CN1116837C - 电子脚炉 - Google Patents

Abstract

电子脚炉是利用电磁感应原理温暖足部的小型家用电器。使用时将夹有金属薄片的特制鞋垫放入鞋中，人穿鞋踏在电子脚炉上，电子装置产生的交变电磁场可穿透鞋底在鞋垫的金属薄片中产生焦耳热，受热的鞋垫即可将热量直接传到足底。这种电子脚炉的特点是穿着鞋就可使用，十分方便；传热快；热效高；功耗低，只有十几瓦。且结构简单，成本低，特别适用于家庭及办公场所作为经济实用的暖足电器。

Description

电子脚炉

本发明是关于一种穿着鞋使用时，却能由一电子装置在特制的鞋垫内产生热量来温暖足部的小型家用电器的发明。

在寒冷天气，脚是最容易受冻的。有鞋穿在脚上，即使靠近热源，脚也不容易温暖。电热式的加热器，有功耗高，穿鞋时加热不理想的缺点。

本发明的目地是为了提供一种利用电磁感应原理直接在鞋垫内部产生热量来温暖足部的电子产品。

本发明的电子脚炉由一产生交变电磁场的电子装置及配套使用的特制鞋垫两部分组成。电子装置主要由炉体和安装在炉体内的控制电路、电感线圈及电源组成，电源连接到控制电路，控制电路的输出连接到电感线圈，炉体顶端面装有极易透过磁力线的面板，特制的鞋垫是在普通鞋垫的布料间夹有金属薄片。

其工作原理是：一般交流市电通过电源为控制电路供电。控制电路的输出连接到电感线圈，通过电感线圈在其周围产生频率高于20KHz的交变电磁场。当鞋垫靠近电感线圈时，由于交变电磁场的作用，会在金属薄片内感应产生涡流，同时产生焦耳热。使用电子脚炉时，将特制鞋垫放入鞋中，人穿鞋踏在面板上，交变电磁场穿透鞋底加热鞋垫中的金属薄片，受热的鞋垫即可将热量直接传到足底。

基于本发明的原理，热量是直接产生在鞋垫内。所以比其它电热式加热方式效率高很多，功耗也只有十几瓦，而且可以穿鞋使用，十分方便。

以下将结合附图对本发明的实施例作进一步的描述。

附图1是本发明电子装置示意图。

附图2是发明中特制鞋垫示意图。

附图3是发明中控制电路的原理框图。

附图4是发明中控制电路的原理电路图。

参考附图1、2，本发明的电子脚炉由一电子装置及配套使用的特制鞋垫两部分组成。电子装置主要由炉体2和安装在炉体内的控制电路5、电感线圈4及电源1组成。炉体用于支撑及安装元件，炉体顶端面装有极易透过磁力线的面板3。面板供双脚踩踏，面板不能使用金属及导磁性材料，可使用塑料，如强度高的工程塑料制成。在面板的背面紧帖装有电感线圈，电感线圈可以是两个也可以是四个，在电路中可以串联也可以并联使用，原理图中则等效为一个电感。多个电感线圈要匀称分布在面板背面的平面上，其位置是双脚并齐踏在面板上时，使用两个电感线圈的，电感线圈中心基本正对双脚的前脚掌心，使用四个电感线圈的，电感线圈中心基本正对双脚的前、后脚掌心。电感线圈是空心绕制的。交流市电经过电源降压、整流、滤波、稳压后，给控制电路供电。控制电路控制在电感线圈中产生一定频率的交变电磁场，频率在25KHz～1MHz的范围内。鞋垫6是用普通布料制成的，只是在其中夹进了薄的金属片7，本发明具体使用了铝片。一双鞋垫中金属片使用两片或四片，使用两片时，放入鞋垫中正对前脚掌的位置；使用四片放入鞋垫中正对前、后脚掌的位置。

参照图3、4，交流市电经过电源降压、整流、滤波后，输出直流+24V及稳压的+5V给炉体中的控制电路5供电。控制电路包括了启动电路8、单稳态触发驱动电路9、LC振荡电路10、负载检测电路11、振荡周期检测电路12。LC振荡电路是由电感线圈与一只电容并联后，一端接电源的直流电压输出，另一端接功率场效应的源极组成的；启动电路8是一个可复位的多谐振荡器，产生约1HZ的振荡信号，输出接单稳态触发驱动电路，用于每秒一次去启动LC振荡电路；单稳态触发驱动电路的输出接功率场效应的栅极，可将启动电路输出的信号整型为一定脉宽的正脉冲去开通功率场效应管，调整输出脉宽，可控制电路的输出功率；振荡周期检测电路的输入接功率场效应的源极，输出接单稳态触发驱动电路，用于检测LC振荡的谐振周期，其输出控制单稳态触发驱动电路，以使触发与LC谐振同步；负载检测电路的输入接到功率场效应的漏极与电阻Rs之间，输出接启动电路输入的可复位端，负载检测电路可测试到薄金属片靠近电感线圈时电磁感应强度变化所引起的电流变化。当薄金属片靠近电感线圈时(称有负载反之称无负载)，负载检测电路的输出复位启动电路，由振荡周期检测电路触发单稳驱动电路，使电路处于振荡状态。无负载则禁止振荡周期检测电路的输出，仍由启动电路每隔1秒启动一次。由于采用了对LC谐振周期检测的方法，而LC谐振周期又随负载变化而变化，所以电路能自动适应频率的变化，并使场效应管工作在零电压导通的软开通状态，减小了开关损耗，提高了可靠性。负载检测电路可保证在不使用时，即使不关闭电源，也使电路功耗极小。具体工作过程详述如下：

