專利名稱：電烙鐵及其工作溫度的控制方法
技術領域：
本發明涉及電烙鐵，更具體地說，涉及一種帶有自動溫度控制功能的電 烙鐵及其工作溫度的控制方法。
背景技術：
目前用于可控溫電烙鐵上的陶瓷發熱芯一般帶有溫度傳感器，利用溫度
傳感器來檢測電烙鐵的工作溫度。在這種結構的可控溫電烙中，至少需要4 根連線(傳感器2根，發熱體2根)，結構復雜，成本也較高。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述可控溫電烙鐵的溫 度檢測需要依賴于溫度傳感器的缺陷，提供一種對帶陶瓷發熱芯的電烙鐵工 作溫度的控制方法。
本發明要解決的另一技術問題在于，針對現有技術的上述可控溫電烙鐵 結構復雜、成本較高的缺陷，提供一種結構簡單、成本低的電烙鐵。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種電烙鐵工作溫度 的控制方法，其中所述電烙鐵包含陶瓷發熱芯，所述方法包括 用于設定陶瓷發熱芯的目標溫度Tset的設定步驟； 用于為陶瓷發熱芯提供加熱電流Ih的加熱步驟；
用于為陶瓷發熱芯提供預定電流值的測量電流L并檢測陶瓷發熱芯上的 電壓值Vm的測量步驟；
用于根據所述目標溫度Tset、測量電流Im和/或檢測到的電壓值Vm調整提
供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的調整步驟；
其中，在電烙鐵工作過程中，反復進行所述加熱步驟、測量步驟和調整 步驟，以使所述陶瓷發熱芯的工作溫度趨近所述目標溫度。
在本發明所述電烙鐵工作溫度的控制方法中，所述根據目標溫度Tset、測
量電流L和或檢測到的電壓值Vra調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的調整 步驟包括
根據檢測到的電壓值Vm和所提供的測量電流值L計算陶瓷發熱芯當前電
阻值R;
根據所述陶瓷發熱芯當前電阻值R獲取陶瓷發熱芯當前的實際溫度值T; 將所述實際溫度值T與設定的目標溫度Tset進行比較；
根據所述比較的結果調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih。
在本發明所述電烙鐵工作溫度的控制方法中，所述根據目標溫度Tset、測 量電流L和或檢測到的電壓值Vm調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的調整
步驟包括
獲取與目標溫度T^成比例的設定電壓Vset;
對所述設定電壓Vset和檢測到的電壓值Vm進行比較放大，得到差值電壓 Vdlff，該差值電壓Vdiff與陶瓷發熱芯的目標溫度Tset和當前實際溫度值T的差
值成正比；
根據所述差值電壓vdiff調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih。
在本發明所述電烙鐵工作溫度的控制方法中，所述根據陶瓷發熱芯當前
電阻值R獲取陶瓷發熱芯當前的實際溫度值T包括使用查表或計算方式獲 取陶瓷發熱芯當前的實際溫度值。
本發明解決其技術問題所采用的另一技術方案是構造一種電烙鐵，其 中包含陶瓷發熱芯，還包括
用于設定陶瓷發熱芯的目標溫度Tset的設定裝置； 用于為陶瓷發熱芯提供加熱電流Ih的加熱電流提供裝置； 用于為陶瓷發熱芯提供預定電流值的測量電流L的測量電流提供裝置；
用于檢測陶瓷發熱芯上的電壓值Vn的電壓檢測裝置；
用于根據所述目標溫度Tset、測量電流L和/或檢測到的電壓值Vj周整提 供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的調整裝置。
在本發明所述的電烙鐵中，所述用于根據所述目標溫度Tset、測量電流 L和/或檢測到的電壓值Vm調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的調整裝置包 括
用于根據檢測到的電壓值Vm和所提供的測量電流值L計算陶瓷發熱芯當 前電阻值R的裝置；
用于根據所述陶瓷發熱芯當前電阻值R獲取陶瓷發熱芯當前的實際溫度 值T的裝置；
