專利名稱：發熱線的控溫方法
技術領域：
本發明是有關一種發熱線的控溫方法，尤指一種能有效控溫及調整工作溫度，以適用于電熱爐、熱敷毯等發熱裝置使用的發熱線的控溫方法。
背景技術：
諸如熱敷墊的類的發熱裝置在目前市面上已被廣泛的使用，而讓發熱線在加熱到使用者所設定的溫度之后自動中斷，則可讓發熱裝置保持在預定的加熱范圍內，以提供諸如熱敷之類的功能，并確保使用安全。為了有效達到控溫的效果，美國第5，861，610號專利案是以正溫度系數(Positive Temperature Coeff icient, PTC)兀件作為偵測線，美國第 6，943，327 號專利案是以負溫度系數(Negative Temperature Coefficient, NTC)元件作為偵測線以感測溫度的變化，并同時搭配發熱線以進行控溫加熱。其中，當偵測線的溫度隨著發熱線的溫度上升，或因高溫使得偵測線的電阻改變時，都將通過控制器內的比較電路進行比對，再以比對結果調整輸入發熱線的電流量，以控制發熱溫度在使用者所設定的范圍內。而美國第7，180，037號專利案則揭示了另一種PTC元件或NTC元件的應用例，其與前述各現有技術的最大不同處在于:直接偵測一 AC功率信號的零交叉(zero crossing)所響應產生的第一零交叉信號，直接偵測一 PTC元件或NTC元件因溫度所導致電阻變化而產生的相移AC功率信號的零交叉所響應產生的第二零交叉信號，并借助時間差確定器電路量測第一零交叉信號及第二零交叉信號的相移時間，同時由控制器持續運算，在相移時間加大而達到控制器預定的相移時間點后，輸出控制信號以控制電路的導通或斷路，達到定溫加熱的效果。然而，上述美國第7，180,037號專利案的整體電路結構相當復雜，尤其必須借助時間差確定器電路及控制器同時的偵測運算，才能達到控溫的效果，如此一來，將會增加生產制造的成本。有鑒于此，為了改善上述缺點，并提供另一種有別于上述控溫技術的發熱線的控溫方法，使不僅能有效進行控溫，且能使元件的組成簡單，以節省生產制造成本，創作人積多年的經驗及不斷的研發改進，遂有本發明的產生。

發明內容
本發明的主要目的在提供一種借助一加熱線加熱所產生的連續且具變化的脈波訊號與一連續性參考脈波訊號合成為一連續性的合成脈波訊號，再通過合成脈波訊號的脈波寬度偵測，而控制發熱線加溫，而可有效進行控溫，并使元件的組成簡單，以節省生產制造成本的發熱線的控溫方法。本發明的次要目的在提供一種借助調整一連續性參考脈波訊號的結束邏輯高狀態的時間點，以控制加熱線停止加熱的溫度，從而讓使用者能彈性調整工作溫度高低的發熱線的控溫方法。
為達上述發明之目的，本創作所設的發熱線的控溫方法中的發熱線是包括一加熱線及一包覆于加熱線外周緣的披覆層，加熱線的一端耦合電源的一極，加熱線的另一端連接一開關，開關耦合電源的另一極，且開關借助一具有處理器的控制電路的控制，使其呈導通或斷路狀態；而該控溫方法是包括下列步驟:a.讓電源經由一脈波輸出電路以輸出連續性參考脈波訊號；b.在加熱線的加熱過程中，通過一脈波偵測電路以偵測取得依加熱線的溫度變化所產生的連續的且具變化的脈波訊號；c.以一及閘取得連續的參考脈波訊號及連續且具變化的脈波訊號并連續的合成一脈波訊號，任一合成脈波訊號具有一脈波寬度，該脈波寬度包括一開始邏輯高狀態的時間點及一結束邏輯高狀態的時間點；以及d.當加熱線加熱而使得合成脈波訊號的開始邏輯高狀態的時間點相對于該結束邏輯高狀態的時間點移動，并達到處理器所設定的合成脈波訊號的脈波寬度時，讓控制電路停止觸發開關，以中止加熱線繼續加熱。實施時，該加熱線為正溫度系數導線或負溫度系數導線其中之一種。實施時，步驟b的脈波偵測電路是利用一溫度感測元件偵測加熱線的溫度變化，并通過電壓比較，以產生連續且具變化的脈波訊號。實施時，該溫度感測元件為一感測線或一熱敏電阻。實施時，本創作更包括一溫度調整步驟，其是通過調整任一參考脈波訊號結束邏輯高狀態的時間點，以控制加熱線停止加熱的溫度。為便于對本發明能有更深入的了解，茲詳述于后:


圖1為本發明的步驟流程圖。圖2為本發明的電路方塊示意圖。

圖3為本發明的脈波輸出電路及脈波偵測電路的輸出脈波通過及閘合成后的脈波寬度的變化示意圖。圖4為本發明的一具體實施例的電路圖。圖5為本發明的脈波輸出電路的輸出波形變化示意圖。圖6為本發明的脈波偵測電路的輸出波形變化示意圖。圖7為本發明的另一具體實施例的電路圖。圖8為圖7的脈波輸出電路及脈波偵測電路的輸出脈波通過及閘合成后的脈波寬度的變化示意圖。主要元件符號說明發熱線I加熱線11披覆層12v開關2控制電路3脈波輸出電路4脈波偵測電路5及閘6溫度感測元件7電源9脈波寬度W、Wl開始邏輯高狀態的時間點Tl結束邏輯高狀態的時間點T2、T3電阻Rl、R2電容C1、C2、C3第一二極管 Dl
第二二極管D2第一電壓比較器UlA第二電壓比較器U2A 第三電壓比較器U3A可變電阻VRl第一結點Pl
具體實施方式
請參閱圖1、2所示，本創作發熱線的控溫方法的發熱線I是包括一加熱線11及一包覆于加熱線11外周緣的披覆層12，加熱線11的一端耦合電源9的一個極性，加熱線11的另一端連接一開關2，該開關2耦合電源9的相反極性，且該開關2借助一具有處理器的控制電路3的控制，使呈導通或斷路狀態；而該發熱線的控溫方法是包括下列步驟:a.讓電源9通過一脈波輸出電路4以輸出連續的參考脈波訊號。b.在加熱線11的加熱過程中，通過一脈波偵測電路5偵測取得依加熱線11的溫度變化所產生的連續且具變化的脈波訊號。c.以一及閘6取得連續性參考脈波訊號及連續性且具變化的脈波訊號并合成連續的合成脈波訊號，任一合成脈波訊號具有一脈波寬度W，該脈波寬度W包括一開始邏輯高狀態的時間點Tl及一結束邏輯高狀態的時間點T2。d.當加熱線11加熱而使得合成脈波訊號的開始邏輯高狀態的時間點Tl相對于該結束邏輯高狀態的時間點T2移動，并達到處理器所設定的合成脈波訊號的脈波寬度Wl時，讓控制電路3停止觸發開關2，以中止加熱線11繼續加熱。其中，該加熱線11 為正溫度系數(Positive Temperature Coefficient, PTC)導線，所述的加熱線11亦可為負溫度系數(Negative Temperature Coefficient,NTC)導線，借以在受熱而使溫度上升時，讓電阻相對變大或變小。請參閱圖2、3所示，該加熱線11是以正溫度系數導線為例，其中，該脈波輸出電路4與電源9連接，供輸出具連續性的正向參考脈波訊號，而當加熱線11受熱而使溫度上升時，由于加熱線11的電阻相對變大，在經過脈波偵測電路5的偵測后，即會形成連續且具變化的正向脈波訊號。此時，連續性參考脈波訊號及連續且具變化的脈波訊號同時通過及閘6的合成，而取得連續性的合成脈波訊號。任一個合成脈波訊號具有一脈波寬度W，該脈波寬度W包括一開始邏輯高狀態的時間點Tl及一結束邏輯高狀態的時間點T2。