專利名稱：一種液溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其離液斷電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其離液斷電方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，在魚缸喂養(yǎng)魚的領(lǐng)域，一般都采用電加熱的方式來(lái)維持水溫。但是，在水少或無(wú)水的情況下，很難在極短時(shí)間，例如3秒內(nèi)的離水?dāng)嚯?，起到安全保護(hù)的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種具有很好離水?dāng)嚯娞匦缘囊簻卣{(diào)節(jié)系統(tǒng)及其離液斷電方法。本發(fā)明首先提供一種液溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括電加熱部件；溫度檢測(cè)部件，用于監(jiān)視所述電加熱部件的溫度；溫度斜率處理部件，根據(jù)所述溫度檢測(cè)部件輸出的信息，處理獲得溫度變化的時(shí)間斜率；以及，控制部件，用于控制所述電加熱部件的斷通，當(dāng)所述溫度斜率處理部件獲取的溫度變化的時(shí)間斜率達(dá)到預(yù)設(shè)條件，則切斷所述電加熱部件的電源。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種采用所述的液溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的離液斷電方法，包括如下步驟溫度檢測(cè)步驟按時(shí)間間隔，依次在時(shí)間點(diǎn)采集所述電加熱部件的溫度；溫度變化的時(shí)間斜率步驟，根據(jù)依次采集的所述電加熱部件的溫度，獲得所述電加熱部件的溫度變化的時(shí)間斜率；比較控制步驟將該溫度變化的時(shí)間斜率處理比較，如達(dá)到預(yù)設(shè)條件，則切斷所述電加熱部件的電源。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠迅速的實(shí)現(xiàn)液溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)離水?dāng)嚯?，更加安全可靠。通常的離水?dāng)嚯姸际峭ㄟ^(guò)檢測(cè)溫度的方式實(shí)現(xiàn)的，但是現(xiàn)實(shí)中卻發(fā)現(xiàn)，這種方式很難準(zhǔn)確、而且及時(shí)的實(shí)現(xiàn)離水?dāng)嚯?。例如，目前離水安全斷電的時(shí)間最佳是I至3秒以內(nèi)， 但是，現(xiàn)有的液溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的很難達(dá)到上述指標(biāo)，實(shí)際試驗(yàn)往往需要5秒左右的時(shí)間，這樣會(huì)造成極大的安全隱患。而具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的技術(shù)方案，主要采用監(jiān)視溫度變化的斜率，以實(shí)現(xiàn)最佳的離水?dāng)嚯娦Ч＝?jīng)過(guò)試驗(yàn)表明，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，完全能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確、迅速的，在I秒時(shí)間內(nèi)，離水?dāng)嚯?。?yōu)選的，所述溫度檢測(cè)步驟中，依次選取至少4個(gè)連續(xù)間隔時(shí)間點(diǎn)的所述電加熱部件的溫度；溫度變化的時(shí)間斜率步驟中，依次計(jì)算相鄰的間隔時(shí)間點(diǎn)之間的溫度變化的時(shí)間斜率；所述比較控制步驟中，有至少2個(gè)所述溫度變化的時(shí)間斜率超過(guò)一閾值，則切斷所述電加熱部件的電源。進(jìn)一步采用上述技術(shù)措施，不需要對(duì)連續(xù)溫度進(jìn)行不間斷的監(jiān)視，不僅整體方案的實(shí)施成本大大降低，而且，還能夠進(jìn)一步降低外部干擾造成誤判的可能性。優(yōu)選的，所述閾值為0. 3°C /秒。