用于將所述實際溫度值T與設定的目標溫度Tw進行比較的裝置；
用于根據所述比較的結果調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的裝置。
在本發明所述的電烙鐵中，所述用于根據所述目標溫度Tset、測量電流
Im和/或檢測到的電壓值Vm調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的調整裝置包
括
用于獲取與目標溫度Tset成比例的設定電壓Vsf;t的裝置；
用于對所述設定電壓Vset和檢測到的電壓值Vm進行比較放大，得到差值 電壓Vdlff的裝置，其中該差值電壓Vdiff與陶瓷發熱芯的目標溫度Tset和當前實
際溫度值T的差值成正比；
用于根據所述差值電壓Vdiff調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的裝置。 在本發明所述的電烙鐵中，所述根據陶瓷發熱芯當前電阻值R獲取陶瓷
發熱芯當前的實際溫度值T包括使用査表或計算方式獲取陶瓷發熱芯當前
的實際溫度值。
本發明解決其技術問題所采用的另一技術方案是構造一種電烙鐵，包 括陶瓷發熱芯及其溫度控制電路，所述溫度控制電路包括用于為陶瓷發熱
芯提供加熱電流的可控恒流源；用于設定陶瓷發熱芯工作溫度的目標溫度設 定單元；與所述目標溫度設定單元、可控恒流源相連的微處理器；還包括與
所述微處理器相連的用于檢測陶瓷發熱芯上當前電壓值的電壓檢測單元；其
中，所述可控恒流源還用于為陶瓷發熱芯提供測量電流。
在本發明所述的電烙鐵中，所述微處理器與所述電壓檢測單元、目標溫 度設定單元之間連接有差分放大單元，其中，所述電壓檢測單元的輸出端連 接到差分放大單元的一個輸入端、目標溫度設定單元的輸出端連接到差分放
大單元的另一個輸入端，差分放大單元的輸出端與微處理器的I/O 口相連。
實施本發明的電烙鐵及其工作溫度的控制方法，具有以下有益效果由 于本發明利用了陶瓷發熱芯電阻的正溫度系數的特性，在不需溫度傳感器的 情況下，能夠實現電烙鐵工作溫度的自動控制。
本發明利用陶瓷發熱芯電阻的正溫度系數的特性，實現無溫度傳感器的 發熱芯的溫度監控方法，簡化了結構，降低了成本。
附圖中
圖1是本發明構思的控制電烙鐵工作溫度的方法流程圖2是本發明一實施例的控制電烙鐵工作溫度的方法流程圖3是本發明另一實施例的控制電烙鐵工作溫度的方法流程圖4是本發明一實施例的電烙鐵的電路結構方框圖5是本發明另一實施例的電烙鐵的電路結構方框圖6是本發明一實施例的電烙鐵的電路原理圖。
具體實施例方式
本發明的構思是利用電烙鐵陶瓷發熱芯電阻的正溫度系數的特性，在電 烙鐵工作期間，周期性地向陶瓷發熱芯提供測量電流，并檢測其上的電壓， 求得發熱芯的阻值，從而得到發熱芯的當前溫度。將此溫度和設定的目標溫 度進行比較，從而決定加熱階段所需要輸出的功率。實現了無溫度傳感器的 正溫度系數陶瓷發熱芯的溫度監控方法。
本發明的方法包括兩個階段，在電烙鐵工作期間交替進行……加熱階
段——溫度檢測階段——加熱階段——溫度檢測階段——加熱階段一
本發明控制電烙鐵工作溫度的方法及裝置可以采用軟件、硬件或軟、硬 件的結合來實現。下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
圖1所示為本發明構思的控制電烙鐵工作溫度的方法ioo的流程圖。在
步驟IIO，設定陶瓷發熱芯的目標溫度Tset。步驟110可以在電烙鐵上電工作 之前進行，也可以在電烙鐵工作期間進行(例如當改變焊接對象時)。步驟120， 進入加熱階段，為陶瓷發熱芯提供加熱電流Ih以對烙鐵頭加熱。步驟130， 進入溫度檢測階段，為陶瓷發熱芯提供預定電流值的測量電流L并檢測陶瓷 發熱芯上的電壓值Vm。在步驟140中，根據步驟110中所設定的目標溫度Tset、 步驟130中提供的測量電流Im和/或檢測到的電壓值Vm調整提供給陶瓷發熱芯 的加熱電流Ih。步驟140中的工作可以通過各種方法或裝置來實現，這一點 將結合圖2和圖3進行描述。需要說明的是，在電烙鐵工作過程中，步驟120、 步驟130和步驟140反復進行，以使陶瓷發熱芯的工作溫度趨近所設定目標 溫度。
