CN113747611B - 一种石墨烯电热膜智能温控电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石墨烯电热膜智能温控电路，用于控制石墨烯电热膜，包括NTC温度传感器和智能温控电路；石墨烯电热膜包括接线端TH1和接线端TH2；NTC温度传感器包括正极端SN1和负极端SN2；智能温控电路包括主控芯片U1、芯片U2、保险丝F1、双向可控硅T1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R8、电阻R9、电阻R17、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C10、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和稳压二极管ZD1，上述各电子元器件间配合连接。本石墨烯电热膜智能温控电路的安全性高，能精准控制石墨烯电热膜的加热温度。
Description
技术领域
本发明涉及电热设备技术领域，尤其涉及一种石墨烯电热膜智能温控电路。
背景技术
石墨烯电热膜是近年来逐渐兴起的电热供暖设备。石墨烯电热膜具有制热速度快、导热均匀、寿命长等优点。石墨烯电热膜工作时需要通电，换句话说，石墨烯电热膜工作过程中是带电状态，因此控制石墨烯电热膜的控制电路安全性能要求较高。
发明内容
因此，针对上述的问题，本发明提出一种安全性能高的石墨烯电热膜智能温控电路，能够精准控制石墨烯电热膜的加热温度。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种石墨烯电热膜智能温控电路，用于控制石墨烯电热膜，包括NTC温度传感器和智能温控电路；所述NTC温度传感器用于检测石墨烯电热膜温度；
所述石墨烯电热膜包括接线端TH1和接线端TH2；所述NTC温度传感器包括正极端SN1和负极端SN2；
所述智能温控电路包括主控芯片U1、芯片U2、保险丝F1、双向可控硅T1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R8、电阻R9、电阻R17、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C10、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和稳压二极管ZD1；
所述主控芯片U1采用STC15W404AS芯片；所述芯片U2采用78L05芯片；所述电容C1、电容C2、电容C4、电容C6和电容C8均采用无极性电容；所述电容C3、电容C5、电容C7和电容C10均采用有极性电容；
所述保险丝F1的第一端连接220V交流电，所述保险丝F1的第二端与电阻R1的第一端电连接；所述电阻R1的第二端通过电阻R2与二极管D1的正极端电连接，所述电容C1与电阻R2并联；所述二极管D1的负极端通过电阻R3与芯片U2的Vin端电连接；所述电容C2的第一端、电容C3的正极端和稳压二极管ZD1的负极端分别与芯片U2的Vin端电连接；所述电容C4的第一端、电容C5的正极端、电容C6的第一端、二极管D3的负极端、电阻R4的第一端和主控芯片U1的VCC端分别与芯片U2的Vout端电连接；电容C2的第二端、电容C3的负极端、稳压二极管ZD1的正极端、C4的第二端、电容C5的负极端、电容C6的第二端和二极管D2的正极端均接地；所述二极管D2的负极端与二极管D1的正极端电连接；
所述电阻R1的第二端通过电阻R8与电阻R9的第一端电连接，所述二极管D3的正极端、二极管D4的负极端和主控芯片U1的P1.4端分别与电阻R9的第二端电连接；所述二极管D4的正极端接地；
所述主控芯片U1的VCC端与电容C10的正极端电连接，所述主控芯片U1的GND端和电容C10的负极端均接地；
所述石墨烯电热膜的接线端TH1连接220V交流电，所述石墨烯电热膜的接线端TH2与双向可控硅的第一主电极电连接，所述双向可控硅的第二主电极接地，所述双向可控硅的门极通过电阻R17与STC15W404AS芯片的P5.4端电连接；
所述电阻R4的第二端、电阻R5的第一端和电容C7的正极端分别与NTC温度传感器的正极端SN1电连接，所述电阻R5的第二端通过电容C8接地，所述电阻R5的第二端还与STC15W404AS芯片的P1.7端电连接，所述电容C7的负极端接地，所述NTC温度传感器的负极端SN2接地。
