用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置的製作方法

2023-05-30 01:43:21 3

專利名稱：用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及科研、醫院、農業領域的室內電熱取暖器，具體涉及一種用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置。
背景技術：
現有技術用於室內電熱取暖器主要有貴州天柱縣的眾暖牌電熱取暖器、湖南寧鄉東申電器公司的電熱取暖器和貴州銅仁的舒心牌電熱取暖器三種類型。貴州天柱縣的眾暖牌電熱取暖器採用機械控溫裝置，其內安裝有空氣感溫控制開關，控制精度5°C。湖南寧鄉東申電器公司的電熱取暖器採用機械控溫裝置，沒有專門的測溫裝置，通過晶閘管控制電流的大小來達到控溫的目的，其控溫精度相當粗略，溫控只有高、中、低三檔。貴州銅仁的舒心牌電熱取暖器採用了單片機微電腦控制，但仍採用高通低斷的繼電器控制方式，其測溫 電子元件為測溫電阻，精度為±1°C。綜上所述，上述三種室內電熱取暖器的共同缺陷是①、安全性存在缺陷；②、控溫精度不是很高；③、在舒適方便上存在不足之處。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種安全可靠性高、使用舒適方便、節能的用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置。為了解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案為一種用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置，包括依次相連的測溫單元、主控單元、開關模塊、發熱元件，所述發熱元件通過開關模塊與電源相連，所述恆溫控制裝置還包括人體感應傳感器，所述人體感應傳感器的輸出端與主控單元相連，所述主控單元根據人體感應傳感器輸出的人體感應狀態信息以及測溫單元輸出的溫度信息通過開關模塊控制發熱元件的工作狀態。作為本實用新型上述技術方案的進一步改進所述測溫單元包括分別與主控單元的輸入端相連的環境溫度傳感器和工作溫度傳感器，所述主控單元在發熱元件處於工作狀態時根據環境溫度傳感器採集的環境溫度和工作溫度傳感器採集的工作溫度之間的溫差信息控制開關模塊的通斷頻率。本實用新型還包括用於在溫度超過臨界值時自動斷電的機械溫度開關，所述機械溫度開關設於所述發熱元件所在的加熱室內，且所述開關模塊通過機械溫度開關與電源相連。所述機械溫度開關為雙金屬片溫度控制開關。本實用新型還包括用於在電路發生短路時自動斷電的第一短路保險，所述機械溫度開關通過第一短路保險與電源相連。本實用新型還包括用於為主控單元提供電源的主控電源模塊和用於在電路短路時自動斷電的第二短路保險，所述主控電源模塊與主控單元的電源輸入端相連，所述主控電源模塊的輸入端通過第二短路保險與電源相連。本實用新型還包括用於輸入控制命令的輸入單元，所述輸入單元包括按鍵模塊和遙控模塊，所述按鍵模塊和遙控模塊分別與主控單元的輸入端相連。本實用新型還包括用於輸出狀態信息的輸出單元，所述輸出單元包括語音模塊和顯示模塊，所述語音模塊和顯示模塊分別與主控單元的輸出端相連。所述發熱元件為石英燈絲髮熱器、或者雲母發熱器、或者陶瓷發熱器。本實用新型具有下述優點I、本實用新型包括人體感應傳感器，人體感應傳感器的輸出端與主控單元相連，主控單元根據人體感應傳感器輸出的人體感應狀態信息通過開關模塊控制發熱元件的工作狀態，人進入人體感應傳感器的檢測區域後，主控單元收到人體感應傳感器的人體感應信號後通過開關模塊控制發熱單元加熱；當人離開人體感應傳感器的檢測區域後，主控單元延時自動通過開關模塊控制發熱單元停止發熱，從而做到人到電通，人離電斷，具有安全可靠性高、使用舒適方便、節能的優點。2、本實用新型的測溫單元進一步包括分別與主控單元的輸入端相連的環境溫度傳感器和工作溫度傳感器，主控單元在發熱元件處於工作狀態時根據環境溫度傳感器採集的環境溫度和工作溫度傳感器採集的工作溫度之間的溫差信息控制開關模塊的通斷頻率，實現DIP數字調頻控溫，能達到較好的恆溫效果，從而做到發熱器長期在比較低的溫度下不間斷工作，進一步提高本實用新型的安全可靠性，使用更舒適、節能效果更突出。