电热控温装置及电热设备的制作方法

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1.本技术属于温度控制领域，尤其涉及电热控温装置及电热设备。

背景技术：

2.目前国内外的传统发热垫、电热毯等电热产品种类很多，其相对应的控温电路种类也很多。由于现有技术电热毯控温装置不理想，因此现有电热毯均存在一些问题，或局部皱褶使用时会引起局部高温，从而造成电热毯过早损坏，甚至危及使用者人身和财产安全；或无温度检测功能或温度检测不精准以至影响使用舒适度；或安全保护不周全，当电路中某些器件损坏失效造成电热毯持续升温时，无可靠的安全保护电路，严重影响安全。
3.为解决上述提及的局部皱褶使用会引起局部高温问题，英国人发明了一种电热线，该电热线由两级导体及布置在两级导体中间具有负温度系数(ntc)特性的感温层(下称ntc感温层)组成，该电热线的其中有一级导体具有正温度系数(ptc)特性(下称ptc导体)；目前技术控制电路利用ntc感温层进行局部温度检测及高温安全保护，利用ptc导体进行整体温度检测，理论上能防止电热毯局部皱褶使用引起局部高温，并且实现高精度温度检测及控温；但目前技术的ntc感温层感温误差高达正负30％，而且其温度系数会随电热毯使用时间的推移发生老化变化；而且目前技术控温电路在进行ptc导体温度检测时，ptc导体和ntc感温层相互之间会发生漏电，因此，ptc导体和ntc感温层之间会产生非常不稳定的漏电流，这样会严重影响温度检测的准确性；另外，目前技术控温电路还会由于ac电源电压波动变化影响温度检测的准确性，因此，目前技术温度检测并不精确。
4.因此，如何实现精准的温度检测控温以及当电路故障造成温度失控或不当使用引起局部或整体高温后能进行安全保护的控温电路是极需解决的问题。

技术实现要素：

5.本技术的主要目的为提供一种电热控温装置及电热设备，旨在解决传统的电热控温装置温度检测不够精准的技术问题。
6.本技术实施例的第一方面提供了一种电热控温装置，电热控温装置使用ac电源，外接电热线，所述电热线包括感温导体、绝缘隔离层和加热导体，所述感温导体至少用于感应所述加热导体的温度，所述绝缘隔离层用于导体之间绝缘隔离，并且所述绝缘隔离层在局部或整体的温度发生变化时会产生电阻值变化或能使导体之间产生短路，所述加热导体至少用于加热，其特征在于，所述电热控温装置包括：温度检测电路、加热开关电路和温度参数设置电路；所述温度检测电路包括感温分压取样单元、ac分压取样单元和差分信号处理单元；所述感温分压取样单元的第一端与所述感温导体的第二端连接，所述感温导体的第一端与所述ac电源的火线连接，所述感温分压取样单元的第二端接地，所述感温分压取样单元的输出端与所述差分信号处理单元连接，所述感温分压取样单元用于将流过所述感温导体的信号转换为温度电压信号输出至所述差分信号处理单元；所述ac分压取样单元的第一端与所述ac电源的火线连接，所述ac分压取样单元的第二端接地，所述ac分压取样单
元的输出端与所述差分信号处理单元连接，所述ac分压取样单元用于将所述ac电源的输入信号转换为参考电压信号输出至所述差分信号处理单元；所述差分信号处理单元用于对所述温度电压信号和所述参考电压信号进行差分比较识别处理，以抑制ac电源电压变化影响温度检测的准确性，判断所述感温导体的温度并输出停止加热信号或加热信号；所述加热开关电路与所述温度检测电路及所述加热导体连接，用于在接收到所述停止加热信号时断开所述加热导体的供电回路，在接收到所述加热信号时导通所述加热导体的供电回路，以控制所述加热导体加热或停止加热；所述温度参数设置电路与所述温度检测电路连接，用于设置温度参数。
7.在其中一个实施例中，所述电热控温装置还包括定时断电测温电路，用于直接或间接控制所述加热开关电路在每持续加热一段时间后，强制断开一定时间的加热，所述电热控温装置利用所述加热开关电路在断开加热时进行温度检测，避免ac电源通过所述加热导体及所述绝缘隔离层对所述感温导体产生漏电，影响温度检测的准确性。
8.在其中一个实施例中，所述电热控温装置还包括：安全保护电路，与所述加热开关电路连接及所述加热导体连接，所述安全保护电路利用所述绝缘隔离层在局部或整体温度发生变化时会产生电阻值变化或能使导体之间产生短路的特性，通过检测所述绝缘隔离层的漏电流大小，进行所述加热导体局部或整体的温度检测，当温度大于预设安全值时输出异常信号，控制所述加热开关电路断开所述加热导体的供电回路。
9.在其中一个实施例中，所述加热开关电路包括第一开关单元和第二开关单元；所述第一开关单元的第一端与所述ac电源的火线或所述感温导体的第二端连接，所述第一开关单元的第二端与所述加热导体的第一端连接，所述第二开关单元的第一端与所述加热导体的第二端连接，所述第二开关单元的第二端接地；通过控制所述第一开关单元和所述第二开关单元的导通，以使接通所述加热导体的供电回路；通过控制所述第一开关单元或所述第二开关单元的断开，以使断开所述加热导体的供电回路；通过控制所述第一开关单元和所述第二开关单元的断开，实现断开所述加热导体两端的加热电流，以使所述安全保护电路更精确地检测所述绝缘隔离层的漏电流及以使所述温度检测电路更精确地检测所述感温导体的温度。
10.在其中一个实施例中，所述安全保护电路还用于在所述温度检测电路工作异常或所述加热开关电路工作异常时输出异常信号，控制所述加热开关电路断开所述加热导体的供电回路。
11.在其中一个实施例中，所述感温分压取样单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端使用二极管或直接与所述感温导体的输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第一电阻和所述第二电阻的串联节点作为所述感温分压取样单元的输出端与所述差分信号处理单元连接；所述ac分压取样单元包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的第一端使用二极管或直接与所述ac电源的火线连接，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地，所述第三电阻和所述第四电阻的串联节点作为所述ac分压取样单元的输出端与所述差分信号处理单元连接；所述感温分压取样单元及所述ac分压取样单元中使用的二极管均用于同时截取所述ac电源的正半周期或负半周期的电压进行分压取样。
