一种高精度加热温控电路及其控制方法与流程

本发明涉及温度控制领域，尤其涉及一种高精度加热温控电路及其控制方法。

背景技术：

电子烟是随着科技进步及人们对生活水平的提高而产生的一种时尚科技新产品，其具有普通真烟所没有的多种口味和口感，随着电子烟的发展和普及，吸电子烟已经成为了一种文化。

电子烟的加热丝一般需要控制温度在250～300℃之间，而一些特殊的烟需要加热温度在350℃甚至更高，电子烟对加热丝的温度控制有比较严格的要求，温度过高容易烧焦烟油/烟丝；温度过低不利于产生烟雾。

目前电子烟测温方式一般有一下几种：(1)加热丝包裹在烟油棉中间，温度传感器放置在烟油棉上，此种方式由于温度传感器不与加热丝直接接触，测量温度的误差较大；(2)温度传感器直接放置在加热丝上，由于加热丝温度高，此种方式要求温度传感器的工作温度高，而能满足条件的温度传感器价格昂贵，而电子烟(尤其是一次性电子烟)对成本极度敏感；(3)其它电子烟测温方案，比如测试加热丝的电阻变化，以及加热丝的电流变化，都是间接的测量，误差较大；(4)甚至很多电子烟不测温，采用通过加热丝阻值筛选的方式，来控制发热功率，从而达到经验控温的目的，误差很大。

因此市面上需要一种低成本、高精度温控方案，既不增加太多成本，也不大幅改动电子烟的已有的结构，就可以精确测量温度和控制温度。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术存在的电子烟温度控制不精准问题，在不大幅改动电子烟结构和不增加成本的基础上，提供一种高精度加热温控电路及其控制方法。

一种高精度加热温控电路，包括：

热电偶，作为加热丝，用于加热物品，作为传感器用，用于检测温度；

电压测量电路，用于测量热电偶的电势差；

温度传感器，用于测量热电偶冷端的温度；

控制器，分别与热电偶、电压测量电路和温度传感器电连接，用于获取热电偶的预设温度和预设温差范围；获温度传感器测得的温度和电压测量电路测得的热电偶电势差，计算得到热电偶的温度；将热电偶的预设温度和计算得到热电偶的温度比较，控制热电偶的打开与关闭，使得热电偶的实际温度与热电偶的预设温度之间的温差落入预设温差范围。

优选的，所述热电偶由镍铬合金加热丝和铜镍合金丝组成，镍铬合金加热丝和铜镍合金丝组成e型热电偶。

优选的，它还包括存储器，存储器与控制器电连接，用于存储热电偶的预设温度和预设温差范围。

优选的，它还包括加热开关，所述加热开关一端与控制器连接，另一端与热电偶连接。

优选的，电压测量电路包括运输放大器u2和模数转换器u3，运输放大器u2的输入端与热电偶两端相连，运输放大器u2的输出端与模数转换器u3相连，模数转换器u3的输入端和输出端分别与运输放大器u2和控制器连接。

一种高精度加热温控电路的控制方法，该高精度加热温控电路的控制方法包括：

s1：控制器断开对热电偶的供电，获取温度传感器测得的温度以及电压测量电路测得的电势差，计算得到热电偶的测量温度；

s2：获取热电偶的预设温度，比较预设温度与测量温度的大小；

s3：若预设温度大于测量温度，则控制器给热电偶供电；若预设温度小于测量温度，则控制器断开给热电偶的供电；

s4：重复上述步骤s1、s2、s3，使得热电偶的实际温度与热电偶的预设温度之间的温差落入预设温差范围。

与现有技术相比，本发明的优点是：1、将镍铬合金加热丝与铜镍合金丝巧妙的结合在一起，组合成e型热电偶，既能用于对烟油/烟丝进行加热，也可以方便的测量加热丝的温度差，结合普通测温方案的温度传感器测量的冷端温度，精准测出加热丝的的温度数据；2、和现有温度测量方案比，仅在镍铬合金丝作为加热丝的基础上，增加了一截铜镍合金丝，和镍铬合金丝组成的热电偶，增加的原器件较少，总成本增加少。

