專利名稱：單片機智能防爆控制電熱袋的制作方法
技術領域：
單片機智能防爆控制電熱袋
絲領^
本實用新型涉及電熱取暖袋技術領域，尤其是一種利用單片機智能防爆控 制的電熱袋。
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現有的電熱取暖袋，其結構一般包括有袋體及其電加熱體，袋體上設置有 袋腔，袋腔內存儲有液體，電加熱體沉浸入液體內；加熱時，通過電加熱體而 使液體發熱，以供人們取暖使用。上述結構的電熱袋，存在以下不足之處(1) 由于袋體上沒有設置袋腔內注水過滿而作出提示或保護的裝置，即對袋腔內 水壓過大，而作出提示保護的水壓保護裝置，因此，產品在出廠時，廠家一般 會先往袋腔內注入適量的液體，以便人們可直接使用；故此，傳統結構的電熱 袋，不但增加了注水工藝，影響加工效率，而且，給電熱袋的包裝、運輸帶來 了極大的不便，增加了包裝和運輸成本；再有，在電熱袋使用一段時間后，使 用者需要往袋腔內補充液體，然而，受袋體上沒有設置水壓保護裝置影響，使 用者補充液體過多或過小，都會影響電熱袋的取暖效果，甚至因過壓而對電熱 袋造成損害。(2)現有的電熱袋，為防止袋體內腔在加熱時氣壓過大， 一般會 在袋體上安裝防爆裝置，如觸頭開關；工作時，利用袋體受熱膨脹觸動觸頭 開關，觸頭開關切斷加熱電路，由于觸頭開關串接在加熱電路上，而加熱電路 直接與外部交流電電源連接，因此，通以交流電的觸頭開關，長期吸合或斷開 動作，容易產生拉弧現象，存在一定的安全隱患；再有，電熱袋的加熱電路，僅通過觸頭開頭的機械式吸合或斷開動作控制，欠缺智能化的控制。 實用新織內容
本實用新型的目的在于克服上述現有技術中存在的不足，而提供一種單片 機智能防爆控制的電熱袋，此款電熱袋在袋腔水壓或氣壓過高時，可通過單片 機智能控制保護，具有使用安全、產品出廠時無需灌注液體，既省掉了注水工 藝，又可以降低包裝和運輸成本，而且達到智能化精確控制，以及具備功能擴 展的作用。
本實用新型的目的是這樣實現的
一種單片機智能防爆控制電熱袋，包括袋體及其電加熱體，袋體具有袋腔, 袋腔內設置有電加熱體，所述袋體上還設置有單片機智能防爆控裝置，單片機 智能防爆控制裝置包括有單片機、降壓限流電路、電加熱器控制開關和壓力傳 感裝置，單片機上至少具有電源連接端、壓力信號檢測端和加熱器控制輸出端， 降壓限流電路與單片機上的電源連接端相連，為單片機提供所需電源，單片機 上的壓力信號檢測端連接有壓力傳感裝置，其加熱器控制輸出端與電加熱體之 間串接有電加熱器控制開關，壓力傳感裝置設置在當袋腔內的水壓或氣壓高于 設定值時可被觸控的袋體或電插頭上。此款電熱袋，通過在加熱電路上設置單 片機智能防爆控制裝置，該防爆控制裝置包括單片機、降壓限流電路、電電加 熱器控制開關和壓力傳感裝置，單片機由降壓限流電路提供所需的低壓直流電 源，當袋腔內的水壓或氣壓高于設定值時，單片機根據壓力傳感裝置檢測到的 信號，關斷電加熱器控制開關，禁止電加熱器加熱，達到防爆保護作用，真正 實現智能化精確控制，提高使用的安全性；再者，由于壓力傳感裝置具有檢測 袋腔水壓的作用，因此，產品出廠時無需灌注液體，可讓使用者自己灌注，既省掉了注水工藝，又可以降低包裝和運輸成本；更有的是，單片機具有功能 擴展的作用，為電暖袋具備多功能提供了一個所需的平臺。
本實用新型的目的還可以采用以下技術措施解決
