CN208462063U - 一种加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种加热装置，包括加热元件、功率调节电路和控制单元，所述功率调节电路分别与所述加热元件和所述控制单元连接，所述加热元件包括若干个加热器，所述若干个加热器串并联连接形成加热器网络；所述功率调节电路包括若干个控制开关，所述若干个控制开关受控于所述控制单元，根据所述控制单元的输出信号改变所述加热器网络的串并联结构，以调节所述加热元件的加热功率。本实用新型实施例通过改变加热装置的加热功率，能够有效地解决加热过灵敏或迟钝的问题。

Description

一种加热装置

技术领域

本实用新型实施例涉及家用电器领域，特别是涉及一种加热装置。

背景技术

目前市场上的烤箱大部分是采用固定功率的加热元件，通过调节加热元件的通断时间来控制加热过程。但在某个时间点上加热元件的加热功率只有100％和零功率两种形式，例如，若需在一段时间内保持60％的实际功率，则控制60％的时间为100％全功率，控制40％的时间零功率，并且在该时间段内需在100％全功率和零功率间频繁切换以保证温度持续上升或稳定在某一范围。

由于加热元件的加热功率是固定的，在加热控制过程，加热功率过大会导致加热过灵敏，而加热功率过小又会导致加热迟钝，同时又由于继电器开关频率的局限性，不能通过无限地增加继电器开断的频率来解决加热过灵敏或迟钝的问题，因此，固定的加热功率下容易出现温度控制过程中温度波动超出范围的情况。

实用新型内容

本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种加热装置，通过改变加热装置的加热功率，能够有效地解决加热过灵敏或迟钝的问题。

本实用新型实施例采用的一个技术方案是：

一种加热装置，包括加热元件、功率调节电路和控制单元，所述功率调节电路分别与所述加热元件和所述控制单元连接，

所述加热元件包括若干个加热器，所述若干个加热器串并联连接形成加热器网络；

所述功率调节电路包括若干个控制开关，所述若干个控制开关受控于所述控制单元，根据所述控制单元的输出信号改变所述加热器网络的串并联结构，以调节所述加热元件的加热功率。

可选的，所述加热元件包括第一加热器、第二加热器和第三加热器，所述第一加热器和所述第二加热器的一端均接地，所述第三加热器并联连接在第一节点和第二节点之间；

所述功率调节电路包括第一继电器、第二继电器和继电器驱动电路，所述第一继电器与所述第一加热器在所述第一节点上串联连接，所述第二继电器与所述第二加热器在所述第二节点上串联连接，所述第一继电器和所述第二继电器均与所述继电器驱动电路连接，所述继电器驱动电路用于根据所述控制单元的输出信号驱动所述第一继电器和所述第二继电器，以改变所述加热器网络的串并联结构。

可选的，所述继电器驱动电路包括驱动芯片UNL2003，所述UNL2003上还连接有电容C1。

可选的，所述继电器驱动电路包括第一继电器驱动电路和第二继电器驱动电路，其中，所述第一继电器驱动电路包括第一二极管、第一三极管以及第一电阻，所述第二继电器驱动电路包括第二二极管、第二三极管以及第二电阻；

所述第一二极管与所述第一继电器反向并联，所述第一继电器的正极接电源，所述第一继电器的负极接所述第一三极管的集电极，所述第一三极管的发射极与所述第一电阻的一端接地，所述第一三极管的基极接所述第一电阻的另一端以及接所述控制单元的一个I/O端口；

所述第二二极管与所述第二继电器反向并联，所述第二继电器的正极接电源，所述第二继电器的负极接所述第二三极管的集电极，所述第二三极管的发射极与所述第二电阻的一端接地，所述第二三极管的基极接所述第二电阻的另一端以及接所述控制单元的一个I/O端口。

