一种基于光mos继电器的预加热控制装置及预加热控制方法
【专利摘要】本发明涉及电子设备预加热领域，公开了一种基于光MOS继电器的预加热控制装置，包括光MOS继电器、上拉电阻、下拉电阻及加热装置，其中，光MOS继电器输入侧包括LED二极管，输出侧包括MOSFET，MOSFET与加热装置设置在一个回路中，当MOSFET导通时，加热装置启动，上拉电阻的一端接LED二极管的正极，另一端接电源，下拉电阻的一端接LED二极管的负极，另一端接地，选取合适阻值的上拉电阻和下拉电阻使通过LED二极管的实际电流稍大于临界触发温度时的LED正向触发电流，本发明还公开了一种基于光MOS继电器的预加热控制方法。本发明的加热控制装置利用光MOS继电器的输入隔离耦合器件的电流随温度变化的特性进行光电开关控制，可以实现开机前预加热，体积小，成本低，灵敏度高。
【专利说明】—种基于光MOS继电器的预加热控制装置及预加热控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子设备加热领域，尤其涉及一种基于光MOS继电器的预加热控制装置及预加热控制方法。
【背景技术】
[0002]随着各个领域中需要适应低温环境的产品日益增多，加热控制装置的应用场合也越来越多，如室外型监控摄像机、智能电网设备、通信设备、计算机设备、航天航空设备等都需要增加加热控制装置。随着这些电子设备的普遍应用，适用场所往往温差较大，对于气温较冷的一些地区，为了增强电子设备的环境适应能力，必然要考虑增加加热控制装置，而加热控制装置的开关则会考虑用智能控制系统进行远程自动控制，但是这样做的前提是智能系统必须能够正常启动。
[0003]现有预加热控制的方法大多是通过专用控制芯片或者可编程逻辑器件CPLD等成本较高的方案进行程序控制，而这些方案往往是基于专用控制芯片控制时序正常的前提下才能起到预加热控制作用，而且专用控制芯片成本较高，从而限制了专用控制芯片的应用环境和批量化生产。
[0004]因此，研发一款可靠性高、灵敏度高、成本低、寿命长的小型化电子设备加热控制装置显得特别迫切，光MOS继电器摆脱了传统机械式继电器的灵敏度差、有动作噪音、使用寿命短等缺点，而且具备一般SSR(无触点固态继电器)所没有的高电压控制、低导通电阻、负载端AC/DC兼用通电、低泄漏电流等优良特性，因此，光MOS继电器在远程通信、通信器械、自动检测、安全与防灾器械、测量器等方面有着广阔的的应用需求，尤其适合应用于这种低功耗设置的电子设备预加热系统。
【发明内容】
[0005]为克服现有技术的不足，本发明目的是:提供一种基于光MOS继电器的预加热控制装置，使电子设备中的电子元件在开机前预先受热，以维持系统在低温环境下的正常工作。
[0006]为了解决【背景技术】中的技术问题，本发明提供了一种基于光MOS继电器的预加热控制装置，包括光MOS继电器、上拉电阻、下拉电阻及加热装置，其中，光MOS继电器输入侧包括LED 二极管，输出侧包括M0SFET，所述MOSFET与加热装置设置在一个回路中，当MOSFET导通时，所述加热装置启动，所述上拉电阻的一端与LED 二极管的正极相连，另一端与电源相连，所述下拉电阻的一端与LED 二极管的负极相连，另一端接地，流经LED 二极管的电流稍大于临界触发温度时的LED正向触发电流。
[0007]所述基于光MOS继电器的预加热控制装置还包括控制器，所述控制器的某一输出端与所述LED 二极管的负极相连，所述输出端输出高电平或者低电平。
[0008]所述基于光MOS继电器的预加热控制装置还包括温度传感器，用于将检测到的环境温度信号发送给所述控制器。
[0009]具体地，所述临界触发温度为电子设备期望开始预加热的温度，当环境温度等于或低于临界触发温度时，所述LED 二极管导通发光。
[0010]所述LED 二极管导通发光后流经LED 二极管的电流稍低于LED正向关断电流时，所述LED 二极管停止导通发光；或者，温度传感器检测到的环境温度信号稍高于停止加热温度时，控制器的所述输出端输出高电平，所述LED 二极管不导通发光，所述停止加热温度为电子设备期望停止加热的温度。
