一種水族箱體用電加熱裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及加熱裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種水族箱體用電加熱裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水族箱體(如熱帶觀賞魚(yú)缸)的加熱，一般通過(guò)放入水族箱體內(nèi)的加熱管(棒)在通電狀態(tài)下加熱。大多數(shù)加熱管(棒)沒(méi)有檢測(cè)其是否浸入液體中的功能，從而使加熱管(棒)離開(kāi)液體后，比如在進(jìn)行水箱換水、保潔等工作時(shí)，因疏忽大意而忘記斷電，再如因人長(zhǎng)期外出未及時(shí)給水箱換水或加水等，均會(huì)導(dǎo)致加熱管(棒)出現(xiàn)干燒現(xiàn)象，從而造成燙傷人體、加熱管(棒)爆裂、甚至引起火災(zāi)。
[0003]目前市面上亦存在檢測(cè)加熱管(棒)是否浸入液體中的產(chǎn)品，該類產(chǎn)品是在加熱管(棒)上端引出兩個(gè)金屬電極，通過(guò)檢測(cè)兩個(gè)電極間是否存在微小電流來(lái)判斷加熱管(棒)是否浸入液體中。這類產(chǎn)品解決了上述防止加熱管(棒)干燒的問(wèn)題，但是金屬電極很容易電解腐蝕，特別是在海水等液體中腐蝕非常嚴(yán)重，其使用壽命不長(zhǎng)。另外，長(zhǎng)期浸泡難免有水汽等浸入加熱管(棒)中，使電子元件存在被擊穿的現(xiàn)象，從而使兩個(gè)金屬電極導(dǎo)電，造成人(魚(yú))觸電危險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種水族箱體用電加熱裝置及其方法，通過(guò)設(shè)置在絕緣管內(nèi)的電容感應(yīng)模塊檢測(cè)絕緣管外空間介質(zhì)的分布電容，該分布電容影響積分電容的積分時(shí)間，通過(guò)單片機(jī)檢測(cè)積分電容的積分時(shí)間，從而以非接觸方式較迅速的檢測(cè)出電加熱裝置是否浸入液體中。
[0005]本發(fā)明的目的主要通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種水族箱體用電加熱裝置，包括絕緣管和位于絕緣管內(nèi)的加熱控制電路板，所述加熱控制電路板包括電容感應(yīng)模塊和單片機(jī)控制模塊，所述電容感應(yīng)模塊包括檢測(cè)電極和積分電容，檢測(cè)電極與積分電容并聯(lián)接入單片機(jī)控制模塊的1 口，所述電容感應(yīng)模塊用于采集絕緣管外空間介質(zhì)的分布電容，所述單片機(jī)控制模塊用于檢測(cè)積分電容的積分時(shí)間。
[0006]當(dāng)上述電加熱裝置放置于空氣中時(shí)，由電容感應(yīng)模塊的檢測(cè)電極采集絕緣管外空間介質(zhì)的電容，并通過(guò)單片機(jī)控制模塊檢測(cè)積分電容的積分時(shí)間，并將這一積分時(shí)間設(shè)為閾值；當(dāng)上述電加熱裝置浸入液體中時(shí)，電容感應(yīng)模塊檢測(cè)到絕緣管外空間介質(zhì)分布電容變大，其充電速度亦變大，單片機(jī)控制模塊檢測(cè)積分電容的積分時(shí)間相對(duì)于上述閾值變小，因此單片機(jī)控制模塊通過(guò)檢測(cè)積分電容隨絕緣管外空間分布電容的變化而變化的積分時(shí)間，并將該積分時(shí)間與設(shè)定的閾值相比較，當(dāng)積分時(shí)間等于或大于閾值時(shí)，便可判斷為上述加熱裝置未浸入液體中，單片機(jī)控制模塊向相應(yīng)電路發(fā)出停止加熱的信號(hào)，加熱裝置停止加熱。本技術(shù)方案通過(guò)設(shè)置在絕緣管內(nèi)的電容感應(yīng)模塊檢測(cè)絕緣管外空間介質(zhì)的電容分布，并通過(guò)單片機(jī)控制模塊檢測(cè)積分電容的積分時(shí)間，從而以非接觸方式檢測(cè)出加熱裝置是否浸入液體中，解決了接觸式檢測(cè)電極易腐蝕的技術(shù)問(wèn)題，減小電加熱裝置的安全隱患，延長(zhǎng)其使用壽命，而且當(dāng)上述電加熱裝置浸入液體時(shí)，積分電容的積分時(shí)間較短，即閾值較小，故上述加熱裝置的靈敏度較高。
