CN208506611U - 电热垫温度控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电热垫温度控制装置，属于电热控制技术领域。该装置包括为电热垫内的加热线供电的电源、用于测量电热垫实时温度的第一温度传感器、第一温控处理器和温度保险丝，电源与加热线之间设有第一电子开关和第二电子开关，第一电子开关与第二电子开关之间形成与门，第一温控处理器用于根据电热垫实时温度与设定的恒定温度值比较以控制第一电子开关的导通和关断；还包括第二温控处理器，第二温控处理器用于输出占空比可调的脉冲信号控制第二电子开关的导通和关断。采用该装置即使现有电热垫的温度传感器和温度保险丝失效，也可以控制电热垫的温度维持在安全最高温度始终不超过；从而彻底保证电热垫不失火。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电热垫（或毯）的温度控制装置，属于电热控制技术领域。
背景技术
电热取暖或理疗用的垫或毯在人们的日常生活中已普遍使用。这种电取暖睡垫一般都是恒温控温型，控制恒定温度值设定在25℃~50℃之间。在这个温度范围内利用安装在垫或毯中的温度传感器对加热温度实时采样，采样值与设定的温度值进行比较实现温度自动调节，以达到恒温目的。这种温度控制是目前普遍使用的方式，在垫或毯中一般安装一只点采样NTC温度传感器和一只一次性限温温度保险丝。一次性温度保险丝用于一旦NTC失效限定温度不超过规定的上限温度值，以起到限温保护作用。然而一个一次性温度保险丝只能采到一个点的温度，不能反映整个垫子的温度，因此可靠性大打折扣，如果在垫子中安装好多点的一次性温度保险丝当然可靠性有所提高，但制作成本高以及内部走线变得复杂，工艺上实现起来比较困难。当NTC温度传感器和/或一次性温度保险丝失效或没有设置时，电热垫或毯必然会造成失火。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是，在现有电热垫或毯的温度传感器和保险丝失效时，确保电热垫或毯使用时不失火。
为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是：一种电热垫温度控制装置，包括为所述电热垫内的加热线供电的电源、用于测量所述电热垫实时温度的第一温度传感器和第一温控处理器，所述电源与所述加热线之间设有第一电子开关和第二电子开关，所述第一电子开关与第二电子开关之间形成与门，所述第一温控处理器用于根据所述电热垫实时温度与设定的恒定温度值比较以控制所述第一电子开关的导通和关断；还包括第二温控处理器，所述第二温控处理器用于输出占空比可调的脉冲信号控制所述第二电子开关的导通和关断。
使用上述技术方案的装置时的状态有：
当所述电热垫实时温度小于所述恒定温度值时，所述第一温控处理器控制所述第一电子开关持续导通，所述第二温控处理器先以100%第一占空比的脉冲信号控制所述第二电子开关持续导通一固定时间，所述加热线先以所述第一占空比按照所述固定时间进行持续加电；所述固定时间结束时，所述第二温控处理器再以小于100%第二占空比的脉冲信号控制所述第二电子开关交替导通和关断，所述加热线再以所述第二占空比进行脉冲加电；当所述电热垫实时温度大于等于所述恒定温度值时，所述第一温控处理器控制所述第一电子开关关断，所述第二电子开关继续所述交替导通和关断；当所述第一温度传感器和/或温度保险丝失效且所述第一电子开关持续导通时，所述加热线以所述第二占空比进行脉冲加电。
进一步的,所述第二占空比是通过以多种占空比的所述脉冲信号对所述加热线进行脉冲加电获得的所述电热垫达到安全最高温度时所对应脉冲信号的占空比，并预设于所述第二温控处理器内；所述安全最高温度值根据人工经验选定。
