CN109901634A - 温度调节装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温度调节装置与方法。温度调节装置包括发热元件、电源供应电路、感测电路、温度感测器以及控制电路。电源供应电路在连接发热元件时提供电源以使发热元件供应热量。感测电路耦接于发热元件，并检测发热元件的电容值。温度感测器检测发热元件的温度。以及，控制电路根据电容值与温度以通过电源供应电路提供直流电压，进而使发热元件发热。

Description

温度调节装置与方法

技术领域

本发明涉及一种温度调节工艺，且还涉及一种用于灯具的温度调节装置与方法。

背景技术

在纬度或海拔较高的地区(例如：北欧、加拿大、北美及日本等)交通信号灯往往会因为下雪及天候关系导致积雪、结霜或水雾造成驾驶人观看交通信号灯视线不良的问题。详细而言，为了达成节省能源消耗的目的，目前的交通信号灯多采用LED灯，其消耗的能量为传统白炽灯泡十分之一，且具有更低的汰换率。然而，具有较低温度的LED灯无法在低温环境下将积雪、结霜或水雾去除，其造成驾驶人无法看清楚交通信号灯，进而发生交通事故。传统上采用的方法多为花费更多的时间与人力成本以人工的方式清除交通信号灯上的积雪、结霜或水雾。

目前采用的方法多为安装风雨遮罩、加热设备或者是涂上防水涂料等。其中目前采用的加热设备多半为，当检测到温度过低时，便以人工启动交通信号灯上的加热设备以防止积雪、结霜或水雾的堆积。然而，此种方式无法迅速针对温度以及积雪、结霜或水雾的堆积的变化调整交通信号灯的温度。因此，该如何有效率地去除交通信号灯上的积雪、结霜或水雾为目前急欲解决的问题。

发明内容

本发明是针对一种温度调节装置与方法，通过感测灯罩中的发热元件的电容值与温度以动态地调整灯罩上的温度，进而去除灯罩上的积雪、结霜或水雾等。

本发明的温度调节装置，包括发热元件、电源供应电路、感测电路、温度感测器以及控制电路。电源供应电路在连接发热元件时提供电源以使发热元件供应热量。感测电路耦接于发热元件，并检测发热元件的电容值。温度感测器检测发热元件的温度。以及，控制电路根据电容值与温度以通过电源供应电路提供直流电压，进而使发热元件发热。

本发明的温度调节的方法，适用于温度调节装置，包括以下步骤。首先，检测发热元件的电容值。然后，检测发热元件的温度。接着，根据电容值与温度以通过电源供应电路提供直流电压，进而使发热元件发热。

基于上述，本发明实施例所述的温度调节装置与方法除了利用发热元件来提升或调节温度以外，还同时利用此发热元件来检测灯罩上的电容值，从而判断灯罩上是否有积雪、结霜或水雾。换言之，本发明实施例根据灯罩的发热元件的电容值来判断灯罩上是否有积雪、结霜或水雾，从而判断是否对发热元件供电以动态地调整发热元件的发热状态，不仅能去除灯罩上的积雪、结霜或水雾等以解决驾驶人观看交通信号灯视线不良的问题，还可以节省功率消耗。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1为说明根据本发明的示范性实施例的温度调节装置的结构方块图；

图2为说明根据本发明的第一示范性实施例的温度调节装置的电路图；

图3为说明根据本发明的第二示范性实施例的温度调节装置的电路图；

图4为符合本发明实施例的一种调整发热元件的方法的流程图；

图5为符合本发明实施例的一种调整发热元件的输入功率的方法的流程图；

图6为符合本发明实施例的温度调节的方法的流程图。

附图标号说明

100：温度调节装置；

110：发热元件；

120：感测电路；

130：温度感测器；

140：控制电路；

150：电源供应电路；

200：温度调节装置；

210：第一开关元件；

220：第二开关元件；

230：第三开关元件；

300：温度调节装置；

310：微处理控制器；

320：输出检测电路；

3201：电压检测电路；

3202：电流检测电路；

330：电压控制电路；

340：开关元件；

S401、S403、S405、S407、S409：步骤；

S501、S503、S505：步骤；

S601、S603、S605：步骤。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1为说明根据本发明的示范性实施例的温度调节装置的结构方块图。

