一种基于加热器的加热控制装置的制作方法

本发明属于电气设备技术领域，具体涉及一种基于加热器的加热控制装置。

背景技术：

随着全球化发展，同一电气设备有可能在不同的国家和地区进行推广和应用。加热器是一种将电能转换为热能的电气设备。例如，加热器在中国采用220v的市电标准，而美国、欧洲、日本等国家地区的市电标准为110v，这就影响了加热器的通用性。

采用欧美110v市电标准的加热器，如果直接用在国内的220v市电网络中，就会造成加热器损毁。为解决这个问题，通常的做法是在加热器设备里添加电压转换电路，将220v的交流电转换为110v，保证加热器正常工作。这种做法虽然也做到了兼容110v和220v，但却占用了设备内部空间，不利于设备压缩体积。同时，不可避免的造成了成本的增加和能源的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于，为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于加热器的加热控制装置，无需电压转换电路，通过对供电功率的快速控制，实现兼容110v/220v供电电压和温度的精确控制。

所述加热控制装置包括：

电源，用于提供正常工作的110v或220v交流电压；

微控制器，用于接收电平信号，设置加热控制电路的打开或关闭的上限时间，以避免过度加热和保证控温过程的稳定性；还用于接收过零脉冲信号，比较通过温度采样电路获取的当前温度和设定温度，根据比较结果控制加热控制电路的打开或关闭时间，实现加热功率调整；

电压检测电路，用于检测当前电压对应的电平信号，并将该电平信号发送至微控制器；例如，当通过电压检测电路检测到220v供电后，微控制器会给加热控制电路的打开时间设置一个上限时间，保证220v的最大加热功率等同于110v的最大加热功率。

过零检测电路，用于在交流电正弦波的每个半周期处产生一个脉冲信号，即在交流电的每个零点电压到来时产生一个过零脉冲信号，将其发送至微控制器；

加热控制电路，用于通过光耦实现对交流电的控制；具体地，当光耦打开时，可以正常加热；当光耦关闭时，停止加热；光耦的打开和关闭由微控制器进行控制，光耦的打开时间为加热时间，光耦的关闭时间为加热停止时间；

温度采样电路，用于将不同的电阻或不同的电流转换为不同的电压，将其发送至微控制器；

热传感器，用于产生不同的电阻或不同的电压，将其发送至温度采样电路；和

加热盘，用于将电源的电压转换成热能。

在上述技术方案中，微控制器还包括：

定时器，用于设定加热控制电路的加热时间和停止加热时间；和

ad采样模块，用于接收和检测由温度采样电路发送的电压，推算出当前温度值，并将其和预先设定的温度值进行比较；根据比较结果控制和调整加热时间、加热停止时间。

具体地，电源的交流供电为正弦波形a，过零检测电路产生的过零脉冲信号为脉冲波形b，交流供电经过加热控制电路后的电压波形为c，t1为加热停止时间，t2为加热时间；t1、t2由微控制器内部定时器进行设定。根据比较结果控制和调整加热时间、加热停止时间具体包括：如果当前温度小于设定温度，则降低加热停止时间t1，提高加热时间t2；如果当前温度大于设定温度，则提高加热停止时间t1，降低加热时间t2；

如果检测到升温速度过快，则提高加热停止时间t1，降低加热时间t2；如果检测到升温速度过慢，则降低加热停止时间t1，提高加热时间t2。

在上述技术方案中，所述电压检测电路具体包括：在供电电压为220v时，向微控制器提供一个高电平信号，在供电电压为110v时，向微控制器提供一个低电平信号。为保证220v可以正常加热，微控制器通过电压检测电路检测到当前供电为220v后，会给加热时间t2设置一个调节上限，以保证220v时的最大加热效率接近110v时的最大效率，避免过度加热；另外在220v加热时，会降低t1、t2的调节幅度，以保证控温过程的稳定性。

在上述技术方案中，所述热传感器和温度采样电路具体包括：热传感器为热敏电阻或者热电偶形式，温度不同，热敏电阻的阻值不同，热电偶产生的电流不同。温度采样电路将阻值变化或电流变化转换为电压变化。微控制器内部的ad采样模块检测到电压变化后，推算出当前温度值，和设定温度进行比较，根据比较结果调整加热时间和加热停止时间。

