專利名稱：快速升溫裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種升溫裝置，特別涉及一種快速升溫裝置及方法。
背景技術(shù)：
由于現(xiàn)代人追求時間與效率，快速升溫技術(shù)應(yīng)用廣泛，特別是在專業(yè)沙龍里的直 發(fā)器、卷發(fā)器的加熱過程中。然而，一個普通直發(fā)器從開機到能夠使用的溫度，至少需要等 待1分鐘以上的時間。有些廠商為了爭奪市場，盲目提升升溫速度，但無法解決快速升溫一 旦控制電路失效造成熔膠掉夾板等嚴重事故。中國專利ZL200720120927. 4公開了一種雙電壓多溫檔可控加熱電路，其用傳感 器來測量溫度，發(fā)熱體與傳感器分開，因傳感器本身的存在靈敏度問題，再加上傳感器與發(fā) 熱體之間有熱傳導過程，造成傳感器信號比實際溫度延時，故用這種方案在快速升溫控制 上無法得到快速反應(yīng)和精準控制，升溫速度越快容易造成溫度波動大，溫度過沖大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種升溫裝置，可以在較短時間內(nèi)上升較高溫度。本發(fā)明快速升溫裝置包括用作熱負載的夾板、裝于所述夾板內(nèi)的金屬陶瓷發(fā)熱 體、采樣電阻、雙向可控硅、控制芯片和與控制芯片相連的按鍵單元，采樣電阻用于檢測發(fā) 熱體上的電壓，獲得一采樣電壓，通過按鍵單元開機后，控制芯片將采樣電壓與輸入電壓進 行比較，并轉(zhuǎn)換為發(fā)熱體的實際溫度值，控制芯片根據(jù)發(fā)熱體的溫度變化速率，以及所述實 際溫度值與預(yù)設(shè)溫度值的差值來控制雙向可控硅的導通，以調(diào)節(jié)發(fā)熱體的發(fā)熱。在本發(fā)明較佳實施例中，快速升溫裝置還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于將采樣電壓與 輸入電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。在本發(fā)明較佳實施例中，快速升溫裝置還包括LED顯示單元或者IXD顯示單元，其 受所述實際溫度值與預(yù)設(shè)溫度值的差值的控制，用于升溫、降溫、恒溫的指示。在本發(fā)明較佳實施例中，快速升溫裝置還包括過溫度保護單元，其與所述發(fā)熱體 相連。本發(fā)明的目的之二在于針對快速升溫裝置提供一種快速升溫的方法?？焖偕郎氐姆椒òz測步驟，其檢測按鍵單元的開機動作，將開關(guān)機設(shè)置、預(yù) 設(shè)溫度、溫度采樣時間寫入控制芯片的寄存器；定時中斷步驟，其開啟模數(shù)轉(zhuǎn)換通道口，進 行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換并保存轉(zhuǎn)換結(jié)果；運算步驟，將輸入電壓與采樣電壓的比值F與參考值比 較，轉(zhuǎn)換為實際測量溫度值A(chǔ)，將前后兩次采樣的實際測量溫度值A(chǔ)求差，再除以溫度采樣 時間H得到溫度變化速率B，將實際測量溫度值A(chǔ)與預(yù)設(shè)溫度E求差，得到溫度差C ；以及控 制步驟，根據(jù)發(fā)熱體的溫度變化速率B，以及溫度差C做出下一階段升溫預(yù)處理，通過可控 硅輸出控制單元來控制雙向可控硅的導通，以調(diào)節(jié)發(fā)熱體的發(fā)熱。所述快速升溫方法還包括外部中斷步驟，外部中斷步驟包括判斷輸入電壓是上 升沿中斷還是下降沿中斷；若為下降沿中斷，根據(jù)控制信號D控制可控硅的負半周打開或者關(guān)閉；若為上升沿中斷，根據(jù)控制信號D控制可控硅的正半周打開或者關(guān)閉，并開啟定時 計數(shù)器，進入定時中斷步驟；以及關(guān)閉外部中斷。本發(fā)明快速升溫裝置用采樣電阻來檢測金屬陶瓷發(fā)熱體上的電壓變化，與輸入電 壓比較后轉(zhuǎn)換為溫度值，這種方案里發(fā)熱體與傳感器合二為一，能夠快速反應(yīng)和溫度精準 控制，溫度沒有過沖。采用溫度預(yù)處理技術(shù)，根據(jù)檢測發(fā)熱體的溫度變化速率，對夾板溫度 做出判斷，再對發(fā)熱體后續(xù)發(fā)熱過程進行計算，然后控制發(fā)熱體是否發(fā)熱，使其快速精準達 到所設(shè)定溫度，具有升溫快、回溫快、溫度穩(wěn)定、精確、安全可靠的特點。裝置具有自動降溫 和自動關(guān)機的功能，降低了能耗。