请参看图1，温度调节装置100可根据外部所附着的积雪、结霜或水雾的堆积程度以及所感测的温度进行温度的调节，藉以排除过多的积雪、结霜或水雾。温度调节装置100可以是完全设置于交通信号灯中，也可以是部分地设置于交通信号灯中。

本实施例的温度调节装置100主要包括发热元件110、感测电路120、温度感测器130、控制电路140以及电源供应电路150。发热元件110可以设置于交通信号灯的灯罩内、灯罩夹层或灯罩外，且发热元件110还可以是发热线圈、软性电热片或电热板等。其中发热元件110可具有发热体，此发热体可以是电缆线、金属合金箔、导电胶或氧化物半导体等。感测电路120耦接于发热元件110以检测灯罩外部的积雪、结霜或水雾的堆积程度。具体而言，由于灯罩外部的积雪、结霜或水雾的堆积程度会影响发热元件110的各种电学物理量，且积雪、结霜或水雾的堆积程度与电学物理量的变化成正比，感测电路120便可检测发热元件110的电容值、电压值或电阻值等以量化积雪、结霜或水雾的堆积程度。例如：本实施例的感测电路120可以是周期性地检测发热元件110的电容值，且积雪、结霜或水雾的堆积程度越高发热元件110的电容值变化越大。值得一提的是，若采用检测电容值的感测电路120，其具有价格低廉、响应快、线性度高、迟滞低以及长期稳定性好等优点。温度感测器130可检测发热元件110的温度变化。例如：本实施例的温度感测器130可以是周期性地检测发热元件110的温度。温度感测器130可以设置于发热元件110中、发热元件110的表面或者是感测电路120中，但本发明不限制温度感测器130的设置位置。控制电路140会监控感测电路120所检测的电容值以及温度感测器130所检测的温度，进而判断是否控制电源供应电路150提供直流电压于发热元件110。

本发明提出两种对于温度调节装置的实现方式，并逐一描述如下。应用本实施例者可依照这些实现方式来适度地采用及调整部分电路的功能或结构，本发明并不仅受限于这两种实现方式。

图2为说明根据本发明的第一示范性实施例的温度调节装置的电路图。

请参看图2，温度调节装置200除了包括发热元件110、感测电路120、温度感测器130、控制电路140以及电源供应电路150以外，还包括第一开关元件210、第二开关元件220以及第三开关元件230。第一开关元件210耦接于发热元件110的第一端与感测电路120之间。第二开关元件220耦接于发热元件110的第一端与电源供应电路150之间。第三开关元件230则设置于发热元件110的第二端。本实施例的发热元件110的第二端可具有两個端点。当第三开关元件230导通时，第三开关元件230将会连接此两个端点以形成通路。其中第一开关元件210、第二开关元件220以及第三开关元件230皆由控制电路140所控制。当控制电路140判断感测电路120所检测的电容值小于预设电容值且温度感测器130所检测的温度小于预设温度时，控制电路140将关闭第一开关元件210，并进一步导通第二开关元件220与第三开关元件230。详细而言，在第一开关元件210关闭的情况下，感测电路120将与发热元件110形成断路。换言之，感测电路120会停止检测发热元件110的电容值，且控制电路140会相应地停止判断电容值是否小于预设电容值。而在导通第二开关元件220与第三开关元件230的情况下，发热元件110将与电源供应电路150形成回路，并使电源供应电路150提供直流电压于发热元件110，进而产生热能以去除灯罩上所堆积的积雪、结霜或水雾。而当控制电路140判断温度感测器130所检测的温度大于预设温度时，控制电路140将导通第一开关元件210，并进一步关闭第二开关元件220与第三开关元件230。详细而言，在第一开关元件210导通与第三开关元件230关闭的情况下，感测电路120将与发热元件110形成并联关系，并检测发热元件110的电容值。换言之，控制电路140将恢复为判断电容值是否小于预设电容值的状态。而在第二开关元件220关闭的情况下，电源供应电路150将与发热元件110形成断路。换言之，电源供应电路150将停止供应直流电压于发热元件110，进而使发热元件110停止产生热能。

