CN213634231U

CN213634231U - 一种电加热台装置的控制系统

Info

Publication number: CN213634231U
Application number: CN202022602324.6U
Authority: CN
Inventors: 许多; 於锋; 马陈成
Original assignee: Nantong Laiou Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Nantong Laiou Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2021-07-06
Anticipated expiration: 2030-11-11

Abstract

一种电加热台装置的控制系统，包括调压整流模块、直流调压稳压模块、控制模块、PWM驱动电路模块、加热模块、温度检测模块、开关模块；所述调压整流模块为交流220V经过调压整流模块输出12V电压，12V电压经过直流调压稳压模块输出3.3V电压接到控制模块，控制模块输出端生成PWM，连接到PWM驱动电路模块输入端，PWM驱动电路模块控制MOS管开通关断，当MOS管开通时，交流220V使加热模块工作，电热管加热底座，温度检测模块检测溶液温度，将溶液温度以数字信号输入到控制模块，其中通过开关模块控制加热台输出温度。本实用新型的控制系统采用高压电路与低压电路结合的方式，提高了系统可靠性及稳定性。

Description

一种电加热台装置的控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种电加热台装置的控制系统，属于电力电子领域。

背景技术

电加热台作为一种加热平台，可以在极小的范围内产生大量热能，从而可以高速度加热，且能够提供简单且较为稳定的温度环境，类似的产品有热水壶、冲泡机、咖啡杯等等，因为大型加热装置热惯性大，温度控制精度低，功率控制调节不方便，所以电加热台被广泛运用于生活、工业之中，有着非常广阔的前景和市场潜力。因此设计一种电加热装置的控制系统是贴合实际生活需求的。

实用新型内容

技术问题：针对大型加热装置热惯性大、温度控制精度低的问题，提出一种电加热台装置的控制系统，该系统不仅能解决上述问题，同时电加热台结构能够更紧凑，便于维修，可大大改善操纵者的劳动条件。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种电加热台装置的控制系统，包括调压整流模块、直流调压稳压模块、控制模块、 PWM驱动电路模块、加热模块、温度检测模块、开关模块；所述调压整流模块为交流220V经过调压整流为12V直流电源，12V直流电源经过直流调压稳压模块输出3.3V电压接到控制模块，控制模块输出端生成PWM波接PWM驱动电路模块输入端，PWM驱动电路模块控制MOS管开通关断，当MOS管开通时，电热管加热底座，同时温度检测模块检测溶液温度，温度检测模块接着将溶液温度信号输入到控制模块，可通过开关模块实现温度调整。

优选的，所述调压整流模块包括变压器T1，电解电容C1-C3，整流桥B1，三端稳压集成电路芯片U1；变压器T1的1引脚接220VL，3引脚与220VN连接，电容C1用于滤除电网中的交流高频成分，变压器T1的4、5引脚分别连接整流桥B1的2、3引脚，整流桥B1 的4引脚接地，1引脚接三端稳压集成电路芯片U1的1引脚和电解电容C3的正极，U1 的2引脚接地，3引脚产生12V的电压并与电解电容C2的正极连接，其中U1内部中为 MOS管截断电路，依靠电感供电，电压开始下降，然后MOS管开始导通，整流后的电源给电感充电，周而复始，输出稳定的直流12V电压。

