加热控制方法及电加热设备与流程

本发明涉及电加热技术领域，尤其是涉及一种加热控制方法及电加热设备。

背景技术：

在相关技术的电加热设备中，普遍使用电热丝作为电热元件对水进行加热。而电加热设备的温度控制是通过电热丝电路的通断进行控制，这样的控制方式存在温度控制精度差。此外，电热丝的频繁启动总是伴随着电加热设备的水泵的启动、停止，影响电热丝的使用寿命。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种加热控制方法及电加热设备。

本发明实施方式的加热控制方法用于电加热设备，所述电加热设备包括内胆、电热元件及可控硅器件，所述内胆形成有腔室，所述电热元件设置在所述内胆的底部，所述电热元件电连接所述可控硅器件，所述加热控制方法包括：

步骤一：设定加热预设时间、目标温度以及允许温度偏差值，并使所述可控硅器件控制所述电热元件开始加热和对加热时间进行计时；

步骤二：利用温度传感器检测所述腔室的实际温度并判断所述腔室内的实际温度与所述目标温度之间的差值的绝对值是否小于或等于所述允许温度偏差值，若是转至步骤三，若否转至步骤四；

步骤三：判断所述加热时间是否等于所述加热预设时间，若是转至步骤五，若否转至步骤六；

步骤四：使所述可控硅器件控制所述电热元件继续加热，并转至步骤二；

步骤五：使所述可控硅器件控制所述电热元件停止加热；

步骤六：使所述可控硅器件控制所述电热元件继续加热以保持所述差值的绝对值小于或等于所述允许温度偏差值，并转至步骤三。

本发明实施方式的加热控制方法，可利用可控硅器件对电热元件的加热功率进行调节，实现了腔室的实际温度的无级可调，进而可避免频繁启闭电热元件而带来的控制精度较差和电热元件寿命低的问题。

在一个实施方式中，所述步骤一还包括接收用户指令并根据用户指令设定所述加热预设时间和所述目标温度，并使所述可控硅器件控制所述电热元件开始加热和对所述加热时间进行计时。

在一个实施方式中，所述加热控制方法包括：以所述差值作为第一输入量及以所述差值的变化率作为第二输入量，并基于模糊PID算法控制所述可控硅器件的导通角，以使所述可控硅器件控制所述电热元件的加热功率及使所述可控硅器件控制所述电热元件停止加热。

在一个实施方式中，所述电加热设备包括与所述可控硅器件连接的光电耦合器，所述加热控制方法包括：通过所述光电耦合器控制所述可控硅器件的导通角。

在一个实施方式中，在所述步骤四中所述可控硅器件控制所述电热元件的加热功率大于在步骤一中所述可控硅器件控制电热元件的加热功率。

在一个实施方式中，所述电热元件为稀土厚膜元件。

在一个实施方式中，在所述步骤二中，将所述温度传感器输出的温度电信号进行放大、滤波和数字化后得到所述腔室的实际温度。

在一个实施方式中，所述电加热设备包括显示屏，所述加热控制方法包括：使所述显示屏显示所述目标温度和所述腔室的实际温度。

本发明实施方式中的电加热设备包括内胆、电热元件、可控硅器件和控制电路，所述内胆形成有腔室，所述电热元件设置在所述内胆的底部，所述电热元件电连接所述可控硅器件，所述控制电路连接所述电热元件和所述可控硅器件，所述控制电路用于在控制所述电加热设备工作时，实施以下步骤：

步骤一：设定加热预设时间、目标温度以及允许温度偏差值，并使所述可控硅器件控制所述电热元件开始加热和对加热时间进行计时；

步骤二：利用温度传感器检测所述腔室的实际温度并判断所述腔室内的实际温度与所述目标温度之间的差值的绝对值是否小于或等于所述允许温度偏差值，若是转至步骤三，若否转至步骤四；