12.在其中一个实施例中，所述差分信号处理单元包括第一电压比较器和第二电压比
较器，所述第一电压比较器的第一输入端与所述感温分压取样单元的输出端连接，所述第一电压比较器的第二输入端与所述ac分压取样单元的输出端连接，所述第一电压比较器的输出端与所述第二电压比较器的第二输入端连接，所述第二电压比较器的第一输入端接电压源，所述第二电压比较器的输出端与所述加热开关电路连接；或者，所述差分信号处理单元包括第三电压比较器和单片机，所述第三电压比较器的第一输入端与所述感温分压取样单元的输出端连接，所述第三电压比较器的第二输入端与所述ac分压取样单元的输出端连接，所述第三电压比较器的输出端与所述单片机连接，所述单片机还与所述加热开关电路连接；或者，所述差分信号处理单元包括单片机，所述感温分压取样单元的输出端与所述单片机的第一模数转换端口连接，所述ac分压取样单元的输出端与所述单片机的第二模数转换端口连接，所述单片机还与所述加热开关电路连接。
13.在其中一个实施例中，所述安全保护电路包括安全信号取样单元和安全信号处理单元；所述安全信号取样单元的第一端与所述加热导体的第二端连接，所述安全信号取样单元第二端接地或接所述电源电路的电压输出端，所述安全信号取样单元用于将流过其本单元的电流信号转换为安全电压信号输出至所述安全信号处理单元；所述安全信号处理单元与所述加热开关电路连接，所述安全信号处理单元根据接收到的异常判断时序及所述安全电压信号进行异常分析判断，当异常存在时，所述安全信号处理单元输出异常信号给所述加热开关电路；所述加热开关电路还与所述安全信号处理单元连接，所述加热开关电路还用于在接收所述异常信号时断开所述加热导体的供电回路。
14.在其中一个实施例中，所述温度检测电路利用ac电源的正半周期时进行温度检测，所述安全保护电路利用ac电源的负半周期时进行异常检测；或者所述温度检测电路利用ac电源的负半周期时进行温度检测，所述安全保护电路利用ac电源的正半周期时进行异常检测；用于避免所述温度检测电路与所述安全保护电路工作时相互冲突。
15.本技术的第二方面提供了一种电热设备，所述电热设备包括上述任一实施例中的电热控温装置。
16.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过温度检测电路的电压差分比较识别处理的方式，能够抑制ac电源电压变化及感温导体的工作电压的误差变化，降低对感温导体检测准确性的影响，提高感温导体感应温度变化的准确性，实现温度检测电路高精度的温度检测，实现精准的温度检测，解决了电热控温装置温度检测不精准的问题。
附图说明
17.图1为本技术一实施例提供的电热控温装置的原理示意图；
18.图2为本技术另一实施例提供的电热控温装置的原理示意图；
19.图3为本技术一实施例提供的电热控温装置的电路原理图；
20.图4为本技术另一实施例提供的电热控温装置的电路原理图；
21.图5为本技术另一实施例提供的电热控温装置的电路原理图。
具体实施方式
22.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅
用以解释本技术，并不用于限定本技术。
23.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
24.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
26.如图1所示，本技术实施例第一方面提供电热控温装置100，电热控温装置100使用交流(ac)电源，外接电热线200，电热线200包括感温导体210、绝缘隔离层220和加热导体230，其中，感温导体210至少用于感应加热导体230的温度，感温导体210可以使用正温度系数(ptc)特性的导体，绝缘隔离层220还可以用于感温导体210和加热导体230之间的绝缘隔离，并且绝缘隔离层220在局部或整体的温度发生变化时会产生电阻值变化或能使导体之间产生短路，加热导体230至少用于加热。请参阅图1，电热控温装置100包括温度检测电路110、加热开关电路120和温度参数设置电路160。
27.温度检测电路110包括ac分压取样单元111、感温分压取样单元112和差分信号处理单元113。
28.感温分压取样单元112的第一端与感温导体210的第二端连接，感温导体210的第一端与ac电源的火线l连接，感温分压取样单元112的第二端接地，感温分压取样单元112的输出端与差分信号处理单元113连接，感温分压取样单元112用于将流过感温导体210的信号转换为温度电压信号输出至差分信号处理单元113。
29.ac分压取样单元111的第一端与ac电源的火线l连接，ac分压取样单元111的第二端接地，ac分压取样单元111的输出端与差分信号处理单元113连接，ac分压取样单元111用于将ac电源的输入信号转换为参考电压信号输出至差分信号处理单元113。
30.差分信号处理单元113用于对温度电压信号和参考电压信号进行差分比较识别处理，以抑制ac电源电压变化影响温度检测的准确性，判断感温导体210的温度并输出停止加热信号或加热信号。
31.加热开关电路120与温度检测电路110及加热导体230连接，加热开关电路120用于在接收到停止加热信号时断开加热导体230的供电回路，在接收到加热信号时导通加热导体230的供电回路。
