CN110901273B - 加热型自控装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加热型自控装置及其控制方法，涉及书法、绘画等艺术的创作工具，它包括加热器本体，加热器本体一端设有加热器头，加热器头内固定有加热器芯，加热器本体内部还设有微处理器控制模块。通过人体红外传感器模块识别使用者是否需要开始进行创作，来控制装置内的加热器芯加热工作，当人体离开装置时，可以提供警示灯闪烁和蜂鸣提示，并自动断开加热，若人体组织靠近加热芯时，会发出急促的蜂鸣警示和高频率的警示灯闪烁，同时断开加热，这样在智能省电的同时又达到了安全的效果。

Description

加热型自控装置及其控制方法

技术领域

本发明专利涉及书法、绘画等艺术的创作工具，具体涉及一种加热型自控装置及其控制方法。

背景技术

在木板、纸板或其他聚合物材料上进行加热，产生色彩变化或形状变化，从而进行书画艺术创作，是重要的艺术创作形式之一，但在该方向，缺乏专业的创作工具。中国专利文献CN 1035082A记载了一种木质烫刻工艺，通过将金属烫刻工具在高温下加热至火红，在木材上进行烫、烙处理，是不必要的部分炭化而去掉，达到雕刻目的。以烫代替刻刀雕刻，以烙和燃烧作为大面积表面处理手段，这样烫刻出来的线条流利自如，并可以改变木材的颜色。

现今电加热型书画创作装置主要是靠高温加热来实现，由于加热型书画创作装置产生高温，使用者不小心的话，会有烫伤的隐患；现有艺术家往往采用电烙铁来进行创作，一开始使用就处于工作状态，使用时间长，如果使用者忘记关闭加热装置的情况下，加热装置会长时间处于加热状态，这不仅会缩短加热装置的使用寿命，有可能导致创作作品损毁，而且有重大的火灾安全隐患。另外一个很重要的一个安全隐患是，加热型书画创作装置的前端温度较高，但从外观看不出来，周围的人员的手臂或其他部位很容易碰到加热型自控装置前端，导致烫伤，还存在火灾隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种加热型自控装置及其控制方法，能够在创作者手持的情况下自动加热，手持续离开的情况下自动断开加热，防止装置持续受控加热的安全隐患，同时在手等身体部位靠近加热部位时可以提供急促的报警声来进行提醒。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种加热型自控装置及其控制方法，它包括加热器本体，加热器本体一端设有加热器头，加热器头内固定有加热器芯，加热器本体另一端设有电源模块，电源模块与加热器本体外的电缆插头电连接，加热器本体内部还设有微处理器控制模块，微处理器控制模块分别与加热器本体内的、被动红外探测器、继电器和加热器本体上的报警闪烁灯电连接，继电器与加热器芯内发热电阻丝和电源模块电连接，电源模块还和被动红外探测器电连接，通过加热器芯内发热电阻丝通电加热可以对木板、纸板或其他聚合物材料上进行加热，产生色彩变化或形状变化，从而进行书画艺术创作。

上述的被动红外探测器内包含人体红外传感模块，人体红外传感模块红外接收面上设有菲涅尔透镜，菲涅尔透镜固定于透光窗下，透光窗上表面与加热器本体本体外表面平齐，所述的报警闪烁灯外表面与加热器本体外表面平齐并与加热器本体固定连接，人体红外传感模块中红外传感器的波长感应范围在0.2-20um之间，其波长包含了人体发出的热红外波长，因此只对人体或者哺乳动物有感应能力，能够很好地识别人体，传感器的感应距离范围小于或等于20 cm，可以很好地对人体位置进行感应判别，人体红外光线透过透光窗被菲涅尔透镜聚合到人体红外传感模块红外接收面上，使感应灵敏度提高。

优选的方案中，上述的加热器本体为圆柱体或近似圆柱体，透光窗外表面为和加热器本体相匹配的环形圆筒形，材料采用高透光的塑料或聚合物，装置包含个被动红外探测器，被动红外探测器对称分布在加热器本体圆周内。

优选的方案中，上述的加热器本体为圆柱体或近似圆柱体，透光窗外表面为和加热器本体相匹配的环形圆筒形，材料采用高透光的塑料或聚合物，装置包含三个被动红外探测器，被动红外探测器间隔度分布在加热器本体圆周内。