[0007]進(jìn)一步的，所述檢測(cè)電極緊貼于所述絕緣管的內(nèi)壁，緊貼于絕緣管內(nèi)壁的檢測(cè)電極能夠較敏感的檢測(cè)到絕緣管外的電容變化，提高了電容感應(yīng)模塊的靈敏度，保障上述電加熱裝置具備較好的工作性能。
[0008]進(jìn)一步，所述檢測(cè)電極為金屬片或金屬膜，將一定面積的金屬片或金屬膜緊貼于絕緣管內(nèi)壁適當(dāng)位置，作為檢測(cè)電極，在保障其檢測(cè)性能的同時(shí)，降低了上述電加熱裝置的制作成本。
[0009]進(jìn)一步的，所述金屬片內(nèi)側(cè)表面連接有彈簧，所述彈簧另一端固定連接在所述加熱控制電路板上，使用一定長(zhǎng)度的彈簧作為支撐件，使金屬片能夠在絕緣管內(nèi)緊貼內(nèi)壁，因金屬片只是與絕緣管內(nèi)壁接觸，從而便于上述電加熱裝置拆卸組裝。
[0010]進(jìn)一步的，所述加熱控制電路板還包括溫度檢測(cè)模塊和功率控制器件，所述溫度檢測(cè)模塊輸出端連接單片機(jī)控制模塊的輸入端，所述功率控制器件的輸入端連接單片機(jī)控制模塊的輸出端，所述功率控制器件輸出端連接有電阻絲發(fā)熱體，功率控制器件優(yōu)選為可控硅，可控硅具有良好的開(kāi)關(guān)特性，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、迅速的控制電阻絲發(fā)熱體的通斷，且可調(diào)節(jié)電阻絲發(fā)熱體的輸出功率。溫度檢測(cè)模塊由熱敏電阻及其附屬元件構(gòu)成，溫度檢測(cè)模塊將檢測(cè)得的液體溫度輸入單片機(jī)控制模塊，單片機(jī)控制模塊將液體溫度與設(shè)定值比較，當(dāng)液體溫度小于設(shè)定值時(shí)，向功率控制器件輸出加熱信號(hào)，功率控制器件使電阻絲發(fā)熱體通電加熱；當(dāng)液體溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，向功率控制器件輸出停止加熱信號(hào)，功率控制器件使電阻絲發(fā)熱體斷電，從而防止上述電加熱裝置的恒溫功能。
[0011]進(jìn)一步的，所述溫度檢測(cè)模塊包括液體溫度檢測(cè)單元和功率控制器件溫度檢測(cè)單元，功率控制器件溫度檢測(cè)單元(可以為NTC熱敏電阻)監(jiān)測(cè)功率控制器件的工作溫度，以防功率控制器件因溫度過(guò)高而失效，從而保障上述電加熱裝置的使用安全性能。
[0012]進(jìn)一步的，所述控制電路板外設(shè)置有保護(hù)殼，保護(hù)殼位于所述絕緣管內(nèi)，保護(hù)殼包括殼蓋和殼底，殼蓋內(nèi)設(shè)置有隔熱層，有效阻止了熱傳遞的三種方式(傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射)，保障溫度檢測(cè)模塊檢測(cè)結(jié)果真實(shí)可靠。
[0013]進(jìn)一步的，所述加熱控制電路板還包括顯示模塊，所述顯示模塊的輸入端連接單片機(jī)控制模塊的輸出端，單片機(jī)控制模塊將電容感應(yīng)模塊以及溫度檢測(cè)模塊的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，并將該分析結(jié)果輸入顯示模塊，當(dāng)電加熱裝置未浸入液體中時(shí)，顯示模塊顯示“0F”，當(dāng)電加熱裝置浸入液體中時(shí)，顯示模塊顯示當(dāng)前液體溫度或者設(shè)置溫度，從而使用戶能直觀得知水族箱體內(nèi)液體狀態(tài)以及電加熱裝置的工作，顯示模塊優(yōu)先為兩位LED字符分4次動(dòng)態(tài)掃描，以此降低顯示模塊的功耗。
[0014]進(jìn)一步的，所述加熱控制電路板還包括電源模塊，所述電源模塊包括阻容降壓?jiǎn)卧腿思煞€(wěn)壓器，為單片機(jī)控制模塊和溫度檢測(cè)模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。
[0015]一種用于水族箱體的電加熱方法，包括以下步驟:
步驟1、電容感應(yīng)模塊采集絕緣管外空間介質(zhì)的電容，并將其結(jié)果輸出給單片機(jī)模塊處理；