圖1是本發(fā)明快速升溫裝置的電路模塊圖。圖2是本發(fā)明快速升溫裝置的升溫方法的主流程圖。圖3是本發(fā)明快速升溫裝置的升溫方法的外部中斷流程圖。圖4是本發(fā)明快速升溫裝置的升溫方法的定時中斷流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。請參考圖1，本發(fā)明快速升溫裝置用于一拉頭發(fā)的直發(fā)器，其包括一用作熱負載的 夾板10，裝于所述夾板內(nèi)的一 MCHlO (金屬陶瓷發(fā)熱體)、一采樣電阻11、一雙向可控硅12、 一過溫度保護單元13、一控制芯片14(單片機)、與所述控制芯片14相連的一按鍵單元15 和一 LED (發(fā)光二極管)顯示單元16、輸入電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元17、采樣電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元18 以及可控硅輸出控制單元19。所述夾板為鋁板型或普通陶瓷型夾板。所述MCHlO自身具有R/T正溫度系數(shù)特性， 當溫度升高時自身的電阻值也升高。采樣電阻11用于檢測MCHlO上的電壓，獲得一采樣電 壓?？刂菩酒?4在通過按鍵單元15開機后，將采樣電壓與輸入電壓(市電)進行比較，并 轉(zhuǎn)換為MCHlO的實際溫度值，控制芯片14根據(jù)MCHlO的溫度變化速率，以及所述實際溫度 值與一預(yù)設(shè)溫度值的差值進行運算，做出下一階段升溫預(yù)處理，通過可控硅輸出控制單元 19來控制雙向可控硅12的導通，以調(diào)節(jié)MCHlO的發(fā)熱，使夾板溫度快速準確達到預(yù)定溫度。 輸入電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元17用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，采樣電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元18用 于將采樣電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。輸入電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元17、采樣電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元18以 及可控硅輸出控制單元19也可以集成在控制芯片14內(nèi)。過溫度保護單元13與MCHlO相 連，在MCHlO超出預(yù)設(shè)溫度值時斷開，達到保護電路的目的。LED顯示單元16受所述實際溫 度值與預(yù)設(shè)溫度值的差值的控制，用于升溫、降溫、恒溫的指示。LED顯示單元16也可以由 LCD (液晶顯示器)顯示單元代替。參考圖2，快速升溫裝置的升溫方法的主流程包括以下步驟Si、上電初始化，設(shè)置各RAM(隨機存儲寄存器)狀態(tài)，設(shè)置控制芯片14外部中斷 (中斷信號來源于市電過零點信號的上升或者下降沿)；S2、執(zhí)行時間計數(shù)等待，每計數(shù)時長達到1毫秒后執(zhí)行一次后面的步驟；S3、調(diào)用按鍵掃描，檢測是否有相關(guān)按鍵按下，如果有按鍵按下，將數(shù)據(jù)值(開關(guān)
4機設(shè)置、預(yù)設(shè)溫度E、溫度采樣時間H)寫入RAM ；S4、檢測開機關(guān)機設(shè)置，如果是關(guān)機狀態(tài)，設(shè)置相關(guān)RAM狀態(tài)，返回S2，如果是開機 狀態(tài)就往下執(zhí)行；S5、定時中斷，控制芯片14的電壓信號運算單元進行運算求出輸入市電與采樣電 壓的比值F;S6、控制芯片14的電壓信號運算單元將輸入市電與采樣電壓的比值F與參考值比 較，轉(zhuǎn)換為實際測量溫度值A(chǔ) ；S7、控制芯片14的溫度運算處理單元將前后兩次采樣的實際測量溫度值A(chǔ)求差， 再除以溫度采樣時間H得到溫度變化速率B ；S8、控制芯片14的溫度運算處理單元將實際測量溫度值A(chǔ)與預(yù)設(shè)溫度E求差，得 到溫度差C，獲得加熱工作的4種狀態(tài)1、前段快速升溫狀態(tài)，2、快達到預(yù)設(shè)溫度時的過度 