作為最佳的實施方式，所述電加熱器控制開關可以是可控硅，可控硅一腳 接地，二腳和三腳連接在電加熱器與單片機加熱器控制輸出端之間；工作時， 當袋腔內的水壓或氣壓高于設定值時，單片機根據壓力傳感裝置檢測到的信號， 作出處理，關斷可控硅，禁止電加熱器加熱，達到防爆保護作用；可控硅具有 成本低、工作穩定和控制精確的特點。
作為壓力(氣壓)傳感裝置具體的安裝方式，所述袋體上設置有與袋腔連 通的傳感裝置容置區間，壓力傳感裝置安裝在所述傳感裝置容置區間上，傳感 裝置容置區間上設置有可受袋腔氣壓升高而觸控壓力傳感裝置的傳感裝置觸控 體；袋體在加熱時，袋腔內的氣壓會隨之增大，從而推動傳感裝置觸控體(或 使傳感裝置觸控體形變)，直至袋腔內氣壓達到設定值時，壓力傳感裝置被傳感 裝置觸控體觸控(閉合)，單片機獲得過壓信號，從而關斷可控硅，使電加熱器 停止加熱；當袋腔內的氣壓小于設定值時，壓力傳感裝置失去了傳感裝置觸控 體的影響，而復位(斷開)，單片機獲得常壓信號，從而使可控硅接通，電加熱 器重新加熱；整個過壓控制的動作過程，充分結合了機械控制(觸控)和智能 控制(單片機控制可控硅)，使電熱袋的(氣壓)過壓防爆控制效果更佳，其實 施更佳。
所述壓力傳感裝置可以是包括磁頭和干簧管，它們的位置相互靠近，干簧 管與單片機上的壓力信號檢測端電性連接，磁頭設置在傳感裝置觸控體上。袋
腔過壓時，磁頭由傳感裝置觸控體帶動，并靠近干簧管位置，使干簧管接通，單片機獲得過壓信號，關斷可控硅；相反，若袋腔內壓力為常壓，磁頭離開干 簧管，干簧管斷開，單片機獲得常壓信號，使可控硅接通。
所述壓力傳感裝置也可以是包括導電硅膠和PCB線路板壓力開關，PCB線 路板壓力開關安裝在傳感裝置容置區間上，導電硅膠設置在傳感裝置觸控體上; 若袋腔氣壓過大，導電硅膠由傳感裝置觸控體帶動，并連接至PCB線路板上的 壓力開關，使PCB線路板接通，單片機獲得過壓信號；相反，若袋腔內壓力為 常壓，導電硅膠離開PCB線路板上的壓力開關，PCB線路板上的壓力開關斷開， 單片機獲得常壓信號。
上述氣壓式的壓力傳感裝置的結構方式，還可以有很多種，這里不再一一 列舉。
所述傳感裝置觸控體可以是硅膠薄膜、或皮簧、或皮簧及其推桿組合體； 它們能夠受袋腔壓力影響，而形變或推動觸控壓力傳感裝置。
作為水壓壓力傳感裝置具體的安裝方式，所述袋體上設置有與袋腔連通的 傳感裝置容置區間，壓力傳感裝置安裝在所述傳感裝置容置區間上，袋腔內設 置有可受袋腔水壓升高而觸控壓力傳感裝置的傳感裝置觸控浮球；即袋腔內 若注水過多，浮球浮起而推動并觸控壓力傳感裝置，單片機獲得過壓信號，關 斷可控硅；相反，若袋腔內注水正常，浮球處于常位高度，單片機獲得常壓信 號，使可控硅接通。
作為上述水壓過壓保護的更具體方案，所述傳感裝置觸控浮球與壓力傳感 裝置之間為推桿式連接，即袋腔內水壓升高，浮球浮起而使推桿移動觸控壓 力傳感裝置；另，若浮球與壓力傳感裝置之間設置為拉斷式連接，即浮球浮 起而使拉斷與壓力傳感裝置接觸，利用相反信號進行水壓過高保護；再者，浮球與壓力傳感裝置為拉斷式連接，還可以為袋體倒向放置充電，提供安全保護， 即袋體倒向放置，浮球往另一面水平浮起，而拉斷與壓力傳感裝置的連接， 使單片機獲得信息，而作出相應保護。
作為功能擴展的實例，所述單片機智能防爆控裝置還包括有感溫頭、數碼 顯示器、熔斷器和蜂鳴器