上述的加热器本体内还设有蜂鸣报警器，蜂鸣报警器与报警闪烁灯并联连接。

上述的加热器头上还设有被动红外探测器，用于探知人体靠近加热部位时，由微处理器控制模块控制报警闪烁灯和蜂鸣报警器发出警报。

上述的微处理器控制模块的新芯片采用德州仪器公司的MSP430F147IPMR或MSP430F413IPMR中的一种。

上述加热器头可用于对木板、纸板或其他聚合物材料上进行加热，产生色彩变化或形状变化，从而进行书画艺术创作。

上述的加热器芯采用钨铁合金或者钨钢材质制成。

一种加热型自控装置控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1：电缆插头接上电源，电源模块得电，为微处理器控制模块提供电源，微处理器控制模块接收加热器本体内和加热器头的被动红外探测器传送过来的结果信号；

步骤S2：微处理器控制模块对传送过来的结果信号进行分析，进行下一步处理；

步骤S3：当加热器本体处没有人体接近或者接触,则控制报警闪烁灯闪烁警示，闪烁频率1-5Hz，同时控制蜂鸣报警器频率蜂鸣,蜂鸣频率1-5Hz，同时控制继电器断开，加热器芯内加热电阻丝失电，当检测到加热器本体处没有人体接近或者接触时间累积到设定值SET1时,控制报警闪烁灯和蜂鸣报警器断开，当加热器头处有有人体接近或者接触，则控制报警闪烁灯闪烁警示，闪烁频率6-20Hz，同时控制蜂鸣报警器频率蜂鸣,蜂鸣频率6-20Hz，同时控制继电器断开，加热器芯内加热电阻丝失电，当检测到加热器头处有有人体接近或者接触时间累积到设定值SET2时,控制报警闪烁灯和蜂鸣报警器断开；

步骤S4：当检测到加热器本体处有人体接近或者接触且加热器头处有没有人体接近或者接触，立即控制报警闪烁灯和蜂鸣报警器断开，当此条件满足时间达设定值SET3时，控制继电器线圈吸合，加热器芯内加热电阻丝得电，装置开始加热。

步骤S5：待加热器芯达到一定温度后，操作人员手持装置进行对木板、纸板或其他聚合物材料上进行加热作业，期间加热器本体上被动红外探测器一直检测到有人体在加热器本体处，控制继电器一直吸合，加热器芯内加热电阻丝内得电，进行持续加热，此时若加热器头感应到有人体接近或者接触，控制报警闪烁灯闪烁警示，闪烁频率6-20Hz，同时控制蜂鸣报警器频率蜂鸣,蜂鸣频率6-20Hz，当当检测到加热器头处有有人体接近或者接触时间累积到设定值SET4时，控制继电器断开，加热器芯内加热电阻丝失电，当加热器头处不再感应到有人体接近或者接触时，立即控制报警闪烁灯和蜂鸣报警器断开，并控制继电器吸合，加热器芯内加热电阻丝得电；

步骤S:当操作人员创作完成或者中途休息放下该装置时，加热器本体处感应到失去人体接近或者接触，控制报警闪烁灯闪烁警示，闪烁频率1-5Hz，同时控制蜂鸣报警器频率蜂鸣,蜂鸣频率1-5Hz，当检测到加热器本体处失去人体接近或者接触时间累积到设定值SET5时，控制继电器断开，加热器芯内加热电阻丝失电，控制报警闪烁灯和蜂鸣报警器断开，在SE5T的时间内控制继电器还未断开时，若检测到加热器本体再次有人体接近或者解除，立即控制报警闪烁灯和蜂鸣报警器断开，时间累积清零，等到下次检测到检测到加热器本体处失去人体接近或者接触再开始累积。

本发明提供的一种加热型自控装置及其控制方法，通过人体红外传感器模块识别使用者是否需要开始进行创作，来控制装置内的加热器芯加热工作，当人体离开装置时，可以提供警示灯闪烁和蜂鸣提示，并自动断开加热，若人体组织靠近加热芯时，会发出急促的蜂鸣警示和高频率的警示灯闪烁，同时断开加热，这样在智能省电的同时又达到了安全的效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为被动红外探测器的结构示意图；