步骤三：判断所述加热时间是否等于所述加热预设时间，若是转至步骤五，若否转至步骤六；

步骤四：使所述可控硅器件控制所述电热元件继续加热，并转至步骤二；

步骤五：使所述可控硅器件控制所述电热元件停止加热；

步骤六：使所述可控硅器件控制所述电热元件继续加热以保持差值的绝对值小于或等于所述允许温度偏差值，并转至步骤三。

本发明实施方式的电加热设备，可利用可控硅器件对电热元件的加热功率进行调节，实现了腔室的实际温度的无级可调，进而可避免频繁启闭电热元件而带来的控制精度较差和电热元件寿命低的问题。

在一个实施方式中，所述电加热设备包括与所述控制电路连接的按键，所述按键用于接收用户指令，所述控制电路用于根据所述用户指令设定所述加热预设时间和所述目标温度，并使所述可控硅器件控制所述电热元件开始加热和对所述加热时间进行计时。

在一个实施方式中，所述控制电路包括控制模块，所述控制模块以所述差值作为第一输入量及以所述差值的变化率作为第二输入量，并基于模糊PID算法控制所述可控硅器件的导通角，以使所述可控硅器件控制所述电热元件的加热功率及使所述可控硅器件控制所述电热元件停止加热。

在一个实施方式中，所述控制电路包括与所述可控硅器件连接的光电耦合器，所述控制模块连接所述光耦合器，所述控制模块用于通过所述光电耦合器控制所述可控硅器件的导通角。

在一个实施方式中，在所述步骤四中所述控制电路使所述可控硅器件控制所述电热元件的加热功率大于在步骤一中所述控制电路使所述可控硅器件控制电热元件的加热功率。

在一个实施方式中，所述控制电路包括放大/滤波电路和模数转换电路，所述放大/滤波电路用于将所述温度传感器输出的温度电信号进行放大和滤波，所述模数转换电路用于数字化放大和滤波后的所述温度电信号并得到所述腔室的实际温度。

在一个实施方式中，所述电加热设备包括蒸汽发生系统，所述蒸汽发生系统包括蒸发盘，所述蒸发盘设置在所述腔室的底部，所述电热元件设置在所述蒸发盘的外底面上。

本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的加热控制方法的流程示意图。

图2是本发明实施方式的电加热设备的立体示意图。

图3是本发明实施方式的电加热设备的另一立体示意图。

图4是本发明实施方式的电加热设备的模块示意图。

图5是本发明实施方式的电加热设备的控制电路的部分电路示意图。

图6是本发明实施方式的电加热设备的控制模块的模块示意图。

图7是本发明实施方式的电加热设备的电热元件的结构示意图。

主要元件符号说明：

电加热设备100；

内胆10、腔室11、电热元件20、基板21、导热层22、发热电路层23、可控硅器件30、温度传感器31、光电耦合器32、显示屏40、控制电路50、电阻50a、按键51、控制模块52、模糊推理模块521、PID控制器522、放大/滤波电路53、模数转换电路54、电源55、蒸汽发生系统60、蒸发盘61、水泵62、水箱63。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请一并参阅图1～图7，本发明实施方式的加热控制方法用于电加热设备100，电加热设备100包括内胆10、电热元件20及可控硅器件30。内胆10形成有腔室11。电热元件20设置在内胆10的底部。电热元件20电连接可控硅器件30。加热控制方法包括：

步骤一：设定加热预设时间m1、目标温度t1以及允许温度偏差值e1，并使可控硅器件30控制电热元件20开始加热和对加热时间m2进行计时；

步骤二：利用温度传感器31检测腔室11的实际温度t2并判断腔室11内的实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2的绝对值是否小于或等于允许温度偏差值e1，若是转至步骤三，若否转至步骤四；

