CN108775620A - 一种电加热供暖机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制技术领域，公开了一种电加热供暖机及其控制方法。所述电加热供暖机包括控制器和出水传感器，出水传感器用于获取实际的出水温度，所述控制器通过获取用户设定的工作模式和期望出水温度，来控制电加热器进行工作，使得出水温度为期望出水温度，实现了节能，而且完全按照用户的个人习惯来进行温度控制，控制模式和加热模式人性化，提高了用户体验，从而克服了现有的电加热供暖机能耗高、控制缺陷、加热模式单一、智能化水平低的问题。

Description

一种电加热供暖机及其控制方法

技术领域

本发明涉及控制技术领域，特别是涉及一种电加热供暖机及其控制方法。

背景技术

我国北方很多地区的家庭，冬季取暖主要采用燃煤锅炉取暖、电加热取暖等，燃煤锅炉取暖对环境污染严重，电加热取暖能耗高，智能化水平不高，用户体验不好。

发明内容

本发明提供一种电加热供暖机及其控制方法，用以解决电加热取暖能耗高，智能化水平不高，用户体验不好的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例中提供一种电加热供暖机，包括电加热器，还包括：

与控制器连接的出水温度传感器，用于获取实际的出水温度；

控制器，用于获取用户的指令，所述指令包括手控模式和自控模式；在手控模式下，所述控制器获取用户设定的期望出水温度，并控制电加热器进行加热，直至实际的出水温度为期望出水温度；在自控模式下，所述控制器获取用户设定的自控参数，并根据所述自控参数自动控制电加热器进行加热，使得实际的出水温度为期望出水温度，所述自控参数包括期望出水温度。

可选的，还包括：

电源，用于向所述电加热器供电；

第一继电器，设置在所述电加热器和电源之间；

所述控制器与所述第一继电器连接，用于控制所述第一继电器的打开或吸合；

所述控制器用于当实际的出水温度小于设定温度时，控制所述第一继电器吸合，以控制所述电加热器进行加热，直至实际的出水温度大于或等于所述设定温度时，所述控制器控制所述第一继电器打开，以控制所述电加热器停止加热。

可选的，还包括：

第一光耦隔离电路，其一端与控制器连接，另外两端分别与所述电源的两端连接，所述控制器通过所述第一光耦隔离电路获取所述电源是否与所述控制器电性连接；

第二光耦隔离电路，其一端与控制器连接，另外两端分别与所述第一继电器的两端连接，所述控制器通过所述第二光耦隔离电路获取所述第一继电器处于打开或吸合状态。

可选的，还包括：

显示屏，与所述控制器连接，用于显示实际的出水温度；

所述显示屏为触摸显示屏，所述控制器通过所述显示屏获取用户的指令和用户设定的自控参数。

可选的，所述电加热器包括热源；所述电加热器的加热方式为介质加热；

所述电加热供暖机还包括热源温度传感器、介质温度传感器和入水温度传感器中的任意一个、任意两个的组合或三个的组合；

所述热源温度传感器与所述控制器连接，用于获取所述热源的温度，并通过所述显示屏显示热源的温度。

所述介质温度传感器与所述控制器连接，用于获取介质的温度，并通过所述显示屏显示介质的温度。

所述入水温度传感器与所述控制器连接，用于获取入水的温度，并通过所述显示屏显示入水的温度。

可选的，所述自控参数还包括电加热器的启动时间、电加热器的停止时间、水泵启动温度；

所述电加热供暖机还包括水泵，所述控制器还用于当实际的出水温度大于水泵启动温度时，控制水泵启动。

可选的，还包括：

第三光耦隔离电路，其一端与控制器连接，另外两端分别与水泵的输入端和输入端连接，以获取水泵为启动状态或停止状态。

可选的，还包括：

报警器；

第三继电器，所述控制器通过所述第三继电器与所述报警器连接，所述控制器还用于当电加热器两端的电压大于设定值时，通过控制所述第三继电器的吸合，来控制所述报警器报警。

本发明实施例中还提供一种如上所述的电加热供暖机的控制方法，包括：

获取实际的出水温度；

获取用户的指令，所述指令包括手控模式和自控模式；

在手控模式下，获取用户设定的期望出水温度，并控制电加热器进行加热，直至实际的出水温度为期望出水温度；

在自控模式下，获取用户设定的自控参数，并根据所述自控参数自动控制电加热器进行加热，使得实际的出水温度为期望出水温度，所述自控参数包括期望出水温度。

可选的，还包括：

当实际的出水温度小于设定温度时，控制电加热器进行加热，直至实际的出水温度大于或等于所述设定温度时，控制所述电加热器停止加热。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述技术方案中，用户可以自主选择电加热供暖机的工作模式，包括手控模式和自控模式。无论哪种工作模式，都根据用户设定的期望出水温度来控制电加热器进行加热，实现了节能，而且完全按照用户的个人习惯来进行温度控制，控制模式和加热模式人性化，提高了用户体验，从而克服了现有的电加热供暖机能耗高、控制缺陷、加热模式单一、智能化水平低的问题。

