CN105025608A - 基于可编程逻辑控制器的电磁加热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于可编程逻辑控制器的电磁加热器，包括电磁加热器和自动控制装置，电磁加热器包括整流装置、逆变器、电磁线圈、加热片，自动控制装置包括可编程逻辑控制器、热敏电阻、恒流源、电源、继电器和外接电源；可编程逻辑控制器包括电压测量模块、计数模块和控制模块，电压测量模块用于测量热敏电阻两端的电压，计数模块用于计算电压测量模块测量到的电压达到预设的阈值的次数，控制模块用于在计数模块达到预定的次数时控制继电器断开。本发明采用电磁加热方式，热效率比传统的电阻加热和微波式加热效率高，且通过设置自动控制装置，有效地解决了因遗忘或无人看管造成电磁加热器循环加热的问题，避免循环加热对电磁加热器造成的损耗。

Description

基于可编程逻辑控制器的电磁加热器

技术领域

本发明涉及一种电磁加热器，具体涉及基于可编程逻辑控制器的电磁加热器。

背景技术

能源紧张已成为制约我国经济发展的重要问题。在目前我国初级能源消耗构成中，煤炭就占到了66％。目前，我国占统治地位的供暖方式依然是以燃煤为主的集中供暖，在每年的煤炭消耗中，供暖耗煤又占了将近一半，同时它的弊端已经日益显现出来：首先是浪费能源和资源，比如煤炭资源、水资源以及传输过程中损耗掉的热能，其次是污染环境。因此，创新供暖方式，采用新热源，对于减少能源消耗、保护环境、建设节约型社会意义重大。

电加热器是一种国际流行的高品质长寿命电加热设备，它是将电能转换为热能的过程。自从发现电源通过导线可以发生热效应之后，世界上就许多发明家从事于各种电热电器的研究与制造。电加热器主要用于对流动的液态、气态介质的升温、保温、加热，当加热介质在压力作用下通过电加热器加热腔时，采用流体热力学原理均匀地带走电热元件工作中所产生的巨大热量，使被加热介质温度达到用户工艺要求。目前比较常见的电加热器加热方式是电阻加热，利用电压的焦耳效应将电能转变成热能以加热物体，通常分为直接电阻加热和间接电阻加热。常见的电阻丝加热、陶瓷加热器、以及电阻圈加热、石英管加热原理上都属于电阻加热。

但是，电阻式加热器的加热是最原始的，所以热效率也是最差的，通常热效率只有百分之七十左右，大量的热能散发到空气中。微波加热方式相比电阻加热要好一点，但是依然有大量的热量散发到空气中，只不过不是微波本身散发到空气中的，而是被加热的物体把热量散发到空气中的。同时，目前现有的电加热器，能够在温度达到一定温度时自动切断电路停止加热，并能够在温度低于一定温度时重新开始加热，但是，由于电加热器加热时间过长，人们经常会忘记正在加热的电加热器，这就导致电加热器加热完毕后一段时间内温度下降，又会重新加热，耗费电能的同时也会缩短电加热器的使用寿命，并且有发生火灾等安全隐患。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了基于可编程逻辑控制器的电磁加热器，包括自动控制装置和电磁加热器，所述电磁加热器包括整流装置、逆变器、电磁线圈、加热片，所述自动控制装置包括可编程逻辑控制器、继电器、电源、外接电源、热敏电阻和恒流源；其中，

所述电源为直流电源，所述外接电源为交流电源；

所述整流装置的一端连接所述继电器，另一端连接所述逆变器，所述整流装置用于对外接电源进行整流处理，所述逆变器用于对整流装置整流后的电压进行逆变处理，所述电磁线圈一端连接所述逆变器，另一端连接加热片；

所述继电器的一端连接外接电源，另一端连接所述电磁加热器；

所述电源与所述热敏电阻、所述恒流源连接，并串联成一闭合回路，所述可编程逻辑控制器并联在所述热敏电阻上；

所述可编程逻辑控制器包括电压测量模块、计数模块和控制模块，所述电压测量模块用于测量所述热敏电阻的电压，所述计数模块用于计算所述电压测量模块测量到的电压达到预设的阈值的次数，所述控制模块用于在所述电压测量模块测量到的电压达到预定值时控制继电器的连通或断开，并用于在所述计数模块的计数达到预定的阈值时控制所述继电器保持断开。

优选地，所述热敏电阻为正温度系数热敏电阻。

可选地，所述逆变器包括晶体管、滤波器。

优选地，所述整流装置为电子管。

进一步地，所述整流装置为晶体二极管。

优选地，所述加热片为导磁性金属。

可选地，所述基于可编程逻辑控制器的电磁加热器还包括报警模块，所述报警模块分别与所述电源和可编程逻辑控制器连接，用于在所述电压测量模块测量到的电压达到预设的阈值时发出报警信号。

