一种加热器用温控方法及装置

技术领域

本发明涉及温度控制技术领域，具体是指一种加热器用温控方法及装置。

背景技术

对于桑拿房这种保健理疗设备来说，需要进行室内温度的提升，传统采用蒸汽而现今多采用远红外加热的方式进行。远红外加热器是一种利用远红外辐射技术进行加热的设备。远红外辐射属于电磁波谱的一部分，具有较长波长和较高的穿透能力，可以有效地将能量传递给被加热物体，实现加热效果。

目前市场上的的远红外控制器多采用的是固定加热功能工作的原理设计，其优点是价格便宜，但是缺点也很明显：在加热到设定温度之后，控制器停止加热，导致加热板冷却过快，室内温度无法保持在固定的温度，实际体验不是很好。忽冷忽热会导致用户使用舒适度很低，因此需要加以改进。为此，发明人通过零点检测和温度控制算法并搭配双向可控硅来实现温度均匀控制，提高使用舒适度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服以上技术缺陷，提供一种可实现智能化、提高舒适度的加热器用温控方法及装置。

本设计提出一种加热器用温控方法及装置；

其中，在一方面方法包括：在初始阶段通过双向可控硅开启加热器并对室内空气进行加热；

通过电路检测用于加热器运行的交流电源的零点，零点检测能够实现精确控制并且也可以在采样时减少噪声干扰；

在运行阶段进行温度采集并判断室内温度是否达到第一预设温度，在达到第一预设温度后，进入保温控制阶段；

在保温控制阶段，通过保温算法控制加热器的双向可控硅的开启时间，并通过双向可控硅控制加热功率，使室内温度维持在第二预设温度，双向可控硅作为加热器开启的开关通过对其进行控制可以实现精准稳定控制温度变化，从而使室温在一个范围内稳定。

进一步地，保温算法为预先建立的加热空间体积、加热功率及双向可控硅开启时间三者关联的数据集，通过建立数据集并选取调用的形式可以快速适配多种情况下的加热需求。

进一步地，保温算法在保温控制阶段通过外部输入或编程方式将第二预设温度输入数据集进行数据调用，并选择样本数据。

进一步地，第二预设温度为预设的温度区间，其范围小于等于5摄氏度。、

在另一方面，装置包括主控芯片、温度采集模块、过零检测模块及加热输出模块；

主控芯片电性连接温度采集模块、过零检测模块及加热输出模块，其用于接受温度采集模块及过零检测模块的信号，并判断室内温度是否达到第一预设温度，在达到第一预设温度后，通过保温算法控制加热输出模块；

温度采集模块用于进行环境温度检测，并将检测到的温度信号发送至主控芯片；

过零检测模块用于将使用的交流电源在正半周与负半周交界处的零点状态转换为脉冲信号并发送至主控芯片；

加热输出模块包括驱动芯片、双向可控硅及加热器，驱动芯片用于将主控芯片的小电流控制信号转化并通过双向可控硅驱动加热器。

进一步地，温度采集模块包括NTC、第一电阻及电容，其中NTC的第一极供电、第二极连接主控芯片，第一电阻及电容分别串联NTC的第二极并接地。

进一步地，过零检测模块包括一对第二电阻、一对二极管及一对第一光电耦合器，交流电源的零线与火线分别串联一个第二电阻、二极管及第一光电耦合器，两个第一光电耦合器的输出端连接驱动芯片。

进一步地，加热输出模块还包括第二光电耦合器，驱动芯片通过第二光电耦合器连接并驱动双向可控硅。

采用上述方案后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：

1.本方案通过电路检测出交流电正半周与负半周的交界处，即零点，并且在零点时进行采样，因此可以精准采集实际温度；

2.通过相关的算法逻辑，自动控制双向可控硅的开启时间，并通过双向可控硅再控制加热器的加热功率，从而使室内温度维持在一定的范围内，这样可以减少加热器停止后冷却过快产生的室温快速变化，提高使用者的使用舒适度。

附图说明

图1是本发明一种加热器用温控方法的流程图。

图2是本发明一种加热器用温控装置的主控芯片电气原理示意图。

图3是本发明一种加热器用温控装置的温度采集模块电气原理示意图。

图4是本发明一种加热器用温控装置的过零检测模块及加热输出模块电气原理示意图。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1，见图1-4所示：