进一步的，所述智能温控电路还包括按键SW1、按键SW2、按键SW3和按键SW4；
所述按键SW1的第一端与STC15W404AS芯片的P1.2端电连接；
所述按键SW2的第一端与STC15W404AS芯片的P1.5端电连接；
所述按键SW3的第一端与STC15W404AS芯片的P1.3端电连接；
所述按键SW4的第一端与STC15W404AS芯片的P1.6端电连接；
所述按键SW1的第二端、按键SW2的第二端、按键SW3的第二端和按键SW4的第二端接地。
进一步的，所述智能温控电路还包括双位数码管DS1、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻J13和电阻J15；
所述双位数码管DS1的a端口通过电阻R10与STC15W404AS芯片的P3.1端电连接；
所述双位数码管DS1的b端口通过电阻R11与STC15W404AS芯片的P3.0端电连接；
所述双位数码管DS1的c端口通过电阻R12与STC15W404AS芯片的P3.7端电连接；
所述双位数码管DS1的d端口通过电阻R13与STC15W404AS芯片的P3.4端电连接；
所述双位数码管DS1的e端口通过电阻R14与STC15W404AS芯片的P3.6端电连接；
所述双位数码管DS1的f端口通过电阻R15与STC15W404AS芯片的P3.3端电连接；
所述双位数码管DS1的g端口通过电阻R16与STC15W404AS芯片的P3.2端电连接；
所述双位数码管DS1的c1端口通过电阻J15与STC15W404AS芯片的P1.1端电连接；
所述双位数码管DS1的c2端口通过电阻R13与STC15W404AS芯片的P3.0端电连接。
进一步的，所述智能温控电路还包括发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3、电阻R6和电阻R7；
所述发光二极管LED1的正极端、发光二极管LED2的正极端和发光二极管LED3的正极端分别与芯片U2的Vout端电连接；
所述二极管LED1的负极端与STC15W404AS芯片的P3.1端电连接；
所述二极管LED2的负极端与STC15W404AS芯片的P3.2端电连接；
所述二极管LED3的负极端与STC15W404AS芯片的P3.0端电连接。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)本智能温控电路的保险丝F1起到了短路保护和过流保护的作用，电阻R1起到限制支路电流的作用，电阻R8和电阻R9辅以二极管D3和二极管D4钳位，限制输入到STC15W404AS芯片的电压不会过高或过低。电阻R2为放电电阻，电容C1为限流的作用，限制电流最大只能通过约48mA，二极管D1和二极管D2为半桥整流；稳压二极管ZD1能将电压稳定在12V，在辅以电阻R3为稳压二极管ZD1分压，能有效延长整个稳压支路的使用寿命；电容C2和电容C3为滤波作用，芯片U2将前一级的12V电源，降压到整个控制电路使用的5V电源。电容C4、电容C5和电容C6起到滤波的作用，为整个智能温控电路提供稳定可靠的5V电源。
(2)采用双向可控硅T1，可稳定控制近1000W功率的负载(石墨烯电热膜)，双向可控硅T1反应速度快，且没有机械的触点，使用寿命长。
(3)采用电阻R4为NTC温度传感器分压，电阻R5和电容C8能有效减小STC15W404AS芯片对温度检测的影响及波动。电容C7为滤波电容，稳定NTC温度传感器的电源。
(4)本智能温控电路通过NTC温度传感器检测石墨烯电热膜的温度，用于控制石墨烯电热膜保持恒温发热。
附图说明
图1是本发明实施例一的智能温控电路的第一部分电路原理图；
图2是本发明实施例一的智能温控电路的第二部分电路原理图；
图3是本发明实施例一的智能温控电路的第三部分电路原理图；
图4是本发明实施例一的智能温控电路的第四部分电路原理图；
图5是本发明实施例二的智能石墨烯电热水床爆炸分解图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例一：
参考图1、图2、图3和图4，本实施例提供一种石墨烯电热膜智能温控电路，用于控制石墨烯电热膜，石墨烯电热膜是现有设备，本发明不涉及石墨烯电热膜的改进。所述石墨烯电热膜包括接线端TH1和接线端TH2。
本石墨烯电热膜智能温控电路包括NTC温度传感器和智能温控电路。
