电器开启，获取线性化输出的负温度系数热敏元件在预设时间段的初始线性化阻值及终止线性化阻值，并根据终止线性化阻值及初始线性化阻值确定当前水温及水量。
本发明的实施例中，采用的是线性化输出的NTC（NegativeTemperatureCoeffiCient，即负温度系数）热敏电阻，即阻值被线性化的NTC热敏电阻，而且预先编制的热敏电阻的线性化阻值-温度表也是线性化输出的NTC热敏电阻的线性化阻值与温度一一对应的列表。本发明中，先是获取了线性化输出的NTC热敏电阻某一时刻的初始线性化阻值R０，并查表得到对应的初始温度T0；然后经过一预设时间段的加热后的再获取线性化输出的NTC热敏电阻的终止线性化阻值R1，并查表得到对应的终止温度T1。此时，忽略水温在整个加热装置的扩散时间，则可知线性化输出的NTC热敏电阻的初始温度T0对应同一时刻的初始水温，线性化输出的NTC热敏电阻的终止温度T1也对应同一时刻的当前水温。得到了加热装置中水的初始水温和当前水温，即可根据水量的计算公式水量=（当前水温-初始水温）/预设时间段的时长，计算得到加热装置中的水量。此处的水量既不是水的体积，也不是水的质量，但与两者存在一定的正比例关系。
步骤S200、根据预先存储的水量-缓冲时间表获取水量对应的缓冲时间，并根据所述缓冲时间确定缓冲温度。
当在步骤S100中获取了加热装置中的水量后，可以根据水量确定缓冲温度，从而得知道在哪个温度点停止加热，也即知道在何时断开继电器。
步骤S300、判断当前水温与缓冲温度的和是否大于或等于目标温度，当大于时则关闭继电器。
本发明的实施例中，并不是当线性化输出的NTC热敏电阻在某一时刻的阻值所对应温度达到预定温度时才停止加热，而是当当前水温与缓冲温度的和大于或等于目标温度时，则关闭继电器。之后利用加热装置中发热盘的余温将水加热到预定温度。具体实施时，所述目标温度设置为100℃。通过上述缓冲式的加热方式，加热通电时间更短，有效节约了能源。
进一步地实施例，如图2所示，所述步骤S100获取当前水温和水量具体包括：
步骤S101、继电器开启，获取线性化输出的负温度系数热敏元件的初始线性化阻值，并在一预设的时间段结束后获取线性化输出的负温度系数热敏元件的终止线性化阻值。
具体实施时，采用如图3所示的NTC阻值获取电路来得到本发明中的线性化输出的NTC热敏电阻的实时阻值，并通过读取NTC-AD端的电压获取当前的NTC热敏电阻的当前阻值。在图3中，R1为4.7千欧，R2为47千欧，C1为100纳法拉，NTC是型号为CN5的NTC，VCC端输入+5V电压。
步骤S102、根据预先存储的线性化输出的负温度系数热敏元件的线性化阻值-温度表获取与初始线性化阻值对应的初始水温，及与终止线性化阻值对应的当前水温。
在步骤S101中获取了线性化输出的NTC热敏电阻的初始线性化阻值及终止线性化阻值后，都根据如表1所示的线性化阻值-温度表查询各自对应的温度。
| T/℃ | NTC线性化阻值/欧 |
| 0 | 5 |
| 1 | 10 |
| 2 | 15 |
| 3 | 20 |
| 4 | 25 |
| 5 | 30 |
| 6 | 35 |
| 7 | 40 |
| 8 | 45 |
| 9 | 50 |
表1
其中，表1中只列出了部分NTC线性化阻值与温度的对应关系。由表1可知，NTC线性化阻值与温度成正比例关系，与实际的NTC热敏电阻中温度与阻值成负线性系数关系（近似于反比例关系）不同。
步骤S103、根据水量=（当前水温-初始水温）/预设时间段的时长计算水量。
本发明的实施例中，为了使加热装置的温度更精确，则需准确计算加热装置中待加热的水量。具体实施时，可根据水量的计算公式：水量=（当前水温-初始水温）/预设时间段的时长，计算得到加热装置中的水量。此处的水量既不是水的体积，也不是水的质量，但与两者存在一定的正比例关系。
进一步地实施例，如图4所示，所述步骤S200中获取缓冲温度及缓冲时间具体包括：
步骤S201、根据预先存储的水量-缓冲时间表获取水量对应的缓冲时间；
步骤S202、根据缓冲温度=缓冲时间*水量计算缓冲温度。
在步骤S201中缓冲时间通过查表获得，这个表值需要加热装置厂商进行大量测试获取。例如，1500W的发热盘，将1L水从25℃加热到60℃，然后停止加热，此时IC检测到的NTC温度Tntc=60℃,但是实际停止加热后，水上升的最高温度是70℃，那么缓冲温度就是10℃.也就是说，通过公式T(t)=TNTC＋Tbuf应计算得到当前水温T(t)=60℃+10℃=70℃,如果1500W功率发热盘加热1S水温上升1℃，那么对应缓冲时间就是10S(缓冲时间根据NTC在壶中不同的位置会有所不同)。
