CN203241841U

CN203241841U - 一种集成控制型柔性电热器具

Info

Publication number: CN203241841U
Application number: CN 201320294444
Authority: CN
Inventors: 欧国勇; 李兴仁; 李正海; 何志辉
Original assignee: GUIZHOU CAIYANG ELECTRIC HEATING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GUIZHOU CAIYANG ELECTRIC HEATING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2023-05-27

Abstract

本实用新型公开了一种集成控制型柔性电热器具，包括具有电阻正温度系数的电热线和控温电路，所述控温电路包括可控硅，测温控制芯片，第一、第二、第四、第六、第七电阻，第一、第二电容，第一、第二、第三、第四、第五二极管和第一、第二可调电阻；该柔性电热器具的控温电路将时间控制和温度控制集成在测温控制芯片上，在其计时时间内，不管柔性电热器具是正常使用时，还是异常高温时，都能根据自身的温度进行加热或停止加热控制，控温电路结构简单，可靠性和安全性高。

Description

一种集成控制型柔性电热器具

技术领域

本实用新型属于电加热技术领域，具体涉及一种集成控制型柔性电热器具。

背景技术

随着人们生活水平的提高和人口老龄化的发展，柔性电热器具（比如电热毯、电热被、电热坐垫、电热带、柔性加热理疗器具等）的使用越来越普及。柔性电热器具中都设有控温电路，比如公开号为CN201759217公开的定时温控电热毯，其主要通过时基电路输出正、负脉冲，使电热毯一会儿加热、一会儿停止加热，以使电热毯维持在一个合适的温度范围内，防止电热毯因不断增温而导致起火事故；但是，这种控制方式中电热毯的加热时间和停止加热时间由时基电路决定，不能根据电热毯自身的温度进行加热时间的控制，在电热毯因折叠或起皱等情况造成局部温度较高而使用者不知道时，其不能起到自动切断电热毯加热的作用，安全性不高。公开号为CN202771282公开的电热毯间歇式温度控制器，其利用振荡电路将电热毯连续通电方式改变为间隔通电方式，使电热毯间断加热，其控制方法与CN201759217的控制方法相同，且都会存在上述不安全性。

为了避免电热毯、电热被这类大尺寸产品因折叠或起皱等情况造成局部温度过高而继续加热，目前一些电热毯采用双层螺旋线作为电热线与控温电路匹配，利用双层螺旋线中的发热丝发热，感温丝感受电热毯的温度以及可熔隔离介质层的熔程短特性，在局部温度异常时，可熔隔离介质层很快熔融，使感温丝与发热丝接触短路，进而关断电热毯加热，以避免出现安全事故，但是这种控温电路生产工艺复杂，生产成本较高；在进行安全保护时，由于可熔隔离介质层已经熔融，电热毯不能继续使用必须送生产单位维修，给用户带来不便时也会增加维修成本。

对于电热坐垫、电热带或柔性加热理疗器具等小尺寸产品，如果也采用双层螺旋线作为电热线与控温电路匹配，则显得成本较高；因此，现有的小尺寸产品一般用单层螺旋线作为电热线与限温技术或点控温技术匹配，但这些技术使得产品的舒适性不高，安全也不高，比如断丝打火，电子元件逐一开路和短路都可能引起不安全故障；同时柔性加热理疗器具如果没有加热时间限制，热敷时可能会出现皮肤低温灼伤等问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种集成控制型柔性电热器具，在其计时时间内，不管是正常使用时，还是异常高温时，都能根据自身的温度进行加热或停止加热控制，控温电路结构简单，可靠性和安全性高。

本实用新型所述的集成控制型柔性电热器具，包括具有电阻正温度系数的电热线和控温电路，所述控温电路包括可控硅，测温控制芯片，第一、第二、第四、第六、第七电阻，第一、第二电容，第一、第二、第三、第四、第五二极管和第一、第二可调电阻；所述第二电阻的一端接电源，另一端接测温控制芯片的计时信号端和第二电容的一端，第二电容的另一端接地，第一二极管的正极接电源，负极接第一电阻的一端，第一电阻的另一端接测温控制芯片的电源端和第一电容的正极，第一电容的负极接地，测温控制芯片的脉冲电流输出端接第一可调电阻的一端，第一可调电阻的另一端接第二可调电阻的一端，第二可调电阻的另一端接第二二极管的正极，第二二极管的负极接地，第一可调电阻的滑动臂接第四电阻的一端，第四电阻的另一端接测温控制芯片的第一比较端和第四二极管的正极，第四二极管的负极接电热线的一端，电热线的另一端接地，第二可调电阻的滑动臂接测温控制芯片的第二比较端，测温控制芯片的指示端和接地端都接地，输出端通过第六电阻接第三二极管的正极，第三二极管的负极通过第七电阻接第四二极管的负极，第五二极管并联在电热线的两端，且其正极接地，可控硅的阳极接电源，阴极接第五二极管的负极，控制极接第三二极管的负极。

