CN112203368A - 温度控制方法、电路及发热装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种温度控制方法、电路及发热装置，其中温度控制方法包括步骤：信号采集，控制器采集发热元件的实时电阻值；过热判断，控制器根据实时电阻值判断发热元件是否处于过热状态；输出控制信号，控制器根据判断结果发出控制信号，控制发热元件的工作状态。本申请所公开的温度控制方法、电路及发热装置，利用发热元件温度变化会引起其电阻有规律的变化，通过采集发热元件电阻阻值即可实现对发热元件温度的检测，从而进行实现控温的目的。该方法及产品能够检测发热元件整体温度变化，没有检测死角，实现全面控温；此外，不增加额外的温控元件，不破坏产品原有的形态，提升产品的使用效果。

Description

温度控制方法、电路及发热装置

技术领域

本申请涉及家电领域，尤其涉及一种温度控制方法、电路及发热装置。

背景技术

发热垫是应用在秋冬季节的取暖产品，使用时常平铺在桌面或者地面上。其具有轻薄的特点，既能提供热量又不占用空间。发热垫的基材一般为上下两层绝缘材料，例如人造革或者塑料片、纺织物等，中间为固定有加热膜的发热区域，产品角落有一个控制加热膜的开关。发热垫在使用过程中，如果被保温、如毯子、被子、书籍等全部或局部覆盖，就会导致产品温度过高，有对人体烫伤或者引起火灾的隐患。因而，现有的发热垫需要设置温度控制装置，它主要包括用于检测发热垫表面温度的感温元件，以及控制发热垫输出功率的控制元件。

现有的感温、控温原件有一定厚度，而发热垫的发热区域厚度一般不超过3毫米，现有感温原件来控制发热桌垫的温度，感温元件会明显的凸出发热垫表面，影响使用。同时，感温原件只能检测点、或线等局部区域的温度，无法做到对发热垫整体全面进行温度检测和控制。这样就使得发热垫不被感温元件覆盖的区域过热时得不到有效的调节，仍然存在较大的隐患。

发明内容

本发明提供一种温度控制方法、电路及发热装置，旨在解决现有温控器影响产品的使用，且存在较大安全隐患的问题。

根据本申请的第一方面，本申请实施例公开了一种温度控制方法，包括步骤：

获取实时电阻，控制器根据采集到的电信号计算发热元件的实时电阻值；

过热判断，控制器根据实时电阻值判断发热元件是否处于过热状态；

输出控制信号，控制器根据判断结果发出控制信号，控制发热元件的工作状态。

作为本申请温度控制方法的又一改进，所述信号采集步骤具体包括：

控制器获取流经发热元件的电流信号及第一检测电阻的电压信号；

根据采集到的电流信号及电压信号计算发热元件的实时阻值。

作为本申请温度控制方法的又一改进，所述过热判断步骤具体包括：

预先设定发热元件的电阻阈值；

将发热元件电阻阻值与阈值进行比较，当发热元件电阻阻值超过阈值时，则判断发热元件处于过热状态，当发热元件电阻阻值低于阈值时，则判断发热元件处于安全状态。

作为本申请温度控制方法的又一改进，所述输出控制信号步骤具体包括：

当发热元件处于安全状态时，控制发热元件保持工作状态；

当发热元件处于过热状态时，控制发热元件停止工作，并以时间T为间隔重复信号采集步骤及过热判断步骤直至发热元件处于安全状态。

根据本申请第二方面，本申请实施例还公开了一种温度控制电路，包括：

开关元件，所述开关元件用于控制发热元件工作电路的通断；

控制芯片，所述控制芯片的输出引脚与所述开关元件控制端电连接，用于控制所述开关元件的通断动作；

检测电路，所述检测电路用于检测发热元件两端的电压及流经发热元件的电流，所述检测电路与所述控制芯片的输入引脚电连接。

作为本申请温度控制电路的又一改进，该温度控制电路还包括用于给所述控制芯片供电的电源模块，所述电源模块同于将交流电转换成可供所述控制芯片使用的直流电源。

作为本申请温度控制电路的又一改进，所述电源模块包括整流单元、降压单元及滤波单元。

作为本申请温度控制电路的又一改进，所述检测电路包括用于检测电源实际输入电压的电压检测电路，所述电压检测电路至少包括与输入电源并联的第一检测电阻及参考电阻，所述第一检测电阻与所述参考电阻串联。