步骤三：判断加热时间m2是否等于加热预设时间m1，若是转至步骤五，若否转至步骤六；

步骤四：使可控硅器件30控制电热元件20继续加热，并转至步骤二；

步骤五：使可控硅器件30控制电热元件20停止加热；

步骤六：使可控硅器件30控制电热元件20继续加热以保持差值e2的绝对值小于或等于允许温度偏差值e1，并转至步骤三。

本发明实施方式的加热控制方法，可利用可控硅器件30对电热元件20的加热功率进行调节，实现了腔室11的实际温度t2的无级可调，进而可避免频繁启闭电热元件20而带来的控制精度较差和电热元件20寿命低的问题。

具体地，在本发明实施方式中，在步骤六中，在可控硅器件30控制电热元件20继续加热以保持差值e2的绝对值小于或等于允许温度偏差值e1，电热元件20处于某个功率工作，以使电加热设备100进入保温。并且当腔室的实际温度t2低于设定的下限值时，使可控硅器件30控制电热元件20提高功率继续加热。如此循环，在电加热设备100达到工作的加热预设时间m1后，使可控硅器件30控制控制电热元件20停止加热。

在一个实施方式中，步骤一还包括接收用户指令并根据用户指令设定加热预设时间m1和目标温度t1，并使可控硅器件30控制电热元件20开始加热和对加热时间m2进行计时。

如此，用户可根据具体情况对加热预设时间m1和目标温度t1进行设置，这样提高了加热控制方法的可操作性。

在一个实施方式中，加热控制方法包括以差值e2作为第一输入量及以差值e2的变化率ec作为第二输入量，并基于模糊PID算法控制可控硅器件30的导通角，以使可控硅器件30控制电热元件20的加热功率及使可控硅器件30控制电热元件20停止加热。

如此，加热控制方法可实现对电热元件20的电流的有效值大小的自动控制以实现对电热元件20的加热功率的自动调整控制，同时第一输入量及第二输入量的双重设置可保证基于模糊PID算法运算结果的精确度，从而保证控制可控硅器件30的导通角的准确度。

具体地，在腔室11内的实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2较大时，可通过调节可控硅器件30的导通角以控制电热元件20适当增大加热功率，从而可以以快速的时间实现减小实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2。同样，在腔室11内的实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2较小时，可通过调节可控硅器件30的导通角以控制电热元件20适当减小加热功率，从而防止实际温度t2超出目标温度t1，保证电热元件20加热的稳定性。这样加热控制方法的可靠性也得到了提高。

在本发明示例中，差值e2＝t1-t2，差值e2的变化率加热控制方法可通过集成电路进行模糊PID算法运算。

在一个实施方式中，电加热设备100包括与可控硅器件30连接的光电耦合器32。加热控制方法包括：通过光电耦合器32控制可控硅器件30的导通角。

如此，利用光电耦合器32可提高对可控硅器件30的导通角的控制的精确度。

在一个实施方式中，在步骤四中可控硅器件30控制电热元件20的加热功率大于在步骤一中可控硅器件30控制电热元件20的加热功率。

如此，在腔室11内的实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2的绝对值大于允许温度偏差值e1，这样能够使得电热元件20以较大的加热功率继续进行加热，从而缩短加热时间，以进一步提高加热控制方法的加热效率。

在一个实施方式中，电热元件20为稀土厚膜元件。

如此，在同等的导热面积条件下，电热元件20具有更大的表面热负荷，同时电热元件20的导热效率更高，并且更加节能。

需要说明的是，在某些实施方式中，电热元件20为稀土厚膜元件，例如，稀土厚膜元件的材料包括稀土氧化物材料，例如，请参图7，在本发明示例中，电热元件20包括导热的基板21、绝缘的导热层22及发热电路层23。导热层22连接基板21和发热电路层23。发热电路层23包括多个呈圆弧状的第一电阻电路231及多个呈直线状的第二电阻电路232。多个第一电阻电路231围绕多个第二电阻电路232。多个第一电阻电路231与多个第二电阻电路232间隔设置。导热层22的材料包括稀土氧化物材料，发热电路层23的材料包括稀土氧化物材料。如此，发热电路层23的电阻电路分布较为均匀，可充分利用导热层22的空间，这样电热元件20的发热更加均匀，可有效避免电热元件20出现局部过热的现象，从而保证了电热元件20的使用寿命。