优选的，所述直流调压稳压模块包括双孔接线插座P1、变压稳压器U2、熔断器F1、二极管D1-D3，电感L1、L2、L3，电容C4、C5、C6，电阻R1、R2、R3、R4，双孔接线插座P1的2脚与1脚之间连接稳压二极管D1，稳定输出12V直流电压，双孔接线插座P1的2 脚连接到熔断器F1，当出现过电流的情况时，自动切断电路，后接到电感L1，L1第一条线路接电容C4后接地，构成LC滤波，第二条线路接电阻R1，R1接到U2的8脚，其中8 脚与1脚、7脚相连接，其中7脚为负载峰值电流取样端，当6、7脚之间电压超过范围值时，U2会启动过电流保护功能，第三条线路连接U2的电源端6脚给芯片供电，U2的5脚第一条线路接R3接地，拉低引脚电位，第二条线路接到R2，再接到电容C6，C6用于对 U2的2脚进行充放电作用，U2的3脚接电容、4脚接地，U2的2脚连接到D2接地，防止管脚电流分流接地，同时2脚连接到L3，L3连接到L2后输出直流3.3V，给2脚常置高电平，另一条路接到电容C6接地，L2、L3用于滤波，同时直流3.3V接到电阻R4，电阻 R4接到发光二极管D3，表示U2工作状态，当发光二极管D3亮时说明U2正常工作，当二极管D3暗时，说明U2停止工作。

优选的，所述控制模块包括晶振接口、单片机U3、串口JTAK1、电容C7-C10、电阻R5-R11、发光二极管D4；晶振接口分别为OSC IN与OSC OUT分别连接到U3的5脚、6脚， C7、C8为旁路电容，用于产生时钟周期；JTAK1为四孔接线端，其中1脚接入直流3.3V电压，2脚接地，3脚接电阻R11接3.3V电压，同时接入U3的34脚，4脚接电阻R10接地，同时接入U3的37脚，可把外部程序烧录进U3；U3中24脚、48脚、36脚接直流 3.3V，20脚接电阻R8接地，44脚接电阻R9接地，当44脚处于低电位，20脚无论什么电位，U3都处于工作状态；8脚、23脚、35脚、47脚接地，32脚接电阻R9接发光二极管 D4接地，表示U3是否正常运行，最后29脚输出PWM波。

优选的，所述PWM驱动电路模块、加热模块包括双孔接线端P2、MOS管Q1、三极管Q2、电容C11、电阻R12-R15、二极管D5；单片机U3的29脚输出PWM连接到上拉电阻 R13，后连接到电阻R12，电阻13接到三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极接到电阻R14，一条线路电阻R14接到下拉电阻R15，另一条线路接到MOS管Q1的栅极，MOS管的漏极接地，源极接到双孔接线端P2的1脚；当存在3.3V电位差时，电流流入三极管Q2的基极，集电极电流增大时，MOS管导通；P2的2脚连接220VL，1脚连接 220VN，且2脚与1脚之间连接一个二极管D5，防止漏电流，双孔接线端的P2为加热模块供电，其中加热模块内部是由电热管组成，加热功能由电热管发热实现。

优选的，所述温度检测模块包括测温芯片U4、电容C11，双孔接线端P3；温度检测模块为U4组成，U4为热电偶检测温度的装置，其中U4的8脚处于悬空状态，1脚为接地端口，2脚接到热电偶输入T-，3脚接到热电偶输入T+，4脚连接直流3.3V，同时接到电容 C11接地，C11用于滤波，5脚为SCK串行时钟输入，5脚连接到单片机U3的26脚，6脚为CS低电平有效片选，6脚连接到单片机U3的25脚，7脚为串行数据输出，7脚连接到单片机U3的27脚，通过热电偶的接口P3，进行测量加热溶液的温度，转化为数字信号输入单片机U3进行处理。

优选的，所述关模块包括开关器件P4、电阻R16、R17；P4中的G脚接地，A脚接到单片机U3的11脚，B脚接到单片机U3的12脚，通过比较A脚与G脚的电位、B脚与G脚的电位，单片机U3控制PWM的输出，从而控制电热管发热功率。

采用本技术方案的有益效果：本实用新型提出的一种电加热台装置的控制系统，通过单片机实时控制加热管功率，当出现过电流情况时，会自动断开，具备安全保障，采用热电偶温度检测方法，加热温度更加准确，同时可以通过LED指示灯观测当前的工作状态，使用方便，操作简单。

