一種玻璃電熱水壺功率控制模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種玻璃電熱水壺功率控制模塊，所述的電熱水壺功包括玻璃壺體、遠紅外線電熱膜和加熱控制電路，在玻璃壺體的底面的外表面安裝遠紅外線電熱膜，加熱控制電路對遠紅外線電熱膜控制，加熱控制電路包括功率測量電路、主控芯片和功率控制電路，功率測量電路測量遠紅外線電熱膜工作時的實時功率，并將功率數(shù)據(jù)傳送到主控芯片，主控芯片通過控制功率控制電路來調(diào)節(jié)遠紅外線電熱膜的通電時間從而實現(xiàn)對遠紅外線電熱膜的功率控制。它可以對不同的遠紅外線電熱膜進行準確的功率控制，適用不同批次和同一批次的玻璃壺體底面涂敷遠紅外線電熱膜，適應(yīng)性廣，便于玻璃電熱水壺批量生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種玻璃電熱水壺功率控制模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001 ] 本實用新型涉及一種玻璃電熱水壺功率控制模塊。
【背景技術(shù)】:
[0002]現(xiàn)有的電熱水壺，一般采用金屬(不銹鋼)壺體，在壺體底部安裝發(fā)熱盤，發(fā)熱盤包括電發(fā)熱管和澆注在電發(fā)熱管外部的導(dǎo)熱板，這種加熱方式主要是利用熱傳導(dǎo)的方式，效率低，比較笨重，且金屬(不銹鋼)壺體容易沉積水垢，清洗不方便.且不能將水分子團打散，不能改善水分子團的結(jié)構(gòu)，因此，不利于人體吸收，壺體不透明，不能觀測水的狀況且有重金屬析出風(fēng)險。
[0003]有鑒于此，發(fā)明人研發(fā)出玻璃壺體的電熱水壺，在硼硅玻璃壺體底面涂敷遠紅外線電熱膜，電熱膜的兩端連接電極，通過給電熱膜通電，電熱膜在發(fā)熱過程中產(chǎn)生遠紅外線，利用遠紅外線對玻璃壺體里面的水進行加熱，玻璃壺體不易沉積水垢，清洗方便，壺體透明，無重金屬析出風(fēng)險，能觀測水的狀況，且遠紅外線可以將水分子團打散，改變其結(jié)構(gòu)，更有利于人體的吸收，因此應(yīng)用前景廣闊。
[0004]但目前的不銹鋼電熱水壺的加熱電路并不能適用玻璃壺體的電熱水壺，原因如下:
[0005]I)不銹鋼電熱水壺的發(fā)熱原件是發(fā)熱盤(電熱管澆注鋁板)的方式功率比較固定，批量生產(chǎn)一致性好，功率偏差波動不大，而在玻璃壺體底面涂敷遠紅外線電熱膜，其功率很難做到一致，不同批次的功率是不同的，即使同一批次，功率也很難保證一致性，這導(dǎo)致電路控制不能像不銹鋼電熱水壺一樣簡單，必須重新設(shè)計適合遠紅外線電熱膜加熱的玻璃電熱水壺的獨立電路及各功能電路模塊；
[0006]2)玻璃電熱水壺對溫度敏感性高，由于控制電路提供過高的功率，必然導(dǎo)致玻璃水壺溫度相差過大，就會導(dǎo)致開裂，導(dǎo)致產(chǎn)品報廢，更嚴重的是產(chǎn)生安全事故，例如燙傷、火災(zāi)等。這樣的隱患影響玻璃電熱水壺推廣應(yīng)用。開發(fā)一種控制電路可以適合不同功率的玻璃電熱水壺，成為另一個解決的技術(shù)問題。
實用新型內(nèi)容:
[0007]本實用新型的目的是提供一種玻璃電熱水壺功率控制模塊，它可以對不同的遠紅外線電熱膜進行準確的功率控制，適用不同批次和同一批次的玻璃壺體底面涂敷遠紅外線電熱膜，適應(yīng)性廣，便于玻璃電熱水壺批量生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。
[0008]本實用新型的進一步目的是提供一種玻璃電熱水壺功率控制模塊，可以對玻璃電熱水壺的底部溫度全面監(jiān)控，當(dāng)局部溫度過高，暫時停止對遠紅外線電熱膜的供電，所以很好地保護玻璃電熱水壺，消除安全隱患，提高產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
