一种携带安全可控恒温加热底座的制作方法

本发明涉及一种饮水器具，尤其涉及一种携带安全可控恒温加热底座。

背景技术：

随着生活水平提升，人们总希望能随时能喝到适宜温度的水。特别是老人、病人、婴幼儿，其对水温更为敏感，喝水时经常需要。通常饮用的温水来自于开水的自然冷却，温度不可控。隔热水杯使水温度冷却变得缓慢但无法满足对恒定适宜水温的需求，其在水温变凉之后无法智能调节水温。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种携带安全可控恒温加热底座，其结构简单，能随时供应设定温度水的恒温底座来加热水，可用于多种材质的水杯，方便实用，适合家庭推广应用。

为实现上述目的，本发明提供的携带安全可控恒温加热底座，其包括：电源，用于供电；加热底座主体，其为木质的圆盘结构，内部中空设置有电路结构，上表面设置有扁平的开口结构，开口结构的边缘设置有卡口；加热面，其嵌入所述加热底座主体上部扁平的开口，卡接在所述卡口内，固定在所述加热底座主体的上表面，封闭所述加热底座主体及其内部的电路结构；固定爪，包括有多个，其沿周向排列在所述加热面的上表面，用于固定并支撑水杯；贴合所述固定爪的上端面，还设置有温度传感器s1和压力传感器，所述温度传感器用于采集所述水杯的温度信号，所述压力传感器用于采集水杯对所述固定爪所施加的压力信号；显示模块，设置在所述加热底座主体的表面，用于显示所述水杯的温度；按钮，设置在所述显示模块的侧边，用于控制所述电路结构对所述水杯加热；其中，所述电路结构包括：加热丝，其盘绕在所述加热面的下方，终于加热水杯；主控单元，其连接所述温度传感器s1、压力传感器和按钮，在按钮闭合的状态下，接收所述温度传感器s1所采集的水杯的温度信号和压力传感器所受的压力信号，在所述压力信号超过阈值且温度信号低于阈值时，输出控制信号；所述主控单元还连接所述显示模块，用于根据所述温度传感器s1所采集的水杯的温度信号驱动所述显示模块显示对应的温度；驱动单元，其连接所述主控单元，用于接收所述主控单元所输出的控制信号，根据该控制信号相应的输出驱动信号；开关元件，连接在所述驱动单元的输出端与所述加热丝之间，用于根据所述驱动单元所输出的驱动信号相应的控制所述加热丝加热水杯，或断开所述加热丝使其停止加热。

可选的，上述携带安全可控恒温加热底座，其中，所述加热丝由电感与电容并联构成，所述加热丝的一端通过接地电容c1接地，所述加热丝的另一端连接两个所述开关元件，两个所述开关元件串联后接地，两个所述开关元件的控制端均连接所述驱动单元。

可选的，上述携带安全可控恒温加热底座，其中，两个所述开关元件中的一个为可控硅，所述可控硅的负极接地，所述可控硅的正极串联两个所述开关元件中的另一个，所述可控硅的控制极连接所述驱动单元的一个输出端；两个所述开关元件中的另一个串联在所述可控硅的正极与所述加热丝之间，其控制端连接所述驱动单元的另一个输出端。

可选的，上述携带安全可控恒温加热底座，其中，所述另一个所述开关元件为设置在跟随状态下的三极管。

可选的，上述携带安全可控恒温加热底座，其中，所述接地电容c1还并联有第一电阻r1和温度传感器s1；所述温度传感器s1的一端接地，所述温度传感器s1的另一端连接所述主控单元的输入端；所述第一电阻r1与所述加热丝的公共端还连接有滤波电感l1，通过所述滤波电感l1连接至所述电源的正极。

可选的，上述携带安全可控恒温加热底座，其中，所述主控单元被设置用于执行以下步骤：第一步，接收所述按钮的电信号，在按钮闭合的状态下，接收所述温度传感器s1所采集的水杯的温度信号和压力传感器所受的压力信号，在所述压力信号超过阈值时跳转至第二步，否则每间隔设定周期判断所述压力信号是否超过阈值；第二步，获取所述温度传感器s1所采集的水杯的温度信号，计算所述温度信号与预设的温度阈值之间的比例关系k；根据所述温度传感器s1所采集的水杯的温度信号驱动所述显示模块显示对应的温度；第三步，在k<1时按照1-k的占空比输出三角波控制信号至所述驱动单元，控制所述驱动单元放大所述三角波控制信号并保持放大后的信号不超过所述开关元件所能够承受的电压范围，控制所述驱动单元输出放大后的所述信号，相应的驱动所述开关元件控制所述加热丝根据所述开关元件的通断状态以短暂的时间间隙间断地加热水杯；在k≥1时保持所述加热丝断开使其停止加热。

可选的，上述携带安全可控恒温加热底座，其中，所述驱动单元输出至两个所述开关元件的驱动信号之间设置有时间差，所述时间差正比于温度信号与预设的温度阈值之间的比例关系k。