附图说明

图1为电加热台装置的原理框图；

图2为调压整流模块的电路图；

图3为直流稳压模块的电路图；

图4为控制模块的电路图；

图5为PWM驱动电路模块和加热模块的电路图；

图6为温度检测模块的电路图；

图7为开关模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，一种电加热台装置的控制系统，包括调压整流模块、直流调压稳压模块、控制模块、PWM驱动电路模块、加热模块、温度检测模块、开关模块；所述调压整流模块为交流220V经过调压整流为12V直流电源，12V直流电源经过直流调压稳压模块输出3.3V电压接到控制模块，控制模块输出端生成PWM波接PWM驱动电路模块输入端， PWM驱动电路模块控制MOS管开通关断，当MOS管开通时，电热管加热加热台底座，同时温度检测模块检测溶液温度，温度检测模块接着将溶液温度输入到控制模块，可通过开关模块实现温度调整。

如图2所示，调压整流模块包括变压器T1，电解电容C1-C3，整流桥B1，三端稳压集成电路芯片U1，型号为7812；变压器T1的1引脚接220VL，3引脚与220VN连接，电容 C1用于滤除电网中的交流高频成分，变压器T1的4、5引脚分别连接整流桥B1的2、3引脚，整流桥B1的4引脚接地，1引脚接三端稳压集成电路芯片U1的1引脚和电解电容C3 的正极，U1的2引脚接地，3引脚产生12V的电压并与电解电容C2的正极连接，其中U1 内部中为MOS管截断电路，依靠电感供电，电压开始下降，然后MOS管开始导通，整流后的电源给电感充电，周而复始，输出稳定的直流12V电压。

如图3所示，直流调压稳压模块包括双孔接线插座P1、变压稳压器U2，U2型号为MC34063A、熔断器F1、二极管D1-D3，电感L1、L2、L3，电容C4、C5、C6，电阻 R1、R2、R3、R4，双孔接线插座P1的2脚与1脚之间连接稳压二极管D1，稳定输出12V 直流电压，双孔接线插座P1的2脚连接到熔断器F1，当出现过电流的情况时，自动切断电路，后接到电感L1，L1第一条线路接电容C4后接地，构成LC滤波，第二条线路接电阻 R1，R1接到U2的8脚，其中8脚与1脚、7脚相连接，其中7脚为负载峰值电流取样端，当6、7脚之间电压超过范围值时，U2会启动过电流保护功能，第三条线路连接U2的电源端6脚给芯片供电，U2的5脚第一条线路接R3接地，拉低引脚电位，第二条线路接到 R2，再接到电容C6，C6用于对U2的2脚进行充放电作用，U2的3脚接电容、4脚接地， U2的2脚连接到D2接地，防止管脚电流分流接地，同时2脚连接到L3，L3连接到L2后输出直流3.3V，给2脚常置高电平，另一条路接到电容C6接地，L2、L3用于滤波，同时直流3.3V接到电阻R4，电阻R4接到发光二极管D3，表示U2工作状态，当发光二极管 D3亮时说明U2正常工作，当二极管D3暗时，说明U2停止工作。

如图4所示，控制模块包括晶振接口、单片机U3，U3型号为STM32F103C8T6、串口JTAK1、电容C7-C10、电阻R5-R11、发光二极管D4；晶振接口分别为OSC IN与OSC OUT分别连接到U3的5脚、6脚，C7、C8为旁路电容，用于产生时钟周期；JTAK1为四孔接线端，其中1脚接入直流3.3V电压，2脚接地，3脚接电阻R11接3.3V电压，同时接入U3的34 脚，4脚接电阻R10接地，同时接入U3的37脚，可把外部程序烧录进U3；U3中24脚、 48脚、36脚接直流3.3V，20脚接电阻R8接地，44脚接电阻R9接地，当44脚处于低电位，20脚无论什么电位，U3都处于工作状态；8脚、23脚、35脚、47脚接地，32脚接电阻R9接发光二极管D4接地，表示U3是否正常运行，最后29脚输出PWM波。

