電加熱的熱源測溫裝置的製作方法

2023-07-10 01:07:46 1

專利名稱：電加熱的熱源測溫裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電加熱領域，尤其涉及一種電加熱的熱源測溫裝置。
背景技術：
當前的電熱產品加熱和測溫、調溫控制技術普遍採用溫度傳感器測溫，智能系統 根據測溫信號來調整所驅動的負載輸出功率來控制溫度。中國發明專利申請號為95103937. 7的專利申請文件中公開了一種採用1 16路 溫度傳感器、模擬開關、數據放大器、模數轉換器和計算機構成的測溫系統，採用微波源和 測溫電路間斷膠體進行加熱和測溫，即以t+ Δ t為一個加溫與測溫周期，在t時間內微波源 力口溫，Δ t時間內測溫電路測溫。顯然，上述的測溫電路和測溫方法是將溫度傳感器放入到被測介質中感溫，經過 信號採樣，模擬轉換，信號處理等一系列的過程，其測量精度受到傳感器的自身精度、信號 採樣精度和模擬轉換精度，以及後期的信號處理等環節影響，多個環節的測量精度不一致 導致測量側過不準確。另外，傳感器的響應速度也是導致測溫結果受到影響的又一原因。

實用新型內容本實用新型主要解決的技術問題是提供一種電加熱的熱源測溫裝置及方法，該方 法不採用傳感器和多重測量環節，使得測量精度顯著提高。為解決上述技術問題，本實用新型採用的一個技術方案是提供一種電加熱的熱 源測溫裝置，包括負載電壓採樣模塊、負載電流採樣模塊、過零觸發同步模塊和微處理器， 所述微處理器至少具有第一輸入端、第二輸入端和第三輸入端；用於採集電加熱模塊兩端 電壓的負載電壓採樣模塊輸入端與電加熱模塊連接，所述負載電壓採樣模塊輸出端與所述 微處理器第一輸入端連接；用於採集通過電加熱模塊電流的負載電流採樣模塊輸入端與電 加熱模塊連接，所述負載電流採樣模塊輸出端與所述微處理器第二輸入端連接；所述用於 採集電源模塊過零同步信號的過零觸發同步模塊輸入端與電源模塊連接，所述過零觸發同 步模塊的輸出端與所述微處理器第三輸入端連接；所述微處理器接收到過零觸發同步模塊 的過零同步信號後，同時記錄負載電流採樣模塊送入的電流信號和負載電壓採樣模塊送入 的電壓信號，根據R = V/I計算得出熱源的電阻值，並根據熱源材料電阻值與溫度值的關係 曲線得出熱源溫度值。其中，所述電源模塊為包括零線和火線的二線交流電源。其中，所述電加熱模塊包括電飯煲、電水壺、油炸鍋、電陶爐、電烤盤、恆溫油槽、電 烤箱、電熱爐或加熱帶設備中的加熱部件，所述加熱模塊包括由第一開關和電熱絲組成串 聯支路，所述串聯支路與所述負載電壓採樣模塊並聯，所述串聯支路與所述負載電流採樣 模塊串聯。其中，所述負載電壓採樣模塊包括直流電源、電壓測試端子、第一電阻、第二電阻、 第一二極體和第一電容，所述第一電阻第一端連接所述零線，所述第一電阻第二端連接第二電阻的第一端，所述第二電阻的第二端連接所述火線，所述第一二極體負極連接直流電 源，所述第一二極體正極第一路通過第一電容接地，所述第一電阻第二端連接所述第一二 極管正極，所述第一電阻第二端連接電壓測試端子，所述電壓測試端子連接所述微處理器 第一輸入端。其中，所述負載電流採樣模塊包括直流電源、電流測試端子、第三電阻、第四電阻、 第五電阻、第二二極體、第三二級管和第二電容，所述第三電阻第一端連接所述電熱絲，所 述第三電阻第二端接地，所述第四電阻第一端連接第三電阻的第一端，所述第四電阻第二 端連接第三二極體的負極，所述第三二極體的正極接地，所述第二電容並聯在第三二極體 的兩端，所述第五電阻的第一端連接第四電阻的第二端，所述第五電阻的第二端連接電流 測試端子，所述第二二極體負極連接直流電源，所述第二二極體正極連接電流測試端子，所 述電流測試端子連接所述微處理器第二輸入端。