值得注意的是，由于灯罩上所堆积的积雪、结霜或水雾会影响发热元件110的各种电学物理量与温度，控制电路140便能藉此将温度调节装置200调整为检测状态或者是加热状态。若累积过多的积雪、结霜或水雾于灯罩上，温度调节装置200会转变成加热状态。若灯罩上不具有过多的积雪、结霜或水雾，温度调节装置200会恢复成检测状态。换言之，由于温度调节装置200会自动在两种状态间切换，在加热状态下能节省检测发热元件110的功率，而在检测状态下能节省发热元件110所提供热能的功率。

图3为说明根据本发明的第二示范性实施例的温度调节装置的电路图。

请参看图3，图2与图3的差异在于，图3中的温度调节装置300的控制电路140包括微处理控制器310、输出检测电路320以及电压控制电路330。微处理控制器310会监控感测电路120(未示出)所检测的电容值与温度感测器130所检测的温度以判断是否导通开关元件340。当微处理控制器310判断电容值小于预设电容值且温度小于预设温度时，微处理控制器310将导通开关元件340。而当控制电路140判断温度大于预设温度时，微处理控制器310将关闭开关元件340。

在开关元件340导通的情况下，微处理控制器310持续监控感测电路120所检测的电容值，并根据电容值的大小判断电源供应电路150的输出功率。具体而言，电容值的大小会反比于发热元件110所需的输入功率。输出检测电路320包括电压检测电路3201与电流检测电路3202，电压检测电路3201与电流检测电路3202耦接于电源供应电路150以分别检测电源供应电路150的输出电压与输出电流。电源供应电路150可經由电阻元件R连接至发热元件110，而电流检测电路3202连接于此电阻元件R的第一端与第二端以检测电流。微处理控制器310可监控电压检测电路3201所检测的电压与电流检测电路3202所检测的电流，并耦接于电压控制电路330。微处理控制器310可通过电压控制电路330调整电源供应电路150所输出的直流电压，并监控电源供应电路150所输出的直流电压与直流电流，进而根据微处理控制器310所决定的输入功率提供具有定功率的输出电压于发热元件110。

值得注意的是，由于灯罩上的积雪、结霜或水雾的堆积程度与发热元件的电容值的大小具有相关性，微处理控制器310便能根据电容值的大小动态地调整温度调节装置300所需要的功率。若灯罩上的积雪、结霜或水雾的堆积程度较高，温度调节装置300会需要较高的功率以将积雪、结霜或水雾去除。若灯罩上的积雪、结霜或水雾的堆积程度较低，温度调节装置300只需要较低的功率以将积雪、结霜或水雾去除。换言之，温度调节装置300能自动地视灯罩上的积雪、结霜或水雾的堆积程度调整功率，进而完全去除灯罩上的积雪、结霜或水雾。

图4为符合本发明实施例的一种调整发热元件的方法的流程图。

图4所述的调整发热元件的方法适用于温度调节装置，请同时参看图1与图4，于步骤S401中，首先，控制电路140将发热元件110设置于停止状态，并检测发热元件110的电容值与温度。于步骤S403中，控制电路140判断发热元件110的电容值是否小于预设电容值。若判断电容值大于预设电容值，将回到步骤S401中。若判断电容值小于预设电容值，将进入步骤S405中。于步骤S405中，控制电路140将进一步判断发热元件110的温度是否小于预设温度。若判断温度大于预设温度，将回到步骤S401中。若判断温度小于预设温度，将进入步骤S407中。于步骤S407中，电源供应电路150提供直流电压于发热元件110以提高发热元件110的温度。于步骤S409中，控制电路140检测发热元件110的温度，进而进入步骤S405中。

图5为符合本发明实施例的一种调整发热元件的输入功率的方法的流程图。

图5所述的调整发热元件的输入功率的方法适用于温度调节装置，请同时参看图1与图5，于步骤S501中，控制电路140判断是否提供直流电压于发热元件110。若判断停止提供直流电压于发热元件110，将持续停在步骤S501。若判断开始提供直流电压于发热元件110，将进入步骤S503中。于步骤S503中，控制电路140根据发热元件110的电容值决定发热元件110的输入功率。于步骤S505中，控制电路140根据输入功率调整电源供应电路150的直流电压。