如图5所示，PWM驱动电路模块、加热模块包括双孔接线端P2、MOS管Q1、三极管Q2、电容C11、电阻R12-R15、二极管D5；单片机U3的29脚输出PWM连接到上拉电阻 R13，后连接到电阻R12，电阻13接到三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极接到电阻R14，一条线路电阻R14接到下拉电阻R15，另一条线路接到MOS管Q1的栅 (G)极，MOS管的漏极(D)接地，源极(S)接到双孔接线端P2的1脚；当存在3.3V 电位差时，电流流入三极管Q2的基极，集电极电流增大时，MOS管导通；P2的2脚连接 220VL，1脚连接220VN，且2脚与1脚之间连接一个二极管D5，防止漏电流，双孔接线端的 P2为加热模块供电，其中加热模块内部是由电热管组成，加热功能由电热管发热实现。

如图6所示，温度检测模块包括U4，U4型号为MAX31855、电容C11，双孔接线端 P3；温度检测模块为U4组成，U4为热电偶检测温度的装置，其中U4的8脚处于悬空状态，1脚为接地端口，2脚接到热电偶输入T-，3脚接到热电偶输入T+，4脚连接直流3.3V，同时接到电容C11接地，C11用于滤波，5脚为SCK串行时钟输入，5脚连接到单片机U3 的26脚，6脚为CS低电平有效片选，6脚连接到单片机U3的25脚，7脚为串行数据输出，7 脚连接到单片机U3的27脚，通过热电偶的接口P3，进行测量加热溶液的温度，转化为数字信号输入单片机U3进行处理。

如图7所示，开关模块包括开关器件P4、电阻R16、R17；P4中的G脚接地，A脚接到单片机U3的11脚，B脚接到单片机U3的12脚，通过比较A脚与G脚的电位、B脚与G脚的电位，单片机U3控制PWM的输出，从而控制电热管发热功率。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种电加热台装置的控制系统，其特征在于：包括调压整流模块、直流调压稳压模块、控制模块、PWM驱动电路模块、加热模块、温度检测模块、开关模块；所述调压整流模块为交流220V经过调压整流为12V直流电源，12V直流电源经过直流调压稳压模块输出3.3V电压接到控制模块，控制模块输出端生成PWM波接PWM驱动电路模块输入端，PWM驱动电路模块控制MOS管开通关断，当MOS管开通时，电热管加热底座，同时温度检测模块检测溶液温度，温度检测模块接着将溶液温度信号输入到控制模块，可通过开关模块实现温度调整。

2.根据权利要求1所述的一种电加热台装置的控制系统，其特征在于：所述调压整流模块包括变压器T1，电解电容C1-C3，整流桥B1，三端稳压集成电路芯片U1；变压器T1的1引脚接220VL，3引脚与220VN连接，电容C1用于滤除电网中的交流高频成分，变压器T1的4、5引脚分别连接整流桥B1的2、3引脚，整流桥B1的4引脚接地，1引脚接三端稳压集成电路芯片U1的1引脚和电解电容C3的正极，U1的2引脚接地，3引脚产生12V的电压并与电解电容C2的正极连接，其中U1内部中为MOS管截断电路，依靠电感供电，电压开始下降，然后MOS管开始导通，整流后的电源给电感充电，周而复始，输出稳定的直流12V电压。