可选的，所述继电器驱动电路根据所述控制单元输出的高电平信号驱动所述第一继电器和所述第二继电器吸合。

可选的，第一继电器接入的电源和所述第二继电器接入的电源可以相同，也可以不相同。

可选的，所述第一加热器、所述第二加热器和所述第三加热器安装于所述加热装置的同一个加热区域中。

可选的，所述控制单元包括存储器，所述存储器预存有加热功率与所述若干个控制开关以及所述若干个控制开关的通断时间比和通断频率的对应关系。

可选的，所述加热装置还包括：

温度检测单元，所述温度检测单元与所述控制单元连接，用于检测目标点的温度。

可选的，所述加热装置还包括：

计时单元，所述计时单元与所述控制单元连接，用于当所述目标点的温度达到预设温度后开始计时。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例的加热装置包括加热元件、功率调节电路和控制单元，功率调节电路分别与加热元件和控制单元连接，其中，加热元件包括若干个加热器，若干个加热器串并联连接形成加热器网络，功率调节电路包括若干个控制开关，若干个控制开关受控于所述控制单元，根据所述控制单元的输出信号改变所述加热器网络的串并联结构，即改变加热元件的内阻，以调节加热元件的加热功率，能够有效地解决加热过灵敏或迟钝的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例的加热装置的功能结构图；

图2是本实用新型实施例的加热装置的电气原理图；

图3是本实用新型另一实施例的加热装置的电气原理图；

图4是本实用新型再一实施例的加热装置的电气原理图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供一种加热装置，如图1所示，加热装置包括加热元件10、功率调节电路20和控制单元30，功率调节电路20分别与加热元件10和控制单元30连接，其中，加热元件10包括若干个加热器，若干个加热器串并联连接形成加热器网络，功率调节电路20包括若干个控制开关，若干个控制开关受控于控制单元30，根据控制单元30的输出信号改变加热器网络的串并联结构，以调节加热元件10的加热功率。

由P＝U²/R可知，加热功率与电源电压和负载的内阻有关，当电源电压一定，加热功率由加热元件10的内阻决定。因此，通过控制单元30向若干个控制开关输出相应的控制信号，控制不同控制开关的通断，可改变加热器网络的串并联结构，即改变加热元件10的内阻，以调节加热元件10的加热功率。

作为优选地方案，控制单元30包括存储器，存储器预存有加热功率与若干个控制开关以及若干个控制开关的通断时间比和通断频率的对应关系。本领域技术人员可以理解，实际功率是由处于工作状态的控制开关的通断时间比和通断频率决定，不同的实际功率对应不同的控制开关、通断时间比和/或通断频率，通过上述对应关系，在加热功率相同的情况下，控制单元30可控制加热装置输出不同的实际功率。

在一实施例中，加热装置还包括：温度检测单元40，温度检测单元40与控制单元30连接，用于检测目标点的温度。在实际应用中，加热装置通常包括加热过程和保温过程，而这两个过程的加热功率需不一样，当温度检测单元40检测到目标点的温度达到预设温度后，控制单元30向若干个控制开关输出相应的控制信号，以减小加热元件10的加热功率。

可选地，加热装置还包括：计时单元50，计时单元50与控制单元30连接，用于当目标点的温度达到预设温度后开始计时。

在一实施例中，加热元件10包括第一加热器、第二加热器和第三加热器，第一加热器和第二加热器的一端均接地，第三加热器并联连接在第一节点和第二节点之间，功率调节电路20包括第一继电器、第二继电器和继电器驱动电路，第一继电器与第一加热器在第一节点上串联连接，第二继电器与第二加热器在第二节点上串联连接，第一继电器和第二继电器均与继电器驱动电路连接，继电器驱动电路用于根据控制单元30的输出信号驱动第一继电器和第二继电器，以调节加热元件10的加热功率和/或实际功率。

请参阅图2，图2为本实用新型一实施例的加热装置的控制电路图，功率调节电路包括第一继电器RY1、第二继电器RY2和驱动芯片UNL2003，在该实施例中，继电器驱动电路的功能由驱动芯片UNL2003实现。驱动芯片UNL2003的各信号输入端与控制单元MCU的I/O端口一一对应连接，驱动芯片UNL2003上还连接有电容C1，其作用是防止电路受到强干扰时出现误动作。