进一步，为了指示测温控制芯片是否工作，所述测温控制芯片的指示端与地之间连接有发光二极管，该发光二极管的负极接地，正极接测温控制芯片的指示端。

进一步，为了使第二可调电阻的调节更方便，第一可调电阻与第二可调电阻之间连接有第三电阻，第二可调电阻与第二二极管之间连接有第五电阻。

进一步，所述电热线为单层螺旋线，其由位于中心的涤纶纤维、螺旋缠绕在涤纶纤维上的感温发热丝以及包覆在涤纶纤维和感温发热丝外的绝缘保护层构成，所述感温发热丝的一端接第四二极管的负极和可控硅的阴极，另一端接地（即单层螺旋线的感温发热丝连接在控温电路中，感温发热丝为具有电阻正温度系数的导体丝线，感温发热丝既感应柔性电热器具的温度，又用于柔性电热器具加热）。

进一步，所述电热线为双层螺旋线，其由位于中心的涤纶纤维、螺旋缠绕在涤纶纤维上的发热丝、包覆在涤纶纤维和发热丝外的可熔隔离介质层、螺旋缠绕在可熔隔离介质层外的感温丝以及包覆在可熔隔离介质层和感温丝外的绝缘保护层构成，所述感温丝的一端接第四二极管的负极，另一端通过第八电阻接地，所述发热丝的一端接可控硅的阴极，另一端接地（即双层螺旋线的感温丝和发热丝都连接在控温电路中，感温丝为具有电阻正温度系数的导体丝线，用于感应发热丝的温度；发热丝为电阻值固定的导体丝线，用于柔性电热器具加热）。

其控制原理如下：

电源经第一二极管整流、第一电阻降压、第一电容滤波后，为测温控制芯片提供工作电源（测温控制芯片内部集成有降压电路，将输入的电源再次转换为测温控制芯片的工作电压）；第二电阻和第二电容构成RC充放电电路，给测温控制芯片提供计时信号（即测温控制芯片的工作时间由RC充放电电路的充放电时间决定）；在测温控制芯片的计时时间内，发光二极管点亮，测温控制芯片输出脉冲电流，设定第一可调电阻、第二可调电阻、第四电阻的阻值，使在开始加热时测温控制芯片的第一比较端获得的电压（即电热线分得的电压）比第二比较端获得的电压低，测温控制芯片的输出端输出高电平，可控硅导通，电热线加热，柔性电热器具工作，随着加热的进行，由于电热线具有电阻正温度系数，电热线的阻值随着温度的增加而越来越大，测温控制芯片的第一比较端获得的电压越来越高，当电热线超过一定温度时，测温控制芯片的第一比较端获得的电压高于第二比较端获得的电压，则测温控制芯片的输出端输出低电平，可控硅截止，电热线停止加热，柔性电热器具停止工作；调节第二可调电阻的阻值，可以改变控温温度（即可控硅从导通变为截止时的电热线的温度）。在测温控制芯片的计时时间（也是柔性电热器具的计时时间）内，柔性电热器具正常使用时，其能根据自身的温度进行加热或停止加热控制，在柔性电热器具异常高温时，其能根据温度进行停止加热控制，直到温度恢复正常后，才继续进行加热，在可熔隔离介质层熔融或完全熔融之前使可控硅截止，柔性电热器具停止工作，在温度恢复正常后，柔性电热器具能继续使用，减小了维修成本；在测温控制芯片的计时时间到达时，测温控制芯片停止工作，柔性电热器具也停止工作。

本实用新型采用具有电阻正温度系数的电热线，配合采用测温控制芯片的控温电路，测温控制芯片利用RC充放电电路进行计时，在其计时时间内，电热线发热的温度被反馈给测温控制芯片，测温控制芯片根据该温度控制可控硅导通或关断，以使电热线加热或停止加热；测温控制芯片在其计时时间内，不管柔性电热器具是正常使用，还是异常高温工作，其都能根据电热线的温度进行加热或停止加热控制，可靠性和安全性高；控温电路将时间控制和温度控制集成在测温控制芯片上，与现有的控温电路中的开关电路相比，大大简化了自身功率和电路复杂度，电路结构简单，生产工艺简单，生产成本低；控温电路能和单层螺旋线或双层螺旋线有效匹配，不管柔性电热器具的尺寸大小，其舒适性都较高；控温电路具有加热温度设定（通过第一可调电阻、第二可调电阻、第四电阻的阻值设定，利用第二可调电阻调节），加热时间预先设定（通过第二电阻和第二电容形成的RC充放电电路预先设定），到时自动关机的功能，使用方便。