平衡狀態(tài)，3、達到預(yù)設(shè)溫度時的平衡狀態(tài)，4、降低設(shè)定溫度后實際溫度高時的降溫狀態(tài)；S9、控制芯片14的負載溫度控制單元根據(jù)上述各種工作狀態(tài)，調(diào)用溫度變化速率 B與溫度差C進行計算輸出后段MCHlO發(fā)熱控制數(shù)據(jù)，做出下一階段升溫預(yù)處理控制，使夾 板溫度達到預(yù)設(shè)溫度；S10、輸出下一采樣周期的MCHlO的控制信號D ；S11、控制芯片14的定時計數(shù)關(guān)機處理單元檢測實際測量溫度值A(chǔ)的變化量，如果 變化量在2攝氏度以內(nèi)波動，啟動定時計數(shù)器達到設(shè)定時間，如10分鐘后，進入閑置狀態(tài)， 自動將溫度降低到預(yù)設(shè)溫度的一半，計數(shù)器再計數(shù)達到設(shè)定時間，如30分鐘后，如果還在 閑置狀態(tài)就自動關(guān)機，如果在關(guān)機之前使用者拉頭發(fā)時，A值就會下降超過2攝氏度，此時 會自動恢復(fù)原來所設(shè)定的溫度，并且清除定時關(guān)機計數(shù)，等再次進閑置狀態(tài)后計時；S12、用溫度差C去控制LED顯示單元16，如果MCHlO處于升溫過程中，LED閃爍， 如果MCHlO到達預(yù)設(shè)溫度，LED常亮；S13、跳轉(zhuǎn)到 S2。請參考圖3，快速升溫裝置的升溫方法的外部中斷包括以下步驟S21、判斷市電是上升沿中斷還是下降沿中斷；S22、如果只是下降沿中斷，根據(jù)控制信號D控制雙向可控硅的負半周打開或者關(guān) 閉；S23、如果是上升沿中斷，根據(jù)控制信號D控制可控硅的正半周打開或者關(guān)閉；S24、開啟4. 5毫秒定時計數(shù)器，并且進入定時中斷步驟；S25、關(guān)閉外部中斷，外部中斷返回。請參考圖4，快速升溫裝置的升溫方法的定時中斷包括以下步驟 S31、設(shè)置輸入電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換通道口開啟，進行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換并保存好轉(zhuǎn)換后的 12位值；S32、設(shè)置采樣電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換通道口開啟，進行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換并保存好轉(zhuǎn)換后的 12位值；S33、轉(zhuǎn)換完成后關(guān)閉定時中斷以及中斷定時計數(shù)器，開啟外部中斷，定時中斷返 回。本發(fā)明快速升溫裝置用采樣電阻11來檢測金屬陶瓷發(fā)熱體MCHlO上的電壓變化，
5與輸入電壓比較后轉(zhuǎn)換為溫度值，這種方案里發(fā)熱體與傳感器合二為一，能夠快速反應(yīng)和 溫度精準控制，溫度沒有過沖。采用溫度預(yù)處理技術(shù)，根據(jù)檢測MCHlO的溫度變化速率，對 夾板溫度做出判斷，再對MCHlO后續(xù)發(fā)熱過程進行計算，然后控制發(fā)熱體是否發(fā)熱，使其快 速精準達到所設(shè)定溫度，具有升溫快(夾板升溫20秒達到200攝氏度以上)、回溫快、溫度 穩(wěn)定、精確、安全可靠的特點。裝置具有自動降溫和自動關(guān)機的功能，降低了能耗。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體優(yōu)選技術(shù)方案對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本 發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不 脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保 護范圍。
權(quán)利要求
