CN201119670Y

CN201119670Y - 用弹片式压力开关的智能节能电热毯

Info

Publication number: CN201119670Y
Application number: CNU2007200764326U
Authority: CN
Inventors: 郑明华; 武永胜; 马军山; 李倩
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2017-11-06

Abstract

本实用新型公开了一种用弹片式压力开关的智能节能电热毯，其特点是，在电热毯内部按矩阵排列置有多个弹片式压力开关，并使其与发热丝无交点，所述的多个弹片式压力开关一端和5V的直流电源连接，另一端和单片机控制电路相连接，单片机控制电路输出和相应矩阵的发热控制电路连接；由单片机控制电路通过弹片式压力开关闭合的组合来控制按矩阵排列的区域加热接通或断开。本实用新型的有益效果是：由于是由身体的压力使置于电热毯内的弹片式压力开关的闭合的组合通过单片机控制系统实现智能控温，在满足使用者使用正常要求的前提下最大可能的节省电能。装置结构简单，可靠性高，智能化高。

Description

用弹片式压力开关的智能节能电热毯

技术领域

本实用新型涉及一种电热毯，特别涉及一种用弹片压力开关矩阵触点通过CPU控制的智能节能电热毯。

背景技术

世界能源紧缺已经是个全世界各个领域关注很多年的话题了，各国众多科学家也在致力于能源节约的研究。以往节能降耗都比较重视企业行为，对普通百姓生活中的节能降耗关注得比较少，但节能降耗与每个人的生活都密切相关，尤其因为民用品以其极大的使用基数和使用时间上的持续性，使之对资源的使用节约与否有极大的影响。提高节能意识，使用节能产品，参与节能行动，让人人成为节能降耗的主角，以小我的节约促成全社会的节能显的刻不容缓了。而民用电又在民用能源消耗中占了很大的比重，电热毯作为很多人的生活必备的电驱设备，由于其被使用的基数大，时间长，从而成为耗电的重要组成部分。

根据中国人口普查公告数据，“截止2005年11总人口为130628万人，中国共有家庭户39519万户，平均每个家庭户的人口为3.13人”，保守计算，如果按总人数的百分之十使用电热毯，依据GB4706.1-1998《家用和类似用途电器的安全第一部分：通用要求》和GB4706.8-2003《家用和类似用途电器的安全电热毯、电热垫及类似柔性发热器具的特殊要求》的标准，普通单人毯功率60W，双人毯120瓦，按平均一年每毯工作6×100个小时计算，则每年全国用在家庭民用电热毯上的电量为470260.8万千瓦/时。但是实际使用过程中，比如以双人毯150mm×160mm的规格尺寸为例，不可能毯面所有铺有发热丝的角落都有利用。事实上是有很大一部分发热丝的能量没有利用到，处于做无用功的状态，被白白浪费掉。如申请号为98231827，申请日为19981216，名称为“分体式节能电热毯”的一种中国专利公开的装置，其虽然将毯面分开几部分独立控制，但仍然没有避免边缘浪费能源的问题，而且其不能实现智能自动控温，需要手动调节，增加了使用的麻烦。

发明内容

为了克服普通电热毯浪费电能及现在某些虽能分块控制，但尚不能智能控制各片温度的电热毯的缺点，本实用新型提供一种用弹片式压力开关的智能节能电热毯。

本实用新型的技术方案是：一种用弹片式压力开关的智能节能电热毯包括毯面层、毯底层，发热丝，其特点是，在电热毯内部按矩阵排列置有多个簧片式压力开关，并使其与发热丝无交点，所述的多个担片式压力开关一端和5V的直流电源连接，另一端和单片机控制电路相连接，单片机控制电路输出和发热控制电路连接。

所述的弹片式压力开关包括上盖和底盘，底盘固定在电热毯底层上，相对于底盘的中心两侧彼此分割开固有两金属导电片，所述的两金属导电片接有导线，上盖和底盘由弹性的片状绝缘材料制成，在上盖的内层中心贴有一圆形金属导电片。

所述的单片机控制电路由单片机、时钟电路、复位电路连接而成。

所述的发热控制电路主要由双向可控硅控制开关及电热丝组成。

所述的发热丝按列排成多列矩阵，它们相对独立工作，并在所述的发热丝多列矩阵中自上而下在指定位置安置弹片式压力开关，并使其与发热丝无交点。

本实用新型的有益效果是：由于是通过身体的压力使置于电热毯内的弹片式压力开关闭合，并且各弹片式压力开关的状态组合通过单片机控制系统实现智能控温，所以能保证在满足使用者使用正常要求的前提下最大可能的节省电能。装置结构简单，可靠性高，智能化高。