在上述技术方案中，所述加热盘具体包括：一个金属盘和一块硅胶加热片或者陶瓷加热片，所述金属盘和所述硅胶加热片或者陶瓷加热片贴合而成。

本发明的优点在于：

本发明无需电压转换电路，既能支持110v电压，又能支持220v电压。通过微控制器的定时器对交流电单周期内的加热时间和加热停止时间进行控制，可实现高精度的功率控制。

附图说明

图1是本发明的一种基于加热器的加热控制装置的结构示意图；

图2是本发明的一种基于加热器的加热控制装置中的电源，过零检测电路、加热控制电路各自对应的波形图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供了一种基于加热器的加热控制装置，无需电压转换电路，通过对供电功率的快速控制，实现兼容110v/220v供电电压和温度的精确控制。其中，所述加热控制装置包括：

电源，用于提供正常工作的110v或220v交流电压；

微控制器，用于接收电平信号，设置加热控制电路的打开或关闭的上限时间，以避免过度加热和保证控温过程的稳定性；还用于接收过零脉冲信号，比较通过温度采样电路获取的当前温度和设定温度，根据比较结果控制加热控制电路的打开或关闭时间，实现加热功率调整；

电压检测电路，用于检测当前电压对应的电平信号，并将该电平信号发送至微控制器；例如，当通过电压检测电路检测到220v供电后，微控制器会给加热控制电路的打开时间设置一个上限时间，保证220v的最大加热功率等同于110v的最大加热功率。

过零检测电路，用于在交流电正弦波的每个半周期处产生一个脉冲信号，即在交流电的每个零点电压到来时产生一个过零脉冲信号，将其发送至微控制器；

加热控制电路，用于通过光耦实现对交流电的控制；具体地，当光耦打开时，可以正常加热；当光耦关闭时，停止加热；光耦的打开和关闭由微控制器进行控制，光耦的打开时间为加热时间，光耦的关闭时间为加热停止时间；

温度采样电路，用于将不同的电阻或不同的电流转换为不同的电压，将其发送至微控制器；

热传感器，用于产生不同的电阻或不同的电压，将其发送至温度采样电路；和

加热盘，用于将电源的电压转换成热能。

在上述技术方案中，微控制器还包括：

定时器，用于设定加热控制电路的加热时间和停止加热时间；和

ad采样模块，用于接收和检测由温度采样电路发送的电压，推算出当前温度值，并将其和预先设定的温度值进行比较；根据比较结果控制和调整加热时间、加热停止时间。

具体地，如图2所示，电源的交流供电为正弦波形a，过零检测电路产生的过零脉冲信号为脉冲波形b，交流供电经过加热控制电路后的电压波形为c，t1为加热停止时间，t2为加热时间；t1、t2由微控制器内部定时器进行设定。根据比较结果控制和调整加热时间、加热停止时间具体包括：如果当前温度小于设定温度，则降低加热停止时间t1，提高加热时间t2；如果当前温度大于设定温度，则提高加热停止时间t1，降低加热时间t2；

如果检测到升温速度过快，则提高加热停止时间t1，降低加热时间t2；如果检测到升温速度过慢，则降低加热停止时间t1，提高加热时间t2。

在上述技术方案中，所述电压检测电路具体包括：在供电电压为220v时，向微控制器提供一个高电平信号，在供电电压为110v时，向微控制器提供一个低电平信号。为保证220v可以正常加热，微控制器通过电压检测电路检测到当前供电为220v后，会给加热时间t2设置一个调节上限，以保证220v时的最大加热效率接近110v时的最大效率，避免过度加热；另外在220v加热时，会降低t1、t2的调节幅度，以保证控温过程的稳定性。

在上述技术方案中，所述热传感器和温度采样电路具体包括：热传感器为热敏电阻或者热电偶形式，温度不同，热敏电阻的阻值不同，热电偶产生的电流不同。温度采样电路将阻值变化或电流变化转换为电压变化。微控制器内部的ad采样模块检测到电压变化后，推算出当前温度值，和设定温度进行比较，根据比较结果调整加热时间和加热停止时间。

在上述技术方案中，所述加热盘具体包括：一个金属盘和一块硅胶加热片或者陶瓷加热片，所述金属盘和所述硅胶加热片或者陶瓷加热片贴合而成。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。