图3为具有蜂鸣报警器的加热型自控装置结构图；

图4为具有2个被动红外探测器的加热型自控装置结构图；

图5为具有3个被动红外探测器的加热型自控装置结构图；

图6为加热器头上设有被动红外探测器的加热型自控装置结构图；

图7为微处理器控制模块的主芯片电路图；

图8为电源模块中AC-DC部分电路图；

图9为电源模块中5V和3.3V电源电路图；

图10为加热器芯中电阻丝部分与微处理器控制模块连接电路图。

图中：加热器本体1，加热器头2，加热器芯3，电缆插头4，被动红外探测器5，微处理器控制模块6，继电器7，报警闪烁灯8，电源模块9，加热芯电源线10，透光窗11，菲涅尔透镜12，人体红外传感模块13，蜂鸣报警器14。

具体实施方式

如图1中，加热型自控装置，它包括加热器本体1，加热器本体1一端设有加热器头2，加热器头2内固定有加热器芯3，加热器本体1另一端设有电源模块9，电源模块9与加热器本体1外的电缆插头4电连接，加热器本体1内部还设有微处理器控制模块6，微处理器控制模块6分别与加热器本体1内的、被动红外探测器5、继电器7和加热器本体1上的报警闪烁灯8电连接，继电器7与加热器芯3内发热电阻丝和电源模块9电连接，电源模块9还和被动红外探测器5电连接，通过加热器芯3内发热电阻丝通电加热可以对木板、纸板或其他聚合物材料上进行加热，产生色彩变化或形状变化，从而进行书画艺术创作。

如图2中，上述的被动红外探测器5内包含人体红外传感模块13，人体红外传感模块13红外接收面上设有菲涅尔透镜12，菲涅尔透镜12固定于透光窗11下，透光窗11上表面与加热器本体1本体外表面平齐，所述的报警闪烁灯8外表面与加热器本体1外表面平齐并与加热器本体1固定连接，人体红外传感模块13中红外传感器的波长感应范围在0.2-20um之间，其波长包含了人体发出的热红外波长，因此只对人体或者哺乳动物有感应能力，能够很好地识别人体，传感器的感应距离范围小于或等于20 cm，可以很好地对人体位置进行感应判别，人体红外光线透过透光窗11被菲涅尔透镜12聚合到人体红外传感模块13红外接收面上，使感应灵敏度提高。

优选的方案如图4中，上述的加热器本体1为圆柱体或近似圆柱体，透光窗11外表面为和加热器本体1相匹配的环形圆筒形，材料采用高透光的塑料或聚合物，装置包含2个被动红外探测器5，被动红外探测器5对称分布在加热器本体1圆周内。

优选的方案如图5中，上述的加热器本体1为圆柱体或近似圆柱体，透光窗11外表面为和加热器本体1相匹配的环形圆筒形，材料采用高透光的塑料或聚合物，装置包含3个被动红外探测器5，被动红外探测器5间隔120度分布在加热器本体1圆周内。

如图3中，上述的加热器本体1内还设有蜂鸣报警器14，蜂鸣报警器14与报警闪烁灯8并联连接。

如图6中，上述的加热器头2上还设有被动红外探测器5，用于探知人体靠近加热部位时，由微处理器控制模块6控制报警闪烁灯8和蜂鸣报警器14发出警报。

上述的微处理器控制模块6的新芯片采用德州仪器公司的MSP430F147IPMR或MSP430F413IPMR中的一种。

上述人体红外传感模块13为市售的产品，例如云辉公司生产的HC-SR505人体感应模块。

上述的加热器芯3采用钨铁合金或者钨钢材质制成。

上述加热器头2可用于对木板、纸板或其他聚合物材料上进行加热，产生色彩变化或形状变化，从而进行书画艺术创作。

一种加热型自控装置控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1：电缆插头4接上电源，电源模块9得电，为微处理器控制模块6提供电源，微处理器控制模块6接收加热器本体1内和加热器头2的被动红外探测器5传送过来的结果信号；

步骤S2：微处理器控制模块6对传送过来的结果信号进行分析，进行下一步处理；

步骤S3：当加热器本体1处没有人体接近或者接触,则控制报警闪烁灯8闪烁警示，闪烁频率1-5Hz，同时控制蜂鸣报警器14频率蜂鸣,蜂鸣频率1-5Hz，同时控制继电器7断开，加热器芯3内加热电阻丝失电，当检测到加热器本体1处没有人体接近或者接触时间累积到设定值SET1时,控制报警闪烁灯8和蜂鸣报警器14断开，当加热器头2处有有人体接近或者接触，则控制报警闪烁灯8闪烁警示，闪烁频率6-20Hz，同时控制蜂鸣报警器14频率蜂鸣,蜂鸣频率6-20Hz，同时控制继电器7断开，加热器芯3内加热电阻丝失电，当检测到加热器头2处有有人体接近或者接触时间累积到设定值SET2时,控制报警闪烁灯8和蜂鸣报警器14断开；

