专利名称：一种液温调节系统及其离液断电方法
技术领域：
本发明涉及一种液温调节系统及其离液断电方法。
背景技术：
现在，在鱼缸喂养鱼的领域，一般都采用电加热的方式来维持水温。但是，在水少或无水的情况下，很难在极短时间，例如3秒内的离水断电，起到安全保护的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有很好离水断电特性的液温调节系统及其离液断电方法。本发明首先提供一种液温调节系统，包括电加热部件；温度检测部件，用于监视所述电加热部件的温度；温度斜率处理部件，根据所述温度检测部件输出的信息，处理获得温度变化的时间斜率；以及，控制部件，用于控制所述电加热部件的断通，当所述温度斜率处理部件获取的温度变化的时间斜率达到预设条件，则切断所述电加热部件的电源。相应的，本发明还提供一种采用所述的液温调节系统的离液断电方法，包括如下步骤温度检测步骤按时间间隔，依次在时间点采集所述电加热部件的温度；温度变化的时间斜率步骤，根据依次采集的所述电加热部件的温度，获得所述电加热部件的温度变化的时间斜率；比较控制步骤将该温度变化的时间斜率处理比较，如达到预设条件，则切断所述电加热部件的电源。与现有技术比较，本发明的优点在于，能够迅速的实现液温调节系统离水断电，更加安全可靠。通常的离水断电都是通过检测温度的方式实现的，但是现实中却发现，这种方式很难准确、而且及时的实现离水断电。例如，目前离水安全断电的时间最佳是I至3秒以内， 但是，现有的液温调节系统的很难达到上述指标，实际试验往往需要5秒左右的时间，这样会造成极大的安全隐患。而具体来说，本发明的技术方案，主要采用监视温度变化的斜率，以实现最佳的离水断电效果。经过试验表明，采用本发明的技术方案，完全能够实现准确、迅速的，在I秒时间内，离水断电。优选的，所述温度检测步骤中，依次选取至少4个连续间隔时间点的所述电加热部件的温度；温度变化的时间斜率步骤中，依次计算相邻的间隔时间点之间的温度变化的时间斜率；所述比较控制步骤中，有至少2个所述温度变化的时间斜率超过一阈值，则切断所述电加热部件的电源。进一步采用上述技术措施，不需要对连续温度进行不间断的监视，不仅整体方案的实施成本大大降低，而且，还能够进一步降低外部干扰造成误判的可能性。优选的，所述阈值为0. 3°C /秒。通常的，在水族箱内使用的液温调节系统，其加热的速度不会超过0.03°C/秒，经过试验及经验比较，选用0. 3°C /秒为阈值，离水断电效果较优。优选的，所述温度检测步骤中，依次选取6个连续间隔时间点的所述电加热部件的温度。优选的，所述温度检测部件采用NTC热敏电阻。进一步的，所述温度变化的时间斜率步骤中，对所述电加热部件直接获取的温度上升、下降曲线与预设的温度曲线进行回归拟合，以进行非线性温度补偿。NTC热敏电阻(NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器)是一种氧化物的烧结体，具有负温度系数，与金属热电阻相比，具有电阻温度系数大、灵敏度高，其灵敏度约为金属热电阻的10倍，结构简单、电阻率小、稳定性好、适于动态测量、成本低和体积小等优点，作为测量温度的敏感元件在测试和自动控制领域中得到了广泛应用。但由于NTC热敏电阻存在严重的热电非线性，因此在精密测温系统时，对它的非线性误差进行补偿或进行线性化处理能够极大的扩大其测量范围和提高测量精度。具体来说，NTC热敏电阻电阻与温度关系的经验公式为Rt = Rt0 exP -―)
上上Q式中，T为被测温度Jtl为参考温度，一般取Ttl为20°C ；Rt和A0分别为T和Ttl时热敏电阻的电阻值为热敏电阻器的材料常数，B = 13651n-^-，其中r2(|和为20°C和
八100
100°C时的电阻值。由上式可知，NTC热敏电阻阻值变化与温度变化为指数关系，随温度升高，热敏电阻阻值迅速下降，其温度电阻特性存在严重非线性，用NTC热敏来测温时可以进行非线性补偿。进一步的，所述预设的温度曲线采用由钼电阻温度传感器采集的温度变化曲线。优选的，所述的离液断电方法，还包括如下步骤当所述电加热部件的温度超过50°C的时候，则切断所述电加热部件的电源。
图I是本发明一种实施例中的对NTC热敏电阻进行拟合补偿的流程图；图2是图I所示实施例中NTC热敏电阻绝对误差曲线；图3是本发明另一种实施例中主循环程序流程图；图4是本发明另一种实施例中离水断电判断程序流程图5是本发明另一种实施例中温度时间曲线。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例做进一步的说明。一种液温调节系统，包括电加热部件；温度检测部件，用于监视所述电加热部件的温度；温度斜率处理部件，根据所述温度检测部件输出的信息，处理获得温度变化的时间斜率；以及，控制部件，用于控制所述电加热部件的断通，当所述温度斜率处理部件获取的温度变化的时间斜率达到预设条件，则切断所述电加热部件的电源。相应的，本发明还提供一种采用所述的液温调节系统的离液断电方法，包括如下步骤温度检测步骤按时间间隔，依次在时间点采集所述电加热部件的温度；温度变化的时间斜率步骤，根据依次采集的所述电加热部件的温度，获得所述电加热部件的温度变化的时间斜率；比较控制步骤将该温度变化的时间斜率处理比较，如达到预设条件，则切断所述电加热部件的电源。如图I和图2所示，所述温度检测部件采用NTC热敏电阻。