圖2所示為本發明一實施例的控制電烙鐵工作溫度的方法200的流程圖。 圖2所示的方法200中的步驟210、 220、 230與圖1所示的方法100中的步 驟IIO、 120、 130相同。在步驟242，方法200根據步驟230檢測到的電壓值 Vm和提供的測量電流值L計算陶瓷發熱芯當前電阻值R。在步驟244，根據步 驟242中所計算的陶瓷發熱芯當前電阻值R獲取陶瓷發熱芯當前的實際溫度 值T。步驟246，將實際溫度值T與設定的目標溫度Tset進行比較。在步驟248， 根據比較的結果調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih。
圖3所示為本發明另一實施例的控制電烙鐵工作溫度的方法300的流程 圖。圖3所示的方法300中的步驟310、 320、 330與圖1所示的方法100中 的步驟IIO、 120、 130相同。在步驟342，獲取與目標溫度Tset成比例的設定 電壓Vw。在步驟344，對獲取到設定電壓Vset和檢測到的電壓值Vm進行比較
放大，得到差值電壓Vdiff，該差值電壓V皿與陶瓷發熱芯的目標溫度Tset和當
前實際溫度值T的差值成正比。在步驟346，根據所述差值電壓Vdiff調整提供
給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih。
圖4所示為本發明一實施例的電烙鐵400的電路結構方框圖。如圖4所 示，電烙鐵400包括陶瓷發熱芯420及其溫度控制電路。在本實施例中，溫 度控制電路包括用于為陶瓷發熱芯提供加熱電流的可控恒流源410。用于設 定陶瓷發熱芯工作溫度的目標溫度設定單元440。與所述目標溫度設定單元、 可控恒流源相連的微處理器450。與所述微處理器450相連的用于檢測陶瓷發 熱芯上當前電壓值的電壓檢測單元430。其中，所述可控恒流源410還用于為 陶瓷發熱芯420提供測量電流Im。
在本實施例中，電烙鐵400工作過程包括
溫度檢測階段對陶瓷發熱芯施加準確的、預定電流值(例如1A)的測量 電流L，檢測電壓V^的大小，根據I^V/1可以在微處理器內運算得出發熱芯 的阻值。因為發熱芯的電阻和其溫度成正比，進而可以通過査表或者計算的 方式得到發熱芯自身的溫度T。
加熱階段根據溫度檢測階段得到的溫度T，和設定的目標溫度Tset進行
比較，以決定加熱階段所需要的施加的電流Ih，從而為發熱芯提供適當的功 率，使其當前溫度T向目標溫度Tset趨近。決定加熱電流Ih的大小可以有多 種方法，試列舉
1、 當T〈Tset時，Ih取某固定值I,;當T〉Tset時，Ih為O或某較小的固定 {直Imin5
2、 Ih和目標溫度與實際溫度之差成正比，即
3、 Ih可以采用諸如PID (比例積分微分)之類的控制算法求出 無論加熱電流Ih采取何種方式求得，其目的都是為了給發熱芯提供適當
的功率，從而使其溫度T向Tset趨近。
圖5所示為本發明另一實施例的電烙鐵500的電路結構方框圖。電烙鐵 500與電烙鐵400的不同之處在于微處理器450與所述電壓檢測單元430和 目標溫度設定單元440之間連接有一個差分放大單元510。
由于電烙鐵的應用 一般需要覆蓋250 500°C的溫度范圍。為了實現對這個 溫度范圍的監控，實施方案l中溫度檢測階段的檢測電壓Vm需要覆蓋對應的
范圍。為了實現對如此大范圍的監控，分辨率往往難以做得很高，導致無法
對焊接剛發生時產生的溫度變化作出及時的反應。本實施例的電烙鐵500方
案可以解決此問題，其原理如下
溫度檢測階段對陶瓷發熱芯施加一準確的測量電流Im，獲取檢測電壓 、并傳送給運算放大器。與此同時，目標溫度設定單元將目標溫度Tset以設定 電壓vset的形式傳送給運算放大器。利用運算放大器將檢測電壓l和與設定
的目標溫度Tset成比例的設定電壓Vset進行比較放大，所得的電壓Vdiff即與目
標溫度T^和發熱芯實際溫度T的差值成正比。因為Vdiff所需要對應的溫度范 圍很小(例如士5'C)，因此分辨率可以做得很高，有利于在加熱階段對溫度 的微小變化作出及時的反應。
