一种节能恒温电地暖温控器的制作方法

本实用新型涉及取暖领域，尤其是涉及一种电取暖的控制设备。

背景技术：

目前，越来越多的家庭选择在装修的时候就装地暖设备，地暖使热源从脚底开始自下而上，使人体产生有脚暖头凉的舒适感。目前，就使用较多的电地暖而言，都是通过传统的电地暖温控器控制屋内的温度，其工作原理是：温控器内设有温度开关，温度传感器采集空气温度信号输入给温度开关，达到设定值之后，温控器自动断电，等冷却到温度开关的下限之后恢复通电，继续加热。始终重复100％功率到0再到100％再到0的一个控温方式，温度就忽冷忽热，恒温效果不好，温度上升和下降的速率都很快，忽冷忽热。并且，在100％功率到0再到100％再到0的控温过程中，会产生很大的冲击电流，冲击电流使消耗电量，造成电源的电能浪费，不节能也不环保。

并且当电地暖通过工频直接启动时，它将会产生7到8倍额定电流的冲击电流。冲击电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏，同时使网络内的电压大大降低，因而破坏了网络内用电设备的正常，这个电流值将大大增加温控器的电应力并产生热量，从而降低温控器的寿命。

技术实现要素：

基于要解决的上述技术问题，本实用新型提供一种节能恒温电地暖温控器，其技术方案如下：

一种节能恒温电地暖温控器，其特征在于：包括温度探头、控温装置，所述温度探头包括探温端及信号输出端，所述控温装置包括CPU、变频电路板、IGBT模块；

CPU内包括直流量运算芯片、A/D转换芯片，所述A/D转换芯片的输入端所述温度探头的信号输出端电连接，A/D转换芯片的输出端与所述直流量运算芯片电连接，所述直流量运算芯片与所述IGBT模块的输入端电连接，所述CPU的工作电源为市电；

所述变频电路板上焊接有变频电路，所述变频电路包括整流电路、滤波电路、逆变电路；所述滤波电流电连接在所述整流电路与逆变电路之间，所述整流电路的输入端接入市电，所述逆变电路的输出端与所述IGBT模块电连接，所述A/D转换芯片的输出端与所述逆变电路电连接，所述IGBT模块的输出端与电发热部件电连接。

进一步地，出于美观和便于安装的需要，本技术方案所述的温度探头、控温装置放置在绝缘壳体内，所述探温端伸出在绝缘壳体外，壳体选用绝缘材质制成。

进一步地，为了便于观察温度值，在所述的绝缘壳体上还设置有显示屏，所述显示屏通过显卡与所述CPU电连接。

进一步地，一般温控器安装于室内墙面上，为了更准确采集室内温度且减小布线，本技术方案所述温度探头的探温端为非接触式温度传感器，这样温度探头的探温端无需接触电发热部件的表面，因而减少了温度探头与CPU之间的连接导线。

进一步地，为了使温控器能间隔一段时间采集温度数据、CPU间隔一段时间就能启动直流量运算模块、A/D转换芯片的工作，达到本实用新型所述的温控器有序控制室温的目的，所述CPU内还包括计时芯片，所述计时芯片与所述直流量运算芯片及A/D转换芯片电连接。

进一步地，为了能设计一个电路元件少、原理简单的变频电路及IGBT模块的电路，本技术方案所述的变频电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、滤波电容、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管，其中，所述第一至第四二极管组成整流电路，滤波电容作为滤波电路，所述第一至第四三极管组成逆变电路；所述IGBT模块包括第五三极管及第五二极管；所述第一二极管的负极与第二二极管的负极电连接，所述第三二极管的负极与第一二极管的正极电连接，所述第四二极管的正极与第三二极管的正极及滤波电容的一端电连接，所述第四二极管的负极与第二二极管的正极电连接，所述第二二极管的负极与滤波电容的另一端电连接；所述第一三极管的集电极与滤波电容的一端电连接、发射极与第三三极管的集电极电连接，所述第二三极管的集电极与所述第一三极管的集电极电连接，所述第三三极管的发射极与滤波电容的另一端及第四三极管的发射极电连接，所述第四三极管的集电极与第二三极管的发射极电连接；所述第四三极管的集电极与第五三极管的发射极电连接，所述第一三极管的发射极与第五三极管的集电极电连接，所述第五二极管的负极与第五三极管的集电极电连接，正极与所述第五三极管的发射极电连接；所述第一三极管至第四三极管的全部栅极分别与所述CPU的A/D转换芯片的输出端电连接，所述第五三极管的栅极与所述CPU的直流量运算模块电连接；所述第三二极管的负极、第二二极管的正极接入220v电源；所述第五三极管的集电极及发射极分别与电发热部件的两端电连接。

该温控器的工作原理是：CPU的A/D转换芯片将温度探头采集到的温度信号转换成数字信号，直流量运算芯片将温度数字信号一直按照比例积分的架构转换成直流量模拟信号，数字信号实时传送给逆变电路板，直流量模拟信号实时传输给IGBT模块，当温度高于某个限值或低于某个限值时，表示输出电压有所变化，此时CPU传送信号给逆变电路板，通过逆变电路板的逆变电路对输入的220v交流电进行变频，因直流转交流是在零频零压时逐步启动，因此可以最大程度上消除电压差，因而可以消除冲击电流；IGBT模块主要实现对电压的实时调控，即CPU的直流量运算芯片根据温度变化，计算出直流量(即输出功率值)，将室内温度达到设定温度的时候，通过CPU的控制，IGBT模块会逐渐的减小输出功率值，直至达到设定温度，并且能一直保持恒定的输出功率。与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

(1)能恒温电地暖温控器工作时，功率值会降低到额定功率的30％—50％，然后保持30％—50％的功率持续输出，能节能30％—40％，因此，温度一直控制在一个很小的范围内波动，恒温效果更好，能耗更低。