常用的热敏电阻非线性补偿方法有(1)硬件电路补偿法，最为简单的方法利用串并联电阻实现热敏电阻线形化，该方法实现热敏电阻线性化简单易行，但存在可靠性和准确度低等不足。如果需要提高测量精度，可以采用对数指数电路，完成对数运算功能，实现电路的输出与温度变化成线性关系，但硬件电路电路较为复杂，增加成本。(2)查表线性插值法，使用该方法表格制作费时，受存储容量限制，测温精度低；(3)热敏电阻经验公式法，测温误差较大；(4)多项式拟合法，存在多项式阶数较高，误差大。参考比较了上述各补偿方法在热敏电阻非线性补偿使用时存在的优缺点，结合本加热器的自身特点(I.要求热敏电阻测量误差在±0.5°C范围内；2.加热器用于水族养殖，需要控制的实际温度范围在15°C_35°C之间，测温范围较窄；3.要求产品成本较低)，本产品提出利用曲线拟合对热敏电阻进行非线性温度补偿的方法，并通过实例对该方法进行了分析和对比。由于实施例采用微电脑或者单片机进行控制，具有一定的存储容量，并且具有极高的运算速度，可以实现在线实时温度补偿运算。本产品提出的利用曲线拟合对热敏电阻进行非线性补偿方法的具体思路如下I.首先选用高精度的钼电阻温度传感器(RTD)，该传感器具有很高的稳定性和线性度，但RTD也是最贵的温度传感器，它对精度有严格要求，测量其在15°C -35°C范围内的升温曲线和降温曲线，并将测量数据保存到单片机的存储器中；2.选用NTC热敏电阻，实时采集升温过程和降温过程数据，将NTC热敏电阻的温度上升、下降曲线和高精度的钼电阻温度传感器(RTD)的温度曲线进行回归拟合。由单片机完成曲线拟合计算，实时进行NTC热敏电阻的非线性温度补偿。由于已经预先将高精度的钼电阻温度传感器在15°C _35°C范围内的升温曲线和降温曲线存储在微电脑或单片机中，因此该非线性温度补偿曲线拟合算法在加热棒正常使用过程中自动在线完成，不需要人工任何参与。图3为另一种实施例中主循环程序流程图。图4为另一种实施例中离水断电判断程序流程图。结合图3、图4和图5所示，利用诸如NTC热敏电阻来滚动检测温度，并实时更新， 以计算电加热部件资深温度变化曲线的斜率。由于在水中的时候斜率极小，而当加热棒离开水面暴露在空气中，由于空气散热能力优先，加热棒的斜率会急剧增加超过0. 3摄氏度/ 秒。根据斜率变化，能够准确迅速的判断出是否离水，进而能够及时做出切断电源的动作。 经试验表明，离水断电的反应速度小于I秒。以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种液温调节系统，其特征在于，包括电加热部件；温度检测部件，用于监视所述电加热部件的温度；温度斜率处理部件，根据所述温度检测部件输出的信息，处理获得温度变化的时间斜率；以及，控制部件，用于控制所述电加热部件的断通，当所述温度斜率处理部件获取的温度变化的时间斜率达到预设条件，则切断所述电加热部件的电源。
2.如权利要求I所述的液温调节系统，其特征在于，所述温度检测部件采用NTC热敏电阻。
3.一种采用如权利要求I所述的液温调节系统的离液断电方法，其特征在于，包括如下步骤温度检测步骤按时间间隔，依次在时间点采集所述电加热部件的温度；温度变化的时间斜率步骤，根据依次采集的所述电加热部件的温度，获得所述电加热部件的温度变化的时间斜率；比较控制步骤将该温度变化的时间斜率处理比较，如达到预设条件，则切断所述电加热部件的电源。
4.如权利要求3所述的离液断电方法，其特征在于，所述温度检测步骤中，依次选取至少4个连续间隔时间点的所述电加热部件的温度； 温度变化的时间斜率步骤中，依次计算相邻的间隔时间点之间的温度变化的时间斜率；所述比较控制步骤中，有至少2个所述温度变化的时间斜率超过一阈值，则切断所述电加热部件的电源。
5.如权利要求4所述的离液断电方法，其特征在于，所述阈值为O.3°C /秒。
6.如权利要求4所述的离液断电方法，其特征在于，所述温度检测步骤中，依次选取6 个连续间隔时间点的所述电加热部件的温度。
7.如权利要求3至6中任一所述的所述的离液断电方法，其特征在于，所述温度检测部件采用NTC热敏电阻。
8.如权利要求7所述的所述的离液断电方法，其特征在于，所述温度变化的时间斜率步骤中，对所述电加热部件直接获取的温度上升、下降曲线与预设的温度曲线进行回归拟合，以进行非线性温度补偿。
9.如权利要求7至所述的所述的离液断电方法，其特征在于，所述预设的温度曲线采用由钼电阻温度传感器采集的温度变化曲线。
10.如权利要求3所述的离液断电方法，其特征在于，还包括如下步骤当所述电加热部件的温度超过50°C的时候，则切断所述电加热部件的电源。
全文摘要
本发明涉及一种液温调节系统及其离液断电方法。一种液温调节系统，包括电加热部件；温度检测部件，用于监视所述电加热部件的温度；温度斜率处理部件，根据所述温度检测部件输出的信息，处理获得温度变化的时间斜率；以及，控制部件，用于控制所述电加热部件的断通，当所述温度斜率处理部件获取的温度变化的时间斜率达到预设条件，则切断所述电加热部件的电源。本发明的优点在于，能够迅速的实现液温调节系统离水断电，更加安全可靠。
文档编号G05D23/24GK102591378SQ20121002915
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月9日 优先权日2012年2月9日
发明者刘绍溪, 王守仁, 肖蕾 申请人:广州海乃大机电设备有限公司