3、本實用新型的發熱單元進一步包括用於在溫度超過臨界值時自動斷電的機械溫度開關，機械溫度開關在主控單元發生意外失控時仍然能夠控制發熱元件的自動斷電，防止因主控單元意外引發的火災，能夠進一步提高本實用新型的安全可靠性。4、本實用新型的發熱單元進一步包括用於在電路短路時自動斷電的第一短路保險，能夠防止因兩個方面引起短路而釀成火災的問題一是電路本身元件或連線引起短路，二是使用時電路上進入水或尿液等導電液體引起短路，安全可靠性更高。5、本實用新型進一步包括語音模塊與遙控模塊，能夠進一步提高使用本實用新型的舒適方便性。

圖I為本實用新型實施例的框架結構示意圖。圖2為本實用新型實施例中主控電源模塊的電路原理示意圖。圖3為本實用新型實施例中測溫單元與人體感應單元的電路原理示意圖。圖4為本實用新型實施例中主控單元的電路原理示意圖。圖5為本實用新型實施例中開關模塊的電路原理示意圖。圖6為本實用新型實施例中發熱元件、機械溫度開關、第一短路保險的電路原理示意圖。圖7為本實用新型實施例中輸入單元的電路原理示意圖。圖8為本實用新型實施例中語音模塊的電路原理示意圖。圖9為本實用新型實施例中顯示模塊的電路原理示意圖。[0033]圖例說明1、測溫單元；11、環境溫度傳感器；12、工作溫度傳感器；2、主控單元；21、主控電源模塊；22、第二短路保險；3、開關模塊；4、發熱元件；5、人體感應傳感器；6、機械溫度開關；7、第一短路保險；8、輸入單元；81、按鍵模塊；82、遙控模塊；9、輸出單元；91、語首模塊；92、顯不模塊。
具體實施方式
如圖I所示，本實施例用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置包括依次相連的測溫單元I、主控單元2、開關模塊3、發熱元件4，發熱元件4通過開關模塊3與電源相連，本實施例還包括人體感應傳感器5,人體感應傳感器5的輸出端與主控單元2相連,主控單元2根據人體感應傳感器5輸出的人體感應狀態信息以及測溫單元I輸出的溫度信息通過開關模塊3控制發熱元件4的工作狀態。本實施例的主控單元2通過人體感應傳感器5對人體進行檢測，當人進入人體感應傳感器5的檢測區域後，人體感應傳感器5向主控單元2輸出 人體感應信號，主控單元2收到人體感應信號後控制發熱元件4處於工作狀態，在工作狀態下主控單元2通過開關模塊3控制發熱元件4進行發熱；當人離開人體感應傳感器5的檢測區域後，主控單元2延時預設延時時間後通過開關模塊3自動控制發熱元件4處於非工作狀態，此時發熱元件4始終處於斷電不發熱狀態，從而做到人到電通，人離電斷。預設延時時間可根據需要設置，本實施例中預設延時時間為25分鐘。如圖I和圖2所示，本實施例還包括用於為主控單元2提供電源的主控電源模塊21和用於在電路短路時自動斷電的第二短路保險22，主控電源模塊21與主控單元2的電源輸入端相連，主控電源模塊21的輸入端通過第二短路保險22與電源相連。通過第二短路保險22，能夠有效保護主控單元2以及主控單元2所在控制電路板上的各類電氣元器件。本實施例中，主控電源模塊21採用TNYxxx系列晶片的開關電源方案，具體採用的電源晶片為TNY266晶片(U401)，TNY266晶片能夠保證開關電源在AC85 256V之間穩定工作並輸出直流穩壓5V/500ma，為安裝主控單元2以及其他部件所在的主控制板提供電源；第二短路保險22即為圖2中的保險絲FUSEl (F401)，其最大工作電流為2A。如圖I和圖3所示，測溫單元I包括分別與主控單元2的輸入端相連的環境溫度傳感器11和工作溫度傳感器12，主控單元2在發熱元件4處於工作狀態時根據環境溫度傳感器11採集的環境溫度和工作溫度傳感器12採集的工作溫度之間的溫差信息控制開關模塊3的通斷頻率，主控單元2根據測溫單元I輸出的溫差信息輸出用於控制開關模塊3的控制信號，通過控制開關模塊3的通斷頻率使發熱元件4的發熱量達到恆溫控制的要求溫差越高，則開關模塊3保持連通的時間越長，單位時間產生的平均熱量就越大；溫差越低，則開關模塊3保持連通的時間越短，單位時間產生的平均熱量就越少，從而達到恆溫控制的要求。本實施例中環境溫度傳感器11和工作溫度傳感器12均採用美國達拉斯生產的三極體測溫元件DS18B20，三極體測溫元件DS18B20測溫精確而且靈敏度高，測溫解析度達到