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，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地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本发明实施例中电加热供暖机的组成框图；

图2表示本发明实施例中电加热供暖机的控制方法流程图；

图3a-图3d表示本发明实施例中四种继电器的电路图；

图4a-图4c表示本发明实施例中三种光耦隔离电路的电路图；

图5a-图5d表示本发明实施例中四种温度传感器对应的温度控制电路的电路图；

图6表示本发明实施例中模拟输出功率控制电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例中提供一种电加热供暖机，包括电加热器，还包括：

与控制器连接的出水温度传感器，用于获取实际的出水温度；

控制器，用于获取用户的指令，所述指令包括手控模式和自控模式；在手控模式下，所述控制器获取用户设定的期望出水温度，并控制电加热器进行加热，直至实际的出水温度为期望出水温度；在自控模式下，所述控制器获取用户设定的自控参数，并根据所述自控参数自动控制电加热器进行加热，使得实际的出水温度为期望出水温度，所述自控参数包括期望出水温度。

相应地，本发明实施例中还提供一种如上所述的电加热供暖机的控制方法，包括：

获取实际的出水温度；

获取用户的指令，所述指令包括手控模式和自控模式；

在手控模式下，获取用户设定的期望出水温度，并控制电加热器进行加热，直至实际的出水温度为期望出水温度；

在自控模式下，获取用户设定的自控参数，并根据所述自控参数自动控制电加热器进行加热，使得实际的出水温度为期望出水温度，所述自控参数包括期望出水温度。

本发明的技术方案中，用户可以自主选择电加热供暖机的工作模式，包括手控模式和自控模式。无论哪种工作模式，都根据用户设定的期望出水温度来控制电加热器进行加热，实现了节能，而且完全按照用户的个人习惯来进行温度控制，控制模式和加热模式人性化，提高了用户体验，从而克服了现有的电加热供暖机能耗高、控制缺陷、加热模式单一、智能化水平低的问题。

其中，所述控制器可以选择单片机、DSP等。

进一步的，所述电加热供暖机还包括：

电源，用于向所述电加热器供电；

第一继电器，设置在所述电加热器和电源之间；

所述控制器与所述第一继电器连接，用于控制所述第一继电器的打开或吸合；

所述控制器用于当实际的出水温度小于设定温度时，控制所述第一继电器吸合，以控制所述电加热器进行加热，直至实际的出水温度大于或等于所述设定温度时，所述控制器控制所述第一继电器打开，以控制所述电加热器停止加热。

相应地，电加热供暖机的控制方法还包括：

当实际的出水温度小于设定温度时，控制电加热器进行加热，直至实际的出水温度大于或等于所述设定温度时，控制所述电加热器停止加热。

其中，所述第一继电器可以采用图3a中的电路，其PB14端与控制器连接，K1_1端和K1_2端分别与电加热器和电源连接。图3a中3V3代表3.3V电压，下面内容中涉及的附图中3V3都代表3.3V电压。

上述技术方案中，当实际的出水温度小于设定温度时，自动进入系统保护模式，进入加热环境，直至出水温度大于或等于所述设定温度，停止加热，自动退出系统保护模式，以防止机组内部供暖水受温度影响，而降低机组内部设备的使用寿命。

所述设定温度可以但并不局限于设置为5℃，具体以不影响机组内部的水温来设定。

为了提高控制效果，需要获取电加热器的工作状态，本发明设置所述电加热供暖机包括：

第一光耦隔离电路，其一端与控制器连接，另外两端分别与所述电源的两端连接，所述控制器通过所述第一光耦隔离电路获取所述电源是否与所述控制器电性连接，实现检测功能，防止所述电源与所述控制器电性连接而引起干扰；