本实用新型采用上述技术方案的有益效果是：由于特别设置了第二温控处理器，并通过第二温控处理器输出占空比可调脉冲信号控制第二电子开关交替通断来对电热垫的加热线进行具有特定占空比的脉冲加电，该特定占空比是预先通过实验获得电热垫在脉冲加电下达到较为安全的最高温度时的脉冲信号的占空比（即第二占空比）；因此使电热垫在按照现有恒定温度控制线性加电而发热以外，又增加了按照可调的特定占空比脉冲信号控制下的间断性脉冲加电形成的发热，这样即使现有的温度传感器和保险丝失效，也可以控制电热垫的温度上升到一个较为安全的最高温度后一直维持该最高温度始终不超过(该最高温度是否安全可以根据经验人为确定)；从而彻底保证电热垫绝不会因为像现有电热垫那样仅有线性持续加电下温度上升过高而形成失火。
上述技术方案的完善一是：所述第二占空比的范围是20%-60%，所述安全最高温度值的范围是40-80℃，所述第二占空比与所述安全最高温度值的对应关系选择是：当所述安全最高温度值是40℃时所述第二占空比选择为20%，当所述安全最高温度值是44℃时所述第二占空比选择为25%，当所述安全最高温度值是55℃时所述第二占空比选择为50%，当所述安全最高温度值是80℃时所述第二占空比选择为60%。
上述技术方案的完善二是：所述恒定温度值的范围是25-50℃，所述固定时间的范围是60-600秒。
上述技术方案的完善三是：所述第一电子开关与第二电子开关的输入端均通过光耦分别与所述第一温控处理器和第二温控处理器连接，所述第一电子开关与第二电子开关的输出端接入整流器，所述整流器的输出端连接所述加热线。
上述技术方案的完善四是：所述电源与所述加热线之间还设有负电位发生单元，所述负电位发生单元的输入端连接所述电源的输出端，所述负电位发生单元的输出端经倍压后连接设于所述电热垫内的负电位线。
上述技术方案的完善五是：还包括用于测量环境实时温度的第二温度传感器,所述第二温控处理器预设有环境温度限值，当所述环境实时温度大于等于所述环境温度限值时，所述第二温控处理器控制所述第二电子开关关断。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的电热垫温度控制装置作进一步说明。
图1是实施例一电热垫温度控制装置的电路原理图；
图2是实施例二电热垫温度控制装置的电路原理图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的电热垫温度控制装置，如图1所示，包括为电热垫内的加热线（或丝）供电的电源，用于测量电热垫实时温度的第一温度传感器Res Thermal-1和第一温控处理器MCU1，电热垫具有一次性温度熔断保险丝F5。电源由市电220V接入控制装置后经变压整流形成供电输出。电源与加热线之间设有第一电子开关BTA08-1和第二电子开关BTA08-2，第一电子开关BTA08-1与第二电子开关BTA08-2之间形成与门（串联在电源与加热丝之间）。第一温控处理器MCU1用于根据电热垫实时温度与设定温度值比较控制第一电子开关BTA08-1的导通和关断。第一电子开关BTA08-1的输入端通过光耦TRIAC1与第一温控处理器MCU1的输出端（引脚HEATER）连接。第二电子开关BTA08-2的输入端通过光耦TRIAC2与第二温控处理器MCU2的输出端（引脚PA5）连接。本实施例的第一电子开关BTA08-1与第二电子开关BTA08-2均采用可控硅。
如图1所示，还包括第二温控处理器MCU2，以及设置有键盘译码器DECODERKEYBOARD。通过DECODER KEYBOARD用于使用中向第一温控处理器MCU1输入恒定温度值（当然也可以预先将恒定温度值固化在MCU1内）。第二温控处理器MCU2内预先固化设置好一定范围的占空比设定值和固定时间等。第二温控处理器MCU2用于通过输出占空比脉冲信号控制所述第二电子开关的导通和关断。本实施例的恒定温度值范围选用是25-50℃，固定时间范围选择为60-600秒，恒定温度值和固定时间的范围可以根据经验或实验获得。