本发明和现有方案相比具有如下技术效果:

1.其能够自动根据水杯是否被设置在加热底座上，以及水杯的温度，自动控制加热丝进行加热实现恒温的效果。本发明针对于老年人和青年人群设计，该加热底座方便携带，能够安全可靠的实现恒温加热。

2.尤其，本发明中利用两个开关元件，根据温度信号与预设的温度阈值之间的比例关系k调节驱动该开关元件的占空比，根据两个开关元件所能够承受的电压调节驱动该开关元件的三角波控制信号的电压范围。由此，本发明能够相应的驱动所述开关元件控制所述加热丝根据所述开关元件的通断状态以短暂的时间间隙间断地加热水杯，避免元件过热，或失效，同时又能保证可靠的加热效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明的携带安全可控恒温加热底座的整体结构示意图；

图2为根据本发明的携带安全可控恒温加热底座的俯视图；

图3为根据本发明的携带安全可控恒温加热底座的剖面图；

图4为根据本发明的携带安全可控恒温加热底座中电路结构的示意图；

图5是根据本发明的携带安全可控恒温加热底座中三角波控制信号的示意图。

附图中，1表示加热底座主体；11表示电路结构；2表示加热面；3表示固定爪；4表示显示模块；5表示按钮；6表示加热丝。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1以及图2为根据本发明的携带安全可控恒温加热底座，其包括：

电源，用于供电；其可选择为usb电源；

加热底座主体1，其为木质的圆盘结构，内部中空设置有电路结构，上表面设置有扁平的开口结构，开口结构的边缘设置有卡口；其外部的木制可选择为橡木材质所做，触摸表面有着良好的质感，质地坚硬，结构牢固；

加热面2，其嵌入所述加热底座主体1上部扁平的开口，卡接在所述卡口内，固定在所述加热底座主体1的上表面，封闭所述加热底座主体1及其内部的电路结构11；其由硼硅酸盐玻璃材质所构成的。耐高温性能优越，可以较好地导热，可以使其更安全使用；

固定爪3，包括有多个，其沿周向排列在所述加热面2的上表面，用于固定并支撑水杯；贴合所述固定爪3的上端面，还设置有温度传感器s1和压力传感器，所述温度传感器用于采集所述水杯的温度信号，所述压力传感器用于采集水杯对所述固定爪所施加的压力信号，其通过贯穿固定爪3内部的孔隙连接至加热底座主体1内的电路结构11中为其提供相应的采样电信号；其同样可选择为硼硅酸盐玻璃材质，以具备耐高温性能优越，可以较好地导热，可以使其更安全使用；

显示模块4，设置在所述加热底座主体1的表面，用于显示所述水杯的温度；可选择为led显示屏，包含显示装置，金属结构框架、显示单元、双绞线传输电缆和主控制仪。来达到显示温度的数据，可使人们更直观看到加热的温度；

按钮5，设置在所述显示模块4的侧边，用于控制所述电路结构对所述水杯加热；其中，所述电路结构包括：

加热丝6，其盘绕在所述加热面2的下方，终于加热水杯；

主控单元，其连接所述温度传感器s1、压力传感器和按钮5，在按钮5闭合的状态下，接收所述温度传感器s1所采集的水杯的温度信号和压力传感器所受的压力信号，在所述压力信号超过阈值且温度信号低于阈值时，输出控制信号；所述主控单元还连接所述显示模块4，用于根据所述温度传感器s1所采集的水杯的温度信号驱动所述显示模块4显示对应的温度；

驱动单元，其连接所述主控单元，用于接收所述主控单元所输出的控制信号，根据该控制信号相应的输出驱动信号；

开关元件，连接在所述驱动单元的输出端与所述加热丝6之间，用于根据所述驱动单元所输出的驱动信号相应的控制所述加热丝6加热水杯，或断开所述加热丝6使其停止加热。

其中，所述的按钮5采用旋转调控温度，旋转调节电阻的大小，来达到改变预设的温度阈值实现可调控温的目的，并将温度阈值显示在显示屏上；另外的方式下，其还可以采用双重按压的触点按钮，当按压第一次的时候，电源接通，当按压第二次的时候，电源断电。

上述结构中，耐高温钢化玻璃上表面所设置的三个凸起的固定爪，可用来防止水杯跌落或放置平稳，其耐高温，能够防止摆放使用时的摩擦移位。在其他发方式下，其表面还可进一步设有连接感应人体微弱电流的金属丝，当感应到人体微弱电流时，触发断中断信号启动断电机制，即，使得主控单元响应该中断信号停止驱动单元，停止加热，保护用户安全。

参考图3，所述加热底座主体1和加热面2可设置其厚度均为0.4mm-0.5mm，既能保证应有的刚性，又节省成本。加热面2上还可进一步设置金属丝网纱作为感应人体微弱电流的装置，为所述主控单元提供因人体接触而触发的中断信号，使得主控单元响应该中断信号停止驱动单元，停止加热，保护用户安全。加热面2下方，在加热底座主体1内由上至下设置加热丝6和电路结构11，实现加热和对加热过程的控制。