优选地，所述报警模块用于在所述计数模块达到预定的次数时发生报警信号。

具体地，所述计数模块存储的数据在断电后自动清零。

可选地，所述控制模块为逻辑电路。

应用本发明，具有如下有益效果：

本发明通过设置自动控制装置，通过计数模块判断循环加热次数，并在加热次数达到一定量时通过控制继电器的断开来切断加热电源，从而有效地解决了因遗忘或无人看管造成电磁加热器循环加热的问题，避免循环加热对电磁加热器造成的损耗，且能节省电能，节能环保。

本发明设置的电加热器为电磁加热器，外接电源通过整流装置和逆变器产生高频高压交流电，穿过电磁线圈，产生交变磁场，使在磁场内的导磁性金属产生交变的电压，交变电压使金属内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而将电能转化为热能，起到加热物品的效果。由于电磁加热器是导磁性金属自身发热，所以热效率特别高，最高可达到95％，比传统的电阻式加热和微波式加热的热效率都要高，并且更安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明实施例一、二提供的基于可编程逻辑控制器的电磁加热器的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参见图1，本发明实施例提供了基于可编程逻辑控制器的电磁加热器，包括自动控制装置和电磁加热器，所述电磁加热器包括整流装置、逆变器、电磁线圈、加热片，所述自动控制装置包括可编程逻辑控制器、继电器、电源、外接电源、热敏电阻和恒流源；其中，所述电源为直流电源，所述外接电源为交流电源；所述整流装置的一端连接所述继电器，另一端连接所述逆变器，所述整流装置用于对外接电源进行整流处理，所述逆变器用于对整流装置整流后的电压进行逆变处理，所述电磁线圈一端连接所述逆变器，另一端连接加热片，所述加热片为导磁性金属；

在高速变化的交流电压过电磁线圈时，会产生高速变化的交变磁场，当用导磁性金属放置在交变磁场内部时，金属表面集聚切割交变磁力线而在金属内部部分产生交变的电压(即涡流)，涡流使金属内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热物品的效果；

所述继电器的一端连接外接电源，另一端连接所述电磁加热器；所述电源与所述热敏电阻、所述恒流源连接，并串联成一闭合回路，所述可编程逻辑控制器并联在所述热敏电阻上；

所述可编程逻辑控制器包括电压测量模块、计数模块和控制模块，所述电压测量模块用于测量所述热敏电阻的电压，所述计数模块用于计算所述电压测量模块测量到的电压达到预设的阈值的次数，所述控制模块用于在所述电压测量模块测量到的电压达到预定值时控制继电器的连通或断开，并用于在所述计数模块的计数达到预定的阈值时控制所述继电器保持断开。

优选地，所述热敏电阻为正温度系数热敏电阻。

热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和正温度系数热敏电阻器(NTC)。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度越高时电阻值越大，正温度系数热敏电阻器(NTC)在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。

当电路正常工作时，正温度系数热敏电阻温度与室温相近、电阻很小，串联在电路中不会阻碍电流通过；而当温度较高，超过开关温度时，电阻瞬间剧增，回路中的电流迅速减少到安全值，正温度系数热敏电阻动作后，电路中电流有了大幅度的降低。采用正温度系数热敏电阻可以将温度信号转换为电信号，从而实现控制电路基于温度的控制。

电加热器的温度分为低温开启温度和高温截止温度，高温截止温度指高于预定的温度如60℃时，停止加热的温度，当达到高温截止温度时，相应地，正温度系数热敏电阻阻值增大到一定值，由于与恒流源串联，流过热敏电阻的电流保持恒定，热敏电阻两端的电压跟随阻值的变化增大到一定值，使所述电压测量模块采集的电压也提高到一定值，可编程逻辑控制器中的控制模块控制继电器断开电路，电加热器停止加热；低温开启温度指低于预定的温度，如20℃时，电加热器开始加热的温度。当达到低温开启温度时，相应地，正温度系数热敏电阻阻值减小到一定值，由于与恒流源串联，流过热敏电阻的电流保持恒定，热敏电阻两端的电压跟随阻值的变化减小到一定值，使所述电压测量模块采集的电压也降低到一定值，可编程逻辑控制器中的控制模块控制继电器接通电路，电加热器开始加热。电压测量模块测量到电压达到预定的温度比如高温截止温度时，计数模块的计数数值加一，当计数模块的计数数值达到预定值如三时，可编程逻辑控制器中的控制模块控制继电器保持断开，电加热器不再加热。