通常的，在水族箱內(nèi)使用的液溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其加熱的速度不會(huì)超過(guò)0.03°C/秒，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)比較，選用0. 3°C /秒為閾值，離水?dāng)嚯娦Ч^優(yōu)。優(yōu)選的，所述溫度檢測(cè)步驟中，依次選取6個(gè)連續(xù)間隔時(shí)間點(diǎn)的所述電加熱部件的溫度。優(yōu)選的，所述溫度檢測(cè)部件采用NTC熱敏電阻。進(jìn)一步的，所述溫度變化的時(shí)間斜率步驟中，對(duì)所述電加熱部件直接獲取的溫度上升、下降曲線與預(yù)設(shè)的溫度曲線進(jìn)行回歸擬合，以進(jìn)行非線性溫度補(bǔ)償。NTC熱敏電阻(NTC是Negative Temperature Coefficient 的縮寫，意思是負(fù)的溫度系數(shù)，泛指負(fù)溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件，所謂NTC熱敏電阻器就是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器)是一種氧化物的燒結(jié)體，具有負(fù)溫度系數(shù)，與金屬熱電阻相比，具有電阻溫度系數(shù)大、靈敏度高，其靈敏度約為金屬熱電阻的10倍，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電阻率小、穩(wěn)定性好、適于動(dòng)態(tài)測(cè)量、成本低和體積小等優(yōu)點(diǎn)，作為測(cè)量溫度的敏感元件在測(cè)試和自動(dòng)控制領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。但由于NTC熱敏電阻存在嚴(yán)重的熱電非線性，因此在精密測(cè)溫系統(tǒng)時(shí)，對(duì)它的非線性誤差進(jìn)行補(bǔ)償或進(jìn)行線性化處理能夠極大的擴(kuò)大其測(cè)量范圍和提高測(cè)量精度。具體來(lái)說(shuō)，NTC熱敏電阻電阻與溫度關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式為Rt = Rt0 exP -―)
上上Q式中，T為被測(cè)溫度Jtl為參考溫度，一般取Ttl為20°C ；Rt和A0分別為T和Ttl時(shí)熱敏電阻的電阻值為熱敏電阻器的材料常數(shù)，B = 13651n-^-，其中r2(|和為20°C和
八100
100°C時(shí)的電阻值。由上式可知，NTC熱敏電阻阻值變化與溫度變化為指數(shù)關(guān)系，隨溫度升高，熱敏電阻阻值迅速下降，其溫度電阻特性存在嚴(yán)重非線性，用NTC熱敏來(lái)測(cè)溫時(shí)可以進(jìn)行非線性補(bǔ)償。進(jìn)一步的，所述預(yù)設(shè)的溫度曲線采用由鉬電阻溫度傳感器采集的溫度變化曲線。優(yōu)選的，所述的離液斷電方法，還包括如下步驟當(dāng)所述電加熱部件的溫度超過(guò)50°C的時(shí)候，則切斷所述電加熱部件的電源。


圖I是本發(fā)明一種實(shí)施例中的對(duì)NTC熱敏電阻進(jìn)行擬合補(bǔ)償?shù)牧鞒虉D；圖2是圖I所示實(shí)施例中NTC熱敏電阻絕對(duì)誤差曲線；圖3是本發(fā)明另一種實(shí)施例中主循環(huán)程序流程圖；圖4是本發(fā)明另一種實(shí)施例中離水?dāng)嚯娕袛喑绦蛄鞒虉D5是本發(fā)明另一種實(shí)施例中溫度時(shí)間曲線。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步的說(shuō)明。一種液溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括電加熱部件；溫度檢測(cè)部件，用于監(jiān)視所述電加熱部件的溫度；溫度斜率處理部件，根據(jù)所述溫度檢測(cè)部件輸出的信息，處理獲得溫度變化的時(shí)間斜率；以及，控制部件，用于控制所述電加熱部件的斷通，當(dāng)所述溫度斜率處理部件獲取的溫度變化的時(shí)間斜率達(dá)到預(yù)設(shè)條件，則切斷所述電加熱部件的電源。