其中，参考图3中部所示的加热丝6，其为铸铝材质发热，可用于多种材质的杯子用于发热，热效应好，能较好地导热，节省加热的时间。参考图4所示的电路原理图，其能够等效为电感l2与电容c2并联构成。所述加热丝6的一端通过接地电容c1接地，所述加热丝6的另一端连接两个所述开关元件，两个所述开关元件串联后接地，两个所述开关元件的控制端均连接所述驱动单元。

在一种实现方式下，所述的按钮5采用触点按钮，可由按钮帽、复位弹簧、固定触点、可动触点、外壳盒和支柱连杆等组成。

参考图4所示，所述电路结构11中，两个所述开关元件中的一个为可控硅k1，所述可控硅的负极接地，所述可控硅的正极串联两个所述开关元件中的另一个，所述可控硅的控制极连接所述驱动单元的一个输出端；

两个所述开关元件中的另一个可选择为设置在跟随状态下的三极管k2，其串联在所述可控硅的正极与所述加热丝6之间，其控制端连接所述驱动单元的另一个输出端。

所述接地电容c1还并联有第一电阻r1和温度传感器s1；所述温度传感器s1的一端接地，所述温度传感器s1的另一端连接所述主控单元的输入端；所述第一电阻r1与所述加热丝6的公共端还连接有滤波电感l1，通过所述滤波电感l1连接至所述电源的正极。

由此，所述主控单元按照如下的步骤实现对加热过程的控制：

当usb接通电源后，没有直接通电，此时设备处于待机状态。当外部的水杯或者要加热的液体放在上面时，使用者施压使按钮5第一次按压，接通；如若不使用使进行第二次按钮5按压，产品回归待机状态。通电后将电源模块转换5v电压为内核芯片供电，在外壳1上设有旋转按钮5，电流通过时，旋转按钮5通过旋转可改变其中电阻，而达到加温的度数；显示屏4与旋转按钮5通过主控单元的芯片连接，使温度显示在显示屏4上；耐高温绝缘玻璃2上设有三个分别相隔120°的耐高温绝缘玻璃爪子3，防止要加热的液体脱落；耐高温绝缘玻璃2表面还设有导电性能微弱的金属环丝网，当人体意外接触金属丝网时，触发电路结构11内的主控单元触发中断信号启动断电机制，使按钮5的状态恢复到待机无电状态，达到断电。

当外部的水杯或者要加热的液体放在上面时，使用者施压使按钮5第一次按压，接通所述携带安全可控恒温加热底座使其正常工作过程的中，所述主控单元按照如下的步骤进行加热控制：

第一步，接收所述温度传感器s1所采集的水杯的温度信号和压力传感器所受的压力信号，在所述压力信号超过阈值时跳转至第二步，否则保持在第一步，每间隔设定周期判断所述压力信号是否超过阈值；

第二步，获取所述温度传感器s1所采集的水杯的温度信号，计算所述温度信号与预设的温度阈值之间的比例关系k；根据所述温度传感器s1所采集的水杯的温度信号驱动所述显示模块4显示对应的温度；

第三步，在k<1时按照1-k的占空比输出图5所示的三角波控制信号至所述驱动单元，控制所述驱动单元放大所述三角波控制信号并保持放大后的信号不超过所述开关元件所能够承受的电压范围，控制所述驱动单元输出放大后的所述信号，相应的驱动所述开关元件控制所述加热丝6根据所述开关元件的通断状态以短暂的时间间隙间断地加热水杯；

在k≥1时保持所述加热丝6断开使其停止加热。

其中，参考图5所示，所述三角波控制信号的占空比t/t=1-k，其电压幅值a不超过开关元件所能够承受的电压范围。

在较为优选的方式下，所述驱动单元输出至两个所述开关元件的驱动信号之间设置有时间差δ，所述时间差δ正比于温度信号与预设的温度阈值之间的比例关系k，驱动所述加热丝6仅在两路信号均达到开关元件的导通电压时进行加热，进一步通过这种简单的调控保证电路不过载，又能够根据温度信号与预设的温度阈值之间的比例关系k在温差较大时以更高的占空比控制加热丝6在较长的时间间隙加热，在温差较小时以更高的占空比控制加热丝6在较短的时间间隙加热。该时间间隙为两路信号均达到开关元件的导通电压的时间范围。

本发明所提供的携带安全可控恒温加热底座，具有较好的耐热性能，能适用于多种材质的杯具来加热，实用性强。可以精准的看到温度。本产品发明携带安全可控恒温加热底座不仅外观精巧，而且控温精准，功能实用，节约电量，实用寿命长，具有很强的实用性，上手能力强，噪音小，非常适合家庭推广应用。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。