[0009]本實用新型可通過如下方案來實現(xiàn):
[0010]一種玻璃電熱水壺功率控制模塊，所述的電熱水壺功包括玻璃壺體、遠紅外線電熱膜和加熱控制電路，在玻璃壺體的底面的外表面安裝遠紅外線電熱膜，加熱控制電路對遠紅外線電熱膜控制，加熱控制電路包括功率測量電路、主控芯片和功率控制電路，功率測量電路測量遠紅外線電熱膜工作時的實時功率，并將功率數(shù)據(jù)傳送到主控芯片，主控芯片通過控制功率控制電路來調(diào)節(jié)遠紅外線電熱膜的通電時間從而實現(xiàn)對遠紅外線電熱膜的功率控制。
[0011]上述所述的功率測量電路包括電流測量電路和電壓測量電路，利用電流測量電路測量遠紅外線電熱膜的實時電流I，利用電壓測量電路測量遠紅外線電熱膜的實時電壓U，從而得到遠紅外線電熱膜工作時的功率PI =U* I。
[0012]上述所述的主控芯片是具有數(shù)字處理能力的芯片，是單片機MCU或者數(shù)字信號處理器DSP。
[0013]上述所述的功率控制電路包括受控開關(guān)、第一驅(qū)動電路，受控開關(guān)與遠紅外線電熱膜串聯(lián)后接入外部供電電源形成工作主回路，主控芯片的輸出端連接第一驅(qū)動電路的輸入端，第一驅(qū)動電路的輸出端連接受控開關(guān)的控制端。
[0014]上述所述的上述受控開關(guān)是雙向可控硅，外部供電電源是交流電源。
[0015]上述所述的主控芯片的輸出PWM信號到第一驅(qū)動電路的輸入端，利用PWM信號的占空比控制雙向可控硅的導(dǎo)通時間。
[0016]上述所述的主控芯片開始加熱時設(shè)定功率較低，隨著加熱時間的增加，逐漸提高設(shè)定功率，主控芯片通過控制功率測量電路和功率控制電路形成對遠紅外線電熱膜的加熱進行閉環(huán)控制，當(dāng)測量的遠紅外線電熱膜的工作時的實時功率與設(shè)定功率進行比較，如果實時功率比設(shè)定功率小，增加PWM信號的占空比提高雙向可控硅的導(dǎo)通時間；當(dāng)實時功率比設(shè)定功率大，減小PWM信號的占空比減小雙向可控硅的導(dǎo)通時間，直到實時功率與設(shè)定功率相當(dāng)。
[0017]上述所述在工作主回路中還串聯(lián)一個溫度控制開關(guān)，溫度控制開關(guān)是常閉開關(guān)，在玻璃壺體底部下方的若干位置安裝有溫度傳感器，帶有溫度傳感器的溫度檢測電路將若干位置的溫度信號傳送到主控芯片，在加熱過程中若玻璃壺體底部各區(qū)域溫度相差過大時，主控芯片通過第二驅(qū)動電路將溫度控制開關(guān)斷開，使工作主回路斷電，遠紅外線電熱膜暫時停止工作，直到所有位置的溫度信號都符合要求，主控芯片才通過第二驅(qū)動電路將溫度控制開關(guān)閉合。
[0018]上述所述在玻璃壺體底部下方的至少2個位置安裝有溫度傳感器，溫度傳感器是NTC電阻或者PTC電阻。
[0019]上述所述的溫度控制開關(guān)是繼電器開關(guān)。
[0020]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0021]I)加熱控制電路包括功率測量電路、主控芯片和功率控制電路，功率測量電路測量遠紅外線電熱膜工作時的實時功率，并將功率數(shù)據(jù)傳送到主控芯片，主控芯片通過控制功率控制電路來調(diào)節(jié)遠紅外線電熱膜的通電時間從而實現(xiàn)對遠紅外線電熱膜的功率的閉環(huán)控制，即測量的遠紅外線電熱膜的工作時的實時功率與主控芯片的設(shè)定功率進行比較，如果實時功率比設(shè)定功率小，增加PWM信號的占空比提高雙向可控硅的導(dǎo)通時間；當(dāng)實時功率比設(shè)定功率大，減小PWM信號的占空比減小雙向可控硅的導(dǎo)通時間，直到實時功率與設(shè)定功率相當(dāng)，這樣可以適用不同批次和同一批次的玻璃壺體底面涂敷遠紅外線電熱膜，解決遠紅外線電熱膜功率一致性問題，適應(yīng)性廣，便于玻璃電熱水壺批量生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。