图6为符合本发明实施例的温度调节的方法的流程图。

图6所述的温度调节的方法适用于温度调节装置，请同时参看图1与图6，于步骤S601中，感测电路120检测发热元件110的电容值。于步骤S603中，温度感测器130检测发热元件110的温度。于步骤S605中，控制电路140根据电容值与温度以通过电源供应电路150提供直流电压，进而使发热元件110发热。上述步骤的详细流程请见上述各实施例。

综上所述，本发明实施例所述的温度调节装置与方法除了利用发热元件来提升或调节温度以外，还同时利用此发热元件来检测灯罩上的电容值，从而判断灯罩上是否有积雪、结霜或水雾。换言之，本发明实施例根据灯罩的发热元件的电容值来判断灯罩上是否有积雪、结霜或水雾，从而判断是否对发热元件供电以动态地调整发热元件的发热状态，不仅能去除灯罩上的积雪、结霜或水雾等以解决驾驶人观看交通信号灯视线不良的问题，还可以节省功率消耗。此外，在发热元件发热的情况下，也可以将感测电路停止以节省更多功率。或者是，可以根据灯罩上积雪、结霜或水雾的堆积程度，动态地调整发热元件的输入功率以进一步节省功率，进而提升温度调节装置的效率。换言之，本发明实施例进一步提供两种方法，以有效率地分配功率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种温度调节装置，其特征在于，包括：

发热元件；

电源供应电路，在连接所述发热元件时提供电源以使所述发热元件供应热量；

感测电路，耦接于所述发热元件，检测所述发热元件的电容值；

温度感测器，检测所述发热元件的温度；以及

控制电路，根据所述电容值与所述温度以通过所述电源供应电路提供直流电压，进而使所述发热元件发热。

2.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，还包括：

第一开关元件，耦接于所述发热元件的第一端与所述感测电路之间，并受控于所述控制电路；

第二开关元件，耦接于所述发热元件的所述第一端与所述电源供应电路之间，并受控于所述控制电路；以及

第三开关元件，设置于所述发热元件的第二端，并受控于所述控制电路，

其中，当所述控制电路判断所述电容值小于预设电容值与所述温度小于预设温度时，所述控制电路关闭所述第一开关元件，并导通所述第二开关元件与所述第三开关元件，以提供所述直流电压于所述发热元件与使所述感测电路停止检测所述发热元件，

其中，当所述控制电路判断所述温度大于所述预设温度，所述控制电路导通所述第一开关元件，并关闭所述第二开关元件与所述第三开关元件，以停止提供所述直流电压于所述发热元件与使所述感测电路检测所述发热元件。

3.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述控制电路还包括：

电压控制电路，控制所述直流电压；

输出检测电路，耦接于所述发热电路的第一端，检测所述直流电压；以及

微处理控制器，监控所述电容值、所述温度以及所述直流电压，

其中，在提供所述直流电压以使所述发热元件发热的情况下，所述微处理控制器根据所述电容值决定所述发热元件的输入功率，所述电压控制电路根据所述输入功率调整所述直流电压。

4.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述感测电路与所述温度感测器分别周期性地回传所述电容值与所述温度。

5.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述感测电路采用并联的方式与所述发热元件连接。

6.一种温度调节的方法，其特征在于，包括：

检测发热元件的电容值；

检测所述发热元件的温度；以及

根据所述电容值与所述温度以通过电源供应电路提供直流电压，进而使所述发热元件发热。

7.根据权利要求6所述的温度调节的方法，其特征在于，还包括：

当判断所述电容值小于预设电容值与所述温度小于预设温度时，关闭第一开关元件，并导通第二开关元件与第三开关元件，以提供所述直流电压于所述发热元件与使感测电路停止检测所述发热元件；以及

当判断所述温度大于所述预设温度，导通所述第一开关元件，并关闭所述第二开关元件与所述第三开关元件，以停止提供所述直流电压于所述发热元件与使所述感测电路检测所述发热元件。

8.根据权利要求6所述的温度调节的方法，其特征在于，在使所述发热元件发热的情况下，还包括：

根据所述电容值决定所述发热元件的输入功率，并根据所述输入功率调整所述直流电压。

9.根据权利要求6所述的温度调节的方法，其特征在于，还包括：

周期性地回传所述电容值与所述温度至控制电路。

10.根据权利要求6所述的温度调节的方法，其特征在于，还包括：

采用并联的方式将感测电路连接于所述发热元件。