所述NTC温度传感器用于检测石墨烯电热膜温度；所述NTC温度传感器包括正极端SN1和负极端SN2。
图1为本智能温控电路的第一部分电路原理图，包括主控芯片U1、芯片U2、保险丝F1、双向可控硅T1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R8、电阻R9、电阻R17、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C10、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和稳压二极管ZD1。
所述主控芯片U1采用STC15W404AS芯片；所述芯片U2采用78L05芯片；所述电容C1、电容C2、电容C4、电容C6和电容C8均采用无极性电容；所述电容C3、电容C5、电容C7和电容C10均采用有极性电容。上述各电子元器件均为现有设备。
所述保险丝F1的第一端连接220V交流电，所述保险丝F1的第二端与电阻R1的第一端电连接；所述电阻R1的第二端通过电阻R2与二极管D1的正极端电连接，所述电容C1与电阻R2并联；所述二极管D1的负极端通过电阻R3与芯片U2的Vin端电连接；所述电容C2的第一端、电容C3的正极端和稳压二极管ZD1的负极端分别与芯片U2的Vin端电连接；所述电容C4的第一端、电容C5的正极端、电容C6的第一端、二极管D3的负极端、电阻R4的第一端和主控芯片U1的VCC端分别与芯片U2的Vout端电连接；电容C2的第二端、电容C3的负极端、稳压二极管ZD1的正极端、C4的第二端、电容C5的负极端、电容C6的第二端和二极管D2的正极端均接地；所述二极管D2的负极端与二极管D1的正极端电连接；
所述电阻R1的第二端通过电阻R8与电阻R9的第一端电连接，所述二极管D3的正极端、二极管D4的负极端和主控芯片U1的P1.4端分别与电阻R9的第二端电连接；所述二极管D4的正极端接地；
所述主控芯片U1的VCC端与电容C10的正极端电连接，所述主控芯片U1的GND端和电容C10的负极端均接地；
所述石墨烯电热膜的接线端TH1连接220V交流电，所述石墨烯电热膜的接线端TH2与双向可控硅的第一主电极电连接，所述双向可控硅的第二主电极接地，所述双向可控硅的门极通过电阻R17与STC15W404AS芯片的P5.4端电连接；
所述电阻R4的第二端、电阻R5的第一端和电容C7的正极端分别与NTC温度传感器的正极端SN1电连接，所述电阻R5的第二端通过电容C8接地，所述电阻R5的第二端还与STC15W404AS芯片的P1.7端电连接，所述电容C7的负极端接地，所述NTC温度传感器的负极端SN2接地。
所述保险丝F1起到了短路保护和过流保护的作用，电阻R1起到限制支路电流的作用，电阻R8和电阻R9辅以二极管D3和二极管D4钳位，限制输入到STC15W404AS芯片的电压不会过高或过低。电阻R2为放电电阻，电容C1为限流的作用，限制电流最大只能通过约48mA，二极管D1和二极管D2为半桥整流；稳压二极管ZD1能将电压稳定在12V，在辅以电阻R3为稳压二极管ZD1分压，能有效延长整个稳压支路的使用寿命；电容C2和电容C3为滤波作用，芯片U2将前一级的12V电源，降压到整个控制电路使用的5V电源。电容C4、电容C5和电容C6起到滤波的作用，为整个智能温控电路提供稳定可靠的5V电源。
双向可控硅T1，可稳定控制近1000W功率的负载(石墨烯电热膜)，双向可控硅T1反应速度快，且没有机械的触点，使用寿命长。
电阻R4为NTC温度传感器分压，电阻R5和电容C8能有效减小STC15W404AS芯片对温度检测的影响及波动。电容C7为滤波电容，稳定NTC温度传感器的电源。
图2为本智能温控电路的第二部分电路原理图，包括按键SW1、按键SW2、按键SW3和按键SW4；
所述按键SW1的第一端与STC15W404AS芯片的P1.2端电连接；
所述按键SW2的第一端与STC15W404AS芯片的P1.5端电连接；
所述按键SW3的第一端与STC15W404AS芯片的P1.3端电连接；
所述按键SW4的第一端与STC15W404AS芯片的P1.6端电连接；
所述按键SW1的第二端、按键SW2的第二端、按键SW3的第二端和按键SW4的第二端接地。
在本具体实施例中，所述按键SW1设为开关按键，用于控制智能温控电路开关；所述按键SW2设为功能设置按键，用于设置加热温度以及加热定时功能；所述按键SW3用于设置加热温度上升或加热定时时间增加，所述按键SW3用于设置加热温度下降或加热定时时间减少。