步骤S4：当检测到加热器本体1处有人体接近或者接触且加热器头2处有没有人体接近或者接触，立即控制报警闪烁灯8和蜂鸣报警器14断开，当此条件满足时间达设定值SET3时，控制继电器7线圈吸合，加热器芯3内加热电阻丝得电，装置开始加热；

步骤S5：待加热器芯3达到一定温度后，操作人员手持装置进行对木板、纸板或其他聚合物材料上进行加热作业，期间加热器本体1上被动红外探测器5一直检测到有人体在加热器本体1处，控制继电器7一直吸合，加热器芯3内加热电阻丝内得电，进行持续加热，此时若加热器头2感应到有人体接近或者接触，控制报警闪烁灯8闪烁警示，闪烁频率6-20Hz，同时控制蜂鸣报警器14频率蜂鸣,蜂鸣频率6-20Hz，当当检测到加热器头2处有有人体接近或者接触时间累积到设定值SET4时，控制继电器7断开，加热器芯3内加热电阻丝失电，当加热器头2处不再感应到有人体接近或者接触时，立即控制报警闪烁灯8和蜂鸣报警器14断开，并控制继电器7吸合，加热器芯3内加热电阻丝得电；

步骤S6:当操作人员创作完成或者中途休息放下该装置时，加热器本体1处感应到失去人体接近或者接触，控制报警闪烁灯8闪烁警示，闪烁频率1-5Hz，同时控制蜂鸣报警器14频率蜂鸣,蜂鸣频率1-5Hz，当检测到加热器本体1处失去人体接近或者接触时间累积到设定值SET5时，控制继电器7断开，加热器芯3内加热电阻丝失电，控制报警闪烁灯8和蜂鸣报警器14断开，在SET5的时间内控制继电器7还未断开时，若检测到加热器本体1再次有人体接近或者解除，立即控制报警闪烁灯8和蜂鸣报警器14断开，时间累积清零，等到下次检测到检测到加热器本体1处失去人体接近或者接触再开始累积。

Claims (7)

1.一种加热型自控装置的控制方法，其特征是：所述的自控装置包括加热器本体（1），加热器本体（1）一端设有加热器头（2），加热器头（2）内固定有加热器芯（3），加热器本体（1）另一端设有电源模块（9），电源模块（9）与加热器本体（1）外的电缆插头（4）电连接，加热器本体（1）内部还设有微处理器控制模块（6），微处理器控制模块（6）分别与加热器本体（1）内的被动红外探测器（5）、继电器（7）和加热器本体（1）上的报警闪烁灯（8）电连接，继电器（7）与加热器芯（3）内发热电阻丝和电源模块（9）电连接，电源模块（9）还和被动红外探测器（5）电连接；

所述的加热器本体（1）内还设有蜂鸣报警器（14），蜂鸣报警器（14）与报警闪烁灯（8）并联连接；

所述的加热器头（2）上还设有被动红外探测器（5），用于探知人体靠近加热部位时，由微处理器控制模块（6）控制报警闪烁灯（8）和蜂鸣报警器（14）发出警报；

所述的自控装置的控制方法如下：步骤S1：电缆插头（4）接上电源，电源模块（9）得电，为微处理器控制模块（6）提供电源，微处理器控制模块（6）接收加热器本体（1）内和加热器头（2）的被动红外探测器（5）传送过来的结果信号；

步骤S2：微处理器控制模块（6）对传送过来的结果信号进行分析，进行下一步处理；

步骤S3：当加热器本体（1）处没有人体接近或者接触,则控制报警闪烁灯（8）闪烁警示，闪烁频率1-5Hz，同时控制蜂鸣报警器（14）频率蜂鸣,蜂鸣频率1-5Hz，同时控制继电器（7）断开，加热器芯（3）内加热电阻丝失电，当检测到加热器本体（1）处没有人体接近或者接触时间累积到设定值SET1时,控制报警闪烁灯（8）和蜂鸣报警器（14）断开，当加热器头（2）处有人体接近或者接触，则控制报警闪烁灯（8）闪烁警示，闪烁频率6-20Hz，同时控制蜂鸣报警器（14）频率蜂鸣,蜂鸣频率6-20Hz，同时控制继电器（7）断开，加热器芯（3）内加热电阻丝失电，当检测到加热器头（2）处有人体接近或者接触时间累积到设定值SET2时,控制报警闪烁灯（8）和蜂鸣报警器（14）断开；