[0011]本发明还提供了一种基于光MOS继电器的预加热控制方法，采用光MOS继电器控制加热设备的开关，设置光MOS继电器输入侧的LED 二极管通过的电流稍大于临界触发温度时的LED正向触发电流，当环境温度低于或等于临界触发温度时，所述LED 二极管导通发光，MOS继电器的输出侧导通，加热装置开启；当环境温度高于或等于临界关断温度或控制器向LED负极输出高电平时，LED 二极管停止导通发光，MOS继电器的输出侧断开，加热装置关闭。
[0012]优选地，根据临界触发温度时的LED正向触发电流选取合适阻值的上拉电阻和下拉电阻，使流经LED 二极管的电流稍大于临界触发温度时的LED正向触发电流，其中，所述临界触发温度为电子设备期望开始预加热的温度；所述LED 二极管导通发光后通过LED 二极管的电流稍小于LED正向关断电流时，所述LED 二极管停止导通发光，此时的温度为临界关断温度。
[0013]控制器接收温度传感器检测的环境温度信号，设定电子设备期望停止加热的温度，当温度传感器检测到的环境温度稍高于设定的停止加热温度时，所述控制器输出高电平。其中，设定停止加热温度的值高于所述临界触发温度的值。
[0014]当温度传感器传送给控制器的环境温度检测信号稍低于或等于所述临界触发温度时，所述控制器输出低电平。
[0015]本发明的基于光MOS继电器的预加热控制装置的原理是①光MOS继电器的输入侧为LED 二极管，流过LED 二极管的电流随温度降低而升高，即存在一个低温临界值，当温度降到低温临界值时，通过LED 二极管的电流达到正向触发电流，使LED 二极管导通发光；②LED 二极管的通断控制光MOS继电器输出侧的MOSFET的通断；(D MOSFET与加热装置在同一个电路中，MOSFET的通断控制加热装置的开启和关闭LED 二极管的关断电流随温度的升高而升高，当LED 二极管的关断电流升高到通过LED 二极管的实际电流大小时，此时的温度达到关断临界值；⑤控制器通过输出高低电平控制LED 二极管的通断；⑥控制策略为温度传感器将检测到的温度信号传送给控制器，若检测到的温度高于设定的停止加热温度值，则控制器输出高电平；若检测到的温度低于设定的开启加热温度值，则控制器输出低电平；⑦从光MOS继电器手册查询得知，触发LED的正向电流最小值为0.3mA,即当LED正向电流大于0.3mA时即可导通发光，也就是可以通过调节通过LED的正向电流大小来调节光MOS继电器的通断。
[0016]米用上述技术方案，本发明具有如下有益效果:①基于光MOS继电器的温度和电流特性，可以在电子设备系统开机前自动导通光MOS继电器内部的LED，从而控制后端加热装置的开启，实现开机前预加热；②本发明中预加热完全基于单片光MOS继电器和简单外围电路即可实现，节约电路板的制板空间，节约器件成本；③采用光MOS继电器，输入与输出间完全绝缘，用LED和光电兀件进行光I禹合实现输入输出传送,响应速度快，器件寿命长。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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它附图。
[0018]图1是本发明实施例提供的基于光MOS继电器的预加热控制装置的结构示意图；
[0019]图2是本发明实施例提供的基于光MOS继电器的预加热控制装置的加热控制结构图；
[0020]图3是本发明实施例提供的基于光MOS继电器的预加热控制装置的温度采集结构图；
[0021]图4是本发明实施例提供的基于光MOS继电器的预加热控制装置中光MOS继电器的结构图；
[0022]图5是本发明实施例提供的基于光MOS继电器的预加热控制装置中光MOS继电器的电路图；
[0023]图6是本发明实施例提供的基于光MOS继电器的预加热控制装置中LED 二极管的温度和触发电流的特性曲线图；