而由及閘合成結果所示的合成脈波訊號，顯示該合成脈波訊號的結束邏輯高狀態的時間點T2皆為固定不動，而由于加熱線11溫度的上升，則會使合成脈波訊號的開始邏輯高狀態的時間點Tl朝向結束邏輯高狀態的時間點T2移動，如此一來，各個合成脈波訊號的脈波寬度W將會逐漸縮小，在達到處理器所預先設定的合成脈波訊號的脈波寬度Wl時，讓控制電路停止繼續觸發開關2，以中止加熱線11繼續加熱；而當加熱線11的溫度下降時，合成脈波訊號的開始邏輯高狀態的時間點Tl即會漸漸遠離結束邏輯高狀態的時間點T2，亦即使合成脈波訊號的脈波寬度W開始加寬，并在達到處理器所預先設定的合成脈波訊號的脈波寬度W時，讓控制電路3觸發開關2，重新對加熱線11進行加熱。其中，當加熱線11為負溫度系數導線時，加熱線11溫度的上升會使各個合成脈波訊號的脈波寬度W逐漸加寬，加熱線溫度的下降會使各個合成脈波訊號的脈波寬度W逐漸縮小，同樣可以在達到處理器所預先設定的合成脈波訊號的脈波寬度Wl時，對加熱線11中止加熱或繼續加熱，以達到控溫的效果。
另外，本創作更包括一溫度調整步驟，是通過調整任一參考脈波訊號結束邏輯高狀態的時間點T3的位置，例如:將結束邏輯高狀態的時間點T 3向右移動，如此一來，在達到相同脈波寬度W才能讓控制電路3觸發開關2的設定下，加熱線11停止加熱的溫度即會相對調升，而達到調溫效果。在本實施例中，該脈波偵測電路5是直接偵測加熱線11的電阻變化，而如圖4所示，所述的脈波偵測電路5亦可利用一溫度感測元件7以偵測加熱線11的溫度變化。而該溫度感測元件7為一感測線，亦可為一熱敏電阻，同樣可以偵測加熱線11，并通過電壓比較，以產生連續的且具變化的脈波訊號。請參閱圖4-6所示，為應用本發明的控溫方法的具體電路圖。其中，該脈波輸出電路4包括串聯的電阻R1、可變電阻VRl及第二電壓比較器U2A。電阻Rl的一端連接電源9，可變電阻VRl連接第二電壓比較器U2A的非反向輸入端，第二電壓比較器U2A的反向輸入端接地，且該可變電阻VRl與一電容C3組成一 RC電路，借以將交流電源9的正弦波訊號轉換為正向脈波訊號。如圖6所示，該脈波偵測電路5是包括感測線及電容C2所組成的RC電路，由于該RC電路的RC時間常數特性，將使得交流電源9輸入的弦波訊號產生延遲，并在經過第一電壓比較器UlA的電壓比較后，輸出連續性具變化的正向脈波訊號。而該及閘6是包括并聯的第一二極管Dl及第二二極管D2，第一二極管Dl的負極連接第一電壓比較器UlA的輸出端，第一二極管Dl的正極連接電源9，且第一二極管Dl與電源9之間設有第一結點P1，該第二二極管D2的正極耦合第二電壓比較器U2A的輸出端，第二二極管D2的負極耦合第一結點Pl。借此，當連續參考脈波訊號及連續的且具變化的脈波訊號同時通過及閘6的合成，可取得連續的合成脈波訊號。而在調整可變電阻VRl之后，可調整任一參考脈波訊號結束邏輯高狀態的時間點T3，以調整加熱溫度。實施時，該及閘6亦可以具有相同功能的微處理器取代，而該開關2為硅控整流器(SCR)或雙向可控硅(TRIAC)之類的可控硅。請參閱圖7、8所示，其與上述電路不同之處在于:該第二電壓比較器U2A的輸出端是連接由電阻R2及電容Cl所組成的一 RC電路，該RC電路連接第三電壓比較器U3A的反向輸入端，該第三電壓比較器U3A的非反向輸入端連接一電阻后接地。借此，當第二電壓比較器U2A的輸出端輸出正向脈波訊號,通過RC電路的充放電,再輸入第三電壓比較器U3A,同時通過第三電壓比較器U3A的非反向輸入端所輸入的分壓，以作為比較參考電壓，即可輸出反向的脈波訊號。借此，經過脈波偵測電路5的第一電壓比較器UlA的電壓比較后所輸出連續且具變化的正向脈波訊號與經過脈波輸出電路4的第三電壓比較器U3A所輸出連續的反向參考脈波訊號，同樣可以合成為連續的合成脈波訊號，并在脈波寬度W達到處理器所預先設定的合成脈波訊號的脈波寬度Wl時，讓控制電路3停止繼續觸發開關2，以中止加熱線11繼續加熱。因此，本發明具有以下之優點:1、本發明是借助偵測一合成脈波訊號的脈波寬度，以控制發熱線的加溫，因此，不但可有效進行控溫，且可使元件的組成簡單，以節省生產制造成本。