本实施例提出一种加热器用温控方法及装置。

可以参见附图1，温控方法包括：

s101，在初始阶段通过双向可控硅开启加热器并对室内空气进行加热，在本实施例中双向可控硅用于控制加热器开启的交流开关，而加热器采用红外的方式进行加热。

s102，通过电路检测用于加热器运行的交流电源的零点，过零检测在温控装置中起着重要的作用。它主要用于检测交流电源的波形，并确定波形的过零点。因此，通过检测零点，此检测电路可以生成触发信号，用于控制其他电路或设备的操作。例如，触发信号用来启动或停止双向可控硅和温度检测元件等操作。同时，零点检测能够实现通过在过零点处进行采样，可以减少噪声干扰的影响，提高测量的准确性。这在温度检测采样时十分重要。

s103，在运行阶段并处于零点时进行温度采集并判断室内温度是否达到第一预设温度，在达到第一预设温度后，进入保温控制阶段。

S104，如果温度达到需求标准，则不会迅速关闭加热器，而是在保温控制阶段，通过保温算法控制加热器的双向可控硅的开启时间，并通过双向可控硅控制加热功率，使室内温度维持在第二预设温度，双向可控硅作为加热器开启的开关通过对其进行控制可以实现精准稳定控制温度变化，从而使室温在一个范围内稳定。

上述的保温算法为预先建立的加热空间体积、加热功率及双向可控硅开启时间三者关联的数据集，通过建立数据集并选取调用的形式可以快速适配多种情况下的加热需求。具体的，对于此数据集的构建可以参考以下流程：

首先，进行数据集建立：通过收集实验数据或模拟数据，构建一个包含加热器开启时间、加热空间体积和加热器功率的数据集，以及对应的加热效果(温度变化)。随后将这个数据集存放在中控芯片内进行储存，之后对加热温度(第二预设温度)要求输入，根据加热温度的要求，通过外部输入或编程方式将目标加热温度要求提供给中控芯片。最后，在中控芯片内部，使用预先存储的数据集来进行数据调用，根据加热温度要求，芯片可以根据输入的加热温度要求来选择合适的样本数据。上述的第二预设温度为预设的温度区间，其范围小于等于5摄氏度。

在一般情况下，由于桑拿房的体积变化较为固定，因此可以通过实际测量来完成此数据集，但是在其他情况下也可以根据此数据集进行逻辑关系建模，使用选择的样本数据，根据建立的逻辑关系模型(例如回归模型)，计算出对应的加热器开启时间、加热空间体积和加热器功率。这样就可以根据计算出的加热器开启时间、加热空间体积和加热器功率，通过适当的控制机制或接口，控制相应的变量，以达到所需的加热温度要求。

可以参考附图2-4，应用此方法的装置装置包括主控芯片、温度采集模块、过零检测模块及加热输出模块。

其中，参考附图2，主控芯片采用性能稳定且功能完备的STM32G070CBT6。其为单片机，并电性连接温度采集模块、过零检测模块及加热输出模块，其用于接受温度采集模块及过零检测模块的信号，并判断室内温度是否达到第一预设温度，在达到第一预设温度后，通过保温算法控制加热输出模块。

参考附图3，温度采集模块用于进行环境温度检测，并将检测到的温度信号发送至主控芯片。具体的，温度采集模块包括NTC、第一电阻R24及电容C21，其中NTC的第一极供电、第二极连接主控芯片的29引脚，第一电阻R24及电容C21分别串联NTC的第二极并接地。其中，上述NTC是一种热敏电阻，具有负温度系数的电阻器件，其电阻值随温度的变化而变化。而第一电阻R24可以起到保护作用，电容C21起到滤除噪声干扰和提高信号稳定性作用。

参考附图4，加热输出模块包括驱动芯片U7、一对第二光电耦合器(U4、U8)、双向可控硅(Q2、Q3)、加热器、电容(C55、C56)及若干电阻(R17、R22、R16、R18、R20、R23，R64、R65)。其中，驱动芯片U7一端接中控芯片，一端接电阻R17及R22。驱动芯片U7将主控芯片的小电流控制信号转化，驱动第二光耦合器(U4、U8)，第二光耦合器(U4、U8)再驱动双向可控硅(Q2、Q3)。电阻R64和电容C55及电阻R65和电容C56组合使用，并接在双向可控硅(Q2、Q3)的输出端，保护可控硅。

过零检测模块用于将使用的交流电源在正半周与负半周交界处的零点状态转换为脉冲信号并发送至主控芯片。过零检测模块包括一对第二电阻(R15、R19)、一对二极管(D3、D4)及一对第一光电耦合器(U5、U6)，交流电源的零线与火线分别串联一个第二电阻、二极管及第一光电耦合器，两个第一光电耦合器的输出端连接驱动芯片。通过该电路将过零点时的状态转化为脉冲信号，送给单片机；对于该部分功能电路，驱动芯片U7一端接过零检测输出端，对应的另一端接中控芯片，使得中控芯片可以检测到过零信号。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。