[0024]图7是本发明实施例提供的基于光MOS继电器的预加热控制装置中LED 二极管的温度和关断电流的特性曲线图。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]实施例:图1为本发明实施例提供的基于光MOS继电器的预加热控制装置的结构示意图，图2是本发明实施例提供的基于光MOS继电器的预加热控制装置的加热控制结构图，由图中可以清楚地看到，所述基于光MOS继电器的预加热控制装置包括光MOS继电器、上拉电阻、下拉电阻及加热装置，其中，光MOS继电器输入侧包括LED 二极管，输出侧包括MOSFET，所述MOSFET与加热装置设置在一个回路中，当MOSFET导通时，所述加热装置启动，所述上拉电阻的一端与LED 二极管的正极相连，另一端与电源相连，所述下拉电阻的一端与LED 二极管的负极相连，另一端接地，流经LED 二极管的电流稍大于临界触发温度时的LED正向触发电流。
[0027]优选地，所述基于光MOS继电器的预加热控制装置还包括控制器，所述控制器的某一输出端与所述LED 二极管的负极相连，所述输出端输出高电平或者低电平。
[0028]优选地，所述基于光MOS继电器的预加热控制装置还包括温度传感器，用于将检测到的环境温度信号发送给所述控制器。如图3所示，本实施例的温度传感器采用较常见的单线输出的数字温度传感器DS18B20。
[0029]如图2所示，本实施例的光MOS继电器采用松下的光MOS继电器AQY212GS，加热装置随实际应用场合采用5V或者12V的加热片或者加热块，控制器采用自带GP1 (通用输入输出)的单片机，或者自带GP1的ARM程序控制芯片。
[0030]所述临界触发温度为电子设备期望开始预加热的温度，当环境温度等于或低于临界触发温度时，所述LED 二极管导通发光。
[0031]在本发明实施例中，临界触发温度设定为0°C，如图2所示，上拉电阻接的电源为
3.3V，上拉电阻为2K Ω，下拉电阻为220 Ω，除去LED本身内阻损耗，此实例得到的通过LED二极管的实际电流大概在ImA左右；由图6所示，在低于0°C时，LED正向触发电流大概在0.85mA左右，通过LED 二极管的实际电流即大于LED正向触发电流，即在0°C的临界触发温度时LED 二极管导通发光。
[0032]所述LED 二极管导通发光后流经LED 二极管的电流稍低于LED正向关断电流时，所述LED 二极管停止导通发光；或者，温度传感器检测到的环境温度信号稍高于停止加热温度时，控制器的所述输出端输出高电平，所述LED 二极管关断，所述停止加热温度为电子设备期望停止加热的温度，本实施例中，停止加热温度优选设定为15°C，当电子设备启动以后，温度传感器检测到环境温度升高到15°C时，控制器输出高电平，LED 二极管关断停止发光,光MOS继电器的输出端断开,加热设备关闭。
[0033]本发明还提供了一种基于光MOS继电器的预加热控制方法，采用光MOS继电器控制加热设备的开关，设置光MOS继电器输入侧的LED 二极管通过的电流稍大于临界触发温度时的LED正向触发电流，当环境温度低于或等于临界触发温度时，所述LED 二极管导通发光，MOS继电器的输出侧导通，加热装置开启；当环境温度高于或等于临界关断温度或控制器向LED负极输出高电平时，LED 二极管停止导通发光，MOS继电器的输出侧断开，加热装置关闭。
[0034]根据临界触发温度时的LED正向触发电流选取合适阻值的上拉电阻和下拉电阻，使流经LED 二极管的电流稍大于临界触发温度时的LED正向触发电流，其中，所述临界触发温度为电子设备期望开始预加热的温度；所述LED 二极管导通发光后通过LED 二极管的电流稍小于LED正向关断电流时，所述LED 二极管停止导通发光，此时的温度为临界关断温度。
[0035]控制器接收温度传感器检测的环境温度信号，设定电子设备期望停止加热的温度，本实施例中，停止加热温度优选设定为15°C，当温度传感器检测到的环境温度稍高于设定的停止加热温度时，所述控制器输出高电平。显而易见地，设定停止加热温度的值高于所述临界触发温度的值，当电子设备启动以后，温度传感器检测到环境温度升高到15°C时，控制器输出高电平，LED 二极管关断停止发光，光MOS继电器的输出端断开，加热设备关闭。