附图说明

图1为本实用新型中控温电路与单层螺旋线匹配的电路图。

图2为本实用新型中单层螺旋线的结构示意图。

图3为本实用新型中控温电路与双层螺旋线匹配的电路图。

图4为本实用新型中双层螺旋线的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如图1、图2所示的集成控制型柔性电热器具，包括柔性载体（图中未画出），具有电阻正温度系数的电热线1和控温电路；给该柔性电热器具供电的电源为220V，50HZ交流电；该电热线1为单层螺旋线，其由位于中心的涤纶纤维11、螺旋缠绕在涤纶纤维11上的感温发热丝RSH以及包覆在涤纶纤维11和感温发热丝RSH外的绝缘保护层12构成，感温发热丝RSH为具有电阻正温度系数的导体丝线，其既感应柔性电热器具的温度，又用于柔性电热器具加热；控温电路包括可控硅SCR，测温控制芯片IC1，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7，第一电容C1、第二电容C2，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5，第一可调电阻RW1、第二可调电阻RW2和发光二极管LED；第二电阻R2的一端通过开关K1-2和保险丝F1接电源的火线端，另一端接测温控制芯片IC1的计时信号端5脚和第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接地，第一二极管D1的正极通过开关K1-2和保险丝F1接电源的火线端，负极接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端接测温控制芯片IC1的电源端7脚和第一电容C1的正极，第一电容C1的负极接地并通过开关K1-2接电源的零线端，测温控制芯片IC1的脉冲电流输出端6脚接第一可调电阻RW1的一端，第一可调电阻RW1的另一端接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端接第二可调电阻RW2的一端，第二可调电阻RW2的另一端接接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极接地，第一可调电阻RW1的滑动臂接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端接测温控制芯片IC1的第一比较端1脚和第四二极管D4的正极，第四二极管D4的负极接感温发热丝RSH的一端，感温发热丝RSH的另一端接地，第二可调电阻RW2的滑动臂接测温控制芯片IC1的第二比较端8脚，测温控制芯片IC1的指示端2脚接发光二极管LED的正极，发光二极管LED的负极接地，测温控制芯片IC1的接地端3脚接地，输出端4脚通过第六电阻R6接第三二极管D3的正极，第三二极管D3的负极通过第七电阻R7接第四二极管D4的负极，第五二极管D5并联在感温发热丝RSH的两端，且其正极接地，负极接第四二极管D4的负极，可控硅SCR的阳极接通过开关K1-2和保险丝F1接电源的火线端，可控硅SCR的阴极接第五二极管D5的负极和第四二极管D4的负极，可控硅SCR的控制极接第三二极管D3的负极。

其工作原理如下：220V，50HZ交流电经第一二极管D1整流、第一电阻R1降压、第一电容C1滤波后，为测温控制芯片IC1提供工作电源（测温控制芯片IC1内部集成有相应的降压电路，将输入的电源再次转换为测温控制芯片IC1的工作电压）；第二电阻R2和第二电容C2构成RC充放电电路，给测温控制芯片IC1提供计时信号（即测温控制芯片IC1的工作时间由RC充放电电路的充放电时间决定）；在测温控制芯片IC1的计时时间内，发光二极管LED点亮，测温控制芯片IC1的脉冲电流输出端6脚输出脉冲电流，设定第一可调电阻RW1、第三电阻R3、第二可调电阻RW2、第五电阻R5和第四电阻R4的阻值，使在开始加热时测温控制芯片IC1的第一比较端1脚获得的电压（即感温发热丝RSH分得的电压）比第二比较端8脚获得的电压低，测温控制芯片IC1的输出端4脚输出高电平，可控硅SCR导通，感温发热丝RSH加热，柔性电热器具工作，随着加热的进行，由于感温发热丝RSH具有电阻正温度系数，感温发热丝RSH的阻值随着温度的增加而越来越大，测温控制芯片IC1的第一比较端1脚获得的电压越来越高，当感温发热丝RSH超过一定温度时，测温控制芯片IC1的第一比较端1脚获得的电压高于第二比较端8脚获得的电压，则测温控制芯片IC1的输出端4脚输出低电平，可控硅SCR截止，感温发热丝RSH停止加热，柔性电热器具停止工作；调节第二可调电阻RW2的阻值，可以改变控温温度。在测温控制芯片IC1的计时时间内，柔性电热器具正常使用时，测温控制芯片IC1能根据感温发热丝RSH的温度进行加热或停止加热控制，在柔性电热器具异常高温时，测温控制芯片IC1能根据感温发热丝RSH的温度进行停止加热控制，直到其温度恢复正常后，才继续进行加热；在测温控制芯片IC1的计时时间到达时，测温控制芯片IC1停止工作，柔性电热器具也停止工作，如果要继续工作，则需要先断开开关K1-2后，再接通开关K1-2，柔性电热器具按照上述工作过程重新工作。