2、本發明是借助調整一連續性參考脈波訊號的結束邏輯高狀態的時間點，再偵測一合成脈波訊號的脈波寬度，以控制加熱線停止加熱的溫度，因此，可讓使用者大幅度調整工作溫度。綜上所述，依上文所揭示之內容，本創作確可達到發明的預期目的，提供一種不僅能有效進行控溫，且能使元件的組成簡單，以節省生產制造成本的發熱線的控溫方法，極具產業上利用之價值。
權利要求
1.一種發熱線的控溫方法，該發熱線包括加熱線及包覆于加熱線外周緣的披覆層，該加熱線的一端耦合于電源的一極，加熱線的另一端連接開關，并且該開關耦合于電源的另一極，且該開關借助具有處理器的控制電路的控制，使該開關呈導通或斷路狀態；其特征在于，該控溫方法是包括: a.讓電源通過一個脈波輸出電路，以輸出連續的參考脈波訊號； b.在加熱線的加熱過程中，通過脈波偵測電路偵測取得依加熱線的溫度變化所產生的連續的且具變化的脈波訊號； c.以一個及閘將取得的連續的參考脈波訊號及連續的且具變化的脈波訊號的連續的合成脈波訊號，任一合成脈波訊號具有一脈波寬度，該脈波寬度包括一開始邏輯高狀態的時間點及一結束邏輯高狀態的時間點；以及 d.當加熱線加熱而使得合成脈波訊號的開始邏輯高狀態的時間點相對于該結束邏輯高狀態的時間點移動，并達到處理器所設定的合成脈波訊號的脈波寬度時，使控制電路停止觸發該開關，而中止該加熱線繼續加熱。
2.根據權利要求1所述的發熱線的控溫方法，其特征在于，該加熱線為正溫度系數導線或負溫度系數導線其中的一種。
3.根據權利要求2所述的發熱線的控溫方法，其特征在于，步驟b的脈波偵測電路是利用溫度感測元件偵測加熱線的溫度變化，并通過電壓比較，而產生連續且具變化的脈波訊號。
4.根據權利要求3所述的發熱線的控溫方法，其特征在于，該溫度感測元件為感測線。
5.根據權利要求3或4所述的發熱線的控溫方法，其特征在于，該脈波偵測電路是以一第一電壓比較器進行電壓比較，且該第一電壓比較器的非反向輸入端耦合溫度感測元件，該第一電壓比較器的反向輸入端接地。
6.根據權利要求1或2所述的發熱線的控溫方法，更包括一溫度調整步驟，其是通過調整任一參考脈波訊號結束邏輯高狀態的時間點，以控制加熱線停止加熱的溫度。
7.根據權利要求6所述的發熱線的控溫方法，其特征在于，該脈波輸出電路包括一可變電阻，以調整任一參考脈波訊號結束邏輯高狀態的時間點。
8.根據權利要求2所述的發熱線的控溫方法，其特征在于，該及閘包括并聯的第一二極管及第二二極管，該第一二極管的負極連接第一電壓比較器的輸出端，第一二極管的正極連接電源，且第一二極管與電源之間設有第一結點，而該第二二極管的正極耦合第二電壓比較器的輸出端，第二二極管的負極耦合該第一結點。
全文摘要
一種發熱線的控溫方法，是將一發熱線的加熱線加熱所產生的連續且具變化的脈波訊號與一連續的參考脈波訊號同時輸入一及閘內，并由及閘合成一連續的合成脈波訊號，任一合成脈波訊號具有一脈波寬度，該脈波寬度包括一開始邏輯高狀態的時間點及一結束邏輯高狀態的時間點，而當加熱線加熱而使得合成脈波訊號的開始邏輯高狀態的時間點相對于該結束邏輯高狀態的時間點移動，并達到處理器所設定的合成脈波訊號的脈波寬度時，即以控制電路中止加熱線繼續加熱，以防止過熱，而達到控溫的效果。
文檔編號G05D23/20GK103197706SQ20121000406
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者廖廣埔 申請人:王清傳