[0022]2)主控芯片開始加熱時設(shè)定功率較低，隨著加熱時間的增加，逐漸提高設(shè)定功率，主控芯片通過控制功率測量電路和功率控制電路形成對遠紅外線電熱膜的加熱進行閉環(huán)控制，這樣在加熱過程中玻璃壺體的溫度緩慢上升，避免一下子給予遠紅外線電熱膜進行大功率加熱，使玻璃壺體的溫度急劇上升，從而很好地保護玻璃電熱水壺，消除安全隱患，提聞廣品的可罪性和穩(wěn)定性。
[0023]3)上述所述的功率測量電路包括電流測量電路和電壓測量電路，利用電流測量電路測量遠紅外線電熱膜的實時電流I，利用電壓測量電路測量遠紅外線電熱膜的實時電壓U,從而得到遠紅外線電熱膜工作時的功率Ρ1=υ*Ι，測量電路結(jié)構(gòu)簡單實用；
[0024]4)功率控制電路包括受控開關(guān)、第一驅(qū)動電路，受控開關(guān)與遠紅外線電熱膜串聯(lián)后接入外部供電電源形成工作主回路，主控芯片的輸出端連接第一驅(qū)動電路的輸入端，第一驅(qū)動電路的輸出端連接受控開關(guān)的控制端，所述的開關(guān)是雙向可控硅，外部供電電源是交流電源，主控芯片的輸出PWM信號到第一驅(qū)動電路的輸入端，利用PWM信號的占空比控制雙向可控硅的導(dǎo)通時間，電路簡單，實用操控性好。
[0025]5)在工作主回路中還串聯(lián)一個溫度控制開關(guān)，溫度控制開關(guān)是常閉開關(guān)，在玻璃壺體底部下方的若干位置安裝有溫度傳感器，帶有溫度傳感器的溫度檢測電路將若干位置的溫度信號傳送到主控芯片，在加熱過程中若玻璃壺體底部各區(qū)域溫度相差過大時，主控芯片通過第二驅(qū)動電路將溫度控制開關(guān)斷開，使工作主回路斷電，遠紅外線電熱膜暫時停止工作，直到所有位置的溫度信號都符合要求，主控芯片才通過第二驅(qū)動電路將溫度控制開關(guān)閉合，很好地保護玻璃電熱水壺，消除安全隱患，提高產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0026]圖1是本實用新型玻璃電熱水壺的一個角度結(jié)構(gòu)立體圖；
[0027]圖2是本實用新型玻璃電熱水壺的另一個角度結(jié)構(gòu)立體圖；
[0028]圖3是本實用新型玻璃壺體的立體圖；
[0029]圖4是本實用新型的電路方框圖
[0030]圖5是圖4對應(yīng)的一部分電路圖；
[0031]圖6是圖4對應(yīng)的另一部分電路圖；
[0032]圖7是圖4對應(yīng)的功率檢測電路部分的電路圖；
[0033]圖8是本實用新型主控芯片設(shè)定功率的示意圖；
【具體實施方式】:
[0034]如圖1、圖2、圖3所示，一種玻璃電熱水壺，包括底部涂敷遠紅外線電熱膜11的玻璃壺體I和底座2，玻璃壺體I底部外面還設(shè)置有護套5，護套5里面安裝溫度傳感器和電插接頭。底座2里面設(shè)置空腔3，空腔3里面安裝控制線路板4，加熱控制電路布置在控制線路板4上。
[0035]如圖4、圖5和圖6所示，一種玻璃電熱水壺功率控制模塊，所述的電熱水壺功包括玻璃壺體、遠紅外線電熱膜RL和加熱控制電路,在玻璃壺體的底面的外表面安裝遠紅外線電熱膜RL，加熱控制電路對遠紅外線電熱膜RL控制，加熱控制電路包括功率測量電路、主控芯片和功率控制電路，功率測量電路測量遠紅外線電熱膜工作時的實時功率，并將功率數(shù)據(jù)傳送到主控芯片，主控芯片通過控制功率控制電路來調(diào)節(jié)遠紅外線電熱膜的通電時間從而實現(xiàn)對遠紅外線電熱膜的功率控制