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種采用所述的液溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的離液斷電方法，包括如下步驟溫度檢測(cè)步驟按時(shí)間間隔，依次在時(shí)間點(diǎn)采集所述電加熱部件的溫度；溫度變化的時(shí)間斜率步驟，根據(jù)依次采集的所述電加熱部件的溫度，獲得所述電加熱部件的溫度變化的時(shí)間斜率；比較控制步驟將該溫度變化的時(shí)間斜率處理比較，如達(dá)到預(yù)設(shè)條件，則切斷所述電加熱部件的電源。如圖I和圖2所示，所述溫度檢測(cè)部件采用NTC熱敏電阻。常用的熱敏電阻非線性補(bǔ)償方法有(1)硬件電路補(bǔ)償法，最為簡(jiǎn)單的方法利用串并聯(lián)電阻實(shí)現(xiàn)熱敏電阻線形化，該方法實(shí)現(xiàn)熱敏電阻線性化簡(jiǎn)單易行，但存在可靠性和準(zhǔn)確度低等不足。如果需要提高測(cè)量精度，可以采用對(duì)數(shù)指數(shù)電路，完成對(duì)數(shù)運(yùn)算功能，實(shí)現(xiàn)電路的輸出與溫度變化成線性關(guān)系，但硬件電路電路較為復(fù)雜，增加成本。(2)查表線性插值法，使用該方法表格制作費(fèi)時(shí)，受存儲(chǔ)容量限制，測(cè)溫精度低；(3)熱敏電阻經(jīng)驗(yàn)公式法，測(cè)溫誤差較大；(4)多項(xiàng)式擬合法，存在多項(xiàng)式階數(shù)較高，誤差大。參考比較了上述各補(bǔ)償方法在熱敏電阻非線性補(bǔ)償使用時(shí)存在的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本加熱器的自身特點(diǎn)(I.要求熱敏電阻測(cè)量誤差在±0.5°C范圍內(nèi)；2.加熱器用于水族養(yǎng)殖，需要控制的實(shí)際溫度范圍在15°C_35°C之間，測(cè)溫范圍較窄；3.要求產(chǎn)品成本較低)，本產(chǎn)品提出利用曲線擬合對(duì)熱敏電阻進(jìn)行非線性溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?，并通過(guò)實(shí)例對(duì)該方法進(jìn)行了分析和對(duì)比。由于實(shí)施例采用微電腦或者單片機(jī)進(jìn)行控制，具有一定的存儲(chǔ)容量，并且具有極高的運(yùn)算速度，可以實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償運(yùn)算。本產(chǎn)品提出的利用曲線擬合對(duì)熱敏電阻進(jìn)行非線性補(bǔ)償方法的具體思路如下I.首先選用高精度的鉬電阻溫度傳感器(RTD)，該傳感器具有很高的穩(wěn)定性和線性度，但RTD也是最貴的溫度傳感器，它對(duì)精度有嚴(yán)格要求，測(cè)量其在15°C -35°C范圍內(nèi)的升溫曲線和降溫曲線，并將測(cè)量數(shù)據(jù)保存到單片機(jī)的存儲(chǔ)器中；2.選用NTC熱敏電阻，實(shí)時(shí)采集升溫過(guò)程和降溫過(guò)程數(shù)據(jù)，將NTC熱敏電阻的溫度上升、下降曲線和高精度的鉬電阻溫度傳感器(RTD)的溫度曲線進(jìn)行回歸擬合。由單片機(jī)完成曲線擬合計(jì)算，實(shí)時(shí)進(jìn)行NTC熱敏電阻的非線性溫度補(bǔ)償。由于已經(jīng)預(yù)先將高精度的鉬電阻溫度傳感器在15°C _35°C范圍內(nèi)的升溫曲線和降溫曲線存儲(chǔ)在微電腦或單片機(jī)中，因此該非線性溫度補(bǔ)償曲線擬合算法在加熱棒正常使用過(guò)程中自動(dòng)在線完成，不需要人工任何參與。圖3為另一種實(shí)施例中主循環(huán)程序流程圖。圖4為另一種實(shí)施例中離水?dāng)嚯娕袛喑绦蛄鞒虉D。結(jié)合圖3、圖4和圖5所示，利用諸如NTC熱敏電阻來(lái)滾動(dòng)檢測(cè)溫度，并實(shí)時(shí)更新， 以計(jì)算電加熱部件資深溫度變化曲線的斜率。由于在水中的時(shí)候斜率極小，而當(dāng)加熱棒離開水面暴露在空氣中，由于空氣散熱能力優(yōu)先，加熱棒的斜率會(huì)急劇增加超過(guò)0. 3攝氏度/ 秒。根據(jù)斜率變化，能夠準(zhǔn)確迅速的判斷出是否離水，進(jìn)而能夠及時(shí)做出切斷電源的動(dòng)作。 