可选地，所述逆变器包括晶体管、滤波器，所述晶体管用于转变直流电为交流电，所述滤波器用于将所述晶体管转变的交流电进行滤波处理。

优选地，所述整流装置为电子管。

可选地，所述基于可编程逻辑控制器的电磁加热器还包括报警模块，所述报警模块分别与所述电源和可编程逻辑控制器连接，用于在所述电压测量模块测量到的电压达到预设的阈值时发出报警信号。

优选地，所述报警模块用于在所述计数模块达到预定的次数时发生报警信号。

具体地，所述计数模块存储的数据在断电后自动清零。

可选地，所述控制模块为逻辑电路。

应用本发明，具有如下有益效果：

本发明通过设置自动控制装置，通过计数模块判断循环加热次数，并在加热次数达到一定量时通过控制继电器的断开来切断加热电源，从而有效地解决了因遗忘或无人看管造成电磁加热器循环加热的问题，避免循环加热对电磁加热器造成的损耗，且能节省电能，节能环保。

本发明设置的电加热器为电磁加热器，外接电源通过整流装置和逆变器产生高频高压交流电，穿过电磁线圈，产生交变磁场，使在磁场内的导磁性金属产生交变的电压，交变电压使金属内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而将电能转化为热能，起到加热物品的效果。由于电磁加热器是导磁性金属自身发热，所以热效率特别高，最高可达到95％，比传统的电阻式加热和微波式加热的热效率都要高，并且更安全可靠。

实施例二：

请参见图1，本发明实施例提供了基于可编程逻辑控制器的电磁加热器，包括自动控制装置和电磁加热器，所述电磁加热器包括整流装置、逆变器、电磁线圈、加热片，所述自动控制装置包括可编程逻辑控制器、继电器、电源、外接电源、热敏电阻和恒流源；其中，所述电源为直流电源，所述外接电源为交流电源；所述整流装置的一端连接所述继电器，另一端连接所述逆变器，所述整流装置用于对外接电源进行整流处理，所述逆变器用于对整流装置整流后的电压进行逆变处理，所述电磁线圈一端连接所述逆变器，另一端连接加热片，所述加热片为导磁性金属；

在高速变化的交流电压过电磁线圈时，会产生高速变化的交变磁场，当用导磁性金属放置在交变磁场内部时，金属表面集聚切割交变磁力线而在金属内部部分产生交变的电压(即涡流)，涡流使金属内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热物品的效果；

所述继电器的一端连接外接电源，另一端连接所述电磁加热器；所述电源与所述热敏电阻、所述恒流源连接，并串联成一闭合回路，所述可编程逻辑控制器并联在所述热敏电阻上；

所述可编程逻辑控制器包括电压测量模块、计数模块和控制模块，所述电压测量模块用于测量所述热敏电阻的电压，所述计数模块用于计算所述电压测量模块测量到的电压达到预设的阈值的次数，所述控制模块用于在所述电压测量模块测量到的电压达到预定值时控制继电器的连通或断开，并用于在所述计数模块的计数达到预定的阈值时控制所述继电器保持断开。

优选地，所述热敏电阻为正温度系数热敏电阻。

热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和正温度系数热敏电阻器(NTC)。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度越高时电阻值越大，正温度系数热敏电阻器(NTC)在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。

当电路正常工作时，正温度系数热敏电阻温度与室温相近、电阻很小，串联在电路中不会阻碍电流通过；而当温度较高，超过开关温度时，电阻瞬间剧增，回路中的电流迅速减少到安全值，正温度系数热敏电阻动作后，电路中电流有了大幅度的降低。采用正温度系数热敏电阻可以将温度信号转换为电信号，从而实现控制电路基于温度的控制。

电加热器的温度分为低温开启温度和高温截止温度，高温截止温度指高于预定的温度如60℃时，停止加热的温度，当达到高温截止温度时，相应地，正温度系数热敏电阻阻值增大到一定值，由于与恒流源串联，流过热敏电阻的电流保持恒定，热敏电阻两端的电压跟随阻值的变化增大到一定值，使所述电压测量模块采集的电压也提高到一定值，可编程逻辑控制器中的控制模块控制继电器断开电路，电加热器停止加热；低温开启温度指低于预定的温度，如20℃时，电加热器开始加热的温度。当达到低温开启温度时，相应地，正温度系数热敏电阻阻值减小到一定值，由于与恒流源串联，流过热敏电阻的电流保持恒定，热敏电阻两端的电压跟随阻值的变化减小到一定值，使所述电压测量模块采集的电压也降低到一定值，可编程逻辑控制器中的控制模块控制继电器接通电路，电加热器开始加热。电压测量模块测量到电压达到预定的温度比如高温截止温度时，计数模块的计数数值加一，当计数模块的计数数值达到预定值如三时，可编程逻辑控制器中的控制模块控制继电器保持断开，电加热器不再加热。

