專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)熱元件的溫度控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)熱元件的溫度控制技術(shù)，具體涉及一種對(duì)諸如電烙鐵的電熱器具中發(fā)熱元件進(jìn)行基于溫度的功率控制方法和裝置。
背景技術(shù)：
電發(fā)熱元件應(yīng)用越來(lái)越廣，傳統(tǒng)的對(duì)電發(fā)熱元件的溫度-功率控制方法都采用絕對(duì)的溫度控制，即只對(duì)發(fā)熱元件的絕對(duì)溫度值進(jìn)行采樣和控制，而無(wú)法判斷發(fā)熱元件的工作狀態(tài)和被加熱物體對(duì)熱量的需求和對(duì)溫度的影響，在溫度下降時(shí)，發(fā)熱元件的瞬態(tài)響應(yīng)差，溫度回升慢，不能適用于發(fā)熱元件熱傳遞快速變化的場(chǎng)合，例如，電烙鐵在沒(méi)有接觸到被焊接金屬時(shí)，溫度較高，一旦接觸到較大被焊接金屬或焊接接觸時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，由于熱量被快速傳導(dǎo)，使得電烙鐵溫度迅速下降，在被焊接金屬的表面積較大或環(huán)境溫度較低時(shí)尤其如此。采用傳統(tǒng)技術(shù)控制電烙鐵溫度，只考慮焊頭溫度絕對(duì)數(shù)值，因此，調(diào)節(jié)速度慢，功率調(diào)節(jié)的變化趕補(bǔ)上溫度的變化，以至在有些特殊場(chǎng)合因?yàn)榭刂蒲舆t而完全不能滿足焊接要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是為電熱器具中的電發(fā)熱元件提供一種功率控制方法和裝置，能夠快速檢測(cè)到諸如電烙鐵或其它電熱器具溫度的變化并根據(jù)溫度變化快速調(diào)整電發(fā)熱元件的功率，以保證電發(fā)熱元件以基本不變的溫度進(jìn)行工作。
本發(fā)明上述技術(shù)問(wèn)題這樣解決，構(gòu)造一種發(fā)熱元件的溫度控制方法，包括以下步驟a)對(duì)發(fā)熱元件的發(fā)熱體溫度進(jìn)行檢測(cè)；b)產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)；c)將檢測(cè)到的實(shí)際溫度與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較；d)可控功率放大單元根據(jù)比較結(jié)果，產(chǎn)生施加到發(fā)熱元件的電功率，其特征在于，所述產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)b)包括以下步驟b1)根據(jù)檢測(cè)到的實(shí)際溫度計(jì)算溫度下降梯度信號(hào)；b2)根據(jù)檢測(cè)到的實(shí)際溫度計(jì)算溫度下降頻率信號(hào)；b3)根據(jù)選定溫度信號(hào)、溫度下降梯度信號(hào)和溫度下降頻率信號(hào)產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)。
在上述發(fā)熱元件的溫度控制方法中，所述基準(zhǔn)信號(hào)與溫度下降梯度信號(hào)成正比。
在上述發(fā)熱元件的溫度控制方法中，所述基準(zhǔn)信號(hào)與溫度下降頻率信號(hào)成正比。
在上述發(fā)熱元件的溫度控制方法中，所述步驟b3)包括以下步驟b31)根據(jù)溫度下降梯度信號(hào)和溫度下降頻率信號(hào)產(chǎn)生附加溫度信號(hào)；b32)將附加溫度信號(hào)和選定溫度信號(hào)合成為基準(zhǔn)信號(hào)；其中，所述根據(jù)溫度下降梯度信號(hào)和溫度下降頻率信號(hào)產(chǎn)生附加溫度信號(hào)，是由CPU通過(guò)查找預(yù)先設(shè)置好附加溫度信號(hào)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格實(shí)現(xiàn)的。
在上述發(fā)熱元件的溫度控制方法中，所述步驟b3)包括以下步驟b33)根據(jù)實(shí)際溫度信號(hào)、溫度下降梯度信號(hào)和溫度下降頻率信號(hào)產(chǎn)生附加溫度信號(hào)；b34)將附加溫度信號(hào)和選定溫度信號(hào)合成為基準(zhǔn)信號(hào)；其中，所述根據(jù)實(shí)際溫度信號(hào)、溫度下降梯度信號(hào)和溫度下降頻率信號(hào)產(chǎn)生附加溫度信號(hào)，是由CPU通過(guò)查找預(yù)先設(shè)置好附加溫度信號(hào)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明另一技術(shù)問(wèn)題這樣解決，構(gòu)造一種發(fā)熱元件的溫度控制裝置