[0036]当温度传感器传送给控制器的环境温度检测信号稍低于或等于所述临界触发温度时，所述控制器输出低电平。
[0037]本发明的加热控制装置利用光MOS继电器的输入隔离耦合器件的电流随温度变化的特性进行光电开关控制，可以实现开机前预加热，体积小，成本低，灵敏度高。
[0038]以上所揭露的仅为本发明的几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【权利要求】
1.一种基于光MOS继电器的预加热控制装置，其特征在于，包括光MOS继电器、上拉电阻、下拉电阻及加热装置，其中，光MOS继电器输入侧包括LED 二极管，输出侧包括M0SFET，所述MOSFET与加热装置设置在一个回路中，当MOSFET导通时，所述加热装置启动，所述上拉电阻的一端与LED 二极管的正极相连，另一端与电源相连，所述下拉电阻的一端与LED 二极管的负极相连，另一端接地，流经LED 二极管的电流稍大于临界触发温度时的LED正向触发电流。
2.如权利要求1所述的基于光MOS继电器的预加热控制装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器的一输出端与所述LED 二极管的负极相连，所述输出端能够输出高电平或者低电平。
3.如权利要求2所述的基于光MOS继电器的预加热控制装置，其特征在于，还包括温度传感器，用于检测环境温度信号并将所述环境温度信号发送给所述控制器。
4.如权利要求1或3所述的基于光MOS继电器的预加热控制装置，其特征在于，所述临界触发温度为电子设备期望开始预加热的温度，当环境温度等于或低于临界触发温度时，所述LED 二极管导通发光。
5.如权利要求3或4所述的基于光MOS继电器的预加热控制装置，其特征在于，所述LED 二极管导通发光后流经LED 二极管的电流稍低于LED正向关断电流时，所述LED 二极管停止导通发光；或者，温度传感器检测到的环境温度信号稍高于停止加热温度时，控制器的所述输出端输出高电平，所述LED 二极管关断，所述停止加热温度为电子设备期望停止加热的温度。
6.一种基于光MOS继电器的预加热控制方法，其特征在于，采用光MOS继电器控制加热设备的开关，设置光MOS继电器输入侧的LED 二极管通过的电流稍大于临界触发温度时的LED正向触发电流，当环境温度低于或等于临界触发温度时，所述LED 二极管导通发光，MOS继电器的输出侧导通，加热装置开启；当环境温度高于或等于临界关断温度或控制器向LED负极输出高电平时，LED 二极管停止导通发光，MOS继电器的输出侧断开，加热装置关闭。
7.如权利要求6所述的基于光MOS继电器的预加热控制方法，其特征在于，根据临界触发温度时的LED正向触发电流选取合适阻值的上拉电阻和下拉电阻，使流经LED 二极管的电流稍大于临界触发温度时的LED正向触发电流，其中，所述临界触发温度为电子设备期望开始预加热的温度；所述LED 二极管导通发光后通过LED 二极管的电流稍小于LED正向关断电流时，所述LED 二极管停止导通发光，此时的温度为临界关断温度。
8.如权利要求6或7所述的基于光MOS继电器的预加热控制方法，其特征在于，控制器接收温度传感器检测的环境温度信号，设定电子设备期望停止加热的温度，当温度传感器检测到的环境温度稍高于设定的停止加热温度时，所述控制器输出高电平。
9.如权利要求6或8所述的基于光MOS继电器的预加热控制方法，其特征在于，当温度传感器传送给控制器的环境温度检测信号稍低于或等于所述临界触发温度时，所述控制器输出低电平。
【文档编号】G05D23/30GK104317331SQ201410483655
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】许金, 任海富 申请人:北京中电兴发科技有限公司