O.0625 。如圖4所示，本實施例的主控單元2基於51系列單片機實現，具體採用的單片機型號為STC89C54RC-40。STC89C54RC-40單片機內部運行控制程序，從各外設獲取各種數據或命令、控制整個室內電熱取暖器的安全穩定工作，主控單元2的單片機內部集成恆溫控制模塊，語音合成模塊等，輸出各種外部設備的驅動控制信號，主控單元2採用模塊化設計，方便為今後的客戶需求提供更多的外設驅動信號。本實施例中主控單元2的恆溫控制模塊通過DIP數字調頻控溫方法進行控溫，在發熱元件4處於工作狀態時恆溫控制模塊根據環境溫度傳感器11和工作溫度傳感器12的溫差信息控制輸出至開關模塊3的輸出信號，從而通過開關模塊3控制發熱元件4的通斷頻率，結合採用高精度的環境溫度傳感器11和工作溫度傳感器12，更好地節能和增加控溫精準度以達到恆溫要求，能夠實現30 65°C寬度的調溫範圍，控溫精度達到O. 1°C，能夠廣泛應用於學校科研、醫院、科研部門保溫乾燥等，亦可用於農業的孵化。本實施例中，STC89C54RC-40單片機的3號引腳與環境溫度傳感器11的輸出引腳Toutl相連，STC89C54RC-40單片機的4號與工作溫度傳感器12的輸出引腳Tout2相連。如圖5和圖6所示，開關模塊3採用晶閘管實現，具體採用的型號為M0C3063晶閘管，通過晶閘管能夠實現無觸點控制，能夠提高電路的穩定性，克服了現有技術使用繼電器在頻繁通斷時引起的觸點氧化現象。STC89C54RC-40單片機的7號引腳(PWM)與開關模塊3的電晶體Q420的基極相連，通過電晶體Q420驅動控制M0C3063晶閘管的開關狀態，M0C3063晶閘管的輸出端LOUT則直接與發熱元件4相連。發熱元件4可根據需要選用石英燈絲髮熱器、或者雲母發熱器、或者陶瓷發熱器。本實施例中發熱元件4為陶瓷發熱器，具 體製成陶瓷加熱片的形式，適用於做成很薄的恆溫電熱炕，這種電熱炕可用於東北地區，它是夜間用於睡眠的最佳取暖設備，因為它比暖氣管和空調等取暖設備耗能更低效果更好。發熱元件4的發熱功率可根據需要選擇不同功率的發熱器，本實施例中發熱元件4 (HEAT)的功率為300W 1500W。人體感應傳感器5採用HC-SR501紅外人體傳感器，HC-SR501紅外人體傳感器的輸出引腳INFRAB與STC89C54RC-40單片機的11號引腳相連。如圖I和圖6所示，本實施例還包括用於在溫度超過臨界值時自動斷電的機械溫度開關6，機械溫度開關6設於發熱元件4所在的加熱室內，且開關模塊3通過機械溫度開關6與電源相連。本實施例中，機械溫度開關6為雙金屬片溫度控制開關，其自動斷電溫度臨界值為65攝氏度，機械溫度開關6通過Lin埠、第一短路保險7與電源相連，機械溫度開關6通過Lout埠與開關模塊3相連。機械溫度開關6在主控單元2發生意外失控時，仍然能夠控制發熱元件4的自動斷電，以確保萬無一失。此外，本實施例還包括用於在電路發生短路時自動斷電的第一短路保險7，機械溫度開關6通過第一短路保險7與電源相連。本實施例中第一短路保險7為保險絲F501，其熔斷電流為20A。電路一般存在因兩個方面引起短路而釀成火災的問題一是電路本身元件或連線引起短路，二是使用時電路上進入水或尿液等導電液體引起短路，這兩類短路能在幾秒內迅速造成火災。本實施例中通過第一短路保險7能夠解決上述兩個方面引起短路而釀成火災的問題。如圖I和圖7所示，本實施例還包括用於輸入控制命令的輸入單元8，輸入單元8包括按鍵模塊81和遙控模塊82，按鍵模塊81和遙控模塊82分別與主控單元2的輸入端相連。本實施例中，按鍵模塊81由開機鍵、左右導航鍵組成；遙控模塊82由遙控接收器和八-九鍵的搖控器組成，遙控接收器採用TL1838晶片實現。按鍵模塊81的輸出引腳KEYO KEY2分別與STC89C54RC-40單片機的15 17號引腳相連；TL1838晶片的輸出引腳INFRA與STC89C54RC-40單片機的12號引腳相連。如圖I、圖8和圖9所示，本實施例還包括用於輸出狀態信息的輸出單元9，輸出單元9包括語音模塊91和顯示模塊92，語音模塊91和顯示模塊92分別與主控單元2的輸出端相連。