其中，所述過零觸發同步模塊包括直流電源、過零觸發同步端子、第六電阻、第三 電容和第四二極體，所述第六電阻第一端連接所述零線，所述第六電阻第二端連接通過第 三電容接地，所述第四二極體負極連接直流電源，所述第四二極體正極不僅連接第六電阻 的第二端，所述第四二極體正極還連接過零觸發同步端子，所述過零觸發同步端子連接所 述微處理器第三輸入端。為解決上述技術問題，本實用新型採用的一個技術方案是提供一種電加熱的熱 源測溫方法，包括以下步驟a.利用負載電壓採樣模塊採集電加熱模塊的電壓信號，並送到微處理器中；以及 利用負載電流採樣模塊採集通過電加熱模塊的電流信號，並送到微處理器中、利用過零觸 發同步模塊採集電源模塊的過零同步信號，並送到微處理器中；b.微處理器接收到過零觸發同步模塊的過零同步信號後，同時記錄負載電流採樣 模塊送入的電流信號和負載電壓採樣模塊送入的電壓信號，根據R = V/I計算得出熱源的 電阻值，並根據熱源材料電阻值與溫度值的關係曲線得出熱源溫度值。本實用新型的有益效果是區別於現有技術的溫度傳感器測量電加熱器溫度的 方法導致測不準的缺陷，本實用新型利用加熱過程中熱源內阻隨著溫度變化也會變化的特 性，通過測量內阻的變化來間接測量熱源的溫度，這樣可以實時測量加熱過程中通過熱源 的電壓和電流，利用R = V/I計算得出熱源的電阻值，從而準確地確定電加熱熱源的溫度。準確地確定電加熱熱源的溫度的原因有二 第一，由於熱源的溫度變化和他的內阻直接相關，不會產生任何延時，從而可以消 除溫度傳感器因為響應速度帶來的延時誤差。第二，通過在同一時間採集熱源負載的工作電壓以及通過熱源負載的電流，再通 過R = V/I計算得出熱源的電阻值，這樣可以消除因直流電壓不穩和漂移產生的採樣誤差， 以及工作過程中熱源工作電壓不穩和漂移產生的測量誤差。

圖1是本實用新型電加熱的熱源測溫裝置實施例的結構框圖；圖2是本實用新型電加熱的熱源測溫裝置實施例的電路圖；圖3是本實用新型電加熱的熱源測溫方法實施例的流程圖。
具體實施方式
為詳細說明本實用新型的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合實施 方式並配合附圖詳予說明。請參閱圖1，本實用新型電加熱的熱源測溫裝置，包括負載電壓採樣模塊12、負載 電流採樣模塊14、過零觸發同步模塊11和微處理器15，所述微處理器15至少具有第一輸 入端、第二輸入端和第三輸入端；用於採集電加熱模塊13兩端電壓的負載電壓採樣模塊12 輸入端與電加熱模塊13連接，所述負載電壓採樣模塊12輸出端與所述微處理器15第一輸 入端連接；用於採集通過電加熱模塊13電流的負載電流採樣模塊14輸入端與電加熱模塊 13連接，所述負載電流採樣模塊14輸出端與所述微處理器15第二輸入端連接；所述用於 採集電源模塊10過零同步信號的過零觸發同步模塊11輸入端與電源模塊10連接，所述過 零觸發同步模塊11的輸出端與所述微處理器15第三輸入端連接；所述微處理器15接收到 過零觸發同步模塊11的過零同步信號後，同時記錄負載電流採樣模塊14送入的電流信號 和負載電壓採樣模塊12送入的電壓信號，根據R = V/I計算得出熱源的電阻值，並根據熱 源材料電阻值與溫度值的關係曲線得出熱源溫度值。區別於現有技術的溫度傳感器測量電加熱器溫度的方法導致測不準的缺陷，本實 用新型利用加熱過程中熱源內阻隨著溫度變化也會變化的特性，通過測量內阻的變化來間 接測量熱源的溫度，這樣可以實時測量加熱過程中通過熱源的電壓和電流，利用R = V/I計 算得出熱源的電阻值，從而準確地確定電加熱熱源的溫度。準確地確定電加熱熱源的溫度的原因有二 第一，由於熱源的溫度變化和他的內阻直接相關，不會產生任何延時，從而可以消 除溫度傳感器因為響應速度帶來的延時誤差。第二，通過在同一時間採集熱源負載的工作電壓以及通過熱源負載的電流，再通 過R = V/I計算得出熱源的電阻值，這樣可以消除因直流電壓不穩和漂移產生的採樣誤差， 以及工作過程中熱源工作電壓不穩和漂移產生的測量誤差。