一种电子温控装置

1.本发明涉及温控器技术领域，特别涉及一种电子温控装置。


背景技术：

2.温控器广泛应用于各种电机、电磁炉、吸尘机、电暖器、汽车马达及一般电气设备等，起到过热过流双重保护作用。在工业控制及日常家用电器中对温度控制的要求日益提高。
3.常规的温控器往往功能单一，只能根据设备温度实现加热功能的常开或常闭的控制选择，实际应用时灵活性不足。对于高精度设备其驱动功率需要满足统一的标准化，若设备出现加热温度过高或过低时，如果通过简单调节加热功率，无法保证其是否持续工作在正常功率范围内。仅追求设备的加热温度满足要求这一表象，容易产生设备不能在标准运行参数下工作，不利于设备的整体运维。
4.因此，如何提供一种基于多位电流比较实现温度补偿的电子温控装置是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明针对上述研究现状和存在的问题，提供了一种电子温控装置，其无需改变加热元件的驱动电路，就能够满足加热元件工作在正常温度范围内，且实现多位温控切换功能。
6.本发明提供的一种电子温控装置，包括：控制单元、功率驱动电路、加热元件、电流比较器和补偿电路；其中，
7.所述控制单元通过所述功率驱动电路连接所述加热元件；所述电流比较器获取功率驱动电路的输出电流，以及流经加热元件的电流，并进行比较形成比较结果信号反馈至所述控制单元；
8.所述控制单元根据所述比较结果信号控制所述补偿电路产生正温度系数电流或负温度系数电流，输入至所述加热元件。
9.优选的，还包括电流源，所述电流源连接所述控制单元和所述功率驱动电路，为所述加热元件提供加热电流。
10.优选的，所述获取流经加热元件的电流包括：
11.电阻检测电路检测所述加热元件的实时阻值，所述实时阻值经转换电路转换得到流经加热元件的电流。
12.优选的，所述获取功率驱动电路的输出电流包括：
13.所述功率驱动电路的输出端经电流采集电路进行加热元件与电流源之间的电流采集。
14.优选的，所述电流比较器以电流采集电路采集的电流作为基准值，计算与流经加热元件的电流之间的差值，所述差值作为比较结果信号；
15.所述控制单元根据设定的阈值范围，判断所述差值是否处于所述阈值范围之内，若否则向所述温度补偿电路发送控制信号。
16.优选的，所述控制单元内设定n个阈值范围，n＞1；所述n个阈值范围直接无重叠；n个不同的阈值范围对应响应发送至所述补偿电路n个不同的控制信号；所述控制单元将所述差值与n个阈值范围进行比较，判断所述差值处于的阈值范围，并对应输出相应的控制信号。
17.优选的，所述补偿电路包括补偿特性判断单元和补偿系数输出单元；
18.所述补偿特性判断单元用于根据所述差值，判断其正负特性，通过选择控制信号控制补偿系数输出电路选择相反特性的校正电流作为补偿电流输出；
19.补偿系数输出单元用于根据所述补偿特性判断单元输出的选择控制信号，选择正特性校正电流与所述功率驱动电路的输出电流合并输入至加热元件，或选择负特性校正电流与所述功率驱动电路的输出电流合并输入至加热元件。
20.优选的，所述加热元件包括电阻丝或发热片。
21.本发明相较现有技术具有以下有益效果：
22.本发明能够分析加热元件与电流源之间电流与流经加热元件的电流比较结果信号，并在比较结果信号达到阈值时输出控制信号到补偿电路，而不是功率驱动电路，即能够保证对检测基准电流的稳定性，同时实现实时检测加热元件电流是与过加热或欠加热的准确判别。这样可以解决当基准电流过低时，会导致功率器件的关断情况，会影响它的工作效率，当基准电流过高时，可能出现功率器件长时间运行易损坏的技术问题，因为本发明无需改变加热元件的功率驱动电路，就能够满足加热元件工作在正常温度范围内，实现稳定的温度控制。同时，本发明控制单元基于多阈值范围的设置，可选择地输出多位控制信号实现多位温控切换功能。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
24.图1是本发明实施例提供的电子温度控制装置原理图；
25.图2是本发明实施例提供的补偿电路原理图。
具体实施方式
26.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做出创造性劳动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。