作为本申请温度控制电路的又一改进，所述检测电路包括用于检测流经所述发热元件电流的电流检测电路，所述电流检测电路至少包括一与所述发热元件串联的第二检测电阻。

作为本申请温度控制电路的又一改进，所述开关元件为双向可控硅，所述双向可控硅的控制极与所述控制芯片输出引脚电连接，阴极、阳极与所述发热元件串联。

作为本申请温度控制电路的又一改进，还包括与所述控制芯片电连接的指示灯模组，所述指示灯模组包括用于指示所述发热元件工作状态的指示灯。

根据本申请第三方面，本申请实施例还公开了一种发热装置，包括绝缘的基材，封装于所述基材内的发热元件，以及与所述发热元件电连接的温控器，所述温控器内部设有电路板，所述电路板上分布有以上所述的温度控制电路。

作为本申请发热装置的又一改进，所述发热装置为发热垫。

作为本申请发热装置的又一改进，所述温控器表面设有用于控制所述发热元件发热功率的档位键，所述档位键与所述控制芯片电连接。

本申请所公开的温度控制方法、电路及发热装置，利用发热元件温度变化会引起其电阻有规律的变化，通过采集发热元件电阻阻值即可实现对发热元件温度的检测，从而进行实现控温的目的。该方法及产品能够检测发热元件整体温度变化，没有检测死角，实现全面控温；此外，不增加额外的温控元件，不破坏产品原有的形态，提升产品的使用效果。

附图说明

图1为本发明实施例一中，温度控制方法的流程图；

图2为本发明实施例二中，温度控制电路的电路图；

图3为本发明实施例二中，电压检测电路的电路原理图；

图4为本发明实施例二中，电流检测电路的电路原理图；

图5为本申请实施例三中，发热装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

实施例一

本申请实施例所公开的一种温度控制方法，如图1所示，包括步骤：

S1、采集电信号。

当发热装置接通电源工作后，与其电连接的控制器采集流经发热元件的电流信号及第一检测电阻两端的电压信号。

S2、计算发热元件的实时电阻。

根据欧姆定律：R＝V/I①

控制器根据采集到的电流信号及电压信号计算发热元件的实时阻值Rt。其中，控制器根据第一检测电阻两端的电压信号可计算出电源实际输出电压，同时可测得流经发热元件的实时电流值，根据公式①即可计算出发热元件的实时电阻值。

S3、判断是否过热。

控制器内部设有存储单元和比较器，存储单元预先存储电阻阈值R0，比较器将发热元件的实时阻值Rt与阈值R0进行比较，当Rt≥R0时，判断发热元件处于过热状态，并进入步骤S4；反之，当Rt≤R0时，则判断发热元件处于安全状态，进入步骤S5。

例如，控制器设定65℃为发热元件的临界温度，而经过测试该温度下发热元件的电阻值为670Ω，则存储器电阻阈值R0为670Ω。当Rt≥670Ω时，判断发热元件处于过热状态，并进入步骤S4；反之，当Rt≤670Ω时，则判断发热元件处于安全状态，进入步骤S5。

S4、控制器控制发热元件保持工作状态。

控制器控制发热元件的驱动电路维持正常工作状态，并以时间间隔T1重复步骤S1至S3。

S5、控制器控制发热元件停止工作。

当发热元件处于过热状态时，控制器发出指令控制发热元件停止工作，并以时间T为间隔重复信号采集步骤及过热判断步骤直至发热元件阻值低于阈值R0。

具体地，当发热元件处于过热状态时，控制器控制发热元件的驱动电路保持常开，并每间隔时间T秒瞬时闭合一次，因而控制器每间隔时间T重复步骤S1至步骤S3一次。其中时间T≥T1，本实施例中T及T1均设为5秒，当然在本申请其他实施例中，T和T1还可以设定其他不同的时间值，其中时间T1设定的值越小，则发热元件的检测频率越高，产品使用更加安全。