附图说明

图1是本发明高精度加热温控电路的原理框图；

图2是本发明高精度加热温控电路的电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参见图1，一种高精度加热温控电路，包括热电偶、电压测量电路、热敏电阻和控制器，当对热电偶通电时，热电偶作为加热丝，用于加热烟丝/烟油，当对热电偶断电时，热电偶作为传感器，用于检测温度；热电偶可以选用镍铬合金加热丝和铜镍合金丝，组合成典型的e型热电偶，也可以使用其他材料，组成其他类型的热电偶；电压测量电路与热电偶相连，测量热电偶的电势差；温度传感器放置于热电偶的冷端，用于测量热电偶的冷端温度；控制器分别与热电偶、电压测量电路和温度传感器电连接，控制器获取热电偶的预设温度和预设温差范围，在获取温度传感器测得的温度和电压测量电路测得的电势差，计算得到热电偶的温度，然后将热电偶的预设温度和计算得到热电偶的温度比较，控制热电偶的打开与关闭，使得热电偶的实际温度与热电偶的预设温度之间的温差落入预设温差范围内。

可选的，本电路中还设有存储器和加热开关，存储器与控制器电连接，用于存储热电偶的预设温度和预设温差范围；加热开关为pmos型mosfet管或者其他开关器件，控制器通过加热开关控制热电偶的通电与断电。

需要说明的是，控制器可以选用arm单片机、dsp、fpga或者asic芯片；温度传感器可以采用热敏电阻或其他类型的温度传感器。

下面以一个具体实施例来进行说明，参见图2，图2为本发明高精度加热温控电路的电路原理图，电路中包括微处理器u1、运输放大器u2、模数转换器u3、加热开关q1、镍铬合金加热丝r1、铜镍合金丝r2和热敏电阻r3，镍铬合金加热丝r1、铜镍合金丝r2组合形成e型热电偶，微处理器u1通过加热开关q1控制镍铬合金加热丝r1的通电与断电，热敏电阻r3用于测量铜镍合金丝r2端的温度信号并输入给微处理器u1，运输放大器u2和模数转换器u3组成电压测量电路，测量e型热电偶的电势差，并反馈给微处理器u1，微处理器u1通过e型热电偶的电势差及铜镍合金丝r2端的温度，即可计算出铜镍合金丝r2上的实际温度，微处理器u1根据实际温度与预设温度进行对比，来控制加热开关q1的开/关，使得铜镍合金丝r2上的温度始终保持在预设的温度附近。

一种高精度加热温控电路的控制方法，包括如下步骤：

s1：控制器断开对热电偶的供电，然后获取温度传感器测得的温度以及电压测量电路测得的热电偶电势差，计算得到热电偶的测量温度；

s2：获取热电偶的预设温度，比较预设温度与测量温度的大小；

s3：若预设温度大于测量温度，则控制器给热电偶供电；若预设温度小于测量温度，则控制器断开给热电偶的供电；

s4：重复上述步骤s1、s2、s3，使得热电偶的实际温度与热电偶的预设温度之间的温差落入预设温差范围。

在测量到热电偶精确温度的前提下，不断调整电源开关的开启时间，使得热电偶温度保持在设定值附近摆动，从而达到精确控温的目的，采用本方法，可以大幅提升对加热温度的精度，可以做到±2摄氏度左右。

热电偶的加热和电势差检测交替进行。加热停止的时候就即刻检测温度，并很短周期一次连续监测(采样周期t1)，监测到加热丝温度接近或者等于设定温度下限时，停止检测，并开始加热，加热时间t2后，停止加热，又开始温度检测，周而复始。通过调整优化采样周期t1和每次加热的加热时间t2，可使得温度控制的精度足够高。

需要说明的是，本发明中热电偶作可以是各种型号的热电偶，例如b型、j型、k型、s型热电偶，并不局限于e型热电偶，只要可以满足实际工作的温度范围要求、精度要求以及环境要求；同时此方法可以用在电子烟中，也可用在其他采用加热丝加热的温度检测和控制的领域。

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