专利名称：线性可调功率加热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及加热器领域，尤其涉及一种线性可调功率加热器。
背景技术：
目前，在洗浴、采暖、电加热灶具等诸多家用电器中，其加热器多采用多段式加热 器或称固定功率加热器，这类加热器的功率调整档位固定，其加热丝构成是按照功率要求 一段一段分开的，通过控制电路控制不同的加热段形成不同的功率。具体地，多段式加热器无论是在加热部件还是在控制器方面都相对复杂，例如三 段6kw加热器需要使用三个控制电路分别控制lkw、2kw、3kw这三路加热丝，所组成的功率 大小为lkw、2kw、3kw、4kw、5kw、6kw这六段，可见，多段式加热器只能进行固定功率加热，功 率跨度较大。发明人在实现本实用新型的技术方案时发现，现有技术的加热器至少存在以下问 题这种产品只能调整固定的几个功率段，无法对电加热丝进行功率、能耗线性控制，功率 曲线是阶梯状，从而无法达到按用户需求确定加热功率，功耗也较大。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种线性可调功率加热器，能够按用户 需求灵活调整加热功率，功耗小。为解决上述技术问题，本实用新型线性可调功率加热器采用如下技术方案—种线性可调功率加热器，包括加热器件、控制器和在所述控制器的控制下驱动 所述加热器件线性加热的控制电路。所述控制电路包括可控硅、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻，光耦可控 硅和三极管；所述可控硅连接所述加热器件，其控制极连接光耦可控硅的强电端，其阴极连接 所述第一电阻；所述第一电阻的一端连接所述可控硅的阴极，另一端连接所述光耦可控硅的强电 端；所述光耦可控硅的强电端分别连接所述可控硅的控制极和所述第一电阻，其弱电 端分别连接所述第二电阻和所述三极管的集电极；所述第二电阻的一端连接所述光耦可控硅的弱电端，另一端接+5v电源；所述三极管的基极分别连接所述第三电阻和第四电阻，集电极连接所述光耦可控 硅的弱电端，发射极连接所述第四电阻；所述第三电阻的一端连接所述三极管的基极，另一端连接所述控制器；所述第四电阻的一端连接所述三极管的基极，另一端连接所述三极管的发射极并 接地。还包括温度保护组件，所述温度保护组件与所述控制器电性连接，所述加热器件通过所述温度保护组件与所述可控硅相连接。所述加热器件为固定功率加热器件。所述固定功率加热器件为加热丝、加热盘或加热棒。还包括温度传感器采样电路，与所述控制器电性连接。还包括人机交互界面，与所述控制器电性连接。 所述人机交互界面为功能设置显示屏。所述控制器为单片机。本实用新型实施例的技术方案所提供的线性可调功率加热器，通过对一段固定功 率加热器件进行时间上的间断控制，即通过对加热器件通断电的时间比和频率进行控制， 通电与断电时间比越大加热功率越大，频率越高线性调整效果越好功率细分效果越好，实 现不同功率的调整要求，从而实现0-最大功率的无级调整。并且，还可以进一步实现任意 功率的调整，通过控制器对于用户的使用要求对线性可调功率加热器进行设置，并可进一 步通过控制器根据用户的设置及加热过程计算可以优化加热方案达到节能的目的，并且， 在生产过程中线性功率加热器无需使用多段式加热丝进行功率档位控制，直接使用一段加 热丝和一套控制电路即可，电路实现简单。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新 型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例线性可调功率加热器示意图之一；图2为本实用新型实施例中控制电路的示意图；图3为本实用新型实施例线性可调功率加热器示意图之二 ；图4为本实用新型实施例中温度传感器采样电路的示意图；图5为本实用新型实施例线性可调功率加热器的工作流程图。附图标记说明1-加热器件； 2-控制器；3-控制电路；4-温度保护组件；5-温度传感器采样电路。
具体实施方式
本实用新型实施例提供一种线性可调功率加热器，能够按用户需求灵活调整加热 功率，功耗小。