图3为本智能温控电路的第三部分电路原理图，包括双位数码管DS1、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻J13和电阻J15；
所述双位数码管DS1的a端口通过电阻R10与STC15W404AS芯片的P3.1端电连接；
所述双位数码管DS1的b端口通过电阻R11与STC15W404AS芯片的P3.0端电连接；
所述双位数码管DS1的c端口通过电阻R12与STC15W404AS芯片的P3.7端电连接；
所述双位数码管DS1的d端口通过电阻R13与STC15W404AS芯片的P3.4端电连接；
所述双位数码管DS1的e端口通过电阻R14与STC15W404AS芯片的P3.6端电连接；
所述双位数码管DS1的f端口通过电阻R15与STC15W404AS芯片的P3.3端电连接；
所述双位数码管DS1的g端口通过电阻R16与STC15W404AS芯片的P3.2端电连接；
所述双位数码管DS1的c1端口通过电阻J15与STC15W404AS芯片的P1.1端电连接；
所述双位数码管DS1的c2端口通过电阻R13与STC15W404AS芯片的P3.0端电连接。
所述电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻J13和电阻J15起到限流作用，防止过大电流烧毁双位数码管DS1。双位数码管DS1用于显示石墨烯电热膜的温度。
图4为本智能温控电路的第四部分电路原理图，所述智能温控电路还包括发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3、电阻R6和电阻R7；
所述发光二极管LED1的正极端、发光二极管LED2的正极端和发光二极管LED3的正极端分别与芯片U2的Vout端电连接；
所述二极管LED1的负极端与STC15W404AS芯片的P3.1端电连接；
所述二极管LED2的负极端与STC15W404AS芯片的P3.2端电连接；
所述二极管LED3的负极端与STC15W404AS芯片的P3.0端电连接。
所述电阻R6和电阻R7为限流电阻，防止二极管LED1和二极管LED3过流烧毁。在本具体实施例中，所述二极管LED1用于电源指示，所述二极管LED2用于工作状态指示，所述二极管LED3用于定时显示。
实施例二：
参考图5，本实施例提供一种新型智能石墨烯电热水床，包括上述实施例一所公开的石墨烯电热膜2、NTC温度传感器4和智能温控电路5。
还包括水床垫1和隔热垫3。所述水床垫1、石墨烯电热膜2和隔热垫3由上至下依次设置。
所述NTC温度传感器4设置在石墨烯电热膜2和隔热垫3之间，所述NTC温度传感器4用于检测石墨烯电热膜2温度。
通过NTC温度传感器4用于检测石墨烯电热膜2的温度反馈给智能温控电路5，智能温控电路5根据NTC温度传感器4反馈的温度实时调节石墨烯电热膜2通电加热，使水床垫1保持恒温。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种石墨烯电热膜智能温控电路，用于控制石墨烯电热膜，其特征在于：包括NTC温度传感器和智能温控电路；所述NTC温度传感器用于检测石墨烯电热膜温度；
所述石墨烯电热膜包括接线端TH1和接线端TH2；所述NTC温度传感器包括正极端SN1和负极端SN2；
所述智能温控电路包括主控芯片U1、芯片U2、保险丝F1、双向可控硅T1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R8、电阻R9、电阻R17、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C10、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和稳压二极管ZD1；
所述主控芯片U1采用STC15W404AS芯片；所述芯片U2采用78L05芯片；所述电容C1、电容C2、电容C4、电容C6和电容C8均采用无极性电容；所述电容C3、电容C5、电容C7和电容C10均采用有极性电容；
