一种基于环境温度的可调节式温控器智能系统的制作方法

本发明属于温控器技术领域，尤其涉及一种基于环境温度的可调节式温控器智能系统。

背景技术：

21世纪以来，受益于我国家电市场蓬勃发展、工业规模持续扩大，我国温控器市场需求增长快速，带动温控器行业规模不断扩大。随着我国互联网、通信、云计算、物联网等技术不断进步，我国制造业与信息技术相融合的速度加快，智能家居、智能电网、智慧城市、轨道交通等领域对温控器的精密性要求不断提高，精密温控器成为推动我国温控器行业增长的重要动力。

目前市场上较为常见的温控器，基本有以下类型：突跳式温控器、液涨式温控器、压力式温控器、电子式温控器、数字式温控器。其中双金属片作为热敏感反应组件的突跳式温控器最为普遍。但是这种结构的产品使用超过设计寿命后失效，如触头漏铜底后无法断开、双金属片温度漂移超过初始范围，双金属片不变形，无法控制切断电路，被控制的电路器一直在加热，存在很大的安全隐患，因此传统结构的双金属片温控器往往需要另外使用化学保险丝，生产成本高。

技术实现要素：

针对上述现有技术的现状，本发明提供了一种基于环境温度的可调节式温控器智能系统，以解决现有技术中存在的上述缺陷。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于环境温度的可调节式温控器智能系统，包括基于单片机为核心芯片的微控制电路、a/d转换器、基于两个双金属片的突跳式温控器和基于热敏电阻为主传感器的温度采集电路；所述突跳式温控器包括弹片、绝缘件一、绝缘件二、绝缘件三、定触片一、定触片二、定触片三、双金属片一、双金属片二、绝缘陶瓷米和陶瓷件；常温时，弹片的左侧端部下方的触点与定触片一右侧端部上方的触点相接触，定触片二右侧端部下方的触点与定触片三右侧端部上方的触点相接触，定触片三右侧的陶瓷件与双金属片二相接触，双金属片一通过绝缘陶瓷米与弹片相连接；正常工作状态下，电流接通，电流通过弹片、定触片一、金属垫、定触片二和定触片，流过电热丝，电热丝发热并将热量传递给温控器底部的双金属片一；随着温度升高到设定温度，双金属片一受热向下弯曲，导致绝缘瓷米的位置改变，弹片左侧端部的触点与定触片一右侧端部的触点断开；这时可调节的温控器的温度不再升高，热量随时间就会减少而导致温度下降，双金属片一的形变也逐渐随着温度变化而恢复初始状态。

优选的，所述单片机采用16位嵌入式单片机。

优选的，所述a/d转换器采用集成32位a/d转换器。

优选的，所述微控制电路的输入端设有用于电路保护的压敏电阻、热敏电阻和自恢复保险丝。

优选的，所述微控制电路采用单面单面pcb电路板。

优选的，系统采用数字pid控制算法，利用matlab中的simulink对参数寻优过程进行仿真；针对所述温度采集电路采集的数据采用非线性参数标度变换方法，在程序设计中采用查表的方法进行非线性参数标度变换，程序编写中根据实际运行情况设置一个相应的非线性特性补偿表。

有益效果：

1.本发明采用单片机高精度智能温控系统设计，由16位单片机和32位a/d变换器相组合构成温度采集系统。通过采用数字pid控制，可使温控精度在±0.5℃，并可实现温度设定值的连续可调。

2.本发明在原有温控器的基础上增加了另外一个双金属片，使得两个双金属片同时工作，正常状态下，到达设定温度，原有双金属片没有断开的情况下，温度继续上升一定幅度，本发明中新增加的双金属片二立即断开，保障了产品的安全，极大提高了电器设备的安全性，保障了用户的使用体验。

3.本发明根据实际需求，在保证系统稳定可靠性的同时采用成本低廉的嵌入式单片机集成32位a/d变换器构成基于热敏电阻为主传感器的温度采集系统，完美实现对温度的测量范围要求和精度要求。

附图说明

图1为本发明中突跳式温控器示意图；

图2为本发明硬件设计示意图；

图3为本发明软件设计示意图；

附图标号：弹片1、绝缘件一2、绝缘件二3、绝缘件三4、定触片一5、定触片二6、定触片三7、双金属片一8、双金属片二9、绝缘陶瓷米10和陶瓷件11。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解和认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

一种基于环境温度的可调节式温控器智能系统，如图1-3所示，包括基于单片机为核心芯片的微控制电路、a/d转换器、基于两个双金属片的突跳式温控器和基于热敏电阻为主传感器的温度采集电路；

