專利名稱：一種電子控制裝置及使用該裝置的液體加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子器件組件，特別是一種電子控制裝置及一種電子控制連接方式，使電子控制方式與器具的連接更合理更易于實(shí)現(xiàn)。同時本實(shí)用新型還涉及一種使用該電子控制裝置的液體加熱器。
背景技術(shù)：
液體加熱器，如電水壺等一般需要一個控制系統(tǒng)來控制電器的通電與斷電，從而控制水溫。目前這種電路控制系統(tǒng)多為機(jī)械式的，如雙金屬致動器等。這種機(jī)械式控制系統(tǒng)控制方式不夠靈活，且功能單一。實(shí)踐中無法設(shè)置其它的附加功能，如無法設(shè)置電子顯示器，不能設(shè)置多個加熱程序等等。因此，近年來又出現(xiàn)了電子控制系統(tǒng)，采用電子控制系統(tǒng)可提供更大的靈活性，并可同時提供多種附加功能。
但目前對電子控制裝置的研究比較少，中國專利CN 00802943.1提供了一種無繩電裝置，包括具有電加熱器和熱傳感裝置的器具部分，與器具部分電連接的基底部分，將熱傳感器探測到的溫度傳遞到基底部分的控制裝置的物理電連接。其主要為解決當(dāng)容器從其基底上抬起時，引起電子控制裝置斷電的問題。其采用的手段也只是將電子控制裝置設(shè)在底座內(nèi)。在解決這個問題的同時又帶來另外兩個問題一，傳感器在目前的現(xiàn)有技術(shù)下均是將溫度的變化轉(zhuǎn)換成一種電氣物理性能上的變化，比如是控制回路中的電阻或電壓的變化，因?yàn)殡娮涌刂品绞剿捎玫碾妷夯旧鲜堑蛪悍懂?，所以傳感器在傳遞信號過程中的準(zhǔn)確性很重要，一個很小的因素導(dǎo)致的信號傳遞失真都會對控制裝置產(chǎn)生誤判，從而會導(dǎo)致比較危險的后果。如中國專利CN 00802943.1提供的技術(shù)方案，如果將控制器放在與傳感器所在位置完全分離的基底部分，通過耦合器進(jìn)行電子信號的傳遞，而耦合器的接觸電阻值會因?yàn)槊恳淮蔚慕佑|而有微小的不同，況且在耦合進(jìn)行了多次使用后，由于磨損會產(chǎn)生一定程度上的耦合電阻值變大(耦合多次使用后接觸點(diǎn)燒壞就是這個原因)，且每一個耦合器在使用過程中的磨損又不完全相同，而控制器又不可能根據(jù)每一個耦合器在實(shí)際使用過程中的磨損狀況做出測量值上的補(bǔ)償。耦合器的這種電阻值上的變化對于低壓控制裝置的影響是十分不利的。二是，在目前的現(xiàn)有技術(shù)下液體對于控制元件的影響是十分致命的。控制裝置設(shè)在基底部分，通過耦合器的接口與器具部分進(jìn)行電連接。在實(shí)際使用過程中液體通過耦合器的端口浸入基底部分是一個常見的也是很難解決的技術(shù)問題。即使采用端口封閉裝置的耦合器在使用中也會存在液體浸入的問題。少量的液體浸入對于機(jī)械式的耦合方式來說，可以通過增大電極間電氣距離的方式進(jìn)行彌補(bǔ)是可以滿足實(shí)際使用安全的。但對于連接線路更復(fù)雜，相互電氣距離更小的電子線路來說。即使是少量的液體浸入對于電子控制裝置來說是一個致命的影響。
現(xiàn)有其它領(lǐng)域，比如醫(yī)用和實(shí)驗(yàn)測試用的電子控制裝置大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備成本高，且安裝占用的空間大，使用不夠簡單靈活。電子技術(shù)的發(fā)展及電子元件的革新使這種實(shí)現(xiàn)有一定的技術(shù)基礎(chǔ)。有必要開發(fā)一種直接針對加熱器的，結(jié)構(gòu)簡單，操作靈活可靠的電子控制裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種電子控制裝置及一種電子控制裝置與電加熱器的連接方式，以便對電器的控制更加靈活，安裝結(jié)構(gòu)更為簡單，并可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的電氣控制功能。本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種液體加熱器，使產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)更簡單，占用空間更少，電子控制裝置的準(zhǔn)確性和安全性大大提高。