实施例2：如图3、图4所示的集成控制型柔性电热器具，包括柔性载体（图中未画出），具有电阻正温度系数的电热线1和控温电路；给该柔性电热器具供电的电源为220V，50HZ交流电；该电热线1为双层螺旋线，其由位于中心的涤纶纤维11、螺旋缠绕在涤纶纤维11上的发热丝RH、包覆在涤纶纤维11和发热丝RH外的可熔隔离介质层13、螺旋缠绕在可熔隔离介质层13外的感温丝RS以及包覆在可熔隔离介质层13和感温丝RS外的绝缘保护层12构成，感温丝RS为具有电阻正温度系数的导体丝线，用于感应发热丝RH的温度,发热丝RH为电阻值固定的导体丝线，用于柔性电热器具加热；控温电路包括可控硅SCR，测温控制芯片IC1，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7，第一电容C1、第二电容C2，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5，第一可调电阻RW1、第二可调电阻RW2和发光二极管LED；第二电阻R2的一端通过开关K1-2和保险丝F1接电源的火线端，另一端接测温控制芯片IC1的计时信号端5脚和第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接地，第一二极管D1的正极通过开关K1-2和保险丝F1接电源的火线端，负极接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端接测温控制芯片IC1的电源端7脚和第一电容C1的正极，第一电容C1的负极接地并通过开关K1-2接电源的零线端，测温控制芯片IC1的脉冲电流输出端6脚接第一可调电阻RW1的一端，第一可调电阻RW1的另一端接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端接第二可调电阻RW2的一端，第二可调电阻RW2的另一端接接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极接地，第一可调电阻RW1的滑动臂接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端接测温控制芯片IC1的第一比较端1脚和第四二极管D4的正极，第四二极管D4的负极接感温丝RS的一端，感温丝RS的另一端通过第八电阻R8接地，第二可调电阻RW2的滑动臂接测温控制芯片IC1的第二比较端8脚，测温控制芯片IC1的指示端2脚接发光二极管LED的正极，发光二极管LED的负极接地，测温控制芯片IC1的接地端3脚接地，输出端4脚通过第六电阻R6接第三二极管D3的正极，第三二极管D3的负极通过第七电阻R7接第四二极管D4的负极，可控硅SCR的阳极接通过开关K1-2和保险丝F1接电源的火线端，可控硅SCR的控制极接第三二极管D3的负极，可控硅SCR的阴极接发热丝RH的一端，发热丝RH的另一端接地，第五二极管D5并联在发热丝RH的两端，且其正极接地，负极接可控硅SCR的阴极。

其工作原理如下：220V，50HZ交流电经第一二极管D1整流、第一电阻R1降压、第一电容C1滤波后，为测温控制芯片IC1提供工作电源（测温控制芯片IC1内部集成有相应的降压电路，将输入的电源再次转换为测温控制芯片IC1的工作电压）；第二电阻R2和第二电容C2构成RC充放电电路，给测温控制芯片IC1提供计时信号（即测温控制芯片IC1的工作时间由RC充放电电路的充放电时间决定）；在测温控制芯片IC1的计时时间内，发光二极管LED点亮，测温控制芯片IC1的脉冲电流输出端6脚输出脉冲电流，设定第一可调电阻RW1、第三电阻R3、第二可调电阻RW2、第五电阻R5和第四电阻R4的阻值，使在开始加热时测温控制芯片IC1的第一比较端1脚获得的电压（即感温丝RS分得的电压）比第二比较端8脚获得的电压低，测温控制芯片IC1的输出端4脚输出高电平，可控硅SCR导通，发热丝RH加热，柔性电热器具工作，随着加热的进行，由于感温丝RS具有电阻正温度系数，感温丝RS的阻值随着感应的发热丝RH的温度的增加而越来越大，测温控制芯片IC1的第一比较端1脚获得的电压越来越高，当发热丝RH超过一定温度（即感温丝RS的阻值超过一定值时），测温控制芯片IC1的第一比较端1脚获得的电压高于第二比较端8脚获得的电压，则测温控制芯片IC1的输出端4脚输出低电平，可控硅SCR截止，发热丝RH停止加热，柔性电热器具停止工作；调节第二可调电阻RW2的阻值，可以改变控温温度。在测温控制芯片IC1的计时时间内，柔性电热器具正常使用时，测温控制芯片IC1能根据感温丝RS感应到的发热丝RH的温度进行加热或停止加热控制，在柔性电热器具异常高温时，测温控制芯片IC1能根据感温丝RS感应到的发热丝RH的温度进行停止加热控制，直到其温度恢复正常后，才继续进行加热；在测温控制芯片IC1的计时时间到达时，测温控制芯片IC1停止工作，柔性电热器具也停止工作，如果要继续工作，则需要先断开开关K1-2后，再接通开关K1-2，柔性电热器具按照上述工作过程重新工作。