[0036]上述的功率測量電路包括電流測量電路和電壓測量電路，利用電流測量電路測量遠紅外線電熱膜的實時電流I，利用電壓測量電路測量遠紅外線電熱膜的實時電壓U，從而得到遠紅外線電熱膜工作時的功率P1=U*I。
[0037]上述的主控芯片是具有數(shù)字處理能力的芯片，是單片機MCU或者數(shù)字信號處理器DSP。
[0038]上述的功率控制電路包括受控開關(guān)、第一驅(qū)動電路，受控開關(guān)BG與遠紅外線電熱膜RL串聯(lián)后接入外部供電電源形成工作主回路，主控芯片的輸出端連接第一驅(qū)動電路的輸入端，第一驅(qū)動電路的輸出端連接受控開關(guān)BG的控制端，上述受控開關(guān)是雙向可控硅BG,外部供電電源是交流電源。
[0039]第一驅(qū)動電路包括電容C2、電阻R5、電阻R6、電阻R7和三級管Ql ;+5VDC電源連接電容C2 —端和三級管Ql的集電極，電容C2另一端接地，三級管Ql的發(fā)射極串聯(lián)電阻R5、電阻R6后接地，三級管Ql的基極通過電阻R5連接主控芯片的輸出端，電阻R5、電阻R6之間連接雙向可控硅BG的控制端。
[0040]主控芯片的輸出PWM信號到第一驅(qū)動電路的輸入端，利用PWM信號的占空比控制雙向可控硅BG的導(dǎo)通時間，從而控制遠紅外線電熱膜RL的加熱時間。
[0041]上述所述的主控芯片開始加熱時設(shè)定功率較低，隨著加熱時間的增加，如圖8所示，逐漸提高設(shè)定功率PO，主控芯片通過控制功率測量電路和功率控制電路形成對遠紅外線電熱膜的加熱進行閉環(huán)控制，當(dāng)測量的遠紅外線電熱膜RL的工作時的實時功率與設(shè)定功率進行比較，如果實時功率比設(shè)定功率小，增加PWM信號的占空比提高雙向可控硅的導(dǎo)通時間；當(dāng)實時功率比設(shè)定功率大，減小PWM信號的占空比減小雙向可控硅的導(dǎo)通時間，直到實時功率與設(shè)定功率相當(dāng)。
[0042]上述在工作主回路中還串聯(lián)一個溫度控制開關(guān)JK，溫度控制開關(guān)JK是常閉開關(guān)，在玻璃壺體底部下方的若干位置安裝有溫度傳感器，帶有溫度傳感器的溫度檢測電路將若干位置的溫度信號傳送到主控芯片，在加熱過程中若玻璃壺體底部各區(qū)域溫度相差過大時，主控芯片通過第二驅(qū)動電路將溫度控制開關(guān)JK斷開，使工作主回路斷電，遠紅外線電熱膜暫時停止工作，直到所有位置的溫度信號都符合要求，主控芯片才通過第二驅(qū)動電路將溫度控制開關(guān)JK閉合。
[0043]圖5中，在玻璃壺體底部下方的2位置安裝有溫度傳感器NTCl和NTC2，分別位于玻璃壺體底部兩側(cè)，電阻R2、電容C20和溫度傳感器NTC2組成一路溫度檢測電路將檢測的溫度信號送到主控芯片；電阻R1、電容ClO和溫度傳感器NTCl組成另一路溫度檢測電路將檢測的溫度信號送到主控芯片。
[0044]上述在玻璃壺體底部下方的至少2個位置安裝有溫度傳感器，溫度傳感器是NTC電阻或者PTC電阻，安裝越多的溫度傳感器，檢測玻璃壺體底部各個區(qū)域的溫度準確性越高，控制越精確，可靠性越好。
[0045]溫度控制開關(guān)JK是繼電器開關(guān)，第二驅(qū)動電路包括電阻R3、電阻R4、三極管Q1、二級管Dl和繼電器線圈JK0，它組成繼電器驅(qū)動電路。
[0046]如圖7所示，上述的功率測量電路包括電流測量電路和電壓測量電路，電壓測量電路包括電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、二極管D2、電
容C3和運算放大器Ul，檢測遠紅外線電熱膜RL —端的電壓，通過二極管D2整流和運算放大器Ul放大處理輸出到主控芯片。