本實(shí)用新型提供的電子控制裝置包括信號收集單元、信號分析單元以及電氣開關(guān)單元，各個單元之間依次進(jìn)行電連接。
所述信號收集單元主要是用于收集溫度等信息并轉(zhuǎn)化為電信號，該信號收集單元包括熱敏元件，較好的為熱電偶。所述電連接最好是由電導(dǎo)體進(jìn)行連接。將熱敏元件(或熱電偶)安裝在液體加熱器上與所加熱液體溫度比較敏感的地方，因?yàn)榭紤]到熱相對敏感的位置對于熱敏電阻的電信號會產(chǎn)生不利影響，在安裝時將熱敏元件用耐高溫的絕緣材料進(jìn)行隔開。為了傳遞電信號的準(zhǔn)確性，電氣傳遞導(dǎo)體的安全性及準(zhǔn)確性必須得到保證，實(shí)用新型將帶有絕緣層的電導(dǎo)體或用有效安全距離隔開的固定裸露導(dǎo)體(印刷電路)是比較好的方式。
由信號收集單元所收集到的溫度信息被轉(zhuǎn)化為電信號傳遞至信號分析單元，在該單元內(nèi)對此電信號進(jìn)行處理，如可以對電信號進(jìn)行延遲，循環(huán)及對電信號進(jìn)行延遲反應(yīng)等。經(jīng)處理的電信號轉(zhuǎn)變成為控制信號，發(fā)送至電氣開關(guān)單元，對加熱元件實(shí)現(xiàn)電氣通斷。所述的信號分析單元的控制部分為集成芯片。
本實(shí)用新型同時提供了一種液體加熱器，包括帶有電氣電路的本體及底座，其中帶有上述的電子控制裝置。所述電子控制裝置安裝在液體加熱器的本體內(nèi)，連接在該液體加熱器電氣電路中。所述電氣電路中包含有加熱元件，工作過程中加熱元件與所述電子控制裝置獨(dú)立工作，電子控制裝置不會受到加熱元件通斷電的影響。
控制器的安全及正常的運(yùn)行是一個比較重要的技術(shù)方面，液體加熱器器具存在液體或液體加熱后的水蒸氣會對控制器電路本身產(chǎn)生一定的的威脅。因此控制器的應(yīng)與液體加熱器的容器部分完全隔離，且需要注意使用過程中的對液體及蒸氣浸入的防范。所述的液體加熱器可以是各類液體電加熱器，如電水壺、咖啡壺、電熨斗等等。以電水壺為例，所述電子控制裝置安裝在壺體中與加熱元件有物理接觸的部件上，且不會對電子控制裝置工作有影響的位置，如電水壺的手柄位置。
本實(shí)用新型中的液體加熱器中的加熱元件或功能部件與電子控制裝置直接進(jìn)行電氣連接。電子控制裝置的輸出端與液體加熱器中的加熱元件或功能部件的輸入端連接。液體加熱器中的加熱元件或功能部件的電源控制完全由電子控制裝置來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)液體加熱器中的電源供給時，首先電子控制裝置電路啟動，通過自身的信號收集分析處理后，對液體加熱器的加熱元件或功能部件進(jìn)行供電，從而啟動液體加熱器的工作，當(dāng)某種信號來到(比如水達(dá)到預(yù)定溫度)，電子控制電路的信號收集單元產(chǎn)生一個不同的信號，電子控制電路通過對這個信號的分析處理來控制一種液體加熱器中的加熱元件或功能部件的操作(比如斷開電源供給)。從而實(shí)現(xiàn)對液體加熱器的控制。
本實(shí)用新型中的液體加熱器中的加熱元件或功能部件與電子控制裝置的電氣連接應(yīng)優(yōu)選的采用直接電氣連接，以保證電氣連接過程中出現(xiàn)的電子物理特性的變化對整個控制精度的干擾減少到最小，安裝的位置及固定方式應(yīng)注意與加熱部件或功能部件保證一定的安全距離，不會因熱量或其它的變化而對傳遞過程的準(zhǔn)確性產(chǎn)生破壞。