32.温度参数设置电路160与差分信号处理单元113连接，用于设置温度参数，具体地，温度参数设置电路160通过调节ac分压取样单元111输出的参考电压信号以设置感温导体210的温度参数，通过改变参考电压信号的电位来调节温度参数。在一些实施例中，温度参数设置电路160可以使用可调电阻器实现，在一些实施例中，温度参数设置电路160可以使用按键配合电阻实现，在一些其他实施例中，温度参数设置电路160可以使用红外、蓝牙等
无线方式实现。
33.本技术实施例第一方面提供电热控温装置100，通过温度检测电路110的ac分压取样单元111、感温分压取样单元112和差分信号处理单元113，对温度电压信号和参考电压信号进行差分比较识别处理，能够抑制ac电源电压变化及感温导体210的工作电压的误差变化，降低对感温导体210检测准确性的影响，提高感温导体210感应温度变化的准确性，实现温度检测电路110高精度的温度检测，解决了传统电热装置温度检测不精准的问题。
34.请参阅图2，其中一个实施例中，电热控温装置100还包括定时断电测温电路130，定时断电测温电路130与温度检测电路110连接，用于直接或间接控制加热开关电路120在每持续加热一段时间后，强制断开一定时间的加热，电热控温装置100利用加热开关电路120在断开加热时进行温度检测，避免ac电源通过加热导体230及绝缘隔离层220对感温导体210产生漏电，从而影响温度检测的准确性。
35.请参阅图2，其中一个实施例中，电热控温装置100还包括安全保护电路140，安全保护电路140与加热开关电路120连接及加热导体230连接，安全保护电路140利用绝缘隔离层220在局部或整体温度发生变化时会产生电阻值变化或能使导体之间产生短路的特性，通过检测绝缘隔离层220的漏电流大小，进行加热导体230局部或整体的温度检测，当温度大于预设安全值时输出异常信号，安全保护电路140控制加热开关电路120断开加热导体230的供电回路。
36.请参阅图2，具体地，其中一个实施例中，加热开关电路120包括第一开关单元121和第二开关单元122。第一开关单元121的第一端与ac电源的火线l或感温导体210的第二端连接，第一开关单元121的第二端与加热导体230的第一端即加热导体230的电流输入端连接，第二开关单元122的第一端与加热导体230的第二端即加热导体230的电流输出端连接，第二开关单元122的第二端接地。
37.通过控制第一开关单元121和第二开关单元122的导通，以使接通加热导体230的供电回路。通过控制第一开关单元121或第二开关单元122的断开，以使断开加热导体230的供电回路。通过控制第一开关单元121和第二开关单元122的断开，实现断开加热导体230两端的加热电流，以使安全保护电路140更精确地检测绝缘隔离层220的漏电流，以及，以使温度检测电路110更精确地检测感温导体210的温度。
38.请参阅图2，其中一个实施例中，安全保护电路140还用于在温度检测电路110工作异常或加热开关电路120工作异常时输出异常信号给加热开关控制电路12，以控制加热开关电路120断开加热导体230的供电回路。参阅图2，例如在温度检测电路110工作异常及加热开关电路120工作异常导致第一开关单元121或第二开关单元122持续导通时，输出异常信号，控制加热开关电路120断开加热导体230的供电回路。
39.请参阅图2，进一步地，其中一个实施例中，电热控温装置100还包括电源电路150，电源电路150与ac电源连接，电源电路150用于将ac电源的电压转换为直流稳压以提供温度检测电路110、安全保护电路140工作所需要的直流电压源。
40.进一步地，其中一个实施例中，参阅图3，感温分压取样单元112包括第一电阻r17和第二电阻r18，第一电阻r17的第一端通过二极管d8与感温导体210的输出端连接，即第一电阻r17的第一端与二极管d8的阴极连接，二极管d8的阳极与感温导体210的输出端连接；或者第一电阻r17的第一端直接与感温导体210的输出端连接，第一电阻r17的第二端与第
二电阻r18的第一端连接，第二电阻r18的第二端接地，第一电阻r17和第二电阻r18的串联节点作为感温分压取样单元112的输出端与差分信号处理单元113连接。
41.请参阅图3，ac分压取样单元111包括第三电阻r15和第四电阻r16，第三电阻r15的第一端使用二极管d7与ac电源的火线连接，即第三电阻r15的第一端与二极管d7的阴极连接，二极管d7的阳极与ac电源的火线连接；或者第三电阻r15的第一端直接与ac电源的火线连接，第三电阻r15的第二端与第四电阻r16的第一端连接，第四电阻r16的第二端接地，第三电阻r15和第四电阻r16的串联节点作为ac分压取样单元111的输出端与差分信号处理单元113连接。
42.可以理解地是，感温分压取样单元112及ac分压取样单元111中使用的二极管d7和二极管d8均用于同时截取ac电源的正半周期或负半周期的电压进行分压取样。
43.或者，请参阅图3，差分信号处理单元113包括第一电压比较器u3和第二电压比较器u4。第一电压比较器u3的第一输入端即同相输入端与感温分压取样单元112的输出端连接，第一电压比较器u3的第二输入端即反向输入端与ac分压取样单元111的输出端连接，第一电压比较器u3的输出端通过二极管d9以及电阻r20连接在第二电压比较器u4的第二输入端，第二电压比较器u4的第一输入端通过电阻r22连接电源vdd，第二电压比较器u4的输出端与加热开关电路120连接。
44.或者，请参阅图4，差分信号处理单元113包括第三电压比较器u7和单片机u6，第三电压比较器u7的第一输入端与感温分压取样单元112的输出端连接，第三电压比较器u7的第二输入端与ac分压取样单元111的输出端连接，第三电压比较器u7的输出端与单片机u6连接，单片机u6还与加热开关电路120连接。
45.或者，请参阅图5，差分信号处理单元113包括单片机u9，感温分压取样单元112的输出端与单片机u9的第一模数转换端口即单片机u9的第16脚连接，ac分压取样单元111的输出端与单片机u9的第二模数转换端口即单片机u9的第15脚连接，单片机u9还与加热开关电路120连接。