附图说明

图1为用弹片式压力开关的智能节能电热毯；

图2为弹片式压力开关结构示意图；

图3为弹片式压力开关结构俯视图；

图4为弹片式压力开关在电热毯上布局示意图；

图5为单片机控制电路图；

图6为弹片式压力开关电路图；

图7为发热控制电路图；

图8为控制程序流程图。

本实用新型的基本原理：

本实用新型建立在以形变很小的倒钟型压力弹片触点作为压力开关的基础上工作。在电热毯的毯内部装有多个弹片式压力开关。该弹片式压力开关的结构包括上盖和底盘，底盘固定于电热毯底层。上盖从上垂直向下看形如向日葵，受到压力的情况下产生弹性变形。其韧性和弹性经实际测试可以满足当人体压在上面时与地盘上的几何中心接触。在上盖的内层几何中心贴有一圆形导电金属片，底盘的几何中心对应位置有隔开的两个半圆形金属导电片，其两侧连接有导线，当上盖内的金属导电片和底盘上的两金属导电片闭合相贴时，该电路导通。弹片开关高度共2mm，而且由于设计的外形为扁平钟型，所以不会对使用者带来任何不适感。其作用为传感开关量，各个弹片相对独立工作。当弹片受压时闭合，则该支控制电路闭合，送出5V高电平给单片机进行数据处理；当弹片受压力过小或不受压力时，弹片保持打开状态，则该支控制电路断开，送出低电平0V给CPU。根据多个弹片式压力开关的开闭状态组合，通过CPU进行智能判断处理：也即是指该装置的智能控温方法，即当有某些矩阵点闭合而有些没有闭合时，通过CPU的智能判断可以按照程序的要求驱动相应的发热丝工作。

具体实施方式

一种用弹片式压力开关的智能节能电热毯包括毯面层、毯底层，发热丝，其特点是，在电热毯内部按矩阵排列置有多个弹片式压力开关。所述的弹片式压力开关如图2、图3所示，它包括上盖1和底盘2，底盘2固定在毯底层上，相对于底盘2的中心两侧彼此分割开固有两金属导电片4，所述的两金属导电片4接有导线，上盖和底盘由弹性的片状绝缘材料制成，在上盖1的内层中心贴有一金属导电片3，在图3中，5为导线穿孔，6为缝线孔。本实例以单人毯80mm×150mm的规格为例，如图4所示，将其发热线按矩阵排布分成五列，它们相对独立工作。在第二，第三，第四列自上而下的相应位置装有所述六个弹片式压力开关，分别记为A，B，C，D，E，F，并使其与发热丝无交点。这六个弹片式压力开关的状态经电路采样后分别传输到单片机的P0.0-P0.5输入口，通过单片机控制系统判断后，将控制信号传送到P1.0-P1.4输出口，当输出P口为高电平信号时，驱动相应矩阵列发热电路发热，当输出P口为低电平时，该列发热电路断开。如图6所示，6个弹片式压力开关SA、SB、SC、SD、SE、SF一端和5V的VCC直流电源连接，另一端与单片机控制电路相连接并经相应的电阻RA、RB、RC、RD、RE和RF后接地，当S2向上闭合时，P0.6为低电平，此时电热毯进入自动智能控制状态，当S2向下闭合时，P0.6为高电平，此时电热毯进入全热的普通电热毯手动安全控制状态。当压力弹片SA断开时，P0.0为低电平，当SA闭合时P0.0变为高电平，其他压力弹片和SA的作用一样，同理相对应的P0口电平随着开关的闭开发生变化。通过单片机的智能判断，单片机控制电路输出和相应矩阵的发热控制电路连接；根据矩阵中弹片式压力开关的闭合的组合驱动发热丝工作。