实施例二

本实施例公开了一种温度控制电路，如图2所示，包括开关元件1、控制芯片2及检测电路。其中，开关元件1用于控制发热元件3驱动电路的通断；控制芯片2的输出引脚与开关元件1控制端电连接，用于控制开关元件1的通断动作；检测电路用于检测第一检测电阻R1两端的电压及流经发热元件3的电流，检测电路与控制芯片2的输入引脚电连接。

具体地，如图2-图4所示，检测电路包括电压检测电路及电流检测电路，电压检测电路与发热元件3的驱动电路并联于电源两端，电压检测电路至少包括连接于电源两端的第一检测电阻R1及与参考电阻R10，其中第一检测电阻R1及与参考电阻R10串联。电压检测电路用于检测第一检测电阻R1两端的电压，电压检测电路与控制芯片2的第2引脚电连接，由于电压检测电路直接与电源并联，因而第一检测电阻R1所在支路的电压与发热元件3工作回路的电压相等，二者均为电路实际使用时输入的电压。控制芯片2通过电压检测电路可检测到第一检测电阻R1两端的电压V1，并根据V1、R1及R10计算发热元件驱动电路实际使用时的输入电压。根据公式：

V1＝V基*[R1/(R1+R10)]②

其中，V基为线路实际使用时的输入电压，由于R1和R10为固定值，因而，可倒推出线路实际使用时的交流输入电压V基。

例如，当R1＝1004Ω、R10＝4701Ω、V1＝1.03V时，根据公式②控制芯片2可计算出线路实际使用时的交流输入电压V基＝220V。

如图4所示，电流检测电路用于检测流经发热元件3的电流，电流检测电路包括一与发热元件3串联的第二检测电阻R2，电流检测电路与控制芯片2的第3引脚电连接。本实施例中，由于第二检测电阻R2与发热元件3串联，因而流经第二检测电阻R2的电路即流经发热元件3的电流。

根据公式：

A1＝V基/(R2+Rt)③

其中，V基为控制芯片根据公式②计算出线路实际使用时的交流输入电压，Rt为发热元件3的电阻值，A1为流经发热元件3的电流。

控制芯片2根据公式②③可计算出发热元件3的实时电阻Rt，发热元件3的电阻Rt随温度升高而增大，控制芯片2将发热元件3处于临界温度时的电阻值R0作为阈值进行存储，用于与实时电阻Rt进行比较。

如图2所示，本实施例中，开关元件1为适用于交流电路的双向可控硅，双向可控硅的控制极与控制芯片的第6引脚电(输出引脚)连接，双向可控硅的阴极和阳极与发热元件3串联。当Rt≥R0时，控制芯片2发出断开信号，控制双向可控硅的阳极及阴极处于截止状态，此时发热元件3停止工作。控制芯片2内部还设有时钟单元，时钟单元计时每间隔时间T，控制芯片2向双向可控硅4的控制极发送一次瞬时导通信号，并重复比较Rt与R0进行过热判断，直至Rt≤R0时，控制芯片2向双向可控硅4的控制极发出导通信号(常闭)，控制双向可控硅的阳极与阴极维持导通状态。本实施例中，时间T设定为5秒，在本申请其他实施例中，还可以设定控制芯片2在发热元件3正常工作状态下，每隔时间T进行一次发热元件3的阻值计算与比较，以确保温控检测的精度。

进一步地，如图2所示，本实施例中的温度控制电路还包括用于给控制芯片2供电的电源模块4，电源模块4同于将交流电转换成可供控制芯片2使用的直流电源。其中，电源模块4包括整流单元、降压单元及滤波单元，通过电源模块4将电路实际输入的基准电压转换为控制芯片2所需的5V直流电压，为控制芯片2供电。同时，该温度控制电路还包括与控制芯片2电连接的指示灯模组5，指示灯模组5包括用于指示发热元件3工作状态的指示灯。

实施例三

本实施例公开了一种发热装置，如图5所示，包括绝缘的基材10，封装于基材10内的发热元件3，以及与发热元件3电连接的温控器6，该温控器6内部设有电路板，电路板上分布实施例二所公开的温度控制电路。