46.请参阅图2，具体地，其中一个实施例中，安全保护电路140包括安全信号取样单元141和安全信号处理单元142。安全信号取样单元141的第一端与加热导体230的第二端连接，安全信号取样单元141第二端接地或接电源电路150的电压输出端，安全信号取样单元141用于将流过其本单元的电流信号转换为安全电压信号输出至安全信号处理单元142。
47.安全信号处理单元142与加热开关电路120连接，安全信号处理单元142根据接收到的异常判断时序及安全电压信号进行异常分析判断，当异常存在时，安全信号处理单元142输出异常信号给加热开关电路120。在一个实施例中，参阅图2，该异常判断时序比如是定时断电测温电路130提供的。
48.加热开关电路120还与安全信号处理单元142连接，加热开关电路120还用于在接收异常信号时断开加热导体230的供电回路。
49.请参阅图2，具体地，其中一个实施例中，温度检测电路110利用ac电源的正半周期时进行温度检测，安全保护电路140利用ac电源的负半周期时进行异常检测；或者温度检测电路110利用ac电源的负半周期时进行温度检测，安全保护电路140利用ac电源的正半周期时进行异常检测；用于避免温度检测电路110与安全保护电路140工作时相互冲突，进一步提高本技术的电热控温装置100工作时稳定性。
50.可以理解地是，本实施例中的ac电源的零线n接地，因此本实施例所提到的地端可以是以ac电源的零线n的电位作为基准地的。
51.如图1和2所示，分别为本技术实施例的电路实现原理框图，具体实现细节如图3所示，如图3所示为本技术实施例的一种实施电路图。
52.请参阅图3，ac分压取样单元111包括第二二极管d7、第三电阻r15和第四电阻r16，第二二极管d7的阳极与ac电源的火线l连接，第二二极管d7的阴极与第三电阻r15的一端连接，r15的另一端与第四电阻r16的一端连接，第四电阻r16的另一端接地，其中第三电阻r15和第四电阻r16的串联节点作为ac分压取样单元111的输出端与差分信号处理单元113连接。
53.请参阅图3，感温分压取样单元112包括第一二极管d8、第一电阻r17和第二电阻r18，第一二极管d8的阳极与感温导体210的电流输出端连接，第一二极管d8的阴极与第一电阻r17的第一端连接，r17的第二端与第二电阻r18的第一端连接，第二电阻r18的第二端接地，其中第一电阻r17和第二电阻r18的串联节点作为感温分压取样单元112的输出端与差分信号处理单元113连接。
54.请参阅图3，差分信号处理单元113包括第一电压比较器u3和第二电压比较器u4。第一电压比较器u3的第一输入端与感温分压取样单元112的输出端连接，第一电压比较器u3的第二输入端与ac分压取样单元111的输出端连接，第一电压比较器u3的输出端通过二极管d9以及电阻r20连接在第二电压比较器u4的第二输入端，第二电压比较器u4的第一输入端通过电阻r22连接电源vdd，电阻r23一端接地，电阻r23另一端接第二电压比较器u4的第一输入端，电阻r24连接在第二电压比较器u4的第一输入端和输出端之间，第二电压比较器u4的输出端与加热开关电路120连接。本实施例中的电压比较处理单元1232通过第一电压比较器u3和第二电压比较器u4实现。
55.请参阅图3，温度参数设置电路160与ac分压取样单元111连接，用于调节ac分压取样单元111输出的参考电压信号以设置感温导体210的温度参数。差分信号处理单元113用于对温度电压信号和调节后的参考电压信号进行差分比较识别处理。
56.请参阅图3，温度参数设置电路160包括可调电阻器vr1，可调电阻器vr1的第一端与ac分压取样单元111的输出端连接，可调电阻器vr1的第二端接地，可调电阻器vr1用于调节ac分压取样单元111输出的参考电压信号以设置感温导体210的温度参数。
57.第一电压比较器u3的第一输入端与感温分压取样单元112的输出端连接，第一电压比较器u3的第二输入端与ac分压取样单元111的输出端连接，第一电压比较器u3的输出端通过二极管d9以及电阻r20连接在第二电压比较器u4的第二输入端，第二电压比较器u4的第一输入端通过电阻r22连接电源vdd，电阻r23一端接地，电阻r23另一端接第二电压比较器u4的第一输入端，电阻r24连接在第二电压比较器u4的第一输入端和输出端之间，第二电压比较器u4的输出端与加热开关电路120连接。本实施例中的电压比较处理单元1232通过第一电压比较器u3和第二电压比较器u4实现。
58.其中，由于加热导体230温度变化而引起的电阻器r18的分压变化为差模信号，将被分离出来并参与比较，比较结果从电压比较器u3的输出端输出；当电压比较器u3的第一输入端输入的电压低于电压比较器u3的第二输入端输入的电压时，说明温度高于用户设置的温度，电压比较器u3输出停止加热信号，反之，说明温度低于用户设置的温度，电压比较
器u3输出端输出加热信号。
59.请参阅图3，第一开关单元121包括第一双向可控硅管tr2和第一光耦oc2，第二开关单元122包括第二双向可控硅管tr1和第二光耦oc1。第一双向可控硅管tr2的第一主电极与ac电源的火线l连接，第一双向可控硅管tr2的第二主电极与加热导体230的输入端连接，第一双向可控硅管tr2的控制极与第二光耦oc1的第一输出端连接，第一光耦oc2的第二输出端通过电阻r3与第一双向可控硅管tr2的第一主电极连接，第一光耦oc2的第一输入端通过电阻r4与安全保护电路140连接。第二双向可控硅管tr1的第一主电极与加热导体230的输出端连接，第二双向可控硅管tr1的第二主电极接地，第二双向可控硅管tr1的控制极与第二光耦oc1的第一输出端连接，第二光耦oc1的第二输出端通过电阻r26与第一双向可控硅管tr2的第一主电极连接，第二光耦oc1的第一输入端通过电阻r25与温度检测电路110连接，第一光耦oc2的第二输入端与第二光耦oc1的第二输入端连接。