当T(t)>=Ttarget（Ttarget指目标温度），则关断继电器，停止加热，此时水温就会保持在目标温度的误差范围内。一般的，只要NTC精度足够高，时间常数足够快，则完全可以保证温度误差在±3℃以内。
进一步地实施例，所述步骤S300中判断是否断开继电器还包括：当所述当前水温与所述缓冲温度的和小于所述目标温度时，则所述继电器不断开，继续加热。
实际采用加热装置对水加热时，由于线性化NTC热敏电阻的温度与水温存在差距，而且在高原环境下，水温有时不能达到100℃，不可能等到NTC热敏电阻温度达到100℃再去停止加热，这样会造成沸腾时间过长，不符合安规要求，也造成能源浪费。通过公式T(t)=TNTC＋Tbuf可以计算出当前的实际水温。例如TNTC=90℃,Tbuf＝10℃，则T(t)＝TNTC＋Tbuf＝90℃＋10℃>=100℃,也就是说NTC热敏电阻的温度虽然没能到100℃，但是通过此公式计算当前实际水温已经到达100℃了。那么此时则开始计时，如果需要最大沸腾时间为10S，则当计时到10S时关断继电器并报警，既能保证水完全烧开又能满足沸腾时间不能过长的要求。
本发明的实施中，还可预先设置一保温加热时间-水温表。当水温下降到目标温度的保温下限时，查保温加热时间-水温表，即继电器闭合，加热装置进行一段式加热到保温温度上限，这样就减少了继电器动作次数，延长了加热装置的使用寿命。
基于上述实施例，本发明还提供一种继电器的一段式温度控制系统，如图5所示，所述继电器的一段式温度控制系统包括：
水温水量获取模块100，用于继电器开启，获取线性化输出的负温度系数热敏元件在预设时间段的初始线性化阻值及终止线性化阻值，并根据终止线性化阻值及初始线性化阻值确定当前水温及水量；具体如上所述。
缓冲温度获取模块200，用于根据预先存储的水量-缓冲时间表获取水量对应的缓冲时间，并根据所述缓冲时间确定缓冲温度；具体如上所述。
判断及断电模块300，用于判断当前水温与缓冲温度的和是否大于或等于目标温度，当大于时则关闭继电器；具体如上所述。
进一步地实施例，在所述继电器的一段式温度控制系统中，所述水温水量获取模块100具体包括：
阻值获取单元，用于继电器开启，获取线性化输出的负温度系数热敏元件的初始线性化阻值，并在一预设的时间段结束后获取线性化输出的负温度系数热敏元件的终止线性化阻值；具体如上所述。
水温获取单元，用于根据预先存储的线性化输出的负温度系数热敏元件的线性化阻值-温度表获取与初始线性化阻值对应的初始水温，及与终止线性化阻值对应的当前水温；具体如上所述。
水量获取单元，用于根据水量=（当前水温-初始水温）/预设时间段的时长计算水量；具体如上所述。
进一步地实施例，在所述继电器的一段式温度控制系统中，所述缓冲温度获取模块200具体包括：
缓冲时间获取单元，用于根据预先存储的水量-缓冲时间表获取水量对应的缓冲时间；具体如上所述。
缓冲温度获取单元，用于根据缓冲温度=缓冲时间*水量计算缓冲温度；具体如上所述。
进一步地实施例，在所述继电器的一段式温度控制系统中，所述判断及断电模块300还包括当所述当前水温与所述缓冲温度的和小于所述目标温度时，则所述继电器不断开，继续加热；具体如上所述。
进一步地实施例，在所述继电器的一段式温度控制系统中，所述目标温度为100℃；具体如上所述。
综上所述，本发明所提供的一种继电器的一段式温度控制方法及其系统，方法包括：继电器开启，获取线性化输出的负温度系数热敏元件在预设时间段的初始线性化阻值及终止线性化阻值，并根据终止线性化阻值及初始线性化阻值确定当前水温及水量；根据预先存储的水量-缓冲时间表获取水量对应的缓冲时间，并根据所述缓冲时间确定缓冲温度；判断当前水温与缓冲温度的和是否大于或等于目标温度，当大于时则关闭继电器。本发明中只使用继电器作为开关元器件，降低了开发成本；而且在一段式加热过程中，减少了继电器动作次数，有效延长了产品寿命。同时本发明中，由于采用了一段式加热方式，故加热通电时间更短，有效节约了能源。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种继电器的一段式温度控制方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
A、继电器开启，获取线性化输出的负温度系数热敏元件在预设时间段的初始线性化阻值及终止线性化阻值，并根据终止线性化阻值及初始线性化阻值确定当前水温及水量；
B、根据预先存储的水量-缓冲时间表获取水量对应的缓冲时间，并根据所述缓冲时间确定缓冲温度；
C、判断当前水温与缓冲温度的和是否大于或等于目标温度，当大于时则关闭继电器。