1.一種快速升溫裝置，其特征在于，所述快速升溫裝置包括一用作熱負載的夾板、裝 于所述夾板內(nèi)的一金屬陶瓷發(fā)熱體、一采樣電阻、一雙向可控硅、一控制芯片和與所述控制 芯片相連的一按鍵單元，采樣電阻用于檢測發(fā)熱體上的電壓，獲得一采樣電壓，通過按鍵單 元開機后，控制芯片將采樣電壓與輸入電壓進行比較，并轉(zhuǎn)換為發(fā)熱體的實際溫度值，控制 芯片根據(jù)發(fā)熱體的溫度變化速率，以及所述實際溫度值與一預(yù)設(shè)溫度值的差值來控制雙向 可控硅的導通，以調(diào)節(jié)發(fā)熱體的發(fā)熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速升溫裝置，還包括一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于將采樣電壓與 輸入電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速升溫裝置，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元集成于所述 控制芯片內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速升溫裝置，還包括一LED顯示單元或者IXD顯示單元，其 受所述實際溫度值與預(yù)設(shè)溫度值的差值的控制，用于升溫、降溫、恒溫的指示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速升溫裝置，還包括一過溫度保護單元，其與所述發(fā)熱體 相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速升溫裝置，其升溫方法包括檢測步驟，其檢測按鍵單元的開機動作，將開關(guān)機設(shè)置、預(yù)設(shè)溫度、溫度采樣時間寫入 控制芯片的寄存器；定時中斷步驟，其開啟模數(shù)轉(zhuǎn)換通道口，進行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換并保存轉(zhuǎn)換結(jié)果；運算步驟，將輸入電壓與采樣電壓的比值F與參考值比較，轉(zhuǎn)換為實際測量溫度值A(chǔ)， 將前后兩次采樣的實際測量溫度值A(chǔ)求差，再除以溫度采樣時間H得到溫度變化速率B，將 實際測量溫度值A(chǔ)與預(yù)設(shè)溫度E求差，得到溫度差C ；以及控制步驟，根據(jù)發(fā)熱體的溫度變化速率B，以及溫度差C做出下一階段升溫預(yù)處理，通 過可控硅輸出控制單元來控制雙向可控硅的導通，以調(diào)節(jié)發(fā)熱體的發(fā)熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的升溫方法，還包括檢測實際測量溫度值A(chǔ)的變化量，如果變化 量在2攝氏度以內(nèi)波動，啟動定時計數(shù)器達到設(shè)定時間后進入閑置狀態(tài)，自動將溫度降低 到設(shè)定溫度的一半，計數(shù)器再計數(shù)達到設(shè)定時間后，如果檢測還在閑置狀態(tài)就自動關(guān)機，如 果實際測量溫度值A(chǔ)下降超過2攝氏度，則清除定時關(guān)機計數(shù)，等再次進閑置狀態(tài)后計時。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的升溫方法，還包括用溫度差C去控制LED顯示單元，使發(fā)熱體 在升溫時LED閃爍，發(fā)熱體到達預(yù)設(shè)溫度后LED常亮。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的升溫方法，還包括一外部中斷步驟，所述外部中斷步驟包括判斷輸入電壓是上升沿中斷還是下降沿中斷；若為下降沿中斷，根據(jù)控制信號D控制可控硅的負半周打開或者關(guān)閉；若為上升沿中斷，根據(jù)控制信號D控制可控硅的正半周打開或者關(guān)閉，并開啟定時計 數(shù)器，進入定時中斷步驟；以及關(guān)閉外部中斷。
全文摘要
本發(fā)明快速升溫裝置包括用作熱負載的夾板、裝于夾板內(nèi)的金屬陶瓷發(fā)熱體、采樣電阻、雙向可控硅、控制芯片、按鍵單元和與控制芯片相連的輔助電路，采樣電阻用于檢測發(fā)熱體上的電壓，獲得一采樣電壓，另外一路檢測市電的輸入電壓，控制芯片將采樣電壓與輸入電壓進行比較，并轉(zhuǎn)換為發(fā)熱體的實際溫度值，控制芯片根據(jù)發(fā)熱體的溫度變化速率，以及該實際溫度值與預(yù)設(shè)溫度值的差值來控制雙向可控硅的導通，以調(diào)節(jié)發(fā)熱體的發(fā)熱，達到快速、精準升溫的目的。
文檔編號H05B3/02GK102006686SQ20101050142
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者林立 申請人:深圳市奮達電器有限公司