60.请参阅图3，定时断电测温电路130由电压比较器u5及其外围元件电阻r28、电阻r29、电阻r30、电阻r31、电阻r32、电阻r33、电容c5、二极管d10、二极管d11组成，二极管d10的阳极为定时断电测温电路130的信号输出端与差分信号处理单元113相连。定时断电测温电路130能每隔一段时间输出一段时间的低电平电压，强制温度检测电路110输出停止加热信号，给安全信号处理单元142提供异常判断时序，用于异常判断。同时，温度检测电路110利用加热开关电路120断开加热时进行温度检测，避免ac电源通过加热导体230对绝缘隔离层220或感温导体210进行漏电，影响温度检测的准确性。
61.请参阅图3，安全信号取样单元141包括二极管d5和电阻r27，二极管d5的阴极与加热导体230的输出端连接，二极管d5的阳极与电阻r27的一端连接，电阻r27的另一端接地，二极管d5和电阻r27的串联节点作为安全信号取样单元141的输出端与安全信号处理单元142连接，二极管d5的作用是让安全信号取样单元141截取ac电源负半周期进行异常电压取样。
62.具体地，参阅图3，安全信号处理单元142通过电压比较器u2和电压比较器u1实现对安全信号取样单元141输出的安全电压信号进行识别处理，安全信号处理单元142包括电压比较器u2及其外围元件二极管d6、二极管d4、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电容c6、电容器c7组成的异常信号处理器；电阻r13与电阻r14串联，连接点与电压比较器u2的第二输入端相连接，电阻r13的另一端与电源电路150提供的电压源vdd相连，电阻r14的另一端作为安全信号处理单元142的信号输入端与安全信号取样单元141的信号输出端相连，电容c7用于滤波，二极管d4用于过压保护；电阻r10、电阻r11、电阻r12、二极管d6电容器c6组成与电压比较器u2第二输入端相同的结构，给电压比较器u2第一输入端提供异常参考电压，而且相同结构能避免ac电源电压的变化影响异常检测的精确度；当有异常情况出现时，安全信号取样单元141输出安全电压信号到电压比较器u2的第二输入端，致电压比较器u2输出高电平电压，电压比较器u1及其外围元件电阻器r5、电阻器r6、电阻器r7、电阻器r8、电容器c3组成的延时断电器，其能在电压比较器u2输出高电平电压后延时一段时间输出异常信号来停止加热，实现安全保护。
63.请参阅图3，其中一个实施例中，电源电路150由电阻r1、电阻r2、电容c1、电容c2、二极管d1、二极管d2、稳压管z1组成，电源电路150用于为各单元电路提供所需的工作电压源vdd，电源电路150的具体连接关系不是本技术的重点内容，这里不再赘述。
64.如图4所示为本技术实施例的另一种实施电路图。
65.请参阅图4，温度参数设置电路160包括多个按键，差分信号处理单元113包括单片机u6和第三电压比较器u7。其中，多个按键包括按键sw1、按键sw2和按键sw3，按键sw1、按键sw2和按键sw3的第一端共同接地，按键sw1、按键sw2和按键sw3的第二端共同连接至单片机u6的第15脚，ac分压取样单元111的输出端通过第三电压比较器u7与单片机u6的第16脚连接，即ac分压取样单元111的输出端连接第三电压比较器u7的第二输入端，ac分压取样单元111的输出端通过二极管d12连接在电阻r34、电阻r35、电阻r36和电阻r37共同连接的一端，电阻r34、电阻r35、电阻r36和电阻r37的另一端分别连接单片机u6的第14脚、第13脚、第1脚2和第11脚，通过按键sw1、按键sw2、按键sw3的进行温度参数输入，然后再通过单片机的第14脚、第13脚、第1脚2和第11脚及电阻r34、电阻r35、电阻r36、电阻r37、二极管d12输出与设置相符的温度参数电位，改变第四电阻r16分压，调节ac分压取样单元111输出的参考电压信号以设置感温导体210的温度参数。
66.单片机u6还与感温分压取样单元112的输出端以及加热开关电路120连接，单片机u6用于对温度电压信号和调节后的参考电压信号进行差分比较识别处理。进一步地，请参阅图4，还包括显示器ds1，显示器ds1比如是1602显示屏，显示器ds1可以用来用于显示温度参数设置内容及电热控温装置100的工作状态。
67.请参阅图4，第一开关单元121包括第一二极管d13和温度保险丝f1，第二开关单元122包括第一单向可控硅管t3、第二二极管d14、电阻r42、电阻r43和第一电容c8。
68.第一二极管d13的阳极与感温导体210的输出端连接，第一二极管d13的阴极与加热导体230的输入端连接，第一二极管d13用于导通ac电源的正半周期的，断开ac电源的负半周期的。温度保险丝f1的第一端与ac电源的零线n连接，温度保险丝f1的第二端与接地，温度保险丝f1用于在熔断时断开以停止加热导体230的加热。在实际电路设计中，可以将温度保险丝f1布置在安全信号取样单元141的电阻r27的旁边，即温度保险丝f1位置靠近电阻r27，当温度保险丝f1熔断时，能实现加热的断开。
69.第一单向可控硅管t3的阳极与加热导体230的输出端连接，第一单向可控硅管t3的阴极接地，电阻r42、第一电容c8和第二二极管d14依次串联在温度检测电路110和地端之间，第二二极管d14的阳极接地，第一单向可控硅管t3的控制极与第二二极管d14的阴极连接，电阻r43与第二二极管d14并联。参阅图4，电阻r42、第一电容c8和第二二极管d14依次串联在单片机u6的第9脚和地端之间，单片机u6，通过控制第一单向可控硅管t3的导通或断开，实现加热与关闭加热。
70.请参阅图4，定时断电测温电路130可以设置在与单片机u6中。