如图1所示，第一电子开关BTA08-1和第二电子开关BTA08-2的输出端J1、J2接入整流器DL1，整流器Bridge1 /RS507的输出端连接加热线RT1/RT2。
本实施例的电热垫温度控制装置在电热垫使用时：
开机启动，当第一温度传感器Res Thermal-1测量的电热垫实时温度小于设定的恒定温度值（比如45℃）时，第一温控处理器MCU1的端口HEATER输出低电平信号，第一电子开关BTA08-1导通，此时第二温控处理器MCU2的输入端PA2接受HEATER输出的低电平并从端口PA5先输出100%第一占空比（即全占空比）低电平脉冲信号使第二电子开关BTA08-2同时导通，电源通过导通的第一电子开关BTA08-1和第二电子开关BTA08-2给加热线RT1/RT2持续加电一固定时间（比如120秒）。
当固定时间结束时，第二温控处理器MCU2的端口PA5输出小于100%第二占空比的低电平脉冲信号使第二电子开关BTA08-2处于交替导通和关断的状态，此时电源通过导通的第一电子开关BTA08-1和脉冲间断性导通的第二电子开关BTA08-2对加热线RT1/RT2实施脉冲加电。
当第一温度传感器Res Thermal-1测量的电热垫实时温度大于等于设定的恒定温度值时，第一温控处理器MCU1的端口HEATER输出高电平信号，第一电子开关BTA08-1关断，其输出端J2断开与入整流器DL1的接入），电源停止给加热线RT1/RT2加电，但此时第二温控处理器MCU2的端口PA5仍然输出小于100%第二占空比的低电平脉冲信号使第二电子开关BTA08-2仍然处于交替导通和关断的状态。
当第一温度传感器Res Thermal-1或/和温度熔断保险丝F5失效而导致第一电子开关BTA08-1常通时，此时电源通过常通的第一电子开关BTA08-1和脉冲间断性导通的第二电子开关BTA08-2对加热线RT1/RT2实施脉冲加电。
如图1所示，还设有用于测量环境实时温度的第二温度传感器ResThermal-2。本实施例可以在第二温控处理器MCU2内预设一个环境温度限值，当第二温度传感器ResThermal-2测量的环境实时温度大于等于环境温度限值时，第二温控处理器MCU2可以直接控制第二电子开关BTA08-2关断。本实施例的环境温度限值选用是35℃。
本实施例中，第一温度传感器Res Thermal-1、第一温控处理器MCU1、第一电子开关BTA08-1和第一设定温度值形成了温度闭环控制（这是传统的温度内环控制）。在传统内环温度控制以外，第二温控处理器MCU2、第二电子开关BTA08-2则形成了外环温度控制。外环温度控制完全可以确保即使内环温度控制失效情况下仍然可以限制电热垫在持续加电后的温度达到安全标准，从而彻底杜绝电热垫失火的发生。
本实施例中的第二占空比是通过以多种占空比的脉冲信号对加热线进行脉冲加电获得的当电热垫达到安全最高温度时所对应脉冲信号的占空比，并预设于第二温控处理器MCU2内；一般该安全最高温度值根据人工经验选定。第二占空比可以通过实验获得，第二占空比的范围选择为20%-60%，安全最高温度值的范围是40-80℃。第二占空比的具体选择是按照其与安全最高温度值通过预先实验得到的对应关系进行，二者的对应关系有：当安全最高温度值是40℃时可以选择第二占空比为20%，当安全最高温度值是44℃时选择第二占空比为25%，当安全最高温度值是55℃时选择第二占空比为50%，当安全最高温度值是80℃时可以选择第二占空比为60%。
实施例二
本实施例的电热垫温度控制装置是在实施例一基础上的改进，如图2所示，增加了负电位发生单元。负电位发生单元的输入端连接电源的输出端，市电220V输出给负电位发生单元，负电位发生单元的输出端经倍压后连接设于电热垫内的负电位线（图2中的输出端口5），从而给电热垫加负电位，可用于理疗。
本实施例的电热垫温度控制装置的使用情况与实施例一基本相同，不同的是增加了高负电位理疗的功能应用。