所述的智能判断处理：是指该装置的智能温度控制方法，即当有某些矩阵点闭合而有些没有闭合时，通过单片机的智能判断可以按照软件程序的要求驱动相应的发热丝工作。以单人毯80mm×150mm的规格为例，具体描述如下：在自动功能状态下，当没有任何一个压力弹片受足够压力闭合，则CPU驱动所有发热片发热，这样可以兼容普通毯的功能和某些使用者的在睡觉前先预热床铺的习惯。通过定时控制单元定时4小时，当连续4小时CPU没有接收到来自任何一点闭合时输出的高电平，则所有发热线自动断电，保证安全和节能。自动功能的所有程序流程及毯面示意如图4和图8所示。通过实际统计测试，用概率分布的所有可能及实际使用过程中的各种可能情况，制定判断规则，最大程度满足使用者的各种睡觉姿势时的毯面相应片能够发热，不会对使用者带来不舒适感，在此基础上，尽最大可能的节能。另外，当使用者使用手动功能时，则定时器监控其工作，当连续工作十二小时，则发热电路自动关闭，极大程度上保证使用安全和节能。具体的程序流程由图8所示，1代表高电平，0代表低电平。ABCDEFG分别表示P0.0-P0.6的电平，程序流程图说明：

当G＝1，即P0.6为高电平时，程序转入手动智能安全状态控制子程序，12345区都发热并且定时器开始计时，当达到程序设定的12小时后，12345区全部关闭，起到安全和节能作用。

当G＝0，即P0.6为低电平时，程序转入自动控制节能状态，然后顺序判断A、B、C、D、E、F各电平的高低。判断A时，根据高低电平分为两个子程序，在各子程序中再判断B电平的高低，再次分为两个判断C电平的子程序，依次类推。例如当A＝1，B＝1，D＝1时，123区发热并且程序返回到判断A电平；当A＝0，B＝1，C＝0时，123区发热并且程序返回到判断A电平；当A＝1，B＝1，C＝0，D＝0，E＝0，F＝1时，345区发热并且程序返回到判断A电平；当ABCDEF全为低电平时，12345区全部发热，并且计时器开始工作，然后程序返回到判断A电平。当ABCDEF连续4小时都为低电平时，计时器产生中断脉冲，12345区全部关闭。起到智能安全节能作用。

由图1所示，本实用新型的控制系统由弹片式压力开关电路、单片机控制系统、发热控制电路、定时器控制单元、复位电路和时钟电路组成。由图5所示，单片机控制电路由时钟电路7、单片机8和复位电路9连接而成。时钟电路中XTAL为晶振产生器，微调电容C1、C2构成内部震荡，产生频率为12MHZ的时钟脉冲，由XTAL1，XTAL2引脚接入单片机，为单片机提供工作脉冲。单片机8为89C51，它是ROM型单片机，内涵4KB掩膜ROM，有很大的程序存储空间。采用40引脚双列直插式封装形式，P0.0-P0.7八个引脚作为数据输入输出口或者低八位地址输出口，P1.0-P1.7是八位双向输入输出口，P2.0-P2.7是高八位地址输出口，VCC接+5V直流电源，VSS接地。复位电路9提供了手动复位方式，摁下开关S1时，二极管D1发亮，电容C3通过电阻R1充电，此时，RST端出现高电平，当高电平持续20ms以上时，就可使单片机复位。

发热控制电路由图7所示。主要由双向可控硅控制开关及电热丝组成。当对应的控制P口为高电平时，可控硅导通，控制电热丝开始发热。

Claims

1.一种用弹片式压力开关的智能节能电热毯，包括毯面层、毯底层，发热丝，其特征在于，在电热毯内部按矩阵排列置有多个弹片式压力开关，并使其与发热丝无交点，所述的多个弹片式压力开关一端和5V的直流电源连接，另一端和单片机控制电路相连接，单片机控制电路输出和发热控制电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种用弹片式压力开关的智能节能电热毯，其特征在于，所述的弹片式压力开关包括上盖和底盘，底盘固定在毯底层上，相对于底盘的中心两侧彼此分割开固有两金属导电片，所述的两金属导电片接有导线，上盖和底盘由弹性的片状绝缘材料制成，在上盖的内层中心贴有一金属导电片。

3.根据权利要求1所述的一种用弹片式压力开关的智能节能电热毯，其特征在于，所述的单片机控制电路由单片机、时钟电路、复位电路连接而成。

4.根据权利要求1所述的一种用弹片式压力开关的智能节能电热毯，其特征在于，所述的发热控制电路主要由双向可控硅控制开关及电热丝组成。

5.根据权利要求1所述的一种用弹片式压力开关的智能节能电热毯，其特征在于，所述的发热丝按排成多列矩阵，它们相对独立工作，并在所述的发热丝按排成多列矩阵中自上而下的安置弹片式压力开关，并使其与发热丝无交点。