，包括發(fā)熱元件1、驅(qū)動(dòng)發(fā)熱元件1工作的可控功率單元2、對(duì)發(fā)熱元件1的發(fā)熱體實(shí)際溫度進(jìn)行檢測(cè)的溫度檢測(cè)單元3，還包括根據(jù)溫度檢測(cè)單元3輸出的實(shí)際溫度信號(hào)和給定溫度信號(hào)4控制所述可控功率單元2的控制單元，其特征在于，所述控制單元包括根據(jù)溫度檢測(cè)單元3的輸出的實(shí)際溫度信號(hào)產(chǎn)生溫度下降梯度信號(hào)的溫度下降梯度信號(hào)發(fā)生單元5、根據(jù)溫度檢測(cè)單元3的輸出的實(shí)際溫度信號(hào)產(chǎn)生溫度下降頻率信號(hào)的溫度下降頻率信號(hào)發(fā)生單元6、以實(shí)際溫度信號(hào)、溫度下降梯度信號(hào)和溫度下降頻率信號(hào)通過(guò)查表方式確定附加溫度信號(hào)的微處理器單元7，以及合成附加溫度信號(hào)與給定溫度信號(hào)的基準(zhǔn)溫度信號(hào)單元8，以及將基準(zhǔn)信號(hào)單元8輸出的基準(zhǔn)溫度信號(hào)與溫度檢測(cè)單元3輸出的實(shí)際溫度信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生所述可控功率單元2控制信號(hào)的溫度比較放大單元9。其中，可控功率單元2為開(kāi)關(guān)電源電路。
實(shí)施本發(fā)明提供的發(fā)熱元件的溫度控制方法和裝置，可以應(yīng)用到電烙鐵或其它電熱器具上，根據(jù)電發(fā)熱元件的發(fā)熱體在使用中溫度的變化對(duì)電發(fā)熱元件的電功率進(jìn)行快速有效的控制，保證使用過(guò)程中，不管熱負(fù)荷的溫度或環(huán)境溫度如何變化，使得發(fā)熱元件例如電烙鐵芯，都能保證其溫度恒定于所設(shè)定的溫度上，并可根據(jù)需要，隨時(shí)調(diào)節(jié)設(shè)置溫度，節(jié)省電能，延長(zhǎng)電發(fā)熱元件的使用壽命，也可以應(yīng)用到其它對(duì)電熱溫度要求高而電熱負(fù)載有變化的場(chǎng)合。


圖1是本發(fā)明的發(fā)熱元件溫度控制裝置實(shí)施例的原理示意圖；具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供的發(fā)熱元件的溫度控制方法和裝置，采用三維控制方法，即對(duì)發(fā)熱元件的絕對(duì)溫度、溫度下降梯度以及溫度下降頻率進(jìn)行采樣判斷，然后通過(guò)CPU進(jìn)行最佳控制。當(dāng)在某一段時(shí)間內(nèi)采樣到的溫度曲線變化平緩，說(shuō)明被加熱物體對(duì)熱量的需求比較均勻，此時(shí)可采用絕對(duì)溫度控制。當(dāng)采樣到的溫度曲線下降梯度較大，說(shuō)明被加熱物體在瞬間對(duì)熱量的需求加大，溫度下降明顯，則溫度控制可在原來(lái)外部設(shè)定的溫度基礎(chǔ)上附加一個(gè)溫度作為補(bǔ)償，以彌補(bǔ)發(fā)熱元件因熱量不足而產(chǎn)生的溫度下降，使其快速回溫；如果采樣得到的溫度曲線中，溫度下降點(diǎn)過(guò)多，則說(shuō)明被加熱物體對(duì)溫度需求比較頻繁，平均熱量需求大，則可同樣采用在原來(lái)外部設(shè)定的溫度基礎(chǔ)上增加一個(gè)附加溫度，用以補(bǔ)償熱量的不足。這樣，就可大大提高發(fā)熱元件的瞬間動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
本發(fā)明控制方法的第一個(gè)實(shí)施例1、給定加熱體理想溫度(簡(jiǎn)稱(chēng)給定溫度)T0；2、檢測(cè)發(fā)熱元發(fā)熱體之實(shí)際溫度T(t)；3、計(jì)算溫度下降梯度dT/dt；4、計(jì)算溫度下降頻率cdt；5、根據(jù)實(shí)際溫度與設(shè)置溫度之差，計(jì)算第一溫度調(diào)節(jié)量DT1＝T(t)-T0；6、根據(jù)發(fā)熱元件溫度下降梯度計(jì)算第二溫度調(diào)節(jié)量DT2＝f(dT/dt)；7、根據(jù)發(fā)熱元件溫度下降頻率計(jì)算第三溫度調(diào)節(jié)量DT3＝g(cdt)；8、計(jì)算總的溫度調(diào)節(jié)量DT＝DT1+DT2+DT3；9、以總的溫度調(diào)節(jié)量為基準(zhǔn)確定電發(fā)熱元件的輸入功率即由開(kāi)關(guān)電源提供發(fā)熱元件的工作電壓。
其中，步驟6中，由發(fā)熱元件溫度下降梯度確定第二溫度調(diào)節(jié)量，可以通過(guò)查表方式得到；步驟7中由發(fā)熱元件溫度下降頻率確定第三溫度調(diào)節(jié)量，同樣可以通過(guò)查找預(yù)先設(shè)置的關(guān)系函數(shù)表的方式得到；也可以將步驟5-7合并，這樣就形成以下第二個(gè)實(shí)施例