2.根据权利要求1所述继电器的一段式温度控制方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：
A1、继电器开启，获取线性化输出的负温度系数热敏元件的初始线性化阻值，并在一预设的时间段结束后获取线性化输出的负温度系数热敏元件的终止线性化阻值；
A2、根据预先存储的线性化输出的负温度系数热敏元件的线性化阻值-温度表获取与初始线性化阻值对应的初始水温，及与终止线性化阻值对应的当前水温；
A3、根据水量=（当前水温-初始水温）/预设时间段的时长计算水量。
3.根据权利要求1所述继电器的一段式温度控制方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：
B1、根据预先存储的水量-缓冲时间表获取水量对应的缓冲时间；
B2、根据缓冲温度=缓冲时间*水量计算缓冲温度。
4.根据权利要求1所述继电器的一段式温度控制方法，其特征在于，所述步骤C还包括:
当所述当前水温与所述缓冲温度的和小于所述目标温度时，则所述继电器不断开，继续加热。
5.根据权利要求1或4所述继电器的一段式温度控制方法，其特征在于，所述目标温度为100℃。
6.一种继电器的一段式温度控制系统，其特征在于，包括：
水温水量获取模块，用于继电器开启，获取线性化输出的负温度系数热敏元件在预设时间段的初始线性化阻值及终止线性化阻值，并根据终止线性化阻值及初始线性化阻值确定当前水温及水量；
缓冲温度获取模块，用于根据预先存储的水量-缓冲时间表获取水量对应的缓冲时间，并根据所述缓冲时间确定缓冲温度；
判断及断电模块，用于判断当前水温与缓冲温度的和是否大于或等于目标温度，当大于时则关闭继电器。
7.根据权利要求6所述继电器的一段式温度控制系统，其特征在于，所述水温水量获取模块具体包括：
阻值获取单元，用于继电器开启，获取线性化输出的负温度系数热敏元件的初始线性化阻值，并在一预设的时间段结束后获取线性化输出的负温度系数热敏元件的终止线性化阻值；
水温获取单元，用于根据预先存储的线性化输出的负温度系数热敏元件的线性化阻值-温度表获取与初始线性化阻值对应的初始水温，及与终止线性化阻值对应的当前水温；
水量获取单元，用于根据水量=（当前水温-初始水温）/预设时间段的时长计算水量。
8.根据权利要求6所述继电器的一段式温度控制系统，其特征在于，所述缓冲温度获取模块具体包括：
缓冲时间获取单元，用于根据预先存储的水量-缓冲时间表获取水量对应的缓冲时间；
缓冲温度获取单元，用于根据缓冲温度=缓冲时间*水量计算缓冲温度。
9.根据权利要求6所述继电器的一段式温度控制系统，其特征在于，所述判断及断电模块还包括当所述当前水温与所述缓冲温度的和小于所述目标温度时，则所述继电器不断开，继续加热。
10.根据权利要求6或9所述继电器的一段式温度控制系统，其特征在于，所述目标温度为100℃。
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| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Lin Fang Inventor after: Xiao Mingcan Inventor after: Peng Xiaojian Inventor after: Wan Kai Inventor before: Lin Fang Inventor before: Xiao Mingcan Inventor before: Peng Xiaojian Inventor before: Wan Kai |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Is the wind Industrial Park No. 148 Baoan District Whampoa manhole Street East 518125 ring road of Shenzhen city in Guangdong Province Patentee after: Shenzhen Langte intelligent control Limited by Share Ltd Address before: Is the wind Industrial Park No. 148 Baoan District Whampoa manhole Street East 518125 ring road of Shenzhen city in Guangdong Province Patentee before: Shenzhen Longtech Electronics Co.,Ltd. |