27.下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
28.如图1所示，本发明实施例的一种电子温控装置，包括：控制单元、功率驱动电路、加热元件、电流比较器和补偿电路；控制单元通过功率驱动电路连接加热元件；电流比较器
获取功率驱动电路的输出电流，以及流经加热元件的电流，并进行比较形成比较结果信号反馈至控制单元；控制单元根据比较结果信号控制补偿电路产生正温度系数电流或负温度系数电流，输入至加热元件。
29.采用本发明，通过检测流经加热元件的电流和加热元件与电源之间电路的电流，可以根据检测到的电流差值判断加热元件的运行状态是否正常，同时可以检测到继电器到电加热器的接线连接的可靠性，从而可以准确判断电加热器的故障状态；进一步结合其运行状态方向控制补偿电路对加热元件进行正温度系数或负温度系数的补偿，从而解决加热元件过加热和欠加热的问题。补偿过程中，并不改变加热元件的功率驱动电路的输出参数，满足功率设备统一的标准化，使其能够保持在标准运行参数下工作，提供准确的比较基准电压，无需单独设置复杂基准电流产生模块，电路集成度更高，更加利于设备的整体运维。
30.在一个实施例中，获取流经加热元件的电流包括：
31.电阻检测电路检测加热元件的实时阻值，实时阻值经转换电路转换得到流经加热元件的电流。
32.在具体执行时，加热元件可以为电热丝或电阻丝或发热片。
33.其温度升高后，阻值会随温度发生改变，通过实施检测加热元件的阻值，即视为等效电阻，转换电路获取等效电阻两端电压，利用v/i转换电路生成流经加热元件的电流。
34.在一个实施例中，还包括电流源，电流源连接控制单元和功率驱动电路，为加热元件提供加热电流。
35.本实施例中，获取功率驱动电路的输出电流包括：
36.功率驱动电路的输出端经电流采集电路进行加热元件与电流源之间的电流采集。
37.在具体执行时，电流采集电路可以包括：第一电流检测器，连接于电源火线与加热元件之间，用于检测第一子电流；和/或第二电流检测器，连接于电源零线与加热元件之间，用于检测第二子电流，其中，加热元件与电流源之间的电流包括第一子电流和/或第二子电流。
38.在一个实施例中，电流比较器以电流采集电路采集的电流作为基准值，即基准电流，计算与流经加热元件的电流之间的差值，差值作为比较结果信号；
39.控制单元根据设定的阈值范围，判断差值是否处于阈值范围之内，若否则向温度补偿电路发送控制信号。
40.以功率驱动电路的输出电流作为基准电流，能够真实反映加热回路中的原始驱动功率，并且在反馈回路中，不参与电流的补偿，保证基准电流的稳定性。
41.本实施例中，控制单元内设定n个阈值范围，n＞1；n个阈值范围直接无重叠；n个不同的阈值范围对应响应发送至补偿电路n个不同的控制信号；控制单元将差值与n个阈值范围进行比较，判断差值处于的阈值范围，并对应输出相应的控制信号。
42.在一个实施例中，如图2所示，补偿电路包括补偿特性判断单元和补偿系数输出单元；
43.补偿特性判断单元用于根据差值，判断其正负特性，通过选择控制信号控制补偿系数输出电路选择相反特性的校正电流作为补偿电流输出；
44.补偿系数输出单元用于根据补偿特性判断单元输出的选择控制信号，选择正特性校正电流与功率驱动电路的输出电流合并输入至加热元件，或选择负特性校正电流与功率
驱动电路的输出电流合并输入至加热元件。
45.在具体执行时，具体地，补偿特性判断单元接收差值，判断其值是高于基准电流的，且随温度升高而升高的，则认为是正特性的检测电流，控制补偿系数输出单元选择负特性的补偿电流作为输出；当判断其值是低于基准电流的，且随温度升高而降低的，则认为是负特性的检测电流，控制补偿系数输出单元选择正特性的补偿电流作为输出。
46.本实施例中，补偿系数输出单元根据n个不同的阈值范围对应的不同的控制信号确定正特性校正电流/负特性校正电流的大小，从而实现多位温度控制。
47.以上对本发明所提供的一种电子温控装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
48.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