第二光耦隔离电路，其一端与控制器连接，另外两端分别与所述第一继电器的两端连接，所述控制器通过所述第二光耦隔离电路获取所述第一继电器处于打开或吸合状态。

其中，所述第一光耦隔离电路可以采用图4a中的电路，其PB9端与控制器连接，DI1+端和DI1-端分别与所述电源的两端连接；所述第二光耦隔离电路可以采用图4b中的电路，其PB8端与控制器连接，DI2+端和DI2-端分别与所述第一继电器的K1_1端和K1_2端连接。

上述技术方案中，由于电源用于向电加热器供电，其状态直接决定了电加热供暖机是否能够正常工作。因此，通过获取所述电源的状态以及位于所述电源和电加热器直接的第一继电器的工作状态，能够获得更好得控制效果。

其中，光耦隔离电路的工作原理为：以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递。当输入端加入电信号时发光二极管发出光线，受光器接收光线之后产生电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。将光信号作为媒介，那么输入端与输出端之间是相互隔离的，电信号传输具有单向性的特点，因而采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电之间的隔离，达到抗干扰的目的。本发明利用光耦隔离电路的“电—光—电”转换，通过输出端可以获取输入端是否有信号输入，从而获取电源是否与所述控制器电性连接，以及第一继电器为打开或吸合状态。

进一步地，所述电加热供暖机还包括显示屏，与所述控制器连接，用于显示实际的出水温度。通过显示屏显示出水温度，使得用户可以获取实际的出水温度，提高用户体验。

进一步地，所述显示屏可以为触摸显示屏，所述控制器通过所述显示屏获取用户的指令和用户设定的自控参数，即用户可以通过触摸显示屏输入指令和设定参数，方便操作。

具体的，所述显示屏可以采用MAX3232芯片与DMT80600T080-18WT触摸屏组成，图形化显示，包含现场控制指令的输入、显示系统状态参数。

当然，用户还可以通过其它人机交互设备来输入指令和设定自控参数，例如：键盘。

进一步地，所述电加热器包括热源，所述电加热供暖机还包括热源温度传感器，与所述控制器连接，用于获取所述热源的温度，并通过所述显示屏显示热源的温度。通过采集热源温度并显示，使得用户能够判断热源的运行状态与稳定性，提高用户体验。

进一步地，所述电加热器的加热方式为介质加热，所述电加热供暖机还包括介质温度传感器，与所述控制器连接，用于获取介质的温度，并通过所述显示屏显示介质的温度。通过采集介质温度并显示，用户能够判断供暖机的能效，提高用户体验。

进一步地，所述电加热供暖机还包括入水温度传感器，与所述控制器连接，用于获取入水的温度，并通过所述显示屏显示入水的温度。通过采集入水温度并显示，用户能够判断供暖机的能效，提高用户体验。

在实际应用过程中，可以根据需要来设置上述热源温度传感器、介质温度传感器、水温度传感器中的任意两种组合或三种组合，以满足不同用户的需求，其都属于本发明的保护范围。

其中，所述控制器通过出水温度控制电路(如图5a所示)与出水温度传感器连接，出水温度控制电路的AI_1端与出水温度传感器连接，ADC_1与控制器连接。

所述控制器通过热源温度控制电路(如图5b所示)与热源温度传感器的电路连接，热源温度控制电路的AI_2端与热源温度传感器连接，ADC_2与控制器连接。

所述控制器通过介质温度控制电路(如图5c所示)与介质温度传感器连接，介质温度控制电路的AI_3端与介质温度传感器连接，ADC_3与控制器连接。

所述控制器通过入水温度控制电路(如图5d所示)与入水温度传感器连接，入水温度控制电路的AI_4端与入水温度传感器连接，ADC_4与控制器连接。

本发明的技术方案中，在自控模式下，用户设定的自控参数还可以包括电加热器的启动时间、电加热器的停止时间、水泵启动温度。所述电加热供暖机还包括水泵，所述控制器还用于当实际的出水温度大于水泵启动温度时，控制水泵启动。

其中，水泵启动温度是指用来控制水泵启动的出水温度。通过设置水泵启动温度，可以通过出水温度来控制水泵的启停，而非简单的通电启动，断电停止，进一步实现节能，降低功耗。

本发明的电加热供暖机通过水进行热交换，来实现供暖，水泵的工作状态直接决定了电加热供暖机是否能够正常工作。为了获取水泵的工作状态，本发明设置所述电加热供暖机包括第三光耦隔离电路，其一端与控制器连接，另外两端分别与水泵的输入端和输出端连接，以获取水泵为启动状态或停止状态。