經(jīng)試驗(yàn)表明，離水?dāng)嚯姷姆磻?yīng)速度小于I秒。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種液溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，包括電加熱部件；溫度檢測(cè)部件，用于監(jiān)視所述電加熱部件的溫度；溫度斜率處理部件，根據(jù)所述溫度檢測(cè)部件輸出的信息，處理獲得溫度變化的時(shí)間斜率；以及，控制部件，用于控制所述電加熱部件的斷通，當(dāng)所述溫度斜率處理部件獲取的溫度變化的時(shí)間斜率達(dá)到預(yù)設(shè)條件，則切斷所述電加熱部件的電源。
2.如權(quán)利要求I所述的液溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度檢測(cè)部件采用NTC熱敏電阻。
3.一種采用如權(quán)利要求I所述的液溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的離液斷電方法，其特征在于，包括如下步驟溫度檢測(cè)步驟按時(shí)間間隔，依次在時(shí)間點(diǎn)采集所述電加熱部件的溫度；溫度變化的時(shí)間斜率步驟，根據(jù)依次采集的所述電加熱部件的溫度，獲得所述電加熱部件的溫度變化的時(shí)間斜率；比較控制步驟將該溫度變化的時(shí)間斜率處理比較，如達(dá)到預(yù)設(shè)條件，則切斷所述電加熱部件的電源。
4.如權(quán)利要求3所述的離液斷電方法，其特征在于，所述溫度檢測(cè)步驟中，依次選取至少4個(gè)連續(xù)間隔時(shí)間點(diǎn)的所述電加熱部件的溫度； 溫度變化的時(shí)間斜率步驟中，依次計(jì)算相鄰的間隔時(shí)間點(diǎn)之間的溫度變化的時(shí)間斜率；所述比較控制步驟中，有至少2個(gè)所述溫度變化的時(shí)間斜率超過(guò)一閾值，則切斷所述電加熱部件的電源。
5.如權(quán)利要求4所述的離液斷電方法，其特征在于，所述閾值為O.3°C /秒。
6.如權(quán)利要求4所述的離液斷電方法，其特征在于，所述溫度檢測(cè)步驟中，依次選取6 個(gè)連續(xù)間隔時(shí)間點(diǎn)的所述電加熱部件的溫度。
7.如權(quán)利要求3至6中任一所述的所述的離液斷電方法，其特征在于，所述溫度檢測(cè)部件采用NTC熱敏電阻。
8.如權(quán)利要求7所述的所述的離液斷電方法，其特征在于，所述溫度變化的時(shí)間斜率步驟中，對(duì)所述電加熱部件直接獲取的溫度上升、下降曲線與預(yù)設(shè)的溫度曲線進(jìn)行回歸擬合，以進(jìn)行非線性溫度補(bǔ)償。
9.如權(quán)利要求7至所述的所述的離液斷電方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的溫度曲線采用由鉬電阻溫度傳感器采集的溫度變化曲線。
10.如權(quán)利要求3所述的離液斷電方法，其特征在于，還包括如下步驟當(dāng)所述電加熱部件的溫度超過(guò)50°C的時(shí)候，則切斷所述電加熱部件的電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其離液斷電方法。一種液溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括電加熱部件；溫度檢測(cè)部件，用于監(jiān)視所述電加熱部件的溫度；溫度斜率處理部件，根據(jù)所述溫度檢測(cè)部件輸出的信息，處理獲得溫度變化的時(shí)間斜率；以及，控制部件，用于控制所述電加熱部件的斷通，當(dāng)所述溫度斜率處理部件獲取的溫度變化的時(shí)間斜率達(dá)到預(yù)設(shè)條件，則切斷所述電加熱部件的電源。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠迅速的實(shí)現(xiàn)液溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)離水?dāng)嚯?，更加安全可靠?br> 文檔編號(hào)G05D23/24GK102591378SQ20121002915
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
發(fā)明者劉紹溪, 王守仁, 肖蕾 申請(qǐng)人:廣州海乃大機(jī)電設(shè)備有限公司