所述保险丝F1的第一端连接220V交流电，所述保险丝F1的第二端与电阻R1的第一端电连接；所述电阻R1的第二端通过电阻R2与二极管D1的正极端电连接，所述电容C1与电阻R2并联；所述二极管D1的负极端通过电阻R3与芯片U2的Vin端电连接；所述电容C2的第一端、电容C3的正极端和稳压二极管ZD1的负极端分别与芯片U2的Vin端电连接；所述电容C4的第一端、电容C5的正极端、电容C6的第一端、二极管D3的负极端、电阻R4的第一端和主控芯片U1的VCC端分别与芯片U2的Vout端电连接；电容C2的第二端、电容C3的负极端、稳压二极管ZD1的正极端、C4的第二端、电容C5的负极端、电容C6的第二端和二极管D2的正极端均接地；所述二极管D2的负极端与二极管D1的正极端电连接；
所述电阻R1的第二端通过电阻R8与电阻R9的第一端电连接，所述二极管D3的正极端、二极管D4的负极端和主控芯片U1的P1.4端分别与电阻R9的第二端电连接；所述二极管D4的正极端接地；
所述主控芯片U1的VCC端与电容C10的正极端电连接，所述主控芯片U1的GND端和电容C10的负极端均接地；
所述石墨烯电热膜的接线端TH1连接220V交流电，所述石墨烯电热膜的接线端TH2与双向可控硅的第一主电极电连接，所述双向可控硅的第二主电极接地，所述双向可控硅的门极通过电阻R17与STC15W404AS芯片的P5.4端电连接；
所述电阻R4的第二端、电阻R5的第一端和电容C7的正极端分别与NTC温度传感器的正极端SN1电连接，所述电阻R5的第二端通过电容C8接地，所述电阻R5的第二端还与STC15W404AS芯片的P1.7端电连接，所述电容C7的负极端接地，所述NTC温度传感器的负极端SN2接地。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯电热膜智能温控电路，其特征在于：所述智能温控电路还包括按键SW1、按键SW2、按键SW3和按键SW4；
所述按键SW1的第一端与STC15W404AS芯片的P1.2端电连接；
所述按键SW2的第一端与STC15W404AS芯片的P1.5端电连接；
所述按键SW3的第一端与STC15W404AS芯片的P1.3端电连接；
所述按键SW4的第一端与STC15W404AS芯片的P1.6端电连接；
所述按键SW1的第二端、按键SW2的第二端、按键SW3的第二端和按键SW4的第二端接地。
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯电热膜智能温控电路，其特征在于：所述智能温控电路还包括双位数码管DS1、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻J13和电阻J15；
所述双位数码管DS1的a端口通过电阻R10与STC15W404AS芯片的P3.1端电连接；
所述双位数码管DS1的b端口通过电阻R11与STC15W404AS芯片的P3.0端电连接；
所述双位数码管DS1的c端口通过电阻R12与STC15W404AS芯片的P3.7端电连接；
所述双位数码管DS1的d端口通过电阻R13与STC15W404AS芯片的P3.4端电连接；
所述双位数码管DS1的e端口通过电阻R14与STC15W404AS芯片的P3.6端电连接；
所述双位数码管DS1的f端口通过电阻R15与STC15W404AS芯片的P3.3端电连接；
所述双位数码管DS1的g端口通过电阻R16与STC15W404AS芯片的P3.2端电连接；
所述双位数码管DS1的c1端口通过电阻J15与STC15W404AS芯片的P1.1端电连接；
所述双位数码管DS1的c2端口通过电阻R13与STC15W404AS芯片的P3.0端电连接。
4.根据权利要求3所述的一种石墨烯电热膜智能温控电路，其特征在于：所述智能温控电路还包括发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3、电阻R6和电阻R7；
所述发光二极管LED1的正极端、发光二极管LED2的正极端和发光二极管LED3的正极端分别与芯片U2的Vout端电连接；
所述二极管LED1的负极端与STC15W404AS芯片的P3.1端电连接；
所述二极管LED2的负极端与STC15W404AS芯片的P3.2端电连接；
所述二极管LED3的负极端与STC15W404AS芯片的P3.0端电连接。
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Patent Citations (2)
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