本實施例的語音模塊91採用發聲晶片WTH040實現，發聲晶片WTH040接收主控單元2的指令向用戶發出各種提示音。發聲晶片WTH040的信號輸入引腳DI、DO分別與STC89C54RC-40單片機的I號引腳、2號引腳相連，發聲晶片WTH040的輸出引腳DAC和PWM-則與喇叭J430相連。本實施例的顯示模塊92通過2個2位的數碼管與5個發光二極體實現，通過2個2位的數碼管與5個發光二極體為用戶提供良好的各種可視界面；此外，顯示模塊92也可以採用IXD顯示屏實現。每一位數碼管分別由一個電晶體(Ql Q4)控制，5個發光二極體由一個電晶體Q5控制，電晶體Ql Q5的基極分別與STC89C54RC-40單片機的21 15號引腳相連,數碼管的控制埠(setOO set07)和發光二極體的控制埠(setOO set04)分別與STC89C54RC-40單片機的32 29號引腳相連。本實施例的工作步驟如下I)主控電源模塊21通電，主控單元2上電自檢，然後根據按鍵模塊81或者遙控模塊82輸入的控制命令設置當前的恆溫控制溫度，然後主控單元2開始通過開關模塊3控制發熱元件4的工作狀態；同時主控單元2分別通過環境溫度傳感器11和工作溫度傳感器12採集當前的溫度信息，且主控單元2通過顯示模塊92顯示輸出當前的工作溫度以及加熱狀態；同時語音模塊91也發出語音提示。2)在發熱元件4處於工作狀態時，主控單元2根據環境溫度傳感器11採集的環境溫度和工作溫度傳感器12採集的工作溫度之間的溫差控制開關模塊3的通斷頻率，主控單元2根據測溫單元I輸出的溫差信息輸出用於控制開關模塊3的控制信號，通過控制開關模塊3的通斷頻率使發熱元件4的發熱量達到恆溫要求，從而實現對室內電取暖器的恆溫控制。同時，主控單元2實時採集人體感應傳感器5的人體感應消息，如果人留在人體感應傳感器5的檢測區域，則主控單元2保持發熱元件4處於工作狀態；當人離開人體感應傳感器5的檢測區域後，主控單元2自動控制電源使發熱元件4延時預設延時時間(25分鐘)後自動控制發熱元件4處於非工作狀態，從而做到人到電通，人離後延時電斷。3)本實施例通電以後機械溫度開關6、第一短路保險7、第二短路保險22即處於工作狀態當機械溫度開關6檢測到溫度超過65°C時，機械溫度開關6發生變形自動斷路，使得發熱元件4的電源被切斷；當第一短路保險7檢測到電流超過20A時，第一短路保險7自動熔斷斷電，從而有效保護髮熱元件4不被燒毀；當第二短路保險22檢測到電流超過2A時，第二短路保險22自動熔斷斷電，從而保護主控單元2以及主控單元2所述控制電路板上的其他電子元器件。在傳統加熱控制電路的基礎上，本實施例在安全方面的第一個改進是增加人體感應傳感器5，第二個改進是增加第一短路保險7以及第二短路保險22，第三個改進是再增加一重機械溫度開關6實現溫控保險，第四個改進是通過測溫單元I、主控單元2以及開關模塊3實現恆溫控制，第五個改進是增加遙控模塊82與語音模塊91，大大方便了用戶。通過發熱元件4、人體感應傳感器5、第一短路保險7以及第二短路保險22、機械溫度開關6與測溫單元I 一起構成了本實施例的五重保險機制，以確保萬無一失，最大程度上避免火災的發生，提高室內電熱取暖器的安全可靠性，不論電熱取暖器嚴密覆蓋與否，都能夠確保不會引起火災。本實施例的控溫精準、智能，大大提升了產品安全、精確、節能性能，使其運用範圍大大增寬，主要應用的方面有智能電熱取暖器、恆溫控制箱(用於研究乾燥、孵化等)、用於東北地區的電熱炕，它比空調和暖氣節能，具有安全性高、舒適性好、智能性強、節能性好、環保性優五大優點。通過十多人長達半年之久試用檢驗，發現本實施例的工作情況完全正常，證實本實施例是非常安全可靠的，無論覆蓋與否，都不必擔心引起火災，能夠徹底解決現在市場上的電熱器低端產品一晶閘管控制電熱取暖器容易起火的巨大缺陷；而且本實施例使用非常舒適方便，溫控範圍±0.5°C，遙控可手控，可廣泛應用於取暖、睡覺、烤衣物被子等，而且本實施例使用也非常節能，節能達15%以上。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本實用新型 思路下的技術方案均屬於本實用新型的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置，包括依次相連的測溫單元(I)、主控單元(2)、開關模塊(3)、發熱元件(4)，所述發熱元件(4)通過開關模塊(3)與電源相連，其特徵在於還包括人體感應傳感器(5)，所述人體感應傳感器(5)的輸出端與主控單元(2)相連，所述主控單元(2)根據人體感應傳感器(5)輸出的人體感應狀態信息以及測溫單元(I)輸出的溫度信息通過開關模塊(3)控制發熱元件(4)的工作狀態。