1、給定加熱體理想溫度(簡(jiǎn)稱(chēng)給定溫度)T0；2、檢測(cè)發(fā)熱元發(fā)熱體之實(shí)際溫度T(t)；3、計(jì)算溫度下降梯度dT/dt；4、計(jì)算溫度下降頻率(單位時(shí)間溫度下降次數(shù))cdt；5、根據(jù)實(shí)際溫度T(t)、溫度下降梯度dT/dt和溫度下降頻率cdt，查表計(jì)算溫度總調(diào)節(jié)量DT＝f(T(t)，dT/dt，cdt)；6、以總的溫度調(diào)節(jié)量為基準(zhǔn)確定電發(fā)熱元件的輸入功率即由開(kāi)關(guān)電源提供發(fā)熱元件的工作電壓。
其中，計(jì)算溫度下降梯度dT/dt可以通過(guò)微分電路實(shí)現(xiàn)，計(jì)算溫度下降頻率cdt可以通過(guò)對(duì)微分信號(hào)的計(jì)數(shù)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)實(shí)際溫度T(t)、溫度下降梯度dT/dt和溫度下降頻率d2T/dt2，查表計(jì)算溫度總調(diào)節(jié)量DT＝f(T(t)，dT/dt，cdt)，可以通過(guò)查找三維的表格來(lái)實(shí)現(xiàn)，三維表格中的各個(gè)數(shù)據(jù)DT可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到并預(yù)先設(shè)置在微處理器中。
結(jié)合圖1，在本發(fā)明的發(fā)熱元件溫度控制裝置的實(shí)施例中，可控功率單元或可控電壓調(diào)節(jié)器2將輸出電壓U供給發(fā)熱元件1，發(fā)熱元件1將產(chǎn)生的熱量傳遞給被加熱物體(未示出)，緊密接觸被加熱體的溫度傳感器即溫度檢測(cè)單元3檢測(cè)出發(fā)熱元件1加熱體的實(shí)際溫度，一方面直接經(jīng)過(guò)溫度-電壓轉(zhuǎn)換放大器送到微處理器單元7，另一方面，由微分電路組成的溫度下降梯度信號(hào)單元5將實(shí)際溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為溫度下降梯度信號(hào)也輸入到微處理器7的輸入端口；第三路是由溫度下降頻率單元6對(duì)實(shí)際溫度信號(hào)的下降變化情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出溫度下降頻率信號(hào)，送到微處理器單元7。在微處理器單元7，根據(jù)實(shí)際溫度信號(hào)、溫度下降梯度信號(hào)合乎溫度下降頻率信號(hào)查出附加溫度信號(hào)，與給定溫度信號(hào)單元4的給定溫度信號(hào)一起送到基準(zhǔn)溫度信號(hào)單元8(可以是加法器)，將兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行疊加合成形成基準(zhǔn)信號(hào)，送到溫度比較放大單元9與實(shí)際溫度信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生可控功率單元2的控制信號(hào)，對(duì)發(fā)熱元件1的電功率進(jìn)行控制。由于微處理器提供的附加溫度信號(hào)已經(jīng)考慮到的溫度下降的梯度和溫度下降的頻率，使得溫度控制具有比僅考慮實(shí)際溫度的單一控制模式，大大提高了瞬態(tài)響應(yīng)。其中，可控功率單元2可以是開(kāi)關(guān)電源電路。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)熱元件的溫度控制方法，包括以下步驟a)對(duì)發(fā)熱元件的發(fā)熱體溫度進(jìn)行檢測(cè)；b)產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)；c)將檢測(cè)到的實(shí)際溫度與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較；d)可控功率放大單元根據(jù)比較結(jié)果，產(chǎn)生施加到發(fā)熱元件的電功率，其特征在于，所述產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)b)包括以下步驟b1)根據(jù)檢測(cè)到的實(shí)際溫度計(jì)算溫度下降梯度信號(hào)；b2)根據(jù)檢測(cè)到的實(shí)際溫度計(jì)算溫度下降頻率信號(hào)；b3)根據(jù)選定溫度信號(hào)、溫度下降梯度信號(hào)和溫度下降頻率信號(hào)產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)熱元件的溫度控制方法，其特征在于，所述基準(zhǔn)信號(hào)與溫度下降梯度信號(hào)成正比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)熱元件的溫度控制方法，其特征在于，所述基準(zhǔn)信號(hào)與溫度下降頻率信號(hào)成正比。