第一继电器RY1的1脚(常闭触点)与第一加热器R1在第一节点上串联连接，第一继电器RY1的2脚(常开触点)接电源L1，第一继电器RY1的3脚接驱动芯片UNL2003的一个信号输出端，第一继电器RY1的4脚接低压+12V直流电。

类似地，第二继电器RY2的2脚(常开触点)与第二加热器R2在第二节点上串联连接，第二继电器RY2的1脚(常闭触点)接电源L2，第二继电器RY2的3脚接驱动芯片UNL2003的另一个信号输出端，第二继电器RY2的4脚接低压+12V直流电。

当控制单元MCU需控制第一继电器RY1和/或第二继电器RY2时，控制单元MCU相应的I/O端口向驱动芯片UNL2003输出控制信号，通过驱动芯片UNL2003控制第一继电器RY1和/或第二继电器RY2。示例性地，当控制单元MCU需控制第一继电器RY1吸合时，控制单元MCU相应的I/O端口向驱动芯片UNL2003输出高电平信号，以驱动第一继电器RY1吸合；当控制单元MCU需控制第一继电器RY1断开时，控制单元MCU相应的I/O端口向驱动芯片UNL2003输出低电平信号，以驱动第一继电器RY1断开。

请参阅图3，图3为本实用新型另一实施例的加热装置的控制电路图，功率调节电路包括第一继电器RY1、第二继电器RY2、第一继电器驱动电路和第二继电器驱动电路，继电器驱动电路包括第一继电器驱动电路和第二继电器驱动电路，其中，第一继电器驱动电路包括第一二极管D1、第一三极管Q1以及第一电阻R4，第二继电器驱动电路包括第二二极管D2、第二三极管Q2以及第二电阻R5。

具体地，第一继电器RY1的1脚(常闭触点)与第一加热器R1在第一节点上串联连接，第一继电器RY1的2脚(常开触点)接电源L1，第一继电器RY1的3脚接第一三极管Q1的集电极和第一二极管D1的正极，第一继电器RY1的4脚和第一二极管D1的负极接低压+12V直流电，第一三极管Q1的发射极与第一电阻R4的一端接地，第一三极管Q1的基极接第一电阻R4的另一端以及接控制单元MCU的一个I/O端口。

类似地，第二继电器RY2的2脚(常开触点)与第二加热器R2在第二节点上串联连接，第二继电器RY2的1脚(常闭触点)接电源L2，第二继电器RY2的3脚接第二三极管Q2的集电极和第二二极管D2的正极，第二继电器RY2的4脚和第二二极管D2的负极接低压+12V直流电，第二三极管Q2的发射极与第二电阻R5的一端接地，第二三极管Q2的基极接第二电阻R5的另一端以及接控制单元MCU的另一个I/O端口。

当控制单元MCU需控制第一继电器RY1和/或第二继电器RY2时，控制单元MCU相应的I/O端口输出高电平信号或低电平信号。示例性地，当控制单元MCU需控制第一继电器RY1吸合时，控制单元MCU相应的I/O端口输出高电平信号，控制第一三极管Q1饱和导通，以驱动第一继电器RY1吸合；当控制单元MCU需控制第一继电器RY1断开时，控制单元MCU相应的I/O端口输出低电平信号，控制第一三极管Q1截止，以驱动第一继电器RY1断开。

在上述实施例的加热装置中，第一加热器R1、第二加热器R2或第三加热器R3可以是加热管，也可以是加热膜或加热丝；第一加热器R1、第二加热器R2和第三加热器R3可以安装于加热装置的同一个加热区域中，也可以安装于加热装置的不同加热区域中。

具体实施时，第一继电器RY1的2脚接入的电源L1与第二继电器RY2的1脚接入的电源L2可以相同，也可以不相同，如，采用的电源可以是220V单相交流电，也可以是三相380V交流电。

当加热装置开启，因P＝U²/R，根据电源L1和电源L2的电压值，可预先设置好第一加热器R1、第二加热器R2和第三加热器R3的阻值，以使第一继电器RY1和第二继电器RY2的工作状态不一样时，加热装置的加热功率不一样。