在一个实施方式中，在步骤二中，将温度传感器31输出的温度电信号进行放大、滤波和数字化后得到腔室11的实际温度t2。

如此，可增强温度电信号，并可消除干扰，以保证信号传输的准确度。

在一个实施方式中，电加热设备100包括显示屏40。加热控制方法包括：使显示屏40显示目标温度t1和腔室的实际温度t2。

如此，显示屏40可提高加热控制方法的可视性，从而方便用户，并提高用户体验。

请一并参阅图1～图6，本发明实施方式中的电加热设备100包括内胆10、电热元件20、可控硅器件30和控制电路50。内胆10形成有腔室11。电热元件20设置在内胆10的底部。电热元件20电连接可控硅器件30。控制电路50连接电热元件20和可控硅器件30。控制电路50用于在控制电加热设备100工作时，实施以下步骤：

步骤一：设定加热预设时间m1、目标温度t1以及允许温度偏差值e1，并使可控硅器件30控制电热元件20开始加热和对加热时间m2进行计时；

步骤二：利用温度传感器31检测腔室11的实际温度t2并判断腔室11内的实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2的绝对值是否小于或等于允许温度偏差值e1，若是转至步骤三，若否转至步骤四；

步骤三：判断加热时间m2是否等于加热预设时间m1，若是转至步骤五，若否转至步骤六；

步骤四：使可控硅器件30控制电热元件20继续加热，并转至步骤二；

步骤五：使可控硅器件30控制电热元件20停止加热；

步骤六：使可控硅器件30控制电热元件20继续加热以保持差值e2的绝对值小于或等于允许温度偏差值e1，并转至步骤三。

本发明实施方式的电加热设备100，可利用可控硅器件30对电热元件20的加热功率进行调节，实现了腔室11的实际温度t2的无级可调，进而可避免频繁启闭电热元件20而带来的控制精度较差和电热元件20寿命低的问题。

在本发明示例中，可控硅器件30为双向可控硅器件。如此，控制更加精确。

在一个实施方式中，电加热设备100包括与控制电路50连接的按键51。按键51用于接收用户指令。控制电路50用于根据用户指令设定加热预设时间m1和目标温度t1，并使可控硅器件30控制电热元件20开始加热和对加热时间m2进行计时。

如此，用户可通过根据具体情况对加热预设时间m1和目标温度t1进行设置，这样提高了控制电路50的可设置性。

在一个实施方式中，控制电路50包括控制模块52。控制模块52以差值e2作为第一输入量及以差值e2的变化率ec作为第二输入量，并基于模糊PID算法控制可控硅器件30的导通角，以使可控硅器件30控制电热元件20的加热功率及使可控硅器件30控制电热元件20停止加热。

如此，控制电路50通过控制模块52实现对电热元件20的电流的有效值大小的自动控制以实现对电热元件20的加热功率的自动调整控制，同时第一输入量及第二输入量的设置可保证基于模糊PID算法控制可控硅器件30的导通角的准确度。

具体地，在腔室11内的实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2较大时，控制模块52以差值e2及差值e2的变化率ec作为输入量，并进行模糊PID算法运算后，可通过调节可控硅器件30的导通角以控制电热元件20适当增大加热功率，从而可以以快速的时间实现减小实际温度t2与目标温度t1的差值e2。同样，在腔室11内的实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2较小时，控制模块52以差值e2及差值e2的变化率ec作为输入量，并进行模糊PID算法运算后，可通过调节可控硅器件30的导通角以控制电热元件20适当减小加热功率，从而防止实际温度t2超出目标温度t1，保证电热元件20加热的稳定性。这样提高了控制电路50运行的可靠性。

