一种水族箱体用电加热装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及加热装置技术领域，具体地涉及一种水族箱体用电加热装置及其方法。
【背景技术】
[0002]水族箱体(如热带观赏鱼缸)的加热，一般通过放入水族箱体内的加热管(棒)在通电状态下加热。大多数加热管(棒)没有检测其是否浸入液体中的功能，从而使加热管(棒)离开液体后，比如在进行水箱换水、保洁等工作时，因疏忽大意而忘记断电，再如因人长期外出未及时给水箱换水或加水等，均会导致加热管(棒)出现干烧现象，从而造成烫伤人体、加热管(棒)爆裂、甚至引起火灾。
[0003]目前市面上亦存在检测加热管(棒)是否浸入液体中的产品，该类产品是在加热管(棒)上端引出两个金属电极，通过检测两个电极间是否存在微小电流来判断加热管(棒)是否浸入液体中。这类产品解决了上述防止加热管(棒)干烧的问题，但是金属电极很容易电解腐蚀，特别是在海水等液体中腐蚀非常严重，其使用寿命不长。另外，长期浸泡难免有水汽等浸入加热管(棒)中，使电子元件存在被击穿的现象，从而使两个金属电极导电，造成人(鱼)触电危险。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种水族箱体用电加热装置及其方法，通过设置在绝缘管内的电容感应模块检测绝缘管外空间介质的分布电容，该分布电容影响积分电容的积分时间，通过单片机检测积分电容的积分时间，从而以非接触方式较迅速的检测出电加热装置是否浸入液体中。
[0005]本发明的目的主要通过以下技术方案实现:
一种水族箱体用电加热装置，包括绝缘管和位于绝缘管内的加热控制电路板，所述加热控制电路板包括电容感应模块和单片机控制模块，所述电容感应模块包括检测电极和积分电容，检测电极与积分电容并联接入单片机控制模块的1 口，所述电容感应模块用于采集绝缘管外空间介质的分布电容，所述单片机控制模块用于检测积分电容的积分时间。
[0006]当上述电加热装置放置于空气中时，由电容感应模块的检测电极采集绝缘管外空间介质的电容，并通过单片机控制模块检测积分电容的积分时间，并将这一积分时间设为阈值；当上述电加热装置浸入液体中时，电容感应模块检测到绝缘管外空间介质分布电容变大，其充电速度亦变大，单片机控制模块检测积分电容的积分时间相对于上述阈值变小，因此单片机控制模块通过检测积分电容随绝缘管外空间分布电容的变化而变化的积分时间，并将该积分时间与设定的阈值相比较，当积分时间等于或大于阈值时，便可判断为上述加热装置未浸入液体中，单片机控制模块向相应电路发出停止加热的信号，加热装置停止加热。本技术方案通过设置在绝缘管内的电容感应模块检测绝缘管外空间介质的电容分布，并通过单片机控制模块检测积分电容的积分时间，从而以非接触方式检测出加热装置是否浸入液体中，解决了接触式检测电极易腐蚀的技术问题，减小电加热装置的安全隐患，延长其使用寿命，而且当上述电加热装置浸入液体时，积分电容的积分时间较短，即阈值较小，故上述加热装置的灵敏度较高。
[0007]进一步的，所述检测电极紧贴于所述绝缘管的内壁，紧贴于绝缘管内壁的检测电极能够较敏感的检测到绝缘管外的电容变化，提高了电容感应模块的灵敏度，保障上述电加热装置具备较好的工作性能。
[0008]进一步，所述检测电极为金属片或金属膜，将一定面积的金属片或金属膜紧贴于绝缘管内壁适当位置，作为检测电极，在保障其检测性能的同时，降低了上述电加热装置的制作成本。
[0009]进一步的，所述金属片内侧表面连接有弹簧，所述弹簧另一端固定连接在所述加热控制电路板上，使用一定长度的弹簧作为支撑件，使金属片能够在绝缘管内紧贴内壁，因金属片只是与绝缘管内壁接触，从而便于上述电加热装置拆卸组装。
[0010]进一步的，所述加热控制电路板还包括温度检测模块和功率控制器件，所述温度检测模块输出端连接单片机控制模块的输入端，所述功率控制器件的输入端连接单片机控制模块的输出端，所述功率控制器件输出端连接有电阻丝发热体，功率控制器件优选为可控硅，可控硅具有良好的开关特性，能够及时、准确、迅速的控制电阻丝发热体的通断，且可调节电阻丝发热体的输出功率。温度检测模块由热敏电阻及其附属元件构成，温度检测模块将检测得的液体温度输入单片机控制模块，单片机控制模块将液体温度与设定值比较，当液体温度小于设定值时，向功率控制器件输出加热信号，功率控制器件使电阻丝发热体通电加热；当液体温度达到设定值时，向功率控制器件输出停止加热信号，功率控制器件使电阻丝发热体断电，从而防止上述电加热装置的恒温功能。