本实用新型不局限与上述实施例中的描述，比如：1）测量环境实时温度的第二温度传感器ResThermal-2也可以省去；2）键盘译码器DECODER KEYBOARD也可以省去或替换其他同样功能的输入器或者通过键盘译码器DECODER KEYBOARD向第二温控处理器MCU2输入一定范围的占空比设定值和固定时间；3）第一电子开关与第二电子开关才可以采用其他电子开关替代；4）环境温度限值35℃也可以是其他数值；等等。凡采用等同或等效替换的手段均落入本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种电热垫温度控制装置，包括为所述电热垫内的加热线供电的电源、用于测量所述电热垫实时温度的第一温度传感器、第一温控处理器和温度保险丝，所述电源与所述加热线之间设有第一电子开关和第二电子开关，所述第一电子开关与第二电子开关之间形成与门，所述第一温控处理器用于根据所述电热垫实时温度与设定的恒定温度值比较以控制所述第一电子开关的导通和关断；其特征在于：还包括第二温控处理器，所述第二温控处理器用于输出占空比可调的脉冲信号控制所述第二电子开关的导通和关断。
2.根据权利要求1所述电热垫温度控制装置，其特征在于所述电热垫使用时的状态有：当所述电热垫实时温度小于所述恒定温度值时，所述第一温控处理器控制所述第一电子开关持续导通，所述第二温控处理器先以100%第一占空比的脉冲信号控制所述第二电子开关持续导通一固定时间，所述加热线先以所述第一占空比按照所述固定时间进行持续加电；所述固定时间结束时，所述第二温控处理器再以小于100%第二占空比的脉冲信号控制所述第二电子开关交替导通和关断，所述加热线再以所述第二占空比进行脉冲加电；当所述电热垫实时温度大于等于所述恒定温度值时，所述第一温控处理器控制所述第一电子开关关断，所述第二电子开关继续所述交替导通和关断；当所述第一温度传感器和/或温度保险丝失效且所述第一电子开关持续导通时，所述加热线以所述第二占空比进行脉冲加电。
3.根据权利要求2所述电热垫温度控制装置，其特征在于: 所述第二占空比是通过以多种占空比的所述脉冲信号对所述加热线进行脉冲加电获得的所述电热垫达到安全最高温度值时所对应脉冲信号的占空比，并预设于所述第二温控处理器内；所述安全最高温度值根据人工经验选定。
4.根据权利要求3所述电热垫温度控制装置，其特征在于:所述第二占空比的范围是20%-60%，所述安全最高温度值的范围是40-80℃，所述第二占空比与所述安全最高温度值的对应关系选择是：当所述安全最高温度值是40℃时所述第二占空比选择为20%，当所述安全最高温度值是44℃时所述第二占空比选择为25%，当所述安全最高温度值是55℃时所述第二占空比选择为50%，当所述安全最高温度值是80℃时所述第二占空比选择为60%。
5.根据权利要求2、3或4所述电热垫温度控制装置，其特征在于：所述恒定温度值的范围是25-50℃，所述固定时间的范围是60-600秒。
6.根据权利要求1-4之任一所述电热垫温度控制装置，其特征在于: 所述第一电子开关与第二电子开关的输入端均通过光耦分别与所述第一温控处理器和第二温控处理器连接，所述第一电子开关与第二电子开关的输出端接入整流器，所述整流器的输出端连接所述加热线。
7.根据权利要求1-4之任一所述电热垫温度控制装置，其特征在于: 所述电源与所述加热线之间还设有负电位发生单元，所述负电位发生单元的输入端连接所述电源的输出端，所述负电位发生单元的输出端经倍压后连接设于所述电热垫内的负电位线。
8.根据权利要求1-4之任一所述电热垫温度控制装置，其特征在于: 还包括用于测量环境实时温度的第二温度传感器, 所述第二温控处理器预设有环境温度限值，当所述环境实时温度大于等于所述环境温度限值时，所述第二温控处理器控制所述第二电子开关关断。
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