3.根据权利要求1所述的一种电加热台装置的控制系统，其特征在于：直流调压稳压模块包括双孔接线插座P1、变压稳压器U2、熔断器F1、二极管D1-D3，电感L1、L2、L3，电容C4、C5、C6，电阻R1、R2、R3、R4，双孔接线插座P1的2脚与1脚之间连接稳压二极管D1，稳定输出12V直流电压，双孔接线插座P1的2脚连接到熔断器F1，当出现过电流的情况时，自动切断电路，后接到电感L1，L1第一条线路接电容C4后接地，构成LC滤波，第二条线路接电阻R1，R1接到U2的8脚，其中8脚与1脚、7脚相连接，其中7脚为负载峰值电流取样端，当6、7脚之间电压超过范围值时，U2会启动过电流保护功能，第三条线路连接U2的电源端6脚给芯片供电，U2的5脚第一条线路接R3接地，拉低引脚电位，第二条线路接到R2，再接到电容C6，C6用于对U2的2脚进行充放电作用，U2的3脚接电容、4脚接地，U2的2脚连接到D2接地，防止管脚电流分流接地，同时2脚连接到L3，L3连接到L2后输出直流3.3V，给2脚常置高电平，另一条路接到电容C6接地，L2、L3用于滤波，同时直流3.3V接到电阻R4，电阻R4接到发光二极管D3，表示U2工作状态，当发光二极管D3亮时说明U2正常工作，当二极管D3暗时，说明U2停止工作。

4.根据权利要求1所述的一种电加热台装置的控制系统，其特征在于：所述控制模块包括晶振接口、单片机U3、串口JTAK1、电容C7-C10、电阻R5-R11、发光二极管D4；晶振接口分别为OSC IN与OSC OUT分别连接到U3的5脚、6脚，C7、C8为旁路电容，用于产生时钟周期；JTAK1为四孔接线端，其中1脚接入直流3.3V电压，2脚接地，3脚接电阻R11接3.3V电压，同时接入U3的34脚，4脚接电阻R10接地，同时接入U3的37脚，可把外部程序烧录进U3；U3中24脚、48脚、36脚接直流3.3V，20脚接电阻R8接地，44脚接电阻R9接地，当44脚处于低电位，20脚无论什么电位，U3都处于工作状态；8脚、23脚、35脚、47脚接地，32脚接电阻R9接发光二极管D4接地，表示U3是否正常运行，最后29脚输出PWM波。

5.根据权利要求4所述的一种电加热台装置的控制系统，其特征在于：所述PWM驱动电路模块、加热模块包括双孔接线端P2、MOS管Q1、三极管Q2、电容C11、电阻R12-R15、二极管D5；单片机U3的29脚输出PWM连接到上拉电阻R13，后连接到电阻R12，电阻13接到三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极接到电阻R14，一条线路电阻R14接到下拉电阻R15，另一条线路接到MOS管Q1的栅极，MOS管的漏极接地，源极接到双孔接线端P2的1脚；当存在3.3V电位差时，电流流入三极管Q2的基极，集电极电流增大时，MOS管导通；P2的2脚连接220VL，1脚连接220VN，且2脚与1脚之间连接一个二极管D5，防止漏电流，双孔接线端的P2为加热模块供电，其中加热模块内部是由电热管组成，加热功能由电热管发热实现。

6.根据权利要求4所述的一种电加热台装置的控制系统，其特征在于：所述温度检测模块包括测温芯片U4、电容C11，双孔接线端P3；温度检测模块为U4组成，U4为热电偶检测温度的装置，其中U4的8脚处于悬空状态，1脚为接地端口，2脚接到热电偶输入T-，3脚接到热电偶输入T+，4脚连接直流3.3V，同时接到电容C11接地，C11用于滤波，5脚为SCK串行时钟输入，5脚连接到单片机U3的26脚，6脚为CS低电平有效片选，6脚连接到单片机U3的25脚，7脚为串行数据输出，7脚连接到单片机U3的27脚，通过热电偶的接口P3，进行测量加热溶液的温度，转化为数字信号输入单片机U3进行处理。

7.根据权利要求4所述的一种电加热台装置的控制系统，其特征在于：所述关模块包括开关器件P4、电阻R16、R17；P4中的G脚接地，A脚接到单片机U3的11脚，B脚接到单片机U3的12脚，通过比较A脚与G脚的电位、B脚与G脚的电位，单片机U3控制PWM的输出，从而控制电热管发热功率。