步骤S4：当检测到加热器本体（1）处有人体接近或者接触且加热器头（2）处有没有人体接近或者接触，立即控制报警闪烁灯（8）和蜂鸣报警器（14）断开，当此条件满足时间达设定值SET3时，控制继电器（7）线圈吸合，加热器芯（3）内加热电阻丝得电，装置开始加热；

步骤S5：待加热器芯（3）达到一定温度后，操作人员手持装置进行对木板、纸板或其他聚合物材料上进行加热作业，期间加热器本体（1）上被动红外探测器（5）一直检测到有人体在加热器本体（1）处，控制继电器（7）一直吸合，加热器芯（3）内加热电阻丝内得电，进行持续加热，此时若加热器头（2）感应到有人体接近或者接触，控制报警闪烁灯（8）闪烁警示，闪烁频率6-20Hz，同时控制蜂鸣报警器（14）频率蜂鸣,蜂鸣频率6-20Hz，当检测到加热器头（2）处有人体接近或者接触时间累积到设定值SET4时，控制继电器（7）断开，加热器芯（3）内加热电阻丝失电，当加热器头（2）处不再感应到有人体接近或者接触时，立即控制报警闪烁灯（8）和蜂鸣报警器（14）断开，并控制继电器（7）吸合，加热器芯（3）内加热电阻丝得电；

步骤S6:当操作人员创作完成或者中途休息放下该装置时，加热器本体（1）处感应到失去人体接近或者接触，控制报警闪烁灯（8）闪烁警示，闪烁频率1-5Hz，同时控制蜂鸣报警器（14）频率蜂鸣,蜂鸣频率1-5Hz，当检测到加热器本体（1）处失去人体接近或者接触时间累积到设定值SET5时，控制继电器（7）断开，加热器芯（3）内加热电阻丝失电，控制报警闪烁灯（8）和蜂鸣报警器（14）断开，在SET5的时间内控制继电器（7）还未断开时，若检测到加热器本体（1）再次有人体接近或者解除，立即控制报警闪烁灯（8）和蜂鸣报警器（14）断开，时间累积清零，等到下次检测到加热器本体（1）处失去人体接近或者接触再开始累积。

2.根据权利要求1所述的一种加热型自控装置的控制方法，其特征是：所述加热器本体（1）内的被动红外探测器（5）内包含人体红外传感模块（13），人体红外传感模块（13）红外接收面上设有菲涅尔透镜（12），菲涅尔透镜（12）固定于透光窗（11）下，透光窗（11）上表面与加热器本体（1）本体外表面平齐，所述的报警闪烁灯（8）外表面与加热器本体（1）外表面平齐并与加热器本体（1）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种加热型自控装置的控制方法，其特征是：所述的加热器本体（1）为圆柱体或近似圆柱体，透光窗（11）外表面为和加热器本体（1）相匹配的环形圆筒形，材料采用高透光的聚合物，加热器本体（1）内包含2个被动红外探测器（5），2个被动红外探测器（5）对称分布在加热器本体（1）圆周内。

4.根据权利要求2所述的一种加热型自控装置的控制方法，其特征是：所述的加热器本体（1）为圆柱体或近似圆柱体，透光窗（11）外表面为和加热器本体（1）相匹配的环形圆筒形，材料采用高透光的聚合物，加热器本体（1）内包含3个被动红外探测器（5），3个被动红外探测器（5）间隔120度分布在加热器本体（1）圆周内。

5.根据权利要求1所述的一种加热型自控装置的控制方法，其特征是：所述的微处理器控制模块（6）的芯片采用德州仪器公司的MSP430F147IPMR或MSP430F413IPMR中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种加热型自控装置的控制方法，其特征是：所述的加热器芯（3）采用钨钢材质制成。

7.根据权利要求1所述的一种加热型自控装置的控制方法，其特征是：所述加热器头（2）可用于对木板、纸板或其他聚合物材料上进行加热，产生色彩变化或形状变化，从而进行书画艺术创作。

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