感溫頭設置在袋腔內，并與單片機上的溫度信號采集端連接，工作時，感 溫頭及時地采集袋體內的溫度信息，并將相關信息傳送至單片機，由單片機實 時控制；由于袋體內采用精確度較高的感溫探頭監測袋體內腔溫度，并通過單 片機控制，從而提高了電熱袋控溫的精確度；再者，感溫探頭配合單片機，可 以檢測溫度上升斜率(即檢測單位時間溫升的速度)，上升斜率過高判定干燒， 若上升斜率過低為防爆裝置保護和電路故障，當檢測到故障時，可以通過附加
提示設備(如發光二極管閃爍)來提示用戶，除提高其使用的安全性外，還 可實時地、直觀地給人們顯示袋體加熱狀況；另，感溫頭作為實時監測袋體內 腔溫度，并將相關數據及時傳遞至具有可編程特性的單片機，人們通過修改單 片機參數，使控溫斷電保護及時復位，實現復位的人性化操控；
數碼顯示器安裝在袋體上，并與單片機上的數碼顯示端連接，熔斷器串接 在電加熱器上，蜂鳴器與單片機上的蜂鳴輸出端連接；單片機通過感溫頭采樣 A/D轉換成數字信號，讓人們能夠更為直觀地觀看電熱袋的實時加熱數值；再 有，熔斷器串接在電加熱器上，以使電加熱器過熱保護，蜂鳴器與單片機上的 蜂鳴輸出端連接，以使袋體出現單片機設定警告提示時，能及時發出聲音提示。
單片機還可配合其它功能設備，如所述單片機智能防爆控裝置還包括有 多檔位溫度按鍵，多檔位溫度控鍵與單片機上的檔位連接端電性連接；以使單片機可自動選擇控制各檔位溫度值，滿足不同的使用要求。 本實用新型的有益效果是
(1) 、本實用新型的電熱袋，通過在加熱電路上設置單片機智能防爆控制 裝置，該防爆控制裝置包括有單片機、降壓限流電路、電電加熱器控制開關和 壓力傳感裝置，單片機由降壓限流電路提供所需的低壓直流電源，當袋腔內的 水壓或氣壓高于設定值時，單片機根據壓力傳感裝置檢測到的信號，關斷電加 熱器控制開關，禁止電加熱器加熱，達到防爆保護作用，真正實現智能化精確 控制，提高使用的安全性；再者，由于壓力傳感裝置具有檢測袋腔水壓的作用， 因此，產品出廠時無需灌注液體，可讓使用者自己灌注，既省掉了注水工藝， 又可以降低包裝和運輸成本；更有的是，單片機具有功能擴展的作用，為電暖 袋具備多功能提供了一個所需的平臺；
(2) 上述結構的電熱袋，利用可控硅作電加熱器控制開關，其電源由降壓 限流電路提供，工作時，當袋腔內的水壓或氣壓高于設定值時，單片機根據壓 力傳感裝置檢測到的信號，關斷可控硅，禁止電加熱器加熱，達到防爆保護作 用；可控硅具有成本低、工作穩定和控制精確的特點；
(3) 此款電熱袋，其(氣壓)壓力傳感裝置設置有傳感器容置區間，袋體 在加熱時，袋腔內的氣壓會隨之增大，從而推動傳感裝置觸控體(或使傳感裝 置觸控體形變)，直至袋腔內氣壓達到設定值時，壓力傳感裝置被傳感裝置觸控 體觸控(閉合)，單片機獲得過壓信號，從而關斷可控硅，使電加熱器停止加熱; 當袋腔內的氣壓小于設定值時，壓力傳感裝置失去了傳感裝置觸控體的影響， 而復位(斷開)，單片機獲得常壓信號，從而使可控硅接通，電加熱器加熱，整 個過壓控制的動作過程，充分結合了機械控制(觸控)和智能控制(單片機控制可控硅)，使電熱袋的過壓防爆控制效果更佳，其實施更佳；再有，壓力傳感
裝置可選擇磁頭和干簧管，也可以選擇導電硅膠和PCB線路板壓力開關，其同 樣能夠受壓而被觸控(閉合)，從而將過壓信號傳遞給單片機；