其中，所述突跳式温控器包括弹片1、绝缘件一2、绝缘件二3、绝缘件三4、定触片一5、定触片二6、定触片三7、双金属片一8、双金属片二9、绝缘陶瓷米10和陶瓷件11；

具体说明，常温时，弹片1的左侧端部下方的触点与定触片一5右侧端部上方的触点相接触，定触片二6右侧端部下方的触点与定触片三7右侧端部上方的触点相接触，定触片三7右侧的陶瓷件11与双金属片二9相接触，双金属片一8通过绝缘陶瓷米10与弹片1相连接。正常工作状态下，电流接通，电流通过弹片1、定触片一5、金属垫、定触片二6和定触片，流过电热丝，电热丝发热并将热量传递给温控器底部的双金属片一8。随着温度升高到设定温度，双金属片一8受热向下弯曲，导致绝缘瓷米的位置改变，弹片1左侧端部的触点与定触片一5右侧端部的触点断开。这时可调节的温控器的温度不再升高，热量随时间就会减少而导致温度下降，双金属片一8的形变也逐渐随着温度变化而恢复初始状态；进一步说明，在正常工作状态中，双金属片二9始终保持初始状态，不发生形变。可调节的温控器长时间使用，双金属片一8的弹性发生改变，尤其是在极端温度条件下，如北欧零下四十度的环境中，即使温度升高到了设定温度，双金属片一8仍然保持初始状态，没有发生形变。温度继续上升，当温度上升比设定的温度阈值(该温度可以根据实际需要设定)高时，双金属片二9受热向下弯曲，陶瓷件11与双金属片的接触断开，定触片三7右侧端部上方的触点与定触片二6右侧端部下方的触点便会分离断开。进一步说明，当处于极端温度条件下，传统双金属片温控器存在不可忽视的安全隐患。本发明通过设定两个双金属片，保障了产品的安全，极大提高了电器设备的安全性，保障了用户的使用体验。

进一步说明，本实施例中所述单片机采用16位嵌入式单片机。

进一步说明，本实施例中所述a/d转换器采用集成32位a/d转换器。

进一步说明，本实施例中所述微控制电路采用单面单面pcb电路板。

具体说明，单片机采用嵌入单片机，不仅减小了它的外围电路的设计难度和电路的复杂成度，从而降低了生产成本和增加了系统工作的可靠性。由于系统本身功能比较简单，因此采用了嵌入式单片微型处理器，由于a/d集成在芯片的内部和仅有的20个口线，所以就可以采用单面的pcb电路板就可以实现所有的硬件功能。对温度的测量范围要求和精度要求，温度传感器采用廉价热敏电阻就可以实现其功能。

进一步说明，本实施例中所述微控制电路的输入端设有用于电路保护的压敏电阻、热敏电阻和自恢复保险丝。

进一步说明，本实施例中系统采用数字pid控制算法，利用matlab中的simulink对参数寻优过程进行仿真，通过采用数字pid控制，可使温控精度在±0.5℃，并可实现温度设定值的连续可调。进一步说明，针对所述温度采集电路采集的数据采用非线性参数标度变换方法，在程序设计中采用查表的方法进行非线性参数标度变换，程序编写中根据实际运行情况设置一个相应的非线性特性补偿表。进一步说明，根据系统的要求，整个程序的运行是从一个开关量状态入手。当处于“关”的状态时，系统程序处于待机状态，电源指示灯led长亮，温度检测、显示、控制部分程序不运行，其他没有任何输出；当处于“开”的状态时，电源指示灯led关闭，系统程序开始运行，所有输入输出运行，实时检测、温度显示、自动控制全部正常工作。

进一步说明，本发明本发明采用单片机高精度智能温控系统设计，由16位单片机和32位a/d变换器相组合构成温度采集系统。通过采用数字pid控制，可使温控精度在±0.5℃，并可实现温度设定值的连续可调；本发明在原有温控器的基础上增加了另外一个双金属片，使得两个双金属片同时工作，正常状态下，到达设定温度，原有双金属片没有断开的情况下，温度继续上升一定幅度，本发明中新增加的双金属片二9立即断开，保障了产品的安全，极大提高了电器设备的安全性，保障了用户的使用体验；本发明根据实际需求，在保证系统稳定可靠性的同时采用成本低廉的嵌入式单片机集成32位a/d变换器构成基于热敏电阻为主传感器的温度采集系统，完美实现对温度的测量范围要求和精度要求。

需要说明的是，在本文中诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。