加熱階段根據溫度檢測階段得到Vdiff，決定加熱階段所需要的施加的 電流Ih。決定加熱電流Ih的大小可以有多種方法，無論加熱電流Ih采取何種 方式求得，其目的都是為了給發熱芯提供適當的功率，從而使其溫度T向目 標溫度Tw趨近。
圖6是本發明一實施例的電烙鐵的電路原理圖，其與圖5所示的實施例 電烙鐵500的電路框圖相對應。如圖6所示，目標溫度設定單元通過調節電 位器VR103來設定目標溫度，然后通過電阻R1C1和R1A7將與目標溫度成比 例的設定電壓信號送入差分放大單元的運算放大器IC101D的同相(正)輸入 端。電壓檢測單元將從陶瓷發熱芯上獲取的電壓通過電阻R1A1送入運算放大 器IC101D的反相(負)輸入端。運算放大器IC101D將檢測電壓和設定電壓進 行比較放大，所得的差值通過電阻R1A5輸入晶體管Q112的基極，使其集電 極上的電壓Vdlff與目標溫度和發熱芯實際溫度的差值成正比，此電壓通過和 電阻R176送入微處理器的ADC1端口。微處理器根據接收到的信號，計算、 決定加熱階段所需要的施加的電流Ih，并通過PB1和P麗l端口輸出控制信號
到可控電流源，使其溫度T向目標溫度Tset趨近。
本發明的描述過程借助方法步驟的方式來描述特定功能的執行過程及其 相互關系。為便于描述，文中對這些功能性模塊和方法步驟的邊界和順序進 行了專門的定義。在使這些功能可正常工作的前提下，也可重新定義他們的
邊界和順序。但這些對邊界和順序的重新定義都將落入本發明的主旨和所聲 明的保護范圍之中。
本發明是通過幾個具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當理解， 在不脫離本發明范圍的情況下，還可以對本發明進行各種變換及等同替代。 另外，針對特定情形或具體情況，可以對本發明做各種修改，而不脫離本發 明的范圍。因此，本發明不局限于所公開的具體實施例，而應當包括落入本 發明權利要求范圍內的全部實施方式。
權利要求
1.一種電烙鐵工作溫度的控制方法，其中所述電烙鐵包含陶瓷發熱芯，其特征在于，所述方法包括用于設定陶瓷發熱芯的目標溫度Tset的設定步驟；用于為陶瓷發熱芯提供加熱電流Ih的加熱步驟；用于為陶瓷發熱芯提供預定電流值的測量電流Im并檢測陶瓷發熱芯上的電壓值Vm的測量步驟；用于根據所述目標溫度Tset、測量電流Im和/或檢測到的電壓值Vm調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的調整步驟；其中，在電烙鐵工作過程中，反復進行所述加熱步驟、測量步驟和調整步驟，以使所述陶瓷發熱芯的工作溫度趨近所述目標溫度。
2、 根據權利要求1所述電烙鐵工作溫度的控制方法，其特征在于，所述根據目標溫度Tset、測量電流L和或檢測到的電壓值、調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的調整步驟包括根據檢測到的電壓值、和所提供的測量電流值L計算陶瓷發熱芯當前電阻值R;根據所述陶瓷發熱芯當前電阻值R獲取陶瓷發熱芯當前的實際溫度值T;將所述實際溫度值T與設定的目標溫度Tw進行比較；根據所述比較的結果調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih。
3、 根據權利要求1所述電烙鐵工作溫度的控制方法，其特征在于，所述根據目標溫度Tset、測量電流Im和或檢測到的電壓值Vm調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的調整步驟包括獲取與目標溫度Tset成比例的設定電壓Vset;對所述設定電壓Vset和檢測到的電壓值Vm進行比較放大，得到差值電壓Vdlff，該差值電壓Vdiff與陶瓷發熱芯的目標溫度Tw和當前實際溫度值T的差 值成正比；根據所述差值電壓Vdiff調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih。
4、 根據權利要求2所述電烙鐵工作溫度的控制方法，其特征在于，所述 根據陶瓷發熱芯當前電阻值R獲取陶瓷發熱芯當前的實際溫度值T包括使 用查表或計算方式獲取陶瓷發熱芯當前的實際溫度值。