电路开始工作时，由U1(CC7555)及外围元件R1、R2、C1组成的多谐振荡器启动电路约每秒种产生一个启动信号去触发由U2A(74HC123)及外围元件R3、C2组成的单稳态触发电路，产生一个约20微秒宽的脉冲，驱动场效应管DB导通。下面又分为无负载和有负载两种情况讨论；由运算放大器U3A、U3B(LM324)及周围元件R7、R8、R9、C4、W2组成负载检测电路。无负载时流过电感线圈L的电流较小，并在Rs上形成压降，经U3A 3脚输入后放大，却比比较器U3B的6脚设定的电位低，使U3B的7脚输出为低，清除触发电路U2B(74HC123)使其不能有触发脉冲输出，U2B的12脚输出则为高，由于D2的隔离，对U1无影响。多谐振荡器U1正常工作，不断产生启动信号，同时LC振荡电路不产生谐振；有负载时，DB导通后流过L的电流较大，由U3A放大的电压高于U3B 6脚设定的电位。U3B输出为高，解除对U2B的封锁。DB导通20微秒后关闭，于是L向C充电，C充到最高电压后，又经L放电，充放电周期由LC的谐振频率决定。由U3C(LM324)及外围元件R5、R6、D1、W1组成的LC谐振周期检测电路，会检测到C放电到接近于零的电位，此时10脚已低于9脚，U3C输出一个低电平。由于U2B的11脚已经为高，所以这个低电平，会触发U2B，U2B经5脚输出一个3微秒左右的正脉冲信号，又由这个正脉冲的下降沿又去触发U2A。同时由U2B 12脚输出的负脉冲信号，经D2使C1放电，破坏了U1的谐振条件，使其输出为高。U2A由于被U2B触发，再次产生一个20微秒的驱动信号，使DB导通，如此循环往复，电路处于振荡状态，并在L周围产生交变电磁场。

使用电子脚炉时，接通电源，将特制鞋垫放入鞋中，人穿鞋踏在面板上，交变电磁场穿透鞋底加热鞋垫中的金属薄片，受热的鞋垫即可将热量直接传到足底。特制鞋垫在平常可以象普通鞋垫一样穿用，只是踏在电子脚炉上时才有暖足的作用，一个电子脚炉可配许多双鞋垫，供多人使用。

本发明适用于较长时间端坐或站立，又由于环境温度较低，而脚冷的场合。具有传热快；热效高；功耗低(只有十几瓦)的优点。而且适于穿鞋使用，十分方便。结构简单，成本低，特别适用于家庭及办公场所作为经济实用的暖足电器。

Claims (7)

1、一种利用电磁感应原理温暖足部的电子脚炉，由一产生交变电磁场的电子装置及配套使用的特制鞋垫两部分组成，其特征是所述电子装置包括：炉体和安装在炉体内的控制电路、电感线圈及电源；炉体顶端面装有极易透过磁力线并用于脚踏的面板，电源连接到控制电路，控制电路的输出连接到电感线圈，通过电感线圈在其周围产生频率高于20KHz的交变电磁场；所述特制鞋垫中夹有薄金属片。

2、按权利要求1所述的电子脚炉，其特征是所述电感线圈产生的交变电磁场在25KHz～1MHz的频率范围内。

3、按权利要求1、2所述的电子脚炉，其特征是所述电感线圈是紧帖安装在面板的背面，电感线圈可以是两个也可以是四个，多个电感线圈是匀称分布在面板的背面的平面上，其位置是双脚并齐踏在面板上时，使用两个电感线圈的，电感线圈中心基本正对双脚的前脚掌心，使用四个电感线圈的，电感线圈中心基本正对双脚的前、后脚掌心。

4、按权利要求1、2所述的电子脚炉，其特征是所述电感线圈是空心绕制的，所述面板不使用金属及导磁性材料，而使用塑料，如强度高的工程塑料制成。

5、按权利要求1、2所述的电子脚炉，其特征是控制电路包括启动电路8、单稳态触发驱动电路9、LC振荡电路10、负载检测电路11、振荡周期检测电路12，所述LC振荡电路是由电感线圈与一只电容并联后，一端接电源的直流电压输出，另一端接功率场效应管的源极，所述启动电路输出接单稳态触发驱动电路，而单稳态触发驱动电路的输出接功率场效应管的栅极，振荡周期检测电路的输入接功率场效应管的源极，输出接单稳态触发驱动电路，负载检测电路的输入接到功率场效应管的漏极与电阻Rs之间，输出接启动电路输入的可复位端。

6、按权利要求1所述的电子脚炉，其特征是鞋垫中的薄金属片选用铝片。

7、按权利要求1所述的电子脚炉，其特征是一双鞋垫中金属片使用两片或四片，使用两片时，放入鞋垫中正对前脚掌的位置，使用四片时，放入鞋垫中正对前、后脚掌的位置；按权利要求5所述的电子脚炉，其特征是是一双鞋垫中金属片使用两片或四片，使用两片时，放入鞋垫中正对前脚掌的位置，使用四片时，放入鞋垫中正对前、后脚掌的位置。

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