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一种高精度高安全新型 水体加热复合控制系统

阅读：183发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种高精度高安全新型水体加热复合控制系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种高精度高安全新型水体加热复合控制系统，包括移相调功模块、显示模块、温度采集模块、离水断电模块、可控硅温度检测模块和CPU。有益效果在于：安全性高：通过多重保护机制，在出现高温或者水温失控时，继电器保护电路会强行关闭输出，可以有效地避免水体出现高温危险；通过软启动设置电路，可以减小加热体启动时电流的冲击，通过光耦的接入，使得控制模块和驱动模块隔离，实现强弱电的分离，使整个系统更加安全。控温精度高：通过PID 算法以及调功输出，使得水体可以平稳加热，并且一直保持在所设定的目标温度范围内。智能性好：通过离水断电模块，可以保证加热体在意外离开水面时，智能停止加热，保护电路以及加热体本身。，下面是一种高精度高安全新型水体加热复合控制系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种高精度高安全新型水体加热复合控制系统，其特征在于：包括移相调功模块、显示模块、温度采集模块、离水断电模块、可控硅温度检测模块、CPU、整流模块、继电器保护模块、降压模块、过零检测模块和交流输入模块；所述交流输入模块依次经过整流模块、降压模块为所述CPU提供电能；
所述显示模块与CPU连接用以显示系统参数；
所述CPU与所述移相调功模块、显示模块、温度采集模块、离水断电模块、可控硅温度检测模块、继电器保护模块和过零检测模块均电连接。
2.根据权利要求1所述的高精度高安全新型水体加热复合控制系统，其特征在于：所述继电器保护电路包括由一个继电器以及驱动所述继电器的电路构成的继电器保护电路，并且由所述CPU控制其导通或者关闭。
3.根据权利要求2所述的高精度高安全新型水体加热复合控制系统，其特征在于：所述移相调功电路包括双向可控硅以及其驱动所述双向可控硅的电路，并且由CPU在过零检测模块中获取过零点，从而对输出功率进行移相调功。
4.根据权利要求3所述的高精度高安全新型水体加热复合控制系统，其特征在于：所述过零检测模块包括整流桥以及光耦电路。
5.根据权利要求4所述的高精度高安全新型水体加热复合控制系统，其特征在于：所述显示模块包括led数码管或者LCD屏以及其驱动所述led数码管或者LCD屏的电路。
6.根据权利要求5所述的高精度高安全新型水体加热复合控制系统，其特征在于：所述温度采集模块包括温度感应传感器以及其驱动所述温度感应传感器的电路。
7.根据权利要求6所述的高精度高安全新型水体加热复合控制系统，其特征在于：所述离水断电模块包括电容感应式检测水位电路以及电容感应式检测水位装置。
8.根据权利要求7所述的高精度高安全新型水体加热复合控制系统，其特征在于：所述可控硅温度检测模块由温度采集电路组成。
9.根据权利要求8所述的高精度高安全新型水体加热复合控制系统，其特征在于：所述CPU包括单片机以所述单片机的复位电路。

说明书全文

一种高精度高安全新型 水体加热复合控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及水体加热领域，具体涉及一种高精度高安全新型水体加热复合控制系统。

背景技术

[0002] 目前大型的水体系统，如游泳池，特别是在冬季，为了延长游泳池的使用时间并保持适宜的池水温度，需要对池水进行加热，因此游泳池是一个耗能大户；以往游泳池的加热系统以及对鱼水体加热均采用加热棒加热，但是目前的加热棒质量比较低而且当前加热棒的控温不准，容易失控超温煮鱼灾难性后果，以及烫伤人。

发明内容

[0003] 本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高精度高安全新型水体加热复合控制系统。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

[0005] 本发明提供的一种高精度高安全新型水体加热复合控制系统，包括移相调功模块、显示模块、温度采集模块、离水断电模块、可控硅温度检测模块、CPU、整流模块、继电器保护模块、降压模块、过零检测模块和交流输入模块；所述交流输入模块依次经过整流模块、降压模块为所述CPU提供电能；

[0006] 所述显示模块与CPU连接用以显示系统参数；

[0007] 所述CPU与所述移相调功模块、显示模块、温度采集模块、离水断电模块、可控硅温度检测模块、继电器保护模块和过零检测模块均电连接。

[0008] 作为优选的，所述继电器保护电路包括由一个继电器以及驱动所述继电器的电路构成的继电器保护电路，并且由所述CPU控制其导通或者关闭。

[0009] 作为优选的，所述移相调功电路包括双向可控硅以及其驱动所述双向可控硅的电路，并且由CPU在过零检测模块中获取过零点，从而对输出功率进行移相调功。

[0010] 作为优选的，所述过零检测模块包括整流桥以及光耦电路。

[0011] 作为优选的，所述显示模块包括led数码管或者LCD屏以及其驱动所述led数码管或者LCD屏的电路。

[0012] 作为优选的，所述温度采集模块包括温度感应传感器以及其驱动所述温度感应传感器的电路。

[0013] 作为优选的，：所述离水断电模块包括电容感应式检测水位电路以及电容感应式检测水位装置。

[0014] 作为优选的，所述可控硅温度检测模块由温度采集电路组成。

[0015] 作为优选的，所述CPU包括单片机以所述单片机的复位电路。

[0016] 作为优选的，所述CPU运行过程中的通过PID原理进行的控温算法。有益效果在于：1、安全性高：通过多重保护机制，在出现高温或者水温失控时，继电器保护电路会强行关闭输出，可以有效地避免水体出现高温危险；通过软启动设置电路，可以减小加热体启动时电流的冲击，通过光耦的接入，使得控制模块和驱动模块隔离，实现强弱电的分离，使整个系统更加安全。