5、 一種電烙鐵，其中包含陶瓷發熱芯，其特征在于，還包括 用于設定陶瓷發熱芯的目標溫度Tset的設定裝置； 用于為陶瓷發熱芯提供加熱電流Ih的加熱電流提供裝置； 用于為陶瓷發熱芯提供預定電流值的測量電流Im的測量電流提供裝置； 用于檢測陶瓷發熱芯上的電壓值W的電壓檢測裝置；用于根據所述目標溫度Tset、測量電流Im和/或檢測到的電壓值V^調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的調整裝置。
6、 根據權利要求5所述的電烙鐵，其特征在于，所述用于根據所述目標溫度Tset、測量電流L和/或檢測到的電壓值W調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的調整裝置包括用于根據檢測到的電壓值Vm和所提供的測量電流值L計算陶瓷發熱芯當前電阻值R的裝置；用于根據所述陶瓷發熱芯當前電阻值R獲取陶瓷發熱芯當前的實際溫度 值T的裝置；用于將所述實際溫度值T與設定的目標溫度Tset進行比較的裝置；用于根據所述比較的結果調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的裝置。
7、 根據權利要求5所述的電烙鐵，其特征在于，所述用于根據所述目標溫度T^、測量電流L和/或檢測到的電壓值Vm調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的調整裝置包括用于獲取與目標溫度Tw成比例的設定電壓Vset的裝置；用于對所述設定電壓Vset和檢測到的電壓值Vm進行比較放大，得到差值電壓Vdiff的裝置，其中該差值電壓Vdiff與陶瓷發熱芯的目標溫度Tset和當前實際溫度值T的差值成正比；用于根據所述差值電壓Vdiff調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流Ih的裝置。
8、 根據權利要求6所述的電烙鐵，其特征在于，所述根據陶瓷發熱芯當 前電阻值R獲取陶瓷發熱芯當前的實際溫度值T包括使用查表或計算方式 獲取陶瓷發熱芯當前的實際溫度值。
9、 一種電烙鐵，包括陶瓷發熱芯及其溫度控制電路，所述溫度控制電路包括用于為陶瓷發熱芯提供加熱電流的可控恒流源；用于設定陶瓷發熱芯 工作溫度的目標溫度設定單元；與所述目標溫度設定單元、可控恒流源相連 的微處理器；其特征在于，還包括與所述微處理器相連的用于檢測陶瓷發熱 芯上當前電壓值的電壓檢測單元；其中，所述可控恒流源還用于為陶瓷發熱 芯提供測量電流。
10、 根據權利要求9所述的電烙鐵，其特征在于，所述微處理器與所述 電壓檢測單元、目標溫度設定單元之間連接有差分放大單元，其中，所述電 壓檢測單元的輸出端連接到差分放大單元的一個輸入端、目標溫度設定單元 的輸出端連接到差分放大單元的另一個輸入端，差分放大單元的輸出端與微 處理器的I/O 口相連。
全文摘要
本發明涉及電烙鐵及其工作溫度的控制方法。所述電烙鐵包含陶瓷發熱芯，所述方法包括用于設定陶瓷發熱芯的目標溫度T<sub>set</sub>的設定步驟；用于為陶瓷發熱芯提供加熱電流I<sub>h</sub>的加熱步驟；用于為陶瓷發熱芯提供預定電流值的測量電流I<sub>m</sub>并檢測陶瓷發熱芯上的電壓值Vm的測量步驟；用于根據所述目標溫度T<sub>set</sub>、測量電流I<sub>m</sub>和/或檢測到的電壓值V<sub>m</sub>調整提供給陶瓷發熱芯的加熱電流I<sub>h</sub>的調整步驟；其中，在電烙鐵工作過程中，反復進行所述加熱步驟、測量步驟和調整步驟，以使所述陶瓷發熱芯的工作溫度趨近所述目標溫度。本發明利用陶瓷發熱芯的電阻具有正溫度系數的特性，實現無溫度傳感器的電烙鐵的溫度監控方法，簡化了結構，降低了成本。
文檔編號G05D23/19GK101367147SQ200810141949
公開日2009年2月18日 申請日期2008年8月20日 優先權日2008年8月20日
發明者劉曉剛, 薛實清, 丹 陳 申請人:深圳速特精工科技股份有限公司