本實(shí)用新型所提供的電子控制裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作更為靈活。通過設(shè)置本實(shí)用新型的電子控制裝置到電熱器中可簡化電熱器的結(jié)構(gòu)。并且通過電子控制裝置安裝位置及連接關(guān)系的設(shè)定，使得電熱器結(jié)構(gòu)簡單占用空間少。


圖1為本實(shí)用新型液體加熱器與電子控制裝置的電路原理圖；圖2為本實(shí)用新型液體加熱器與電子控制裝置的電路功能分配流程圖；圖3為安裝有本實(shí)用新型電子控制裝置的液體加熱器的底部視圖；圖4為安裝有本實(shí)用新型電子控制裝置的液體加熱器的側(cè)面視圖；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對具體實(shí)施方式
加以說明。
如圖1所示為本實(shí)用新型液體加熱器與電子控制裝置的電路原理圖，從中可以看出本實(shí)用新型所提供的電子控制裝置主要包括信號收集單元、信號分析單元以及電氣開關(guān)單元，各個單元之間依次進(jìn)行電連接。該控制裝置的電氣開關(guān)單元與液體加熱器(如電水壺)的加熱元件或功能部件電連接。另外，信號分析單元分別與液體加熱器的發(fā)音裝置及顯示裝置電連接。
圖2為本實(shí)用新型液體加熱器與電子控制裝置的電路功能分配流程圖。現(xiàn)以圖2為例說明此電子控制裝置的工作方式供電電源通過降壓整流電路提供適合信號分析單元(MCU)的電壓，供MCU工作。發(fā)熱絲的供電線路是供電電源通過電氣開關(guān)單元后再到發(fā)熱絲的。MCU直接控制電氣開關(guān)單元，從而達(dá)到間接控制加熱元件(如發(fā)熱絲)的目的。發(fā)熱絲直接對水進(jìn)行加熱。信號收集單元，如溫度傳感器感測水的溫度，并把感測結(jié)果傳遞給MCU。MCU處理溫度傳感器送來的數(shù)據(jù)，判斷水溫。如果，水溫達(dá)到設(shè)定值，則MCU切斷電氣開關(guān)單元，使發(fā)熱絲停止加熱?；蛘進(jìn)CU通過自身計時，來控制電子開關(guān)的通斷。MCU將系統(tǒng)信息(溫度，時間，工作狀態(tài)——預(yù)約、加熱、保溫)傳送到顯示屏顯示并可以傳送至發(fā)音裝置進(jìn)行提示或報警。
溫度信號獲得，是通過將熱敏電阻和基準(zhǔn)電阻串聯(lián)分壓，將分壓值從單片機(jī)的模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換輸入引腳輸入，在單片機(jī)內(nèi)部將此模擬值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字值。如果，被測溫度發(fā)生變化，則熱敏電阻的阻值隨之變化，從而熱敏電阻與基準(zhǔn)電阻的分壓值亦發(fā)生變化。分壓值轉(zhuǎn)換成的數(shù)字值也會變化。查找此數(shù)字值和單片機(jī)中預(yù)先存儲的和其對應(yīng)的溫度值，就可以知道被測溫度是多少。再將此溫度值顯示到顯示屏上。
由于電路電源的波動，可能導(dǎo)致溫度的偏差。從而有此種現(xiàn)象產(chǎn)生加熱時本來液晶屏正常顯示溫度是85攝氏度，但是，突然之間由于電壓的波動，出現(xiàn)了100攝氏度的顯示結(jié)果。而系統(tǒng)在100攝氏度時是要停止加熱的。如果此問題不經(jīng)過處理，則系統(tǒng)會就此停止加熱，那么，水就不會被燒開。本電路是通過在軟件中重復(fù)檢測的方法來處理此問題的如果測試結(jié)果是100攝氏度，那么，系統(tǒng)將要數(shù)次進(jìn)行檢測。如果數(shù)次檢測結(jié)果相同，則顯示100攝氏度，并停止加熱；如果數(shù)次檢測的結(jié)果不同，則認(rèn)為此100攝氏度是電源波動所致，系統(tǒng)將不予理睬。