可选地，所述逆变器包括晶体管、滤波器，所述晶体管用于转变直流电为交流电，所述滤波器用于将所述晶体管转变的交流电进行滤波处理。

进一步地，所述整流装置为晶体二极管。

可选地，所述基于可编程逻辑控制器的电磁加热器还包括报警模块，所述报警模块分别与所述电源和可编程逻辑控制器连接，用于在所述电压测量模块测量到的电压达到预设的阈值时发出报警信号。

优选地，所述报警模块用于在所述计数模块达到预定的次数时发生报警信号。

具体地，所述计数模块存储的数据在断电后自动清零。

可选地，所述控制模块为逻辑电路。

应用本发明，具有如下有益效果：

本发明通过设置自动控制装置，通过计数模块判断循环加热次数，并在加热次数达到一定量时通过控制继电器的断开来切断加热电源，从而有效地解决了因遗忘或无人看管造成电磁加热器循环加热的问题，避免循环加热对电磁加热器造成的损耗，且能节省电能，节能环保。

本发明设置的电加热器为电磁加热器，外接电源通过整流装置和逆变器产生高频高压交流电，穿过电磁线圈，产生交变磁场，使在磁场内的导磁性金属产生交变的电压，交变电压使金属内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而将电能转化为热能，起到加热物品的效果。由于电磁加热器是导磁性金属自身发热，所以热效率特别高，最高可达到95％，比传统的电阻式加热和微波式加热的热效率都要高，并且更安全可靠。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于可编程逻辑控制器的电磁加热器，其特征在于，包括自动控制装置和电磁加热器，所述电磁加热器包括整流装置、逆变器、电磁线圈、加热片，所述自动控制装置包括可编程逻辑控制器、继电器、电源、外接电源、热敏电阻和恒流源；其中，

所述电源为直流电源，所述外接电源为交流电源；

所述整流装置的一端连接所述继电器，另一端连接所述逆变器，所述整流装置用于对外接电源进行整流处理，所述逆变器用于对整流装置整流后的电压进行逆变处理，所述电磁线圈一端连接所述逆变器，另一端连接加热片；

所述继电器的一端连接外接电源，另一端连接所述电磁加热器；

所述电源与所述热敏电阻、所述恒流源连接，并串联成一闭合回路，所述可编程逻辑控制器并联在所述热敏电阻上；

所述可编程逻辑控制器包括电压测量模块、计数模块和控制模块，所述电压测量模块用于测量所述热敏电阻的电压，所述计数模块用于计算所述电压测量模块测量到的电压达到预设的阈值的次数，所述控制模块用于在所述电压测量模块测量到的电压达到预定值时控制继电器的连通或断开，并用于在所述计数模块的计数达到预定的阈值时控制所述继电器保持断开。

2.根据权利要求1所述的基于可编程逻辑控制器的电磁加热器，其特征在于，所述热敏电阻为正温度系数热敏电阻。

3.根据权利要求1或2所述的基于可编程逻辑控制器的电磁加热器，其特征在于，所述逆变器包括晶体管、滤波器。

4.根据权利要求1所述的基于可编程逻辑控制器的电磁加热器，其特征在于，所述整流装置为电子管。

5.根据权利要求1所述的基于可编程逻辑控制器的电磁加热器，其特征在于，所述整流装置为晶体二极管。

6.根据权利要求1所述的基于可编程逻辑控制器的电磁加热器，其特征在于，所述加热片为导磁性金属。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的基于可编程逻辑控制器的电磁加热器，其特征在于，所述基于可编程逻辑控制器的电磁加热器还包括报警模块，所述报警模块分别与所述电源和可编程逻辑控制器连接，用于在所述电压测量模块测量到的电压达到预设的阈值时发出报警信号。

8.根据权利要求7所述的基于可编程逻辑控制器的电磁加热器，其特征在于，所述报警模块用于在所述计数模块达到预定的次数时发生报警信号。

9.根据权利要求8所述的基于可编程逻辑控制器的电磁加热器，其特征在于，所述计数模块存储的数据在断电后自动清零。

10.根据权利要求8或9所述的基于可编程逻辑控制器的电磁加热器，其特征在于，所述控制模块为逻辑电路。