作為水壓壓力傳感裝置，通過在袋腔內設置可受袋腔水壓升高而觸控壓力 傳感裝置的傳感裝置觸控浮球；即袋腔內若注水過多，浮球浮起而推動并觸 控壓力傳感裝置，單片機獲得過壓信號，關斷可控硅；相反，若袋腔內注水正 常，浮球處于常位高度，單片機獲得常壓信號，使可控硅接通；再有，若傳感 裝置觸控浮球與壓力傳感裝置之間為推桿式連接，即袋腔內水壓升高，浮球 浮起而使推桿移動觸控壓力傳感裝置；另，若浮球與壓力傳感裝置之間設置為 拉斷式連接，即浮球浮起而使拉斷與壓力傳感裝置接觸，利用相反信號進行 水壓過高保護；再者，浮球與壓力傳感裝置為拉斷式連接，還可以為袋體倒向 放置充電，提供安全保護，即袋體倒向放置，浮球往另一面水平浮起，而拉 斷與壓力傳感裝置的連接，使單片機獲得信息，而作出相應保護；
(4)、此款電熱袋，還包括有感溫頭，感溫頭及時地采集袋體內的溫度信 息，并將相關信息傳送至單片機，由單片機實時控制；由于袋體內采用精確度 較高的感溫探頭監測袋體內腔溫度，并通過單片機控制，從而提高了電熱袋控 溫的精確度；再者，感溫探頭配合單片機，可以檢測溫度上升斜率(即檢測 單位時間溫升的速度)，上升斜率過高判定干燒，若上升斜率過低為防爆裝置保 護和電路故障，當檢測到故障時，可以通過附加提示設備(如發光二極管閃 爍)來提示用戶，除提高其使用的安全性外，還可實時地、直觀地給人們顯示 袋體加熱狀況；另，感溫頭作為實時監測袋體內腔溫度，并將相關數據及時傳 遞至具有可編程特性的單片機，人們通過修改單片機參數，使控溫斷電保護及時復位，實現復位的人性化操控；更有的是，單片機還可配合其它功能設備； 如多檔位控溫、蜂鳴器等，以擴展其功能作用，滿足不同的使用要求。
圖1是實用新型的單片機智能防爆控制電熱袋結構示意圖； 圖2是圖1的A處放大圖； 圖3是圖2的另一實施例示意圖； — 圖4是實用新型的單片機智能防爆控制電熱袋另一結構示意圖； 圖5是圖4的B處放大圖； 圖6是圖5的另一實施例示意圖； 圖7是本實用新型電熱袋的電路控制原理方框圖； 圖8是圖7的電路控制具體實施圖。 具體實灘方式
實施例一如圖1至圖3，以及圖7和圖8所示， 一種單片機智能防爆控制 電熱袋，包括袋體1及其電加熱體2，袋體1具有袋腔3，袋腔3內設置有電加 熱體2,所述袋體1上還設置有單片機智能防爆控裝置4，單片機智能防爆控制 裝置4包括有單片機5、降壓限流電路6、電加熱器控制開關7和壓力傳感裝置 8，所述電加熱器控制開關7可以是可控硅，單片機是MCU處理器-SN8P2711， 單片機5上至少具有電源連接端51、壓力信號檢測端52和加熱器控制輸出端 53,降壓限流電路6與單片機5上的電源連接端51相連，為單片機5提供所需 電源，單片機5上的壓力信號檢測端52連接有壓力傳感裝置8,其加熱器控制 輸出端53與電加熱體2之間串接有電加熱器控制開關7，壓力傳感裝置8設置說明書第9/ll頁
在當袋腔3內的水壓或氣壓高于設定值時可被觸控的袋體1上，或如圖6所示， 壓力傳感裝置8設置電插頭9上。
壓力傳感裝置8以檢測袋腔3內氣壓為例，其具體實施如下所述袋體1 上設置有與袋腔3連通的傳感裝置容置區間10，壓力傳感裝置8安裝在所述傳 感裝置容置區間10上，傳感裝置容置區間10上設置有可受袋腔3氣壓升高而 觸控壓力傳感裝置8的傳感裝置觸控體11。所述壓力傳感裝置8包括有磁頭81 和干簧管82,它們的位置相互靠近，干簧管82與單片機5上的壓力信號檢測端 52電性連接，磁頭81設置在傳感裝置觸控體11上；其中，所述傳感裝置觸控 體11可以是硅膠薄膜、或皮簧、或皮簧及其推桿組合體。