以下结合附图对本实用新型实施例线性可调功率加热器进行详细描述。为了对加热器所产生的热能可以有效进行控制，对于固定功率加热器阶梯状功率 断档区域可全部覆盖，从而达到按用户需求确定加热功率，降低功耗，本实用新型实施例提 供一种线性可调功率加热器，如图1所示，该线性可调功率加热器包括加热器件1、控制器 2和在所述控制器2的控制下驱动所述加热器件1线性加热的控制电路3。本实用新型实施例的技术方案所提供的线性可调功率加热器，通过对一段固定功
4率加热器件进行时间上的间断控制，即通过对加热器件通断电的时间比和频率进行控制， 通电与断电时间比越大加热功率越大，频率越高线性调整效果越好功率细分效果越好，实 现不同功率的调整要求，从而实现0-最大功率的无级调整。并且，还可以进一步实现任意 功率的调整，通过控制器对于用户的使用要求对线性可调功率加热器进行设置，并可进一 步通过控制器根据用户的设置及加热过程计算可以优化加热方案达到节能的目的，并且， 在生产过程中线性功率加热器无需使用多段式加热丝进行功率档位控制，直接使用一段加 热丝和一套控制电路即可，电路实现简单。进一步地，如图2所示，控制电路包括可控硅TR1、第一电阻R1、第二电阻R2、第 三电阻R3、第四电阻R4，光耦可控硅ICl和三极管附，可控硅TRl连接加热器件，其控制极连接光耦可控硅ICl的强电端，其阴极连接第 一电阻Rl ；第一电阻Rl的一端连接可控硅TRl的阴极，另一端连接光耦可控硅ICl的强电 端；光耦可控硅ICl的强电端分别连接可控硅TRl的控制极和第一电阻R1，其弱电端分别 连接第二电阻R2和三极管m的集电极；第二电阻R2的一端连接光耦可控硅ICl的弱电 端，另一端接+5V电源；三极管m的基极分别连接第三电阻R3和第四电阻R4，集电极连接 光耦可控硅ICl的弱电端，发射极连接第四电阻R4 ；第三电阻R3的一端连接三极管m的 基极，另一端连接控制器；第四电阻R4的一端连接三极管m的基极，另一端连接三极管m 的发射极并接地。在本实施例中，上述加热器件优选为加热丝W1，控制器优选为单片机。具体地，本实施例提供的线性可调功率加热器在进行加热时，单片机根据用户的 设定向控制电路输出控制信号，从而驱动负载(加热丝Wl)进行加热，具体地，单片机在 INPUT 口输入高电平或低电平，控制三极管m导通或断开，高低电平占空比及频率由用户 设置功率计算所得，使得光耦可控硅ICI弱电端以同样的占空比及频率驱动强电端，可控 硅TRl被ICl驱动。加热丝Wl两端波形为单片机输出波形与正玄波叠加波形。进一步地，如图3所示，该线性可调功率加热器还包括温度保护组件4，与控制 器2电性连接，如图2所示，加热器件，即加热丝Wl通过温度保护组件4与可控硅TRl相连 接。温度保护组件4相当于零火线端保护开关，在温度超过保护温度时断开进行保护，如果 温度超过设置温度可以对加热丝Wl进行断电，该温度保护组件4可使用现有的温度保护开 关。进一步地，加热器件为固定功率加热器件。再进一步地，上述固定功率加热器件可以针对不同的加热器配合不同功率不同规 格的加热器件，例如在灶具产品中可以选用加热盘，在采暖系统中可以选用加热棒。进一步地，如图3所示，该线性可调功率加热器还包括温度传感器采样电路5，与 控制器2电性连接。温度传感器采样电路5可以采用如图4所示的电路，其中，温度传感器 对加热对象进行温度采样。进一步地，如图3所示，该线性可调功率加热器还包括人机交互界面6，与控制器 2电性连接。用户可使用人机交互界面6设置并实时获取加热信息，该人机交互界面6配有 显示界面及输入界面。进一步地，人机交互界面6可以为具有功能设置功能的显示屏。具体地，在用户可以按如图5所示的流程使用本实施例提供的线性可调功率加热 器对加热对象进行加热。具体操作如下[0047]步骤11、故障检测；上电后进行故障检测，主要检测对象为加热丝，若正常则执行步骤12，若检测到故 障，则报警。步骤12、开机；若检测无故障，则正常开机。步骤13、用户功能设置；用户可以对加热要求进行设置，可以设置达到的温度及所需的时间，控制器可以 根据用户所设置的数据进行计算，计算过程根据单位时间内固定功率使加热对象所上升的 温度，用户的设置可以是多段的温度设置，即可以在不同的时间段进行不同功率的设置。当 测算后无法达到用户需求时进行报警，告知用户合理的加热功率及时间设置。步骤13、加热过程；加热过程可以是恒定功率的、也可以是变化功率的，这完全依照程序设定。步骤14、判断是否达到用户设定温度；若未达到用户设定温度，则继续循环加热；若达到了用户设定温度，则执行步骤 15。