[0017] 2、控温精度高：通过PID算法以及调功输出，使得水体可以平稳加热，并且一直保持在所设定的目标温度范围内。不容易出现水温大幅度波动等现象，达到高精度控温的效果。

[0018] 3、智能性好：通过离水断电模块，可以保证加热体在意外离开水面时，智能停止加热，保护电路以及加热体本身。

[0019] 4、电路安全性好，通过可控硅温度检测，检测移相调功模块的工作是否正常，从而保护整个系统。附图说明

[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0021] 图1是本发明的电路原理框图；

[0022] 图2是本发明的过零检测模块电路原理图；

[0023] 图3是本发明的继电器保护电路的原理框图；

[0024] 图4是本发明的移相调功电路原理图；

[0025] 图5是本发明的显示模块原理图；

[0026] 图6是本发明的温度采集模块原理图。

[0027] 图7是本发明的离水断电模块原理图。

[0028] 图8是本发明的可控硅温度检测模块原理图。

[0029] 附图标记说明如下：

[0030] 1、移相调功模块；2、显示模块；3、温度采集模块；4、离水断电模块；5、可控硅温度检测模块；6、CPU；7、整流模块；8、继电器保护模块；9、降压模块；10、过零检测模块；11、交流输入模块。

具体实施方式

[0031] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

[0032] 参见图1-图8所示，本发明提供的一种高精度高安全新型水体加热复合控制系统，包括移相调功模块、显示模块、温度采集模块、离水断电模块、可控硅温度检测模块、CPU、整流模块、继电器保护模块、降压模块、过零检测模块和交流输入模块；所述交流输入模块依次经过整流模块、降压模块为所述CPU提供电能；

[0033] 所述显示模块与CPU连接用以显示系统参数；

[0034] 所述CPU与所述移相调功模块、显示模块、温度采集模块、离水断电模块、可控硅温度检测模块、继电器保护模块和过零检测模块均电连接。

[0035] 过零检测模块:通过整流桥对交流电进行整流，然后通过光耦，CPU从而获取到由光耦产生的中断，最终获取到交流电的过零点，交流周期以及电流的频率；

[0036] 继电器保护电路：有CPU直接控制的继电器电路，旨在系统检测到异常时，立刻断开继电器，从而停止水体的加热，避免失控超温；

[0037] 显示模块：由CPU直接驱动或者间接驱动，显示当前水温或者设置的目标温度以及异常编号；

[0038] 温度采集模块：通过温敏电阻以及高精度电阻组成的温度采集电路，CPU通过ADC转换获取到其分压，根据温敏电阻的温度电阻对照表算出温度。

[0039] 离水断电模块：通过计算感应片的电容值，判断感应片对应的物质。当在水中时，感应片电容升高，离开水中时，感应片电容变小。从而检测到加热体是否处于水中。一旦离开水体，CPU触发继电器，立刻停止加热输出。

[0040] 移相调功电路:通过过零检测，CPU获取到交流电的过零点。根据过零点时序，触发可控硅，使得可控硅处于非全波输出，从而实现移相调功效果。

[0041] 可控硅温度检测模块:可控硅附近安置有温度检测，CPU通过温度检测获取到可控硅的温度，在温度出现异常是，CPU可以根据异常情况断开继电器，从而保护整个电路以及水体温度。

[0042] PID逻辑进行的控温算法:通过对目标温度以及当前温度的差值，推算出比例，微分，积分，从而调整输出功率。本系统采取PID位置算法，其公式：

[0043]其中u为输出功率，k为采集时间，其中Kp为比例系数；Ki为积分时间常数；Kd为微分时间常数。由于鱼缸系统本身散热速度偏慢，为了优化控制精度，本系统采取对PID控制过程中的饱和现象进行优化抑制，优化后的算法如下：

[0044]

[0045] 其中，max(e(k),0)函数表示取其最大值，即出现负数时即为0。

[0046] 有益效果在于：1、安全性高：通过多重保护机制，在出现高温或者水温失控时，继电器保护电路会强行关闭输出，可以有效地避免水体出现高温危险；通过软启动设置电路，可以减小加热体启动时电流的冲击，通过光耦的接入，使得控制模块和驱动模块隔离，实现强弱电的分离，使整个系统更加安全。

[0047] 2、控温精度高：通过PID算法以及调功输出，使得水体可以平稳加热，并且一直保持在所设定的目标温度范围内。不容易出现水温大幅度波动等现象，达到高精度控温的效果。

[0048] 3、智能性好：通过离水断电模块，可以保证加热体在意外离开水面时，智能停止加热，保护电路以及加热体本身。

[0049] 4、电路安全性好，通过可控硅温度检测，检测移相调功模块的工作是否正常，从而保护整个系统。

[0050] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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