作為功能擴展的實例，所述單片機智能防爆控裝置4還包括有感溫頭13、 數碼顯示器14、熔斷器15和蜂鳴器16，感溫頭13設置在袋腔3內，并與單片 機上的溫度信號采集端54連接，數碼顯示器14安裝在袋體1上，并與單片機 上的數碼顯示端55連接，耀斷器15串接在電加熱器2上，蜂鳴器16與單片機 上的蜂鳴輸出端56連接。
所述單片機智能防爆控裝置4還包括有多檔位溫度按鍵17，多檔位溫度控 鍵n與單片機上的檔位連接端57電性連接。
工作原理袋體1加熱時，袋腔3內的氣體壓力增大，使傳感裝置觸控體 11變形或移動，從而帶動磁頭81接近干簧管82，直至袋腔3內的氣體壓力達 到單片機5的壓力設定值時，磁頭81到達干簧管82最佳位置，而使干簧管82 吸合接通，單片機5檢測到壓力相關信號，馬上切斷可控硅，使電加熱體2斷 開，停止加熱，實現防爆保護的作用；當袋腔3內的氣體壓力低于單片機5的 壓力設定值時，傳感裝置觸控體ll慢慢復位，使磁頭81離干簧管82位置，而接通，使電加熱體 2重新回復接通狀態。
實施例二如圖3所示，為壓力傳感裝置8以檢測袋腔3內氣壓的另一實 施例，該實施例與實施例一相同，不同之僅為，所述壓力傳感裝置8是導電硅 膠83和PCB線路板壓力開關84， PCB線路板壓力開關84安裝在傳感裝置容置 區間上IO，導電硅膠83設置在傳感裝置觸控體11上；若袋腔3氣壓過大，導 電硅膠83由傳感裝置觸控體11帶動，并連接至PCB線路板上的壓力開關84， 使PCB線路板接通，單片機5獲得過壓信號；相反，若袋腔3內壓力為常壓， 導電硅膠83離開PCB線路板上的壓力開關84, PCB線路板上的壓力開關84斷 開，單片機5獲得常壓信號。
實施例三如圖4和圖5所示，為壓力傳感裝置8以檢測袋腔3內水壓過 高的實施例，其結構與實施例一相似，不同點僅為，所述袋體1上設置有與袋 腔3連通的傳感裝置容置區間10，壓力傳感裝置8安裝在所述傳感裝置容置區 間10上，袋腔3內設置有可受袋腔3水壓升高而觸控壓力傳感裝置8的傳感裝 置觸控浮球12。所述傳感裝置觸控浮球12與壓力傳感裝置8之間為推桿式或拉 斷式控制連接。
工作原理袋腔3內若注水過多，浮球12浮起而推動并觸控壓力傳感裝置 8，單片機5獲得過壓信號，關斷可控硅；相反，若袋腔3內注水正常，浮球12 處于常位高度，單片機5獲得常壓信號，使可控硅接通；再者，若浮球12與壓 力傳感裝置8之間設置為拉斷式連接，即浮球12浮起而使拉斷與壓力傳感裝 置8接觸，利用相反信號進行水壓過高保護；或者，浮球12與壓力傳感裝置8 為拉斷式連接，還可以為袋體l倒向放置充電，提供安全保護，即袋體l倒向放置，浮球12往另一面水平浮起，而拉斷與壓力傳感裝置8的連接，使單片 機5獲得信息，而作出相應保護。
權利要求1.單片機智能防爆控制電熱袋，包括袋體(1)及其電加熱體(2)，袋體(1)具有袋腔(3)，袋腔(3)內設置有電加熱體(2)，其特征是，所述袋體(1)上還設置有單片機智能防爆控裝置(4)，單片機智能防爆控制裝置(4)包括有單片機(5)、降壓限流電路(6)、電加熱器控制開關(7)和壓力傳感裝置(8)，單片機(5)上至少具有電源連接端(51)、壓力信號檢測端(52)和加熱器控制輸出端(53)，降壓限流電路(6)與單片機(5)上的電源連接端(51)相連，為單片機(5)提供所需電源，單片機(5)上的壓力信號檢測端(52)連接有壓力傳感裝置(8)，其加熱器控制輸出端(53)與電加熱體(2)之間串接有電加熱器控制開關(7)，壓力傳感裝置(8)設置在當袋腔(3)內的水壓或氣壓高于設定值時可被觸控的袋體(1)或電插頭(9)上。
