温控保护电路及加湿器的制作方法

1.本技术涉及电器设备技术领域，特别是涉及一种温控保护电路及加湿器。


背景技术：

2.随着人们生活水平普遍提高，电器设备的使用率逐步提升。其中，类似于加湿器、挂烫机、烧水壶以及电煮锅等电器设备，通过加热器件对容器内液体进行加热。例如现有的加湿器，一般由电源板、水箱、雾化板以及控制芯片等组成，通过对雾化板进行通电后将水箱中的水雾化后释放至空气中以增加湿度。
3.在这些设备的使用过程中，容器内的液体会逐渐减少，为了不出现干烧的情况，现有技术有对剩余液体量进行检测的技术，但效果均不佳。例如，现有加湿器主要是利用干簧管和带磁性的浮子配合检测水箱是否存在缺水，但干簧管在使用过程中极易受震动导致损坏。那么，一旦干簧管失效后导致缺水检测失败，将导致雾化板在无水时发生干烧现象，温度迅速升高而损坏。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述电器设备中液体减少导致干烧过温损坏的问题，提供一种温控保护电路及加湿器。
5.一种温控保护电路，包括：温度检测电路、电压比较电路以及自锁保护电路，所述温度检测电路连接所述电压比较电路，所述电压比较电路连接所述自锁保护电路，所述自锁保护电路串接在电器设备的加热元件的控制回路中；
6.所述温度检测电路检测所述加热元件的温度；
7.所述电压比较电路在所述温度超过预设的过温保护阈值时，输出关断信号至所述自锁保护电路，所述自锁保护电路断开，以使所述加热元件的控制回路断开；所述电压比较电路还在所述温度低预设的于安全温度阈值时，输出导通信号至所述自锁保护电路，所述自锁保护电路导通，以使所述加热元件的控制回路导通；其中，所述过温保护阈值大于所述安全温度阈值。
8.在其中一个实施例中，所述温度检测电路包括热敏电阻以及第一电阻，所述热敏电阻与所述第一电阻串联后，一端连接外部电源，另一端接地，公共端连接所述电压比较电路。
9.在其中一个实施例中，所述电压比较电路包括第二电阻、第三电阻以及第一运放芯片，所述第二电阻与所述第三电阻串联后，所述第二电阻的另一端连接外部电源，所述第三电阻的另一端连接所述第一运放芯片的第三端，所述第二电阻与所述第三电阻的公共端连接所述第一运放芯片的第一端，所述第一运放芯片的第二端连接所述热敏电阻与所述第一电阻的公共端，所述第一运放芯片的第三端连接所述自锁保护电路。
10.在其中一个实施例中，所述第一运放芯片为lm358运放芯片。
11.在其中一个实施例中，所述自锁保护电路包括第四电阻、第五电阻以及开关管，所
述第四电阻与所述第五电阻串联后，所述第四电阻的另一端连接所述第一运放芯片的第三端，所述第五电阻的另一端接地，所述第四电阻与所述第五电阻的公共端连接所述开关管的控制端，所述开关管的第一端与第二端串接在所述加热元件的控制回路中。
12.在其中一个实施例中，所述开关管为场效应管。
13.在其中一个实施例中，上述温控保护电路还包括电压跟随电路，所述电压跟随电路连接所述电压比较电路。
14.在其中一个实施例中，所述电压跟随电路包括第六电阻、第七电阻以及第二运放芯片，所述第六电阻与所述第七电阻串联后，所述第六电阻的另一端连接外部电源，所述第七电阻的另一端接地，所述第六电阻与所述第七电阻的公共端连接所述第二运放芯片的第一端，所述第二运放芯片的第二端连接所述第二运放芯片的第三端，所述第二运放芯片的第三端连接所述电压比较电路。
15.在其中一个实施例中，所述第二运放芯片为lm358运放芯片。
16.在其中一个实施例中，提供一种加湿器，所述加湿器包括控制器、雾化板以及上述的温控保护电路，所述温控保护电路串接在所述控制器与所述雾化板的控制回路中，所述温控保护电路还检测所述雾化板的温度。
17.上述温控保护电路及加湿器，通过温度检测电路检测电器设备的加热元件的温度并输出至电压比较电路，电压比较电路根据温度与预设温度阈值的比较输出关断信号或导通信号至自锁保护电路，以此实现加热元件的控制回路的通断，利用硬件电路来解决电器设备干烧情况下温度过高问题，避免使用软件控制时导致的误差，提高了保护电路的可靠性。
附图说明
18.图1为一实施例中温控保护电路的电路图。
具体实施方式
19.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
21.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
22.可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
23.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特