71.请参阅图5，进一步地，安全信号处理单元142包括电压比较器u2及其外围元件二极管d16、二极管d15、电阻r45、电阻r46、电阻r47、电阻r48、电阻r49。电阻r48与电阻r49串联，电阻r48与电阻r49串联节点与电压比较器u2的第二输入端连接，电阻r48的另一端与电源电路150提供的工作电压源vdd相连，电阻r49的另一端作为安全信号处理单元142的输入端与安全信号取样单元141的输出端相连，二极管d15用于过压保护，电阻r46、电阻r46、电阻r47、二极管d16组成与电压比较器u2第二输入端相同的结构，给电压比较器u2的第一输入端提供异常参考电压，而且相同结构能避免ac电源电压的变化影响异常检测的精确度。
72.当第一开关单元121失效长导通异常、或绝缘隔离层220检测到加热导体230局部
或整体温度过高异常、或绝缘隔离层220绝缘破坏了造成导体之间短路异常等异常情况出现时，安全信号取样单元141输出采样的安全电压信号到电压比较器u2的第二输入端，致电压比较器u2输出高电平电压。安全信号处理单元142还包括单片机u6及单片机u6内部的处理程序，安全信号处理单元142通过单片机u6的第10脚接收电压比较器u2输出的电压。
73.其中，安全信号处理单元142识别异常的方式：当电压比较器u2输出高电平电压后，如果能在定时断电测温电路130强制断开加热后输出低电平电压，说明电压比较器u2输出的高电平电压是由于加热开关电路120导通加热导致的，是符合异常判断时序的；当电压比较器u2输出高电平电压后，如果在定时断电测温电路130强制断开加热后仍然输出高电平电压，说明电压比较器u2输出的高电平电压是由于电路出现了异常导致的，是不符合异常判断时序的，单片机u6第9脚输出停止加热信号，控制第二开关单元122断开加热，实现安全保护；当第二开关单元122失效长导通异常时，加热导体230的温度将会升高，当绝缘隔离层220由于高温造成感温导体210和加热导体230之间的电阻值较小或短路时，电阻r27会由于通过的过大而发热，由于温度保险丝f1是布置成与电阻r27紧密靠近的，温度保险丝f1会由于电阻r27的发热而熔断，从而断开加热，实现安全保护。
74.请参阅图4，进一步地，安全信号处理单元142还包括电阻r44、稳压二极管z2、单片机u6及其内部的过零检测程序组成ac电源过零检测单元，用于检测ac电源的过零点，便于单片机u6控制第二开关单元122的导通与断开的时间，以及便于单片机u6掌握温度检测时读取温度电压值的时间点或异常检测时读取异常电压值的时间点。
75.请参阅图4，进一步地，单片机u6内部的具有定时断电测温程序。该程序能通过单片机u6的第9脚控制加热开关电路120每持续加热一段时间后，强制断开一定时间的加热，给安全信号处理单元142提供异常判断时序，用于异常判断。同时，温度检测电路110在加热开关电路120断开加热时进行温度检测，避免ac电源通过加热导体230对绝缘隔离层220或感温导体210进行漏电，影响温度检测的准确性。
76.请参阅图4，温度检测电路110采用单片机u6以及第三电压比较器u7，对感温分压取样单元112的分压输出端输出的温度电压信号，及ac分压取样单元111的输出端输出的参考电压信号进行电压差分比较识别处理，抑制ac电源电压变化及工作电压误差变化影响温度检测准确性，并且温度检测电路110在加热开关电路120断开时进行温度检测，避免了ac电源对感温导体210产生漏电，影响温度检测的准确性。通过采用上述技术手段，能精准提取感温导体210感应到的温度变化，实现了高精度温度检测及控温，另外安全保护电路140采用定时断电测温电路130为安全信号处理单元142提供异常判断时序，用于异常判断，当第一开关单元121失效长导通异常时，或绝缘隔离层220检测到加热导体230局部或整体温度过高异常时，或绝缘隔离层220绝缘破坏了造成导体之间短路异常时，安全保护电路140通过安全信号处理单元142分析安全信号取样单元141输出的电压值的高低是否合理或电压值的出现时间是否符合异常判断时序，来判断异常的存在。当异常存在时，安全信号处理单元142输出异常信号以关控制加热开关电路120断开加热，实现了快速断电安全保护；当第二开关单元122失效长导通异常时，绝缘隔离层220会由于加热导体230的高温造成感温导体210和加热导体230之间的电阻值变小或短路，电阻r27会由于通过的过大而发热，温度保险丝f1会由于电阻r27的发热而熔断，实现安全保护，解决了电热装置温度检测不精准、安全防护性能不足的问题。
77.如图5所示为本技术实施例的另一种实施电路图。
78.请参阅图5，温度参数设置电路160包括多个按键，差分信号处理单元113包括单片机u6。其中，多个按键包括按键sw4、按键sw5和按键sw6，按键sw4、按键sw5和按键sw6的第一端共同接地，按键sw4、按键sw5和按键sw6的第二端分别连接至单片机u9的第11脚、第12脚、和第13脚，ac分压取样单元111的输出端连接至单片机u9的第15脚，感温分压取样单元112的输出端连接至单片机u9的第16脚，单片机u9的温度参数设置程序预设了不同的温度参数数值，用户通过按键sw4、按键sw5、按键sw6设置温度参数，提取相对应的温度参数数值，提供给单片机u9来进行电压差分比较识别处理。单片机u9的第9脚还与加热开关电路120连接，单片机u9可以对温度电压信号和调节后的参考电压信号进行差分比较识别处理。
79.进一步地，请参阅图4或5，还包括显示器ds2，显示器ds2比如是1602显示屏，显示器ds2可以用来用于显示温度参数设置内容及电热控温装置100的工作状态。
80.请参阅图5，第一开关单元121包括第三双向可控硅管tr4和第三光耦oc3，第二开关单元122包括第四双向可控硅管tr3、电阻r56和第二电容c9。
81.第三双向可控硅管tr4的第一主电极与ac电源的火线l连接，第三双向可控硅管tr4的第二主电极与加热导体230的电流输入端连接，第三双向可控硅管tr4的控制极与第三光耦oc3的第一输出端连接，第三光耦oc3的第二输出端与第三双向可控硅管tr4的第一主电极连接，第三光耦oc3的第一输入端与安全保护电路140连接，第三光耦oc3的第二输入端接地。