在本发明示例中，差值e2＝t1-t2，差值e2的变化率控制模块52包括模糊推理模块521及PID控制器522，模糊推理模块521连接PID控制器522，PID控制器522连接可控硅器件30。其中，模糊推理模块521以差值e2及差值e2的变化率ec作为输入量，PID控制器522同样可以差值e2及差值e2的变化率ec作为输入量。这样模糊推理模块521与PID控制器522的结合能够实现进一步的优化控制，从而保证由PID控制器522输出的信号的精确度。

在一个实施方式中，控制电路50包括电阻50a。电阻50a连接在电热元件20的一端及控制模块52的输出端之间。

如此，电阻50a的设置对可控硅器件30及电热元件20具有保护作用，可防止控制电路50的电流的有效值过大而烧坏可控硅器件30或电热元件20。在本发明示例中，控制电路50由电源55供电。

在一个实施方式中，控制电路50包括与可控硅器件30连接的光电耦合器32，控制模块52连接光耦合器32，控制模块52用于通过光电耦合器32控制可控硅器件30的导通角。

如此，利用光电耦合器32可提高对可控硅器件30的导通角的控制的精确度。

在一个实施方式中，在步骤四中控制电路50使可控硅器件30控制电热元件20的加热功率大于在步骤一中控制电路50使可控硅器件30控制电热元件20的加热功率。

如此，在腔室11内的实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2的绝对值大于允许温度偏差值e1，这样能够使得电热元件20以较大的加热功率继续进行加热，从而缩短加热时间，以进一步提高控制电路50的加热效率。

在一个实施方式中，电热元件20为稀土厚膜元件。

如此，在同等的导热面积条件下，电热元件20具有更大的表面热负荷，同时电热元件20的导热效率更高，并且更加节能。

电热元件20的结构可参上述加热控制方法中对应的部分，在此不再详细展开。

在一个实施方式中，控制电路50包括放大/滤波电路53和模数转换电路54。放大/滤波电路53用于将温度传感器31输出的温度电信号进行放大和滤波，模数转换电路54用于数字化放大和滤波后的温度电信号并得到腔室11的实际温度t2。

如此，可增强温度电信号，并可消除干扰，以保证信号传输的准确度。

在一个实施方式中，电加热设备100包括显示屏40。控制电路50用于使显示屏40显示目标温度t1和腔室11的实际温度t2。

如此，显示屏40可提高电加热设备100的工作参数的可视性，从而方便用户，并提高用户体验。

在一个实施方式中，电加热设备100包括蒸汽发生系统60。蒸汽发生系统60包括蒸发盘61。蒸发盘61设置在腔室11的底部。电热元件20设置在蒸发盘61的外底面上。

如此，电热元件10工作时，电热元件10能够使得蒸发盘61内的水加速汽化成蒸汽，并使得内胆10受热而升温，并可经由控制电路50对这一过程进行有效的控制。

在本发明示例中，电加热设备100可以为电蒸炉。蒸汽发生系统60还包括水泵62及水箱63。水泵62连接水箱63及蒸发盘61。蒸发盘61呈凹形状。腔室11内设置有温度传感器31。

在电加热设备100工作时，控制电路50可控制水泵62将水箱63中的水引进蒸发盘61中，控制电路50控制电热元件20产生热量，然后电热元件20将产生的热量传导至蒸发盘61内的水，使水加热成高温蒸汽，然后高温蒸汽在内胆10内扩散，从而使得腔室11的实际温度t2逐渐提升，然后温度传感器31将腔室11的实际温度信号转化为相应的电信号，并反馈给控制电路50，然后控制电路50对腔室11的实际温度进行控制。

在腔室11的实际温度t2与目标温度t1之间的差值e2的绝对值小于或等于允许温度偏差值e1后，控制电路50控制电热元件20处于某个功率工作，以使电加热设备100进入保温，当内胆10的温度低于设定的下限值时，控制电路50又能够控制电热元件20提高功率继续加热。如此循环，在电加热设备100达到工作的加热预设时间m1后，控制电路50能够控制电热元件20停止加热(关闭)。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。