征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
24.针对于加湿器、挂烫机、烧水壶以及电煮锅等对液体进行加热的电器设备中，可能出现的液体减少导致干烧过温损坏的问题。在一个实施例中，如图1所示提供一种温控保护电路，包括温度检测电路110、电压比较电路120以及自锁保护电路130，温度检测电路110连接电压比较电路120，电压比较电路120连接自锁保护电路130，自锁保护电路130串接在电器设备的加热元件的控制回路中；温度检测电路110检测加热元件的温度；电压比较电路120在温度超过预设的过温保护阈值时，输出关断信号至自锁保护电路130，自锁保护电路130断开，以使加热元件的控制回路断开；电压比较电路120还在温度低于预设的安全温度阈值时，输出导通信号至自锁保护电路130，自锁保护电路130导通，以使加热元件的控制回路导通；其中，过温保护阈值大于安全温度阈值。
25.具体地，温度检测电路110检测加热元件的温度，电压比较电路120通过检测温度检测电路110检测到的温度对应的电压值，比预设的温度阈值对应地参考电压比较判断并输出控制信号至自锁保护电路130。其中，预设的温度阈值包括过温保护阈值与安全保护阈值，对应地，控制信号包括关断信号与导通信号。
26.进一步地，电压比较电路120具体为具有双门限值的反相输入迟滞比较器，输入单方向变化时，输出只跳变一次，当输入由大变小时，对应小的参考门限电压；输入由小变大时，对应大的参考门限电压，在两个参考门限电压之间，输出保持原来的输出。例如，过温保护阈值大于安全温度阈值，假设过温保护阈值对应地的参考电压为小的参考门限电压，安全温度阈值对应的参考电压为大的参考门限电压。可以理解，当温度从比安全温度阈值低的值升高至超过安全温度阈值时，电压比较电路120将保持当前的输出导通信号不变化，只有在温度大于过温保护阈值时，电压比较电路120跳变为输出关断信号至自锁保护电路130，自锁保护电路130断开，以使加热元件的控制回路断开。那么进一步地，此时当温度从比过温保护阈值大的值降低至低于过温保护阈值时，电压比较电路120将保持当前的输出关断信号不变化，只有在温度低于安全温度阈值时，电压比较电路120跳变为输出导通信号至自锁保护电路130，自锁保护电路130导通，以使加热元件的控制回路导通。
27.上述温控保护电路，通过温度检测电路检测电器设备的加热元件的温度并输出至电压比较电路，电压比较电路根据温度与预设温度阈值的比较输出关断信号或导通信号至自锁保护电路，以此实现加热元件的控制回路的通断，利用硬件电路来解决电器设备干烧情况下温度过高问题，避免使用软件控制时导致的误差，提高了保护电路的可靠性。
28.在一个实施例中，如图1所示，温度检测电路110包括热敏电阻以及第一电阻，热敏电阻与第一电阻串联后，一端连接外部电源，另一端接地，公共端连接电压比较电路120。
29.其中，热敏电阻设置于靠近电器设备的加热元件并检测其温度。具体地，热敏电阻为电阻值随着温度的变化而改变的元器件，可包括正温度系数热敏电阻(ptc thermistor，positive temperature coefficient thermistor)和负温度系数热敏电阻(ntc thermistor，negative temperature coefficient thermistor)。在本实施例中，热敏电阻为负温度系数热敏电阻ntc电阻r18，可以理解，ntc电阻r18的电阻值随温度的升高而减小。例如，以参数为100kω
±
1％的ntc电阻为例，在检测温度为85度时，ntc电阻r18的阻值为9kω；检测温度降低至70度时，ntc电阻r18的阻值升高至18kω。
30.具体地，第一电阻为电阻r12，ntc电阻r18与电阻r12串联后，一端连接外部电源，另一端接地。其中，可以是ntc电阻r18与电阻r12串联后，ntc电阻r18的另一端连接外部电源，电阻r12的另一端接地；也可以是电阻r12的另一端连接外部电源，ntc电阻r18的另一端接地，不作此限定。ntc电阻r18通过与电阻r12分压后从公共端连接至电压比较电路120，来控制输入电压比较电路120的电压值。当ntc电阻r18检测的温度升高时，ntc电阻r18的阻值降低，通过公共端输入至电压比较电路120的电压值降低；当ntc电阻r18检测的温度降低时，ntc电阻r18的阻值升高，通过公共端输入至电压比较电路120的电压值升高。