假设，当第一继电器RY1吸合、第二继电器RY2断开时，加热装置的加热功率为P1；当第一继电器RY1断开、第二继电器RY2吸合时，加热装置的加热功率为P2；当第一继电器RY1吸合、第二继电器RY2吸合时，加热装置的加热功率为P3，则有P1≠P2≠P3。

需要说明的是，本实施例提供的加热元件10包括第一加热器、第二加热器和第三加热器，功率调节电路20包括第一继电器和第二继电器均是示例性地。在其他实施例中，加热元件10可以包括三个以上的加热器，功率调节电路20可以包括多个继电器，如图4所示，加热元件10包括五个加热器，功率调节电路20包括三个继电器，控制单元30可通过控制三个继电器的工作状态来调节加热元件10的加热功率。

本实用新型实施例的加热装置包括加热元件10、功率调节电路20和控制单元30，功率调节电路20分别与加热元件10和控制单元30连接，其中，加热元件10包括若干个加热器，若干个加热器串并联连接形成加热器网络，功率调节电路20包括若干个控制开关，若干个控制开关受控于控制单元30，根据控制单元30的输出信号改变加热器网络的串并联结构，即改变加热元件10的内阻，以调节加热元件10的加热功率，能够有效地解决加热过灵敏或迟钝的问题。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种加热装置，包括加热元件、功率调节电路和控制单元，所述功率调节电路分别与所述加热元件和所述控制单元连接，其特征在于，

所述加热元件包括若干个加热器，所述若干个加热器串并联连接形成加热器网络；

所述功率调节电路包括若干个控制开关，所述若干个控制开关受控于所述控制单元，根据所述控制单元的输出信号改变所述加热器网络的串并联结构，以调节所述加热元件的加热功率。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，

所述加热元件包括第一加热器、第二加热器和第三加热器，所述第一加热器和所述第二加热器的一端均接地，所述第三加热器并联连接在第一节点和第二节点之间；

所述功率调节电路包括第一继电器、第二继电器和继电器驱动电路，所述第一继电器与所述第一加热器在所述第一节点上串联连接，所述第二继电器与所述第二加热器在所述第二节点上串联连接，所述第一继电器和所述第二继电器均与所述继电器驱动电路连接，所述继电器驱动电路用于根据所述控制单元的输出信号驱动所述第一继电器和所述第二继电器，以改变所述加热器网络的串并联结构。

3.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，

所述继电器驱动电路包括驱动芯片UNL2003，所述UNL2003上还连接有电容C1。

4.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，

所述继电器驱动电路包括第一继电器驱动电路和第二继电器驱动电路，其中，所述第一继电器驱动电路包括第一二极管、第一三极管以及第一电阻，所述第二继电器驱动电路包括第二二极管、第二三极管以及第二电阻；

所述第一二极管与所述第一继电器反向并联，所述第一继电器的正极接电源，所述第一继电器的负极接所述第一三极管的集电极，所述第一三极管的发射极与所述第一电阻的一端接地，所述第一三极管的基极接所述第一电阻的另一端以及接所述控制单元的一个I/O端口；

所述第二二极管与所述第二继电器反向并联，所述第二继电器的正极接电源，所述第二继电器的负极接所述第二三极管的集电极，所述第二三极管的发射极与所述第二电阻的一端接地，所述第二三极管的基极接所述第二电阻的另一端以及接所述控制单元的一个I/O端口。

5.根据权利要求3或4所述的加热装置，其特征在于，

所述继电器驱动电路根据所述控制单元输出的高电平信号驱动所述第一继电器和所述第二继电器吸合。

6.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，

第一继电器接入的电源和所述第二继电器接入的电源可以相同，也可以不相同。

7.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，

所述第一加热器、所述第二加热器和所述第三加热器安装于所述加热装置的同一个加热区域中。

8.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，

所述控制单元包括存储器，所述存储器预存有加热功率与所述若干个控制开关以及所述若干个控制开关的通断时间比和通断频率的对应关系。

9.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括：

温度检测单元，所述温度检测单元与所述控制单元连接，用于检测目标点的温度。

10.根据权利要求9所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括：

计时单元，所述计时单元与所述控制单元连接，用于当所述目标点的温度达到预设温度后开始计时。