(2)能充分降低启动电流，在电压突高会突低时，能减小冲击电流，因而对电网的冲击更小，温控器承受力更高，节约电能，同时增加了温控器使用寿命。

(3)地暖温度恒定，提高使用地暖供暖的舒适度。

附图说明

本实用新型的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定，在附图中：

图1为节能恒温电地暖温控器的结构示意图；

图2为本实用新型所述的CPU与所述变频电路板、IBGT模块的电路连接图；

图3为本实用新型与传统温控器的温度控制效果对比曲线图；

其中，1-本实用新型所述的温控器控制温度的效果曲线图；2-传统温控器控制温度的效果曲线图。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案更加清楚详细，现结合附图对本节能恒温电地暖温控器进行说明：

如图1及图2所示，一种节能恒温电地暖温控器，包括温度探头、控温装置，温度探头、控温装置均放置在绝缘壳体内，温度探头包括探温端及信号输出端，控温装置包括CPU、变频电路板、IGBT模块；

CPU包括直流量运算芯片、A/D转换芯片，A/D转换芯片的输入端与温度探头的信号输出端电连接，输出端与直流量运算芯片电连接，直流量运算芯片与IGBT模块的输入端电连接，CPU的工作电源为市电；

所述变频电路板的输入端接入市电，输出端与IGBT模块电连接，所述A/D转换芯片的输出端与变频电路板电连接，所述IGBT模块的输出端与电发热部件电连接。

更优地，为了便于观察温度值，本实施例在绝缘壳体上还设置有显示屏，显示屏通过显卡与所述CPU电连接。

更优地，一般温控器安装于室内墙面上，为了更准确采集室内温度且减少布线，本技术方案的温度探头的探温端为非接触式温度传感器，这样不用将探温端放置在电发热部件的表面，从而减少布线的同时又能准确测量室温。

更优地，为了使温控器能间隔一段时间采集温度数据、CPU间隔一段时间就能启动流量运算模块、A/D转换芯片的工作，达到温控器有序控制室温的目的，CPU内还包括计时芯片，计时芯片与直流量运算芯片及A/D转换芯片电连接。

更优地，为了给出一种简单实用的控制变频及输出功率的电路，本实施例的变频电路板上的变频电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、滤波电容、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管，其中，第一至第四二极管组成整流电路，滤波电容作为滤波电路，第一至第四三极管组成逆变电路；IGBT模块包括第五三极管及第五二极管；第一二极管的负极与第二二极管的负极电连接，第三二极管的负极与第一二极管的正极电连接，第四二极管的正极与第三二极管的正极及滤波电容的一端电连接，第四二极管的负极与第二二极管的正极电连接，第二二极管的负极与滤波电容的另一端电连接；第一三极管的集电极与滤波电容的一端电连接、发射极与第三三极管的集电极电连接，第二三极管的集电极与第一三极管的集电极电连接，第三三极管的发射极与滤波电容的另一端及第四三极管的发射极电连接，第四三极管的集电极与第二三极管的发射极电连接；第四三极管的集电极与第五三极管的发射极电连接，第一三极管的发射极与第五三极管的集电极电连接，第五二极管的负极与第五三极管的集电极电连接，正极与第五三极管的发射极电连接；第一三极管至第四三极管的全部栅极分别与CPU的A/D转换芯片的输出端电连接，即第一三极管的栅极与CPU的A/D转换芯片的输出端电连接，第二三极管的栅极与CPU的A/D转换芯片的输出端电连接，第三三极管的栅极与CPU的A/D转换芯片的输出端电连接，第四三极管的栅极与CPU的A/D转换芯片的输出端电连接；第五三极管的栅极与CPU的直流量运算模块电连接；第三二极管的负极、第二二极管的正极接入220v电源；第五三极管的集电极及发射极分别与电发热部件的两端电连接。

变频电路的工作原理是：第一至第四二极管构成整流电路，将220v电压变为直流电压，滤波电容对整流后的电压进行平滑滤波，第一至第四三极管组成逆变电路，第一至第四三极管的全部基极与CPU的A/D转换芯片的输出端电连接，通过CPU控制第一至第四三极管的基极的通断，这样CPU将温度信号转化为控制第一至第四三极管的基极通断的电信号，实现直流电逆变为交流电。具体的：当温度忽然升高时(表示电压突高)，CPU输出信号，使第一三极管及第四三极管接通，此时电流通过第一三极管及第四三极管组成的回路，当温度忽然降低时(表示电压突低)，CPU输出信号，使第二三极管及第三三极管接通，此时电流通过第二三极管及第三三极管组成的回路；这样实现了在电压突高或突低时，变频电路的应急变频，因直流转交流是在零频零压时逐步启动，因此可以最大程度上消除电压差，因而可以消除冲击电流；

CPU的直流量运算芯片将温度数字信号一直按照比例积分的架构转换成直流量模拟信号，直流量模拟信号控制IGBT的栅极，即第五三极管的栅极，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压，当室内温度达到设定温度的时候，通过CPU的控制，IGBT模块会逐渐的减小输出功率值，直至达到设定温度，并且能一直保持恒定的输出功率。

本实用新型所述的温控器进行试验测试的实际温控效果图见图3，其中1所指示的曲线表示使用本实用新型所述温控器的控温曲线，2表示使用传统温控器控制温度的温度曲线，可见，本实用新型所述的温控器，控制温度始终恒定在41度左右(设定温度)。传统温控器控制电发热部件产生的温度在40度(温度上限)和35度(温度下限)之间波动，温度上升和下降的速率都很快，忽冷忽热。由此可知，本实用新型的智能恒温电地暖温控器恒温效果更好。