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述發(fā)熱元件的溫度控制方法，其特征在于，所述步驟b3)包括以下步驟b31)根據(jù)溫度下降梯度信號(hào)和溫度下降頻率信號(hào)產(chǎn)生附加溫度信號(hào)；b32)將附加溫度信號(hào)和選定溫度信號(hào)合成為基準(zhǔn)信號(hào)；其中，所述根據(jù)溫度下降梯度信號(hào)和溫度下降頻率信號(hào)產(chǎn)生附加溫度信號(hào)，是由CPU通過(guò)查找預(yù)先設(shè)置好附加溫度信號(hào)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格實(shí)現(xiàn)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述發(fā)熱元件的溫度控制方法，其特征在于，所述步驟b3)包括以下步驟b33)根據(jù)實(shí)際溫度信號(hào)、溫度下降梯度信號(hào)和溫度下降頻率信號(hào)產(chǎn)生附加溫度信號(hào)；b34)將附加溫度信號(hào)和選定溫度信號(hào)合成為基準(zhǔn)信號(hào)；其中，所述根據(jù)實(shí)際溫度信號(hào)、溫度下降梯度信號(hào)和溫度下降頻率信號(hào)產(chǎn)生附加溫度信號(hào)，是由CPU通過(guò)查找預(yù)先設(shè)置好附加溫度信號(hào)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格實(shí)現(xiàn)的。
6.一種發(fā)熱元件的溫度控制裝置，包括發(fā)熱元件(1)、驅(qū)動(dòng)發(fā)熱元件(1)工作的可控功率單元(2)、對(duì)發(fā)熱元件(1)的發(fā)熱體實(shí)際溫度進(jìn)行檢測(cè)的溫度檢測(cè)單元(3)，還包括根據(jù)溫度檢測(cè)單元(3)輸出的實(shí)際溫度信號(hào)和給定溫度信號(hào)(4)控制所述可控功率單元(2)的控制單元，其特征在于，所述控制單元包括根據(jù)溫度檢測(cè)單元(3)的輸出的實(shí)際溫度信號(hào)產(chǎn)生溫度下降梯度信號(hào)的溫度下降梯度信號(hào)發(fā)生單元(5)、根據(jù)溫度檢測(cè)單元(3)的輸出的實(shí)際溫度信號(hào)產(chǎn)生溫度下降頻率信號(hào)的溫度下降頻率信號(hào)發(fā)生單元(6)、以實(shí)際溫度信號(hào)、溫度下降梯度信號(hào)和溫度下降頻率信號(hào)通過(guò)查表方式確定附加溫度信號(hào)的微處理器單元(7)，以及合成附加溫度信號(hào)與給定溫度信號(hào)的基準(zhǔn)溫度信號(hào)單元(8)，以及將基準(zhǔn)信號(hào)單元(8)輸出的基準(zhǔn)溫度信號(hào)與溫度檢測(cè)單元(3)輸出的實(shí)際溫度信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生所述可控功率單元(2)控制信號(hào)的溫度比較放大單元(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述發(fā)熱元件的溫度控制裝置，其特征在于，所述可控功率單元為開(kāi)關(guān)電源電路。
全文摘要
一種發(fā)熱元件的溫度控制方法和裝置，通過(guò)檢測(cè)發(fā)熱元件的發(fā)熱體的實(shí)際溫度、用檢測(cè)出的實(shí)際溫度計(jì)算溫度下降梯度及溫度下降頻率，根據(jù)上述實(shí)際溫度、溫度下降梯度及溫度下降頻率，形成基準(zhǔn)信號(hào)，控制開(kāi)關(guān)電源實(shí)現(xiàn)對(duì)電發(fā)熱元件的電功率的快速控制。實(shí)施本發(fā)明提供的發(fā)熱元件的溫度控制方法和裝置，可應(yīng)用到電烙鐵等電熱器具上，對(duì)發(fā)熱元件的輸入功率進(jìn)行快速有效的控制，從而保證使用過(guò)程中，不管熱負(fù)荷或環(huán)境溫度如何變化，發(fā)熱元件例如電烙鐵芯的加熱體都能保證溫度恒定于所設(shè)定的溫度上，并可根據(jù)需要，隨時(shí)調(diào)節(jié)設(shè)置溫度，節(jié)省電能，延長(zhǎng)發(fā)熱元件使用壽命，也可以應(yīng)用到其它對(duì)電熱溫度要求高而電熱負(fù)載有變化的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)B23K3/03GK1838017SQ20051003387
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者劉曉剛 申請(qǐng)人:深圳斯貝克動(dòng)力電子有限公司