步驟2、單片機(jī)處理模塊檢測(cè)絕緣管外空間介質(zhì)的電容積分時(shí)間，若積分時(shí)間小于閾值，則由溫度檢測(cè)模塊檢測(cè)液體溫度并將檢測(cè)結(jié)果輸入單片機(jī)控制模塊，當(dāng)液體溫度低于設(shè)定溫度范圍下限時(shí)，單片機(jī)控制模塊輸出脈沖，通過(guò)控制功率控制器件使電阻絲發(fā)熱體通電，單片機(jī)控制模塊同時(shí)向顯示模塊輸出信號(hào)，顯示模塊顯示當(dāng)前液體溫度或設(shè)置溫度；當(dāng)液體溫度達(dá)到設(shè)定溫度范圍上限時(shí)，單片機(jī)控制模塊無(wú)輸出脈沖，通過(guò)控制功率控制器件使電阻絲發(fā)熱體斷電，單片機(jī)控制模塊同時(shí)向顯示模塊輸出信號(hào)，顯示模塊顯示當(dāng)前液體溫度或設(shè)置溫度；
步驟3、若積分時(shí)間大于閾值，則單片機(jī)處理模塊無(wú)脈沖輸出，控制模塊停止加熱，同時(shí)向顯示模塊輸出停止信號(hào)，顯示模塊顯示“OF”。
[0016]上述加熱方法通過(guò)被絕緣管隔離的電容感應(yīng)模塊采集絕緣管外空間介質(zhì)的分布電容，并由單片機(jī)控制模塊檢測(cè)積分電容的積分時(shí)間，通過(guò)比較積分時(shí)間的長(zhǎng)短判斷是否向電阻絲發(fā)熱體通電，從而實(shí)現(xiàn)了非接觸式檢測(cè)電加熱裝置是否浸入液體中的技術(shù)效果，而且電加熱裝置浸入液體時(shí)積分電容的積分時(shí)間較短，故上述方法能夠高效率檢測(cè)出絕緣管外空間介質(zhì)分布電容的變化，使加熱裝置的反應(yīng)更加靈敏。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明提供的一種水族箱體用電加熱裝置及其方法，通過(guò)設(shè)置在絕緣管內(nèi)的電容感應(yīng)模塊檢測(cè)絕緣管外空間介質(zhì)的分布電容，分布電容的變化影響積分電容的積分時(shí)間，通過(guò)單片機(jī)檢測(cè)積分電容的積分時(shí)間，從而以非接觸方式準(zhǔn)確、高效的檢測(cè)出電加熱裝置是否浸入液體中，并由此決定是否向電阻絲發(fā)熱體通電，從而保障了電加熱裝置的使命安全，亦延長(zhǎng)其使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0018]附圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為本發(fā)明一種實(shí)施方式的原理框圖；
附圖3為本發(fā)明一種實(shí)施方式中加熱控制電路板示意圖；
附圖4為本發(fā)明一種實(shí)施方式中殼蓋示意圖；
附圖5為本發(fā)明一種實(shí)施方式中殼底示意圖；
附圖6為本發(fā)明一種實(shí)施方式的加熱控制電路板原理圖。
[0019]圖中:1-絕緣管，2-加熱控制電路板，3-電阻絲發(fā)熱體，21-金屬片，22-彈簧，23-數(shù)字顯示單元，24-溫度檢測(cè)模塊，25-功率控制器件，41-殼蓋，42-殼底，43-隔熱層。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0021]實(shí)施例1:
如圖1?圖6所示，一種水族箱體用電加熱裝置，包括絕緣管I和位于絕緣管內(nèi)的加熱控制電路板2、電阻絲發(fā)熱體3，加熱控制電路板2包括電源模塊、單片機(jī)控制模塊、電壓過(guò)零檢測(cè)模塊、電容感應(yīng)模塊、溫度檢測(cè)模塊24、功率控制器件25和顯示模塊23。
[0022]電源模塊包括由電阻R16、電容Cl、二極管D2組成的阻容降壓?jiǎn)卧约叭思煞€(wěn)壓器Ul (如78L05)，市電經(jīng)R16、C1降壓后，由電解電容E2和穩(wěn)壓二極管DWl濾波去耦后輸入U(xiǎn)l的I腳，Ul的3腳輸出電壓經(jīng)電解電容El和電容C2濾波去耦后輸出穩(wěn)定的+5V電壓，接入單片機(jī)的VDD引腳，作為單片機(jī)控制模塊及溫度檢測(cè)模塊24的工作電壓。
[0023]單片機(jī)控制模塊選用普通單片機(jī)，用于檢測(cè)隨絕緣管外空間介質(zhì)分布電容的變化、控制功率控制器件、檢測(cè)液體溫度等，也可選用專用電容觸摸芯片(如ASC0101B、TTP223B等)檢測(cè)絕緣管外空間電容的積分時(shí)間。
[0024]功率控制器件25優(yōu)選為可控硅Q1