在上述两个实施例中所用到的电源还可以是240V，60Hz的交流电或者 24V直流电。

Claims

1.一种集成控制型柔性电热器具，其特征是：包括具有电阻正温度系数的电热线（1）和控温电路，所述控温电路包括可控硅（SCR），测温控制芯片（IC1），第一、第二、第四、第六、第七电阻（R1、R2、R4、R6、R7），第一、第二电容（C1、C2），第一、第二、第三、第四、第五二极管（D1、D2、D3、D4、D5）和第一、第二可调电阻（RW1、RW2）；

所述第二电阻（R2）的一端接电源，另一端接测温控制芯片（IC1）的计时信号端和第二电容（C2）的一端，第二电容（C2）的另一端接地，第一二极管（D1）的正极接电源，负极接第一电阻（R1）的一端，第一电阻（R1）的另一端接测温控制芯片（IC1）的电源端和第一电容（C1）的正极，第一电容（C1）的负极接地，测温控制芯片（IC1）的脉冲电流输出端接第一可调电阻（RW1）的一端，第一可调电阻（RW1）的另一端接第二可调电阻（RW2）的一端，第二可调电阻（RW2）的另一端接第二二极管（D2）的正极，第二二极管（D2）的负极接地，第一可调电阻（RW1）的滑动臂接第四电阻（R4）的一端，第四电阻（R4）的另一端接测温控制芯片（IC1）的第一比较端和第四二极管（D4）的正极，第四二极管（D4）的负极接电热线（1）的一端，电热线（1）的另一端接地，第二可调电阻（RW2）的滑动臂接测温控制芯片（IC1）的第二比较端，测温控制芯片（IC1）的指示端和接地端都接地，输出端通过第六电阻（R6）接第三二极管（D3）的正极，第三二极管（D3）的负极通过第七电阻（R7）接第四二极管（D4）的负极，第五二极管（D5）并联在电热线（1）的两端，且其正极接地，可控硅（SCR）的阳极接电源，阴极接第五二极管（D5）的负极，控制极接第三二极管（D3）的负极。

2.根据权利要求1所述的集成控制型柔性电热器具，其特征是：所述测温控制芯片（IC1）的指示端与地之间连接有发光二极管（LED），该发光二极管（LED）的负极接地，正极接测温控制芯片（IC1）的指示端。

3.根据权利要求1所述的集成控制型柔性电热器具，其特征是：第一可调电阻（RW1）与第二可调电阻（RW2）之间连接有第三电阻（R3），第二可调电阻（RW2）与第二二极管（D2）之间连接有第五电阻（R5）。

4.根据权利要求1或2或3所述的集成控制型柔性电热器具，其特征是：所述电热线（1）为单层螺旋线，其由位于中心的涤纶纤维（11）、螺旋缠绕在涤纶纤维上的感温发热丝（RSH）以及包覆在涤纶纤维和感温发热丝外的绝缘保护层（12）构成，所述感温发热丝（RSH）的一端接第四二极管（D4）的负极和可控硅（SCR）的阴极，另一端接地。

5.根据权利要求1或2或3所述的集成控制型柔性电热器具，其特征是：所述电热线（1）为双层螺旋线，其由位于中心的涤纶纤维（11）、螺旋缠绕在涤纶纤维上的发热丝（RH）、包覆在涤纶纤维和发热丝外的可熔隔离介质层（13）、螺旋缠绕在可熔隔离介质层外的感温丝（RS）以及包覆在可熔隔离介质层和感温丝外的绝缘保护层（12）构成，所述感温丝（RS）的一端接第四二极管（D4）的负极，另一端通过第八电阻（R8）接地，所述发热丝（RH）的一端接可控硅（SCR）的阴极，另一端接地。