31.在一个实施例中，如图1所示，电压比较电路120包括第二电阻、第三电阻以及第一运放芯片，第二电阻与第三电阻串联后，第二电阻的另一端连接外部电源，第三电阻的另一端连接第一运放芯片的第三端，第二电阻与第三电阻的公共端连接第一运放芯片的第一端，第一运放芯片的第二端连接热敏电阻与第一电阻的公共端，第一运放芯片的第三端连接自锁保护电路。
32.具体地，温度检测电路110与电压比较电路120构成迟滞比较器，根据ntc电阻r18检测到的温度对第一运放芯片的第三端输出电平进行控制，同时将第三端的电压反馈引入至第一运放芯片的第一端组成了具有双门限值的反相输入迟滞比较器。即第一运放芯片的第二端输入单方向变化时，第一运放芯片的第三端的输出只跳变一次。当输入由大变小时，对应小的门限电压；输入由小变大时，对应大的门限电压，在两个门限电压之间，输出保持原来的输出。
33.其中，第二电阻为电阻r9，第三电阻为电阻r14。电阻r9与电阻r14串联后，电阻r9的另一端连接外部电源获取第一运放芯片的第一端的参考电压，电阻r14的另一端连接第一运放芯片的第三端，电阻r9与电阻r14的公共端连接第一运放芯片的第一端，第一运放芯片的第二端连接ntc电阻r18与电阻r12的公共端。
34.进一步地，第一运放芯片的第一端的电压输入由电阻r9与电阻r14分压决定，第一运放芯片的第二端的电压输入由ntc电阻r18与电阻r12分压决定。在第一运放芯片的第一端的电压大于第一运放芯片的第二端的电压时，第一运放芯片的第三端输出为高电平；在第一运放芯片的第一端的电压小于第一运放芯片的第二端的电压时，第一运放芯片的第三端输出为低电平。
35.其中，第一运放芯片为实现两输入端电压比较后输出不同电平状态的运算放大器，同向输入端为第一运放芯片的第一端，反向输入端为第一运放芯片的第二端，输出端为第一运放芯片的第三端。其选型并不固定，可以是lm358、lm2904以及tl062等运放芯片。在一个实施例中，第一运放芯片为lm358运放芯片。
36.在一个实施例中，如图1所示，自锁保护电路130包括第四电阻、第五电阻以及开关管u4，第四电阻与第五电阻串联后，第四电阻的另一端连接第一运放芯片的第三端，第五电阻的另一端接地，第四电阻与第五电阻的公共端连接开关管u4的控制端，开关管的第一端与第二端串接在电器设备的控制回路中。
37.其中，开关管u4为可根据其控制端的输入电平不同切换导通状态的开关元件，可以是三极管，也可以是场效应管，还可以是其他可自动控制的开关元件。在一个实施例中，开关管u4为场效应管。具体地，开关管u4采用n沟道型mos管，栅极作为控制端，漏极作为第一端，源极作为第二端。mos管的栅极的高电平电压值与其漏极的最大电压值的差值，应大
于mos管的开启电压值，栅极高电平电压值与其漏极的最小电压值的差值，应满足mos管极限工作的vgs值范围。
38.具体地，第四电阻为电阻r7，第五电阻为电阻r8。电阻r7与电阻r8串联后，电阻r7的另一端连接第一运放芯片的第三端，电阻r8的另一端接地，电阻r7与电阻r8的公共端连接开关管u4的控制端，开关管u4的第一端与第二端串接在加热元件的控制回路中。其中，开关管u4根据第一运放芯片的第三端的电平状态切换导通状态。在第一运放芯片的第三端输入至开关管u4的控制端的是低电平时，开关管u4的第一端与第二端断开，加热元件的控制回路断开；在第一运放芯片的第三端输入至开关管u4的控制端的是高电平时，开关管u4的第一端与第二端导通，加热元件的控制回路导通。
39.进一步地，第一运放芯片的第三端的电压通过电阻r7与电阻r8分压后输入，以降低开关管u4的控制端的输入电压值，起到保护开关管的目的。
40.在一个实施例中，如图1所示，还包括电压跟随电路140，电压跟随电路140连接电压比较电路110。具体地，电压跟随电路140将外部电源通过一个电压跟随器输入至电压比较电路110中，可以保证电压比较电路110的输入的参考电压的稳定性。
41.在一个实施例中，如图1所示，电压跟随电路140包括第六电阻、第七电阻以及第二运放芯片，第六电阻与第七电阻串联后，第六电阻的另一端连接外部电源，第七电阻的另一端接地，第六电阻与第七电阻的公共端连接第二运放芯片的第一端，第二运放芯片的第二端连接第二运放芯片的第三端，第二运放芯片的第三端连接电压比较电路。
42.具体地，第六电阻为电阻r5，第七电阻为电阻r6，电阻r5与电阻r6串联后，电阻r5的另一端连接外部电源，电阻r6的另一端接地，电阻r5与电阻r6的公共端连接第二运放芯片的第一端。其中，选用的电阻r5与电阻r6的阻值均为10k，用于将外部电源的电压降压后输入至第二运放芯片的第一端。