技术特征：
1.一种电子温控装置，其特征在于：包括：控制单元、功率驱动电路、加热元件、电流比较器和补偿电路；其中，所述控制单元通过所述功率驱动电路连接所述加热元件；所述电流比较器获取功率驱动电路的输出电流，以及流经加热元件的电流，并进行比较形成比较结果信号反馈至所述控制单元；所述控制单元根据所述比较结果信号控制所述补偿电路产生正温度系数电流或负温度系数电流，输入至所述加热元件。2.根据权利要求1所述的一种电子温控装置，其特征在于，还包括电流源，所述电流源连接所述控制单元和所述功率驱动电路，为所述加热元件提供加热电流。3.根据权利要求1所述的一种电子温控装置，其特征在于，所述获取流经加热元件的电流包括：电阻检测电路检测所述加热元件的实时阻值，所述实时阻值经转换电路转换得到流经加热元件的电流。4.根据权利要求2所述的一种电子温控装置，其特征在于，所述获取功率驱动电路的输出电流包括：所述功率驱动电路的输出端经电流采集电路进行加热元件与电流源之间的电流采集。5.根据权利要求4所述的一种电子温控装置，其特征在于，所述电流比较器以电流采集电路采集的电流作为基准值，计算与流经加热元件的电流之间的差值，所述差值作为比较结果信号；所述控制单元根据设定的阈值范围，判断所述差值是否处于所述阈值范围之内，若否则向所述温度补偿电路发送控制信号。6.根据权利要求5所述的一种电子温控装置，其特征在于，所述控制单元内设定n个阈值范围，n＞1；所述n个阈值范围直接无重叠；n个不同的阈值范围对应响应发送至所述补偿电路n个不同的控制信号；所述控制单元将所述差值与n个阈值范围进行比较，判断所述差值处于的阈值范围，并对应输出相应的控制信号。7.根据权利要求1所述的一种电子温控装置，其特征在于，所述补偿电路包括补偿特性判断单元和补偿系数输出单元；所述补偿特性判断单元用于根据所述差值，判断其正负特性，通过选择控制信号控制补偿系数输出电路选择相反特性的校正电流作为补偿电流输出；补偿系数输出单元用于根据所述补偿特性判断单元输出的选择控制信号，选择正特性校正电流与所述功率驱动电路的输出电流合并输入至加热元件，或选择负特性校正电流与所述功率驱动电路的输出电流合并输入至加热元件。8.根据权利要求1所述的一种电子温控装置，其特征在于，所述加热元件包括电阻丝或发热片。

技术总结
本发明公开了一种电子温控装置，包括控制单元、功率驱动电路、加热元件、电流比较器和补偿电路；其中，控制单元通过功率驱动电路连接加热元件；电流比较器获取功率驱动电路的输出电流，以及流经加热元件的电流，并进行比较形成比较结果信号反馈至控制单元；控制单元根据比较结果信号控制补偿电路产生正温度系数电流或负温度系数电流，输入至加热元件。本发明无需改变加热元件的驱动电路，就能够满足加热元件工作在正常温度范围内，且实现多位温控切换功能。换功能。换功能。


技术研发人员：张兆东
受保护的技术使用者：扬州市职业大学(扬州开放大学)
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/21