82.第四双向可控硅管tr3的第一主电极与加热导体230的电流输出端连接，第四双向可控硅管tr3的第二主电极接地，第四双向可控硅管tr3的控制极与第二电容c9的第一端连接，第二电容c9的第二端与电阻r56的第一端连接，电阻r56的第二端连接至温度检测电路110即单片机u9的第9脚。
83.请参阅图5，定时断电测温电路130可以设置在与单片机u9中。
84.请参阅图5，安全信号处理单元142包括单片机u9、电阻r57、电阻r58、二极管d17，其中，电阻r57与电阻r58串联，电阻r57与电阻r58串联的串联节点与单片机u9的第7脚连接，电阻r57的另一端与电源电路150提供的工作电压源vdd相连，电阻r58的另一端作为安全信号处理单元142的输入端与安全信号取样单元141的输出端相连，二极管d17用于过压保护。单片机u9的第7脚设置为模数转换(a/d)通道，当第一开关单元121失效长导通异常时，或第二开关单元122失效长导通异常时，或绝缘隔离层220检测到加热导体230局部或整体温度过高异常时，或绝缘隔离层220绝缘破坏了造成导体之间短路异常时，单片机u9能读取出上述异常的最高峰值电压值，并将电压值转换成异常电压数值与单片机u9内部程序预设的各异常电压数值进行对比识别，再结合定时断电测温电路130提供的异常判断时序，可以判断出何种异常情况存在；当异常存在时，单片机u9的第6脚和第9脚输出停止加热信号以控制第二开关单元122断开加热，实现安全保护。为了提高异常检测的精确度，单片机u9通过读取第15脚的电压值，来判断ac电源电压的实际情况，并根据ac电源电压的实际情况修正预设的各异常电压数值，提高异常检测的精确度。
85.请参阅图5，具体地，安全信号处理单元142还包括电阻r59、稳压二极管z3、单片机u9及其内部的过零检测程序组成ac电源过零检测单元，用于检测ac电源的过零点，便于单片机u9掌握控制第二开关单元122的导通与断开的时间，以及便于单片机u9掌握温度检测
时读取温度电压值的时间点或异常检测时读取异常电压值的时间点。
86.请参阅图5，具体地，定时断电测温电路130设置在单片机u9中，单片机u9内部具有的定时断电测温程序，该程序能通过单片机u9的第6脚和第9脚控制加热开关电路120每持续导通加热一段时间后，强制断开一定时间的加热，给安全信号处理单元142提供异常判断时序，用于异常判断。同时，温度检测电路110利用加热开关电路120在断开加热时进行温度检测，避免ac电源通过加热导体230对绝缘隔离层220或感温导体210进行漏电，影响温度检测的准确性。
87.请参阅图5，在本实施例中，温度检测电路110采用单片机u9，对感温分压取样单元112的输出端输出的温度电压信号以及ac分压取样单元111的输出端输出的参考电压信号进行电压差分比较识别处理，抑制ac电源电压变化及工作电压误差变化影响温度检测准确性，并且单片机u9在加热开关电路120断开加热时进行温度检测，避免了ac电源对感温导体210产生漏电，影响温度检测的准确性。通过采用上述技术手段，能精准提取感温导体210感应到的温度变化，实现了高精度温度检测及控温。
88.另外，安全保护电路140采用定时断电测温电路130为安全信号处理单元142提供异常判断时序，用于异常判断，当第一开关单元121失效长导通异常时，或绝缘隔离层220检测到加热导体230局部或整体温度过高异常时，或绝缘隔离层220绝缘破坏了造成导体之间短路异常时，安全保护电路140通过安全信号处理单元142分析安全信号取样单元141输出的电压值的高低是否合理或电压值的出现时间是否符合异常判断时序，来判断异常的存在。当异常存在时，安全信号处理单元142输出异常信号以关控制加热开关电路120断开加热，实现了快速断电安全保护；当第二开关单元122失效长导通异常时，绝缘隔离层220会由于加热导体230的高温造成感温导体210和加热导体230之间的电阻值变小或短路，电阻r27会由于通过的过大而发热，温度保险丝f1会由于电阻r27的发热而熔断，实现安全保护，解决了电热装置温度检测不精准、安全防护性能不足的问题。
89.本技术实施例的第二方面提供一种电热设备，该电热设备包括本技术实施例第一方面提供的电热控温装置100，该电热设备比如是电热毯、加热垫、电热管等电热设备。
90.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种电热控温装置，使用ac电源，外接电热线，所述电热线包括感温导体、绝缘隔离层和加热导体，所述感温导体至少用于感应所述加热导体的温度，所述绝缘隔离层用于导体之间绝缘隔离，并且所述绝缘隔离层在局部或整体的温度发生变化时会产生电阻值变化或能使导体之间产生短路，所述加热导体至少用于加热，其特征在于，所述电热控温装置包括：温度检测电路、加热开关电路和温度参数设置电路；所述温度检测电路包括感温分压取样单元、ac分压取样单元和差分信号处理单元；所述感温分压取样单元的第一端与所述感温导体的第二端连接，所述感温导体的第一端与所述ac电源的火线连接，所述感温分压取样单元的第二端接地，所述感温分压取样单元的输出端与所述差分信号处理单元连接，所述感温分压取样单元用于将流过所述感温导体的信号转换为温度电压信号输出至所述差分信号处理单元；所述ac分压取样单元的第一端与所述ac电源的火线连接，所述ac分压取样单元的第二端接地，所述ac分压取样单元的输出端与所述差分信号处理单元连接，所述ac分压取样单元用于将所述ac电源的输入信号转换为参考电压信号输出至所述差分信号处理单元；所述差分信号处理单元用于对所述温度电压信号和所述参考电压信号进行差分比较识别处理，以抑制ac电源电压变化影响温度检测的准确性，判断所述感温导体的温度并输出停止加热信号或加热信号；所述加热开关电路与所述温度检测电路及所述加热导体连接，用于在接收到所述停止加热信号时断开所述加热导体的供电回路，在接收到所述加热信号时导通所述加热导体的供电回路，以控制所述加热导体加热或停止加热；所述温度参数设置电路与所述温度检测电路连接，用于设置温度参数。