其中，所述第三光耦隔离电路可以采用图4c中的电路，其PB5端与控制器连接，DI3+端和DI3-端分别与所述水泵的输入端和输出端连接。利用光耦隔离电路的“电—光—电”转换的原理，通过输出端可以获取输入端是否有信号输入，从而获取水泵为启动状态或停止状态。

进一步地，所述电加热供暖机还包括第二继电器，设置在控制器和水泵之间。所述控制器通过控制所述第二继电器吸合，来控制水泵通过入水端泵入水。

其中，所述第二继电器可以采用图3b中的电路，其PB15端与控制器连接，K2_1端和K2_2端分别与所述水泵的输入端和输出端连接。

当然，还可以设置第四光耦隔离电路来获取第二继电器的工作状态，以实现更好得控制效果。

进一步地，所述电加热供暖机还包括报警器和第三继电器，所述控制器通过所述第三继电器与所述报警器连接，所述控制器还用于当电加热器两端的电压大于设定值时，通过控制所述第三继电器的吸合，来控制所述报警器报警。

其中，所述第三继电器可以采用图3c中的电路，其PC6端与控制器连接，K3_1端和K3_2端分别与所述第一报警器的两端连接。

当然，还可以设置第五光耦隔离电路来获取第三继电器的工作状态，以实现更好得控制效果。

进一步地，所述电加热供暖机还包括备用的报警器和第四继电器，当上述第一报警器出现故障时，可以使用备用的报警器。所述第四继电器为备用继电器，当上述第一继电器、第二继电器和第三继电器中的一个出现故障时，可以使用第四继电器。通过设置备用的报警器和第四继电器，可以保证设备能够正常工作，提高设备的可靠性和灵活性。

其中，第四继电器可以采用图3d中的电路，其PC7端用于与控制器连接，K4_1端和K4_2用于与待控制器件(如：电源、水泵、报警器)的两端连接。

以上是本发明的电加热供暖机的主要结构，显然，为了实现电加热功能，所述电加热供暖机还包括其它结构，在此不再一一详述。

本发明实施例中的电加热供暖机的控制过程具体为：

步骤S1、开机，初始化；

步骤S2、获取实际的出水温度；

步骤S3、判断实际的出水温度是否＜5℃；

该步骤用于判断系统的工作模式是否为系统保护模式，可以通过显示屏进行显示。

步骤S4、如果实际的出水温度＜5℃，控制电加热器进行加热，直至实际的出水温度≥5℃，停止加热；

该步骤为当系统处于系统保护模式时，则控制电加热器进行加热，直至实际的出水温度≥5℃，自动退出系统保护模式。

具体的，当出水温度传感器采集到的实际的出水温度数据＜5℃，进入系统保护模式，控制器控制第一继电器吸合，以控制电加热器进行加热，直至实际的出水温度≥5℃，所述控制器控制所述第一继电器打开，以控制电加热器停止加热，自动退出系统保护模式；

步骤S5、如果实际的出水温度≥5℃，获取用户通过显示屏设定的工作模式：手控模式或自控模式；

该步骤为在确定不处于系统保护模式时，可以通过显示屏获取用户的设定工作模式。

步骤S51、如果进入手控模式，获取用户通过显示屏设定的期望出水温度X，控制电加热器进行加热，直至实际的出水温度为期望出水温度，控制电加热器停止加热；

该步骤中，若实际的出水温度小于X-4℃，则控制电加热器最大功率加热；若实际的出水温度大于或等于X-4℃，则控制电加热器的功率减小，直至实际的出水温度等于X，控制电热器停止加热。

所述电加热供暖机还包括模拟输出功率控制电路，若实际的出水温度等于X-3℃、X-2℃、X-1℃，控制器控制模拟输出功率控制电路进行数据分析运算，计算得出在不同的温度下的电加热器的工作功率，并控制电加热器按照计算得出的工作功率进行加热。

其中，模拟输出功率控制电路可以采用图6所示的电路，其DAC_OUT1端与电加热器连接，SCL端和SDA端与控制器连接。

步骤S52、如果进入自控模式，获取用户通过显示屏设定的自控参数，所述自控参数包括：期望出水温度、电加热器的启动时间、电加热器的停止时间、水泵启动温度；如果系统时间为电加热器的启动时间，根据所述自控参数自动控制电加热器进行加热，直至实际的出水温度为期望出水温度，控制电加热器停止加热；当实际的出水温度小于期望出水温度时，重复上述步骤，循环进行加热。