43.进一步地，第二运放芯片为运算放大器，运算放大器的同向输入端为第二运放芯片的第一端，运算放大器的反向输入端为第二运放芯片的第二端，运算放大器的输出端为第二运放芯片的第三端。其中，将运算放大器的同向输入端接入电阻r5与电阻r6分压后的输入，反向输入端与输出端相连，构成电压跟随器将外部电源输入至电压比较电路110中，可以保证电压比较电路110的输入电压的稳定性。具体选型并不固定。在一个实施例中，第二运放芯片为lm358运放芯片。
44.在一个实施例中，如图1所示，第一运放芯片与第二运放芯片共用一块lm358运放芯片ic1。具体地，lm358运放芯片为双运算放大器，内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，第一运放芯片为lm358运放芯片中的运算放大器ic1-b，第二运放芯片为lm358运放芯片中的运算放大器ic1-a。其中，lm358运放芯片ic1的引脚1作为第二运放芯片的第三端，lm358运放芯片ic1的引脚2作为第二运放芯片的第二端，lm358运放芯片ic1的引脚3作为第二运放芯片的第一端，lm358运放芯片ic1的引脚5作为第一运放芯片的第一端，lm358运放芯片ic1的引脚6作为第一运放芯片的第二端，lm358运放芯片ic1的引脚7作为第一运放芯片的第三端。此外，lm358运放芯片ic1的引脚4为vee端，引脚8为vcc端，分别接地与连接外部电源获取供电以保证lm358运放芯片ic1的正常工作。
45.在一个实施例中，上述外部电源为采用的24v单电源供电。
46.在一个实施例中，如图1所示，温控保护电路包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、
电阻r9、电阻r12、电阻r14、ntc电阻r18、lm358运放芯片ic1以及开关管u4。
47.具体地，需要满足ntc电阻r18检测温度超过设定的过温保护阈值时，即lm358运放芯片ic1的引脚6的电压小于小门限电压，lm358运放芯片ic1的引脚7跳变为输出为低电平，控制开关管u4截止。然后，当ntc电阻r18检测温度从超过设定的过温保护阈值的某温度往下降时，降至低于安全温度阈值时，lm358运放芯片ic1的引脚6的电压大于大门限电压，lm358运放芯片ic1的引脚7跳变为输出为高电平，控制开关管u4导通。其中，假设ntc电阻r18采用100kω
±
1％，过温保护阈值t1设置为85度，r18＝9kω，安全温度阈值t2设置为70度，r18＝18kω。对应地，lm358运放芯片ic1引脚7的输出电压作为u0，lm358运放芯片ic1引脚1的输出电压作为u1，可根据以下关系式设定电路中各器件参数以满足上述条件，在u0＝24v时，有如下关系：
[0048][0049]
在u0＝0v时，有如下关系：
[0050][0051]
其中，在各器件参数确定之后，只有ntc电阻r18的阻值会随着检测的温度而变化，因此，当ntc电阻r18检测的温度升高时，ntc电阻r18的阻值降低，输入至lm358运放芯片ic1的引脚6的电压值降低，当ntc电阻r18检测的温度降低时，ntc电阻r18的阻值升高，输入至lm358运放芯片ic1的引脚6的电压值升高。
[0052]
在一个实施例中，提供一种加湿器，加湿器包括控制器、雾化板以及上述的温控保护电路，温控保护电路串接在控制器与雾化板的控制回路中，温控保护电路还检测雾化板的温度。
[0053]
其中，加湿器的控制器对雾化板输出控制信号，进行通电后将加湿器的水箱中的水雾化后释放至空气中以增加湿度。
[0054]
具体地，温控保护电路的开关管u4的第一端与第二端连接在控制器与雾化板的控制回路中，开关管u4的第一端连接控制器输出控制信号的pwm_a端子，开关管u4的第二端连接雾化板接收控制信号的pwm_b端子。当温控保护电路的ntc电阻值随温度变化而改变，第一运放芯片的第二端检测的电压值改变。当温度上升达到过温保护阈值时，开关管u4截止，切断由控制器到雾化板的工作信号，雾化板停止工作；当温度再次降低到安全温度阈值时，第一运放芯片的输出信号翻转至高电平，开关管u4导通，由控制器输入到雾化板的工作信号导通，雾化板重新工作。
[0055]
上述加湿器，温控保护电路在雾化板的温度升高至过温保护阈值时，自动切断雾化板的控制信号回路，利用硬件电路来解决雾化板在无水干烧情况下温度过高问题，避免使用软件控制时导致的误差，提高了保护电路的可靠性。
[0056]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0057]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。