2.如权利要求1所述的电热控温装置，其特征在于，所述电热控温装置还包括：定时断电测温电路，用于直接或间接控制所述加热开关电路在每持续加热一段时间后，强制断开一定时间的加热，所述电热控温装置利用所述加热开关电路在断开加热时进行温度检测，避免ac电源通过所述加热导体及所述绝缘隔离层对所述感温导体产生漏电，影响温度检测的准确性。3.如权利要求1所述的电热控温装置，其特征在于，所述电热控温装置还包括：安全保护电路，与所述加热开关电路连接及所述加热导体连接，所述安全保护电路利用所述绝缘隔离层在局部或整体温度发生变化时会产生电阻值变化或能使导体之间产生短路的特性，通过检测所述绝缘隔离层的漏电流大小，进行所述加热导体局部或整体的温度检测，当温度大于预设安全值时输出异常信号，控制所述加热开关电路断开所述加热导体的供电回路。4.如权利要求3所述的电热控温装置，其特征在于，所述加热开关电路包括第一开关单元和第二开关单元；所述第一开关单元的第一端与所述ac电源的火线或所述感温导体的第二端连接，所述第一开关单元的第二端与所述加热导体的第一端连接，所述第二开关单元的第一端与所述加热导体的第二端连接，所述第二开关单元的第二端接地；通过控制所述第一开关单元和所述第二开关单元的导通，以使接通所述加热导体的供电回路；
通过控制所述第一开关单元或所述第二开关单元的断开，以使断开所述加热导体的供电回路；通过控制所述第一开关单元和所述第二开关单元的断开，实现断开所述加热导体两端的加热电流，以使所述安全保护电路更精确地检测所述绝缘隔离层的漏电流及以使所述温度检测电路更精确地检测所述感温导体的温度。5.如权利要求3所述的电热控温装置，其特征在于，所述安全保护电路还用于在所述温度检测电路工作异常或所述加热开关电路工作异常时输出异常信号，控制所述加热开关电路断开所述加热导体的供电回路。6.如权利要求1所述的电热控温装置，其特征在于，所述感温分压取样单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端使用二极管或直接与所述感温导体的输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第一电阻和所述第二电阻的串联节点作为所述感温分压取样单元的输出端与所述差分信号处理单元连接；所述ac分压取样单元包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的第一端使用二极管或直接与所述ac电源的火线连接，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地，所述第三电阻和所述第四电阻的串联节点作为所述ac分压取样单元的输出端与所述差分信号处理单元连接；所述感温分压取样单元及所述ac分压取样单元中使用的二极管均用于同时截取所述ac电源的正半周期或负半周期的电压进行分压取样。7.如权利要求1所述的电热控温装置，其特征在于：所述差分信号处理单元包括第一电压比较器和第二电压比较器，所述第一电压比较器的第一输入端与所述感温分压取样单元的输出端连接，所述第一电压比较器的第二输入端与所述ac分压取样单元的输出端连接，所述第一电压比较器的输出端与所述第二电压比较器的第二输入端连接，所述第二电压比较器的第一输入端接电压源，所述第二电压比较器的输出端与所述加热开关电路连接；或者，所述差分信号处理单元包括第三电压比较器和单片机，所述第三电压比较器的第一输入端与所述感温分压取样单元的输出端连接，所述第三电压比较器的第二输入端与所述ac分压取样单元的输出端连接，所述第三电压比较器的输出端与所述单片机连接，所述单片机还与所述加热开关电路连接；或者，所述差分信号处理单元包括单片机，所述感温分压取样单元的输出端与所述单片机的第一模数转换端口连接，所述ac分压取样单元的输出端与所述单片机的第二模数转换端口连接，所述单片机还与所述加热开关电路连接。8.如权利要求3所述的电热控温装置，其特征在于，所述安全保护电路包括安全信号取样单元和安全信号处理单元；所述安全信号取样单元的第一端与所述加热导体的第二端连接，所述安全信号取样单元第二端接地或接所述电源电路的电压输出端，所述安全信号取样单元用于将流过其本单元的电流信号转换为安全电压信号输出至所述安全信号处理单元；所述安全信号处理单元与所述加热开关电路连接，所述安全信号处理单元根据接收到的异常判断时序及所述安全电压信号进行异常分析判断，当异常存在时，所述安全信号处
理单元输出异常信号给所述加热开关电路；所述加热开关电路还与所述安全信号处理单元连接，所述加热开关电路还用于在接收所述异常信号时断开所述加热导体的供电回路。9.如权利要求3所述的电热控温装置，其特征在于，所述温度检测电路利用ac电源的正半周期时进行温度检测，所述安全保护电路利用ac电源的负半周期时进行异常检测；或者所述温度检测电路利用ac电源的负半周期时进行温度检测，所述安全保护电路利用ac电源的正半周期时进行异常检测；用于避免所述温度检测电路与所述安全保护电路工作时相互冲突。10.一种电热设备，其特征在于，包括上述权利要求1-9任一项所述的电热控温装置。

技术总结

本申请属于温度控制领域，尤其涉及电热控温装置及电热设备。电热控温装置外接电热线，电热线包括感温导体、绝缘隔离层和加热导体，所述电热控温装置包括温度检测电路，温度检测电路包括感温分压取样单元、AC分压取样单元和差分信号处理单元，所述AC分压取样单元用于将所述AC电源的输入信号转换为参考电压信号，所述感温分压取样单元用于将流过所述感温导体的信号转换为温度电压信号，所述差分信号处理单元用于对所述温度电压信号和所述参考电压信号进行差分比较识别处理。本申请的温度检测电路能够抑制AC电源电压变化造成的误差，提高感温导体感应温度变化的准确性，实现温度检测电路高精度的温度检测。电路高精度的温度检测。电路高精度的温度检测。