该步骤中，当实际的出水温度大于水泵启动温度时，控制水泵启动。

该步骤中，若实际的出水温度小于X-4℃，则控制电加热器最大功率加热；若实际的出水温度大于或等于X-4℃，则控制电加热器的功率减小，直至实际的出水温度等于X，控制电热器停止加热；当实际的出水温度小于期望出水温度X时，重复上述步骤，循环进行加热。

所述电加热供暖机还包括模拟输出功率控制电路，若实际的出水温度等于X-3℃、X-2℃、X-1℃，控制器控制模拟输出功率控制电路进行数据分析运算，计算得出在不同的温度下的电加热器的工作功率，并控制电加热器按照计算得出的工作功率进行加热。

以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电加热供暖机，包括电加热器，其特征在于，还包括：

与控制器连接的出水温度传感器，用于获取实际的出水温度；

控制器，用于获取用户的指令，所述指令包括手控模式和自控模式；在手控模式下，所述控制器获取用户设定的期望出水温度，并控制电加热器进行加热，直至实际的出水温度为期望出水温度；在自控模式下，所述控制器获取用户设定的自控参数，并根据所述自控参数自动控制电加热器进行加热，使得实际的出水温度为期望出水温度，所述自控参数包括期望出水温度。

2.根据权利要求1所述的电加热供暖机，其特征在于，还包括：

电源，用于向所述电加热器供电；

第一继电器，设置在所述电加热器和电源之间；

所述控制器与所述第一继电器连接，用于控制所述第一继电器的打开或吸合；

所述控制器用于当实际的出水温度小于设定温度时，控制所述第一继电器吸合，以控制所述电加热器进行加热，直至实际的出水温度大于或等于所述设定温度时，所述控制器控制所述第一继电器打开，以控制所述电加热器停止加热。

3.根据权利要求2所述的电加热供暖机，其特征在于，还包括：

第一光耦隔离电路，其一端与控制器连接，另外两端分别与所述电源的两端连接，所述控制器通过所述第一光耦隔离电路获取所述电源是否与所述控制器电性连接；

第二光耦隔离电路，其一端与控制器连接，另外两端分别与所述第一继电器的两端连接，所述控制器通过所述第二光耦隔离电路获取所述第一继电器处于打开或吸合状态。

4.根据权利要求2所述的电加热供暖机，其特征在于，还包括：

显示屏，与所述控制器连接，用于显示实际的出水温度；

所述显示屏为触摸显示屏，所述控制器通过所述显示屏获取用户的指令和用户设定的自控参数。

5.根据权利要求4所述的电加热供暖机，其特征在于，所述电加热器包括热源；所述电加热器的加热方式为介质加热；

所述电加热供暖机还包括热源温度传感器、介质温度传感器和入水温度传感器中的任意一个、任意两个的组合或三个的组合；

所述热源温度传感器与所述控制器连接，用于获取所述热源的温度，并通过所述显示屏显示热源的温度；

所述介质温度传感器与所述控制器连接，用于获取介质的温度，并通过所述显示屏显示介质的温度；

所述入水温度传感器与所述控制器连接，用于获取入水的温度，并通过所述显示屏显示入水的温度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电加热供暖机，其特征在于，所述自控参数还包括电加热器的启动时间、电加热器的停止时间、水泵启动温度；

所述电加热供暖机还包括水泵，所述控制器还用于当实际的出水温度大于水泵启动温度时，控制水泵启动。

7.根据权利要求6所述的电加热供暖机，其特征在于，还包括：

第三光耦隔离电路，其一端与控制器连接，另外两端分别与水泵的输入端和输出端连接，以获取水泵为启动状态或停止状态。

8.根据权利要求1-5任一项所述的电加热供暖机，其特征在于，还包括：

报警器；

第三继电器，所述控制器通过所述第三继电器与所述报警器连接，所述控制器还用于当电加热器两端的电压大于设定值时，通过控制所述第三继电器的吸合，来控制所述报警器报警。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的电加热供暖机的控制方法，其特征在于，包括：

获取实际的出水温度；

获取用户的指令，所述指令包括手控模式和自控模式；

在手控模式下，获取用户设定的期望出水温度，并控制电加热器进行加热，直至实际的出水温度为期望出水温度；

在自控模式下，获取用户设定的自控参数，并根据所述自控参数自动控制电加热器进行加热，使得实际的出水温度为期望出水温度，所述自控参数包括期望出水温度。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括：

当实际的出水温度小于设定温度时，控制电加热器进行加热，直至实际的出水温度大于或等于所述设定温度时，控制所述电加热器停止加热。