[0011]进一步的，所述温度检测模块包括液体温度检测单元和功率控制器件温度检测单元，功率控制器件温度检测单元(可以为NTC热敏电阻)监测功率控制器件的工作温度，以防功率控制器件因温度过高而失效，从而保障上述电加热装置的使用安全性能。
[0012]进一步的，所述控制电路板外设置有保护壳，保护壳位于所述绝缘管内，保护壳包括壳盖和壳底，壳盖内设置有隔热层，有效阻止了热传递的三种方式(传导、对流、辐射)，保障温度检测模块检测结果真实可靠。
[0013]进一步的，所述加热控制电路板还包括显示模块，所述显示模块的输入端连接单片机控制模块的输出端，单片机控制模块将电容感应模块以及温度检测模块的检测结果进行分析，并将该分析结果输入显示模块，当电加热装置未浸入液体中时，显示模块显示“0F”，当电加热装置浸入液体中时，显示模块显示当前液体温度或者设置温度，从而使用户能直观得知水族箱体内液体状态以及电加热装置的工作，显示模块优先为两位LED字符分4次动态扫描，以此降低显示模块的功耗。
[0014]进一步的，所述加热控制电路板还包括电源模块，所述电源模块包括阻容降压单元和三端集成稳压器，为单片机控制模块和温度检测模块提供稳定的工作电压。
[0015]一种用于水族箱体的电加热方法，包括以下步骤:
步骤1、电容感应模块采集绝缘管外空间介质的电容，并将其结果输出给单片机模块处理；
步骤2、单片机处理模块检测绝缘管外空间介质的电容积分时间，若积分时间小于阈值，则由温度检测模块检测液体温度并将检测结果输入单片机控制模块，当液体温度低于设定温度范围下限时，单片机控制模块输出脉冲，通过控制功率控制器件使电阻丝发热体通电，单片机控制模块同时向显示模块输出信号，显示模块显示当前液体温度或设置温度；当液体温度达到设定温度范围上限时，单片机控制模块无输出脉冲，通过控制功率控制器件使电阻丝发热体断电，单片机控制模块同时向显示模块输出信号，显示模块显示当前液体温度或设置温度；
步骤3、若积分时间大于阈值，则单片机处理模块无脉冲输出，控制模块停止加热，同时向显示模块输出停止信号，显示模块显示“OF”。
[0016]上述加热方法通过被绝缘管隔离的电容感应模块采集绝缘管外空间介质的分布电容，并由单片机控制模块检测积分电容的积分时间，通过比较积分时间的长短判断是否向电阻丝发热体通电，从而实现了非接触式检测电加热装置是否浸入液体中的技术效果，而且电加热装置浸入液体时积分电容的积分时间较短，故上述方法能够高效率检测出绝缘管外空间介质分布电容的变化，使加热装置的反应更加灵敏。
[0017]本发明的有益效果:
本发明提供的一种水族箱体用电加热装置及其方法，通过设置在绝缘管内的电容感应模块检测绝缘管外空间介质的分布电容，分布电容的变化影响积分电容的积分时间，通过单片机检测积分电容的积分时间，从而以非接触方式准确、高效的检测出电加热装置是否浸入液体中，并由此决定是否向电阻丝发热体通电，从而保障了电加热装置的使命安全，亦延长其使用寿命。
【附图说明】
[0018]附图1为本发明一种实施方式的整体结构示意图；
附图2为本发明一种实施方式的原理框图；
附图3为本发明一种实施方式中加热控制电路板示意图；
附图4为本发明一种实施方式中壳盖示意图；
附图5为本发明一种实施方式中壳底示意图；
附图6为本发明一种实施方式的加热控制电路板原理图。
[0019]图中:1-绝缘管，2-加热控制电路板，3-电阻丝发热体，21-金属片，22-弹簧，23-数字显示单元，24-温度检测模块，25-功率控制器件，41-壳盖，42-壳底，43-隔热层。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0021]实施例1:
如图1?图6所示，一种水族箱体用电加热装置，包括绝缘管I和位于绝缘管内的加热控制电路板2、电阻丝发热体3，加热控制电路板2包括电源模块、单片机控制模块、电压过零检测模块、电容感应模块、温度检测模块24、功率控制器件25和显示模块23。
[0022]电源模块包括由电阻R16、电容Cl、二极管D2组成的阻容降压单元，以及三端集成稳压器Ul (如78L05)，市电经R16、C1降压后，由电解电容E2和稳压二极管DWl滤波去耦后输入Ul的I脚，Ul的3脚输出电压经电解电容El和电容C2滤波去耦后输出稳定的+5V电压，接入单片机的VDD引脚，作为单片机控制模块及温度检测模块24的工作电压。
[0023]单片机控制模块选用普通单片机，用于检测随绝缘管外空间介质分布电容的变化、控制功率控制器件、检测液体温度等，也可选用专用电容触摸芯片(如ASC0101B、TTP223B等)检测绝缘管外空间电容的积分时间。
[0024]功率控制器件25优选为可控硅Q1