[0047]將電阻R8串聯(lián)在工作主回路，通過測量電阻R8的壓降計算工作主回路的電流，電流測量電路包括電阻R8、電阻R16、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、二極管D3、電容C4和運算放大器U2，通過二極管D，3整流和運算放大器U2放大處理輸出到主控芯片。
【權(quán)利要求】
1.一種玻璃電熱水壺功率控制模塊,所述的電熱水壺功包括玻璃壺體、遠紅外線電熱膜和加熱控制電路，在玻璃壺體的底面的外表面安裝遠紅外線電熱膜，加熱控制電路對遠紅外線電熱膜控制，其特征在于:加熱控制電路包括功率測量電路、主控芯片和功率控制電路，功率測量電路測量遠紅外線電熱膜工作時的實時功率，并將功率數(shù)據(jù)傳送到主控芯片，主控芯片通過控制功率控制電路來調(diào)節(jié)遠紅外線電熱膜的通電時間從而實現(xiàn)對遠紅外線電熱膜的功率控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玻璃電熱水壺功率控制模塊，其特征在于:功率測量電路包括電流測量電路和電壓測量電路，利用電流測量電路測量遠紅外線電熱膜的實時電流I，利用電壓測量電路測量遠紅外線電熱膜的實時電壓U，從而得到遠紅外線電熱膜工作時的功率Ρ1=υ*Ι。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種玻璃電熱水壺功率控制模塊,其特征在于:主控芯片是具有數(shù)字處理能力的芯片，是單片機MCU或者數(shù)字信號處理器DSP。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種玻璃電熱水壺功率控制模塊,其特征在于:功率控制電路包括受控開關(guān)、第一驅(qū)動電路，受控開關(guān)與遠紅外線電熱膜串聯(lián)后接入外部供電電源形成工作主回路，主控芯片的輸出端連接第一驅(qū)動電路的輸入端，第一驅(qū)動電路的輸出端連接受控開關(guān)的控制端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種玻璃電熱水壺功率控制模塊，其特征在于:上述開關(guān)是雙向可控硅，外部供電電源是交流電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種玻璃電熱水壺功率控制模塊,其特征在于:主控芯片的輸出PWM信號到第一驅(qū)動電路的輸入端,利用PWM信號的占空比控制雙向可控娃的導(dǎo)通時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種玻璃電熱水壺功率控制模塊,其特征在于:在工作主回路中還串聯(lián)一個溫度控制開關(guān)，溫度控制開關(guān)是常閉開關(guān)，在玻璃壺體底部下方的若干位置安裝有溫度傳感器，帶有溫度傳感器的溫度檢測電路將若干位置的溫度信號傳送到主控芯片，在加熱過程中若玻璃壺體底部各區(qū)域溫度相差過大時，主控芯片通過第二驅(qū)動電路將溫度控制開關(guān)斷開，使工作主回路斷電，遠紅外線電熱膜暫時停止工作，直到所有位置的溫度信號都符合要求，主控芯片才通過第二驅(qū)動電路將溫度控制開關(guān)閉合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種玻璃電熱水壺功率控制模塊,其特征在于:在玻璃壺體底部下方的至少2個位置安裝有溫度傳感器，溫度傳感器是NTC電阻或者PTC電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種玻璃電熱水壺功率控制模塊，其特征在于:溫度控制開關(guān)是繼電器開關(guān)。
【文檔編號】A47J36/24GK203616683SQ201320739657
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】李曉浩, 李高升 申請人:李高升, 李曉浩