在一實施例中，所述電源模塊10為包括零線L和火線N的二線交流電源。在一實施例中，所述電加熱模塊13包括電飯煲、電水壺、油炸鍋、電陶爐、電烤盤、 恆溫油槽、電烤箱、電熱爐或加熱帶設備中的加熱部件，所述加熱模塊包括由第一開關Swl 和電熱絲Heater組成的串聯支路，所述串聯支路與所述負載電壓採樣模塊並聯，所述串聯 支路與所述負載電流採樣模塊串聯。參見圖2，在一實施例中，上述負載電壓採樣12模塊包括直流電源VCC、電壓測試 端子V-test、第一電阻Rl、第二電阻R2、第一二極體Dl和第一電容Cl，所述第一電阻Rl第 一端連接所述零線L，所述第一電阻Rl第二端連接第二電阻R2的第一端，所述第二電阻R2 的第二端連接所述火線N，所述第一二極體Dl負極連接直流電源VCC，所述第一二極體Dl 正極第一路通過第一電容Cl接地，所述第一電阻Rl第二端連接所述第一二極體Dl正極， 所述第一電阻Rl第二端連接電壓測試端子V-test，所述電壓測試端子V-test連接所述微 處理器15第一輸入端。參見圖2，在一實施例中，上述負載電流採樣模塊14包括直流電源VCC、電流測試 端子I-test、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第二二極體D2、第三二級管D3和第二電容C2，所述第三電阻R3第一端連接所述電熱絲Heater，所述第三電阻R3第二端接地， 所述第四電阻R4第一端連接第三電阻R3的第一端，所述第四電阻R4第二端連接第三二極 管D3的負極，所述第三二極體D3的正極接地，所述第二電容C2並聯在第三二極體D3的兩 端，所述第五電阻R5的第一端連接第四電阻R4的第二端，所述第五電阻R5的第二端連接 電流測試端子I-test，所述第二二極體D2負極連接直流電源VCC，所述第二二極體D2正極 連接電流測試端子I-test，所述電流測試端子I-test連接所述微處理器15第二輸入端。參見圖2，在一實施例中，上述過零觸發同步模塊11包括直流電源VCC、過零觸發 同步端子D-detect、第六電阻R6、第三電容C3和第四二極體D4，所述第六電阻R6第一端連 接所述零線L，所述第六電阻R6第二端連接通過第三電容C3接地，所述第四二極體D4負極 連接直流電源VCC，所述第四二極體D4正極不僅連接第六電阻R6的第二端，所述第四二極 管D4正極還連接過零觸發同步端子D-detect，所述過零觸發同步端子D-detect連接所述 微處理器15第三輸入端。參見圖3，本實用新型的電加熱的熱源測溫方法，包括以下步驟a.利用負載電壓採樣模塊採集電加熱模塊的電壓信號，並送到微處理器中；以及 利用負載電流採樣模塊採集通過電加熱模塊的電流信號，並送到微處理器中、利用過零觸 發同步模塊採集電源模塊的過零同步信號，並送到微處理器中；b.微處理器接收到過零觸發同步模塊的過零同步信號後，同時記錄負載電流採樣 模塊送入的電流信號和負載電壓採樣模塊送入的電壓信號，根據R = V/I計算得出熱源的 電阻值，並根據熱源材料電阻值與溫度值的關係曲線得出熱源溫度值。以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是 利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在 其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。