2. 根據權利要求1所述單片機智能防爆控制電熱袋，其特征是，所述電加 熱器控制開關(7)是可控硅。
3. 根據權利要求2所述單片機智能防爆控制電熱袋，其特征是，所述袋體 (1)上設置有與袋腔(3)連通的傳感裝置容置區間(10),壓力傳感裝置(8)安裝在所述傳感裝置容置區間(10)上，傳感裝置容置區間(10)上設置有可 受袋腔(3)氣壓升高而觸控壓力傳感裝置(8)的傳感裝置觸控體(11)。
4. 根據權利要求3所述單片機智能防爆控制電熱袋，其特征是，所述壓力 傳感裝置(8)包括有磁頭(81)和干簧管(82),它們的位置相互靠近，干簧 管(82)與單片機(5)上的壓力信號檢測端(52)電性連接，磁頭(81)設置 在傳感裝置觸控體(11)上。
5. 根據權利要求3所述單片機智能防爆控制電熱袋，其特征是，所述壓力傳感裝置(8)是導電硅膠(83)和PCB線路板壓力開關(84), PCB線路板壓 力開關(84)安裝在傳感裝置容置區間上(10)，導電硅膠(83)設置在傳感裝 置觸控體(11)上。
6. 根據權利要求5所述單片機智能防爆控制電熱袋，其特征是，所述傳感 裝置觸控體(11)是硅膠薄膜、或皮簧、或皮簧及其推桿組合體。
7. 根據權利要求2所述單片機智能防爆控制電熱袋，其特征是，所述袋體 (1)上設置有與袋腔(3)連通的傳感裝置容置區間(10),壓力傳感裝置(8)安裝在所述傳感裝置容置區間(10)上，袋腔(3)內設置有可受袋腔(3)水 壓升高而觸控壓力傳感裝置(8)的傳感裝置觸控浮球(12)。
8. 根據權利要求7所述單片機智能防爆控制電熱袋，其特征是，所述傳感 裝置觸控浮球(12)與壓力傳感裝置(8)之間為推桿式或拉斷式控制連接。
9. 根據權利要求4或5或7所述單片機智能防爆控制電熱袋，其特征是， 所述單片機智能防爆控裝置(4)還包括有感溫頭(13)、數碼顯示器(14)、熔 斷器(15)和蜂鳴器(16)，感溫頭(13)設置在袋腔(3)內，并與單片機上 的溫度信號采集端(54)連接，數碼顯示器(14)安裝在袋體(1)上，并與單 片機上的數碼顯示端(55)連接，熔斷器(15)串接在電加熱器(2)上，蜂鳴 器(16)與單片機上的蜂鳴輸出端(56)連接。
10. 根據權利要求9所述單片機智能防爆控制電熱袋，其特征是，所述單 片機智能防爆控裝置(4)還包括有多檔位溫度按鍵(17),多檔位溫度控鍵(17) 與單片機上的檔位連接端(57)電性連接。專利摘要本實用新型涉及一種單片機智能防爆控制電熱袋，包括袋體及其電加熱體，袋體上設置有單片機智能防爆控裝置，其包括有單片機、降壓限流電路、電加熱器控制開關和壓力傳感裝置，單片機上至少具有電源連接端、壓力信號檢測端和加熱器控制輸出端，降壓限流電路與單片機上的電源連接端相連，為單片機提供所需電源，單片機上的壓力信號檢測端連接有壓力傳感裝置，其加熱器控制輸出端與電加熱體之間串接有電加熱器控制開關，壓力傳感裝置設置在當袋腔內的水壓或氣壓高于設定值時可被觸控的袋體或電插頭上。此款電熱袋，在袋腔水壓或氣壓過高時，通過單片機智能控制保護，具有使用安全、產品出廠時無需灌注液體，既省掉了注水工藝，又可以降低包裝和運輸成本，而且達到智能化精確控制，以及具備功能擴展的作用。
文檔編號H05B1/02GK201422951SQ200920058680
公開日2010年3月17日 申請日期2009年6月16日 優先權日2009年6月16日
發明者鄧建威 申請人:鄧建威