步骤15、保温功能；测算热散耗功率，将功率调整至热散耗大小。根据节能设置进行加热，即控制电路 可以根据用户的设定，即实际的加热状况进行节能优化，例如用户设定20分钟后需求80摄 氏度的热水，而根据控制板计算得出达到这个要求只需使用最大功率15分钟，则控制板会 在用户设定开始后的后15分钟进行加热已达到最小的热散耗从而实现节能的目的。本实用新型实施例的技术方案所提供的线性可调功率加热器，通过对一段固定功 率加热器件进行时间上的间断控制，即通过对加热器件通断电的时间比和频率进行控制， 通电与断电时间比越大加热功率越大，频率越高线性调整效果越好功率细分效果越好，实 现不同功率的调整要求，从而实现0-最大功率的无级调整，细化功率。并且，还可以进一步 实现任意功率的调整，通过控制器对于用户的使用要求对线性可调功率加热器进行设置， 并可进一步通过控制器根据用户的设置及加热过程计算可以优化加热方案达到节能的目 的，并且，在生产过程中线性功率加热器无需使用多段式加热丝进行功率档位控制，直接使 用一段加热丝和一套控制电路即可，电路实现简单，并且该线性可调功率加热器可配合不 同的阻式电加热模块应用于洗浴、灶具和电器等更多领域。以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限 于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化 或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权 利要求的保护范围为准。
权利要求一种线性可调功率加热器，其特征在于，包括加热器件、控制器和在所述控制器的控制下驱动所述加热器件线性加热的控制电路。
2.根据权利要求1所述的线性可调功率加热器，其特征在于，所述控制电路包括可控 硅、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻，光耦可控硅和三极管；所述可控硅连接所述加热器件，其控制极连接光耦可控硅的强电端，其阴极连接所述 第一电阻；所述第一电阻的一端连接所述可控硅的阴极，另一端连接所述光耦可控硅的强电端；所述光耦可控硅的强电端分别连接所述可控硅的控制极和所述第一电阻，其弱电端分 别连接所述第二电阻和所述三极管的集电极；所述第二电阻的一端连接所述光耦可控硅的弱电端，另一端接+5v电源；所述三极管的基极分别连接所述第三电阻和第四电阻，集电极连接所述光耦可控硅的 弱电端，发射极连接所述第四电阻；所述第三电阻的一端连接所述三极管的基极，另一端连接所述控制器；所述第四电阻的一端连接所述三极管的基极，另一端连接所述三极管的发射极并接地。
3.根据权利要求2所述的线性可调功率加热器，其特征在于，还包括温度保护组件， 所述温度保护组件与所述控制器电性连接，所述加热器件通过所述温度保护组件与所述可 控硅相连接。
4.根据权利要求3所述的线性可调功率加热器，其特征在于，所述加热器件为固定功 率加热器件。
5.根据权利要求4所述的线性可调功率加热器，其特征在于，所述固定功率加热器件 为加热丝、加热盘或加热棒。
6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的线性可调功率加热器，其特征在于，还包括 温度传感器采样电路，与所述控制器电性连接。
7.根据权利要求6所述的线性可调功率加热器，其特征在于，还包括人机交互界面， 与所述控制器电性连接。
8.根据权利要求7所述的线性可调功率加热器，其特征在于，所述人机交互界面为功 能设置显示屏。
9.根据权利要求8所述的线性可调功率加热器，其特征在于，所述控制器为单片机。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种线性可调功率加热器，涉及加热器领域，能够按用户需求灵活调整加热功率，功耗小。一种线性可调功率加热器，包括加热器件、控制器和在所述控制器的控制下驱动所述加热器件线性加热的控制电路。本实用新型应用于采用电加热器。
文档编号H05B3/02GK201700018SQ20102018879
公开日2011年1月5日 申请日期2010年5月13日 优先权日2010年5月13日
发明者邢乐 申请人:海尔集团公司;青岛海尔智能电子有限公司;青岛鼎新电子科技有限公司