2.根據權利要求I所述的用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置，其特徵在於所述測溫單元(I)包括分別與主控單元(2 )的輸入端相連的環境溫度傳感器(11)和工作溫度傳感器(12 )，所述主控單元(2 )在發熱元件(4 )處於工作狀態時根據環境溫度傳感器(11)採集的環境溫度和工作溫度傳感器(12)採集的工作溫度之間的溫差信息控制開關模塊(3)的通斷頻率。
3.根據權利要求I或2所述的用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置，其特徵在於還包括用於在溫度超過臨界值時自動斷電的機械溫度開關(6)，所述機械溫度開關(6)設於所述發熱元件(4)所在的加熱室內，且所述開關模塊(3)通過機械溫度開關(6)與電源相連。
4.根據權利要求3所述的用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置，其特徵在於所述機械溫度開關(6)為雙金屬片溫度控制開關。
5.根據權利要求4所述的用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置，其特徵在於還包括用於在電路發生短路時自動斷電的第一短路保險(7)，所述機械溫度開關(6)通過第一短路保險(7)與電源相連。
6.根據權利要求5所述的用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置，其特徵在於還包括用於為主控單元(2)提供電源的主控電源模塊(21)和用於在電路短路時自動斷電的第二短路保險(22)，所述主控電源模塊(21)與主控單元(2)的電源輸入端相連，所述主控電源模塊(21)的輸入端通過第二短路保險(22)與電源相連。
7.根據權利要求6所述的用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置，其特徵在於還包括用於輸入控制命令的輸入單元(8 )，所述輸入單元(8 )包括按鍵模塊(81)和遙控模塊(82 )，所述按鍵模塊(81)和遙控模塊(82 )分別與主控單元(2 )的輸入端相連。
8.根據權利要求7所述的用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置，其特徵在於還包括用於輸出狀態信息的輸出單元(9)，所述輸出單元(9)包括語音模塊(91)和顯示模塊(92)，所述語音模塊(91)和顯示模塊(92)分別與主控單元(2)的輸出端相連。
9.根據權利要求8所述的用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置，其特徵在於所述發熱元件(4)為石英燈絲髮熱器、或者雲母發熱器、或者陶瓷發熱器。
專利摘要本實用新型公開了一種用於室內電熱取暖器的恆溫控制裝置，包括依次相連的測溫單元(1)、主控單元(2)、開關模塊(3)、發熱元件(4)，發熱元件(4)通過開關模塊(3)與電源相連，恆溫控制裝置還包括人體感應傳感器(5)，人體感應傳感器(5)的輸出端與主控單元(2)相連，主控單元(2)根據人體感應傳感器(5)輸出的人體感應狀態信息以及測溫單元(1)輸出的溫度信息通過開關模塊(3)控制發熱元件(4)的工作狀態。本實用新型具有安全可靠性高、使用舒適方便、節能的優點。
文檔編號F24D19/10GK202630236SQ20122027722
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月13日 優先權日2012年6月13日
發明者尹輝, 孫可佳, 彭大喜 申請人:彭大喜