權利要求1.一種電加熱的熱源測溫裝置，其特徵在於包括用於採集電加熱模塊兩端電壓的負 載電壓採樣模塊、用於採集通過電加熱模塊電流的負載電流採樣模塊、用於採集電源模塊 過零同步信號的過零觸發同步模塊和微處理器，所述微處理器至少具有第一輸入端、第二 輸入端和第三輸入端；負載電壓採樣模塊輸入端與電加熱模塊連接，所述負載電壓採樣模塊輸出端與所述微 處理器第一輸入端連接；負載電流採樣模塊輸入端與電加熱模塊連接，所述負載電流採樣 模塊輸出端與所述微處理器第二輸入端連接；過零觸發同步模塊輸入端與電源模塊連接， 所述過零觸發同步模塊的輸出端與所述微處理器第三輸入端連接；所述微處理器用於在接收到過零觸發同步模塊的過零同步信號後，同時記錄負載電流 採樣模塊送入的電流信號和負載電壓採樣模塊送入的電壓信號，根據R = V/I計算得出熱 源的電阻值，並根據熱源材料電阻值與溫度值的關係曲線得出熱源溫度值。
2.根據權利要求1所述的電加熱的熱源測溫裝置，其特徵在於所述電源模塊為包括 零線和火線的二線交流電源。
3.根據權利要求2所述的電加熱的熱源測溫裝置，其特徵在於所述電加熱模塊包括 電飯煲、電水壺、油炸鍋、電陶爐、電烤盤、恆溫油槽、電烤箱、電熱爐或加熱帶設備中的加熱 部件，所述加熱模塊包括由第一開關和電熱絲組成串聯支路，所述串聯支路與所述負載電 壓採樣模塊並聯，所述串聯支路與所述負載電流採樣模塊串聯。
4.根據權利要求2或3所述的電加熱的熱源測溫裝置，其特徵在於所述負載電壓採 樣模塊包括直流電源、電壓測試端子、第一電阻、第二電阻、第一二極體和第一電容，所述第 一電阻第一端連接所述零線，所述第一電阻第二端連接第二電阻的第一端，所述第二電阻 的第二端連接所述火線，所述第一二極體負極連接直流電源，所述第一二極體正極第一路 通過第一電容接地，所述第一電阻第二端連接所述第一二極體正極，所述第一電阻第二端 連接電壓測試端子，所述電壓測試端子連接所述微處理器第一輸入端。
5.根據權利要求4所述的電加熱的熱源測溫裝置，其特徵在於所述負載電流採樣模 塊包括直流電源、電流測試端子、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第二二極體、第三二級管 和第二電容，所述第三電阻第一端連接所述電熱絲，所述第三電阻第二端接地，所述第四 電阻第一端連接第三電阻的第一端，所述第四電阻第二端連接第三二極體的負極，所述第 三二極體的正極接地，所述第二電容並聯在第三二極體的兩端，所述第五電阻的第一端連 接第四電阻的第二端，所述第五電阻的第二端連接電流測試端子，所述第二二極體負極連 接直流電源，所述第二二極體正極連接電流測試端子，所述電流測試端子連接所述微處理 器第二輸入端。
6.根據權利要求4所述的電加熱的熱源測溫裝置，其特徵在於所述過零觸發同步模 塊包括直流電源、過零觸發同步端子、第六電阻、第三電容和第四二極體，所述第六電阻第 一端連接所述零線，所述第六電阻第二端連接通過第三電容接地，所述第四二極體負極連 接直流電源，所述第四二極體正極不僅連接第六電阻的第二端，所述第四二極體正極還連 接過零觸發同步端子，所述過零觸發同步端子連接所述微處理器第三輸入端。
專利摘要本實用新型公開了一種電加熱的熱源測溫裝置，包括負載電壓採樣模塊、負載電流採樣模塊、過零觸發同步模塊和微處理器，所述微處理器接收到過零觸發同步模塊的過零同步信號後，同時記錄負載電流採樣模塊送入的電流信號和負載電壓採樣模塊送入的電壓信號，根據R＝V/I計算得出熱源的電阻值，並根據熱源材料電阻值與溫度值的關係曲線得出熱源溫度值。有益效果是利用加熱過程中熱源內阻隨著溫度變化也會變化的特性，通過測量內阻的變化來間接測量熱源的溫度，這樣可以實時測量加熱過程中通過熱源的電壓和電流，利用R＝V/I計算得出熱源的電阻值，從而準確地確定電加熱熱源的溫度。
文檔編號G01K7/16GK201867263SQ20102058769
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月2日 優先權日2010年11月2日
發明者郭士軍 申請人:郭士軍