關(guān)于故障診斷功能，此電路是這樣實(shí)現(xiàn)的每次對溫度信號數(shù)據(jù)采集完畢，將此數(shù)據(jù)與故障狀態(tài)(短路或者斷路)時預(yù)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果數(shù)據(jù)大小相同，或相近，則可判斷溫度傳感器(熱敏電阻)損壞，從而啟動報警程序，進(jìn)行報警。同時，切斷發(fā)熱絲電源，停止加熱。
圖3及圖4分別為安裝了電子控制裝置的液體加熱器的底部視圖及側(cè)視圖，電子控制裝置安裝在加熱器的本體內(nèi)，如液體加熱器的手柄1中，信號收集單元的熱敏元件10經(jīng)由信號收集單元的信號線8與電子控制裝置的信號分析單元相連接，其中2表示信號收集單元的固定螺母、螺柱、絕緣壓板。液體加熱器的加熱元件3通過電子控制裝置的輸出線9與電氣開關(guān)單元相連接。其中12為電源插座，14為電源供電線，11為液體加熱器的接地線。13為液體加熱器的底盤，6為液體加熱器的控制按鍵。顯示裝置4與信號分析單元5相連接，信號分析單元5又與電氣開關(guān)單元7相連，共同完成對加熱器的電路控制。
權(quán)利要求1.一種電子控制裝置，其特征在于其中包括信號收集單元、信號分析單元以及電氣開關(guān)單元，各個單元之間依次進(jìn)行電連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的電子控制裝置，其特征在于所述信號收集單元為熱敏元件。
3.按照權(quán)利要求1所述的電子控制裝置，其特征在于所述信號收集單元為熱電偶。
4.按照權(quán)利要求1所述的電子控制裝置，其特征在于所述電連接是由電導(dǎo)體進(jìn)行連接。
5.按照權(quán)利要求1所述的電子控制裝置，其特征在于所述的信號分析單元的控制部分為集成芯片。
6.按照權(quán)利要求1所述的電子控制裝置，其特征在于所述的信號收集單元收集溫度信息并轉(zhuǎn)化為電信號傳遞至所述的信號分析單元，在該信號分析單元內(nèi)對此電信號進(jìn)行處理，經(jīng)處理的電信號轉(zhuǎn)變成為控制信號，發(fā)送至所述的電氣開關(guān)單元。
7.一種液體加熱器，包括帶有電氣電路的本體及底座，其特征在于其中帶有上述的電子控制裝置。
8.按照權(quán)利要求7所述的液體加熱器，其特征在于所述電子控制裝置安裝在液體加熱器的本體內(nèi)，連接在該液體加熱器電氣電路中。
9.按照權(quán)利要求7所述的液體加熱器，其特征在于所述電氣電路中包含有加熱元件，工作過程中加熱元件與所述電子控制裝置彼此獨(dú)立工作，電子控制裝置不會受到加熱元件通斷電的影響。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電子控制裝置，所述的電子控制裝置安裝在液體加熱器的本體上，電子控制裝置連接在液體加熱器電氣電路中，但獨(dú)立工作；所述的電子控制裝置包括信號收集單元、信號分析單元以及電氣開關(guān)單元，各個單元之間依次進(jìn)行電連接。所述信號收集單元將收集溫度的信息并轉(zhuǎn)化為電信號。所述的信號分析單元接收所述的信號收集單元的電信號，并轉(zhuǎn)變成為控制信號，發(fā)送至電氣開關(guān)單元。本實(shí)用新型具有控制靈活，準(zhǔn)確可靠，并可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能的控制。同時本實(shí)用新型還提供了一種帶有該電子控制裝置的液體加熱器。
文檔編號G05B19/02GK2929787SQ200620120610
公開日2007年8月1日 申請日期2006年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月22日
發(fā)明者朱紀(jì)忠 申請人:寧波好伙伴電器有限公司