其中，发热装置为发热垫，发热元件3为封装在基材10内发热膜，温控器6设置与基材外部，并与发热膜电连接。温控器6的表面设有用于选择发热元件3发热功率的档位键，该档位键与控制芯片2电连接。

本实施例所公开的发热垫无需在发热膜表面设置感温元件，而是通过发热膜的电阻值变化来判断其是否处于过热状态，这样能够避免因为感温元件占用物理空间导致发热垫表面不够平整的问题。

本申请所公开的温度控制方法、电路及发热装置，利用发热元件温度变化会引起其电阻有规律的变化，通过采集发热元件电阻阻值即可实现对发热元件温度的检测，从而进行实现控温的目的。该方法及产品能够检测发热元件整体温度变化，没有检测死角，实现全面控温；此外，不增加额外的温控元件，不破坏产品原有的形态，提升产品的使用效果。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (14)

1.一种温度控制方法，其特征在于，包括步骤：

获取实时电阻，控制器根据采集到的电信号计算发热元件的实时电阻值；

过热判断，控制器根据实时电阻值判断发热元件是否处于过热状态；

输出控制信号，控制器根据判断结果发出控制信号，控制发热元件的工作状态。

2.如权利要求1所述的温度控制方法，其特征在于，所述获取实时电阻步骤包括：

控制器获取流经发热元件的电流信号及第一检测电阻的电压信号；

根据采集到的电流信号及电压信号计算发热元件的实时阻值。

3.如权利要求2所述的温度控制方法，其特征在于，所述过热判断步骤包括：

预先设定发热元件的电阻阈值；

将发热元件电阻阻值与阈值进行比较，当发热元件电阻阻值超过阈值时，则判断发热元件处于过热状态，当发热元件电阻阻值低于阈值时，则判断发热元件处于安全状态。

4.如权利要求3所述的温度控制方法，其特征在于，所述输出控制信号步骤包括：

当发热元件处于安全状态时，控制发热元件保持工作状态；

当发热元件处于过热状态时，控制发热元件停止工作，并以时间T为间隔重复信号采集步骤及过热判断步骤直至发热元件处于安全状态。

5.一种温度控制电路，其特征在于，包括：

开关元件，所述开关元件用于控制发热元件工作电路的通断；

控制芯片，所述控制芯片的输出引脚与所述开关元件控制端电连接，用于控制所述开关元件的通断动作；

检测电路，所述检测电路用于检测电源实际输入的电压及流经发热元件的电流，所述检测电路与所述控制芯片的输入引脚电连接。

6.如权利要求5所述的温度控制电路，其特征在于，还包括用于给所述控制芯片供电的电源模块，所述电源模块同于将交流电转换成可供所述控制芯片使用的直流电源。

7.如权利要求6所述的温度控制电路，其特征在于，所述电源模块包括整流单元、降压单元及滤波单元。

8.如权利要求5所述的温度控制电路，其特征在于，所述检测电路包括用于检测电源实际输入电压的电压检测电路，所述电压检测电路至少包括与输入电源并联的第一检测电阻及参考电阻，所述第一检测电阻与所述参考电阻串联。

9.如权利要求5所述的温度控制电路，其特征在于，所述检测电路包括用于检测流经所述发热元件电流的电流检测电路，所述电流检测电路至少包括一与所述发热元件串联的第二检测电阻。

10.如权利要求5所述的温度控制电路，其特征在于，所述开关元件为双向可控硅，所述双向可控硅的控制极与所述控制芯片输出引脚电连接，阴极、阳极与所述发热元件串联。

11.如权利要求5所述的温度控制电路，其特征在于，还包括与所述控制芯片电连接的指示灯模组，所述指示灯模组包括用于指示所述发热元件工作状态的指示灯。

12.一种发热装置，其特征在于，包括绝缘的基材，封装于所述基材内的发热元件，以及与所述发热元件电连接的温控器，所述温控器内部设有电路板，所述电路板上分布有如权利要求5-11所述的温度控制电路。

13.如权利要求12所述的发热装置，其特征在于，所述发热装置为发热垫。

14.如权利要求12所述的发热装置，其特征在于，所述温控器表面设有用于控制所述发热元件发热功率的档位键，所述档位键与所述控制芯片电连接。

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