一种多温区可控梯度加温的方法技术

本发明专利技术涉及一种多温区可控梯度加温的方法，包括以下步骤：（1）MCU产生脉宽调制波形PWM，启动加热；（2）MCU获取加热启动信号及温度档位信号，并细分PWM调节档位；（3）MCU测量加热器件的实时温度，并根据加热器件的实时温度所在的温度区间模式与MCU测量的上一次温度值，调整输出的PWM的占空比；直至达到温度档位的设定温度，则保持该温度；（4）判断预设的整体加热时间是否到达，若到达则结束加热；若未到达，则判断预设检测温度时间的是否到达，若到达，则检测当前的实时温度并更新当前的实时温度，再根据更新的当前的实时温度，循环步骤（3）；若未到达，则等待预设检测温度时间到达，再检测当前的实时温度。

【技术实现步骤摘要】
一种多温区可控梯度加温的方法
本专利技术涉及热交换
，尤其涉及一种多温区可控梯度加温的方法。
技术介绍
现有的各种加热器件在加热过程中在开始时接触皮肤部位会在一定时间内升至其设定的温度值，且由于现有设备基本上采用高导热效率的基材，在设备使用初期由于温度低于正常体温会带来冰凉刺感，在设备加热温度超过人体皮肤温度后，由于升温速度过快导致人体有灼热感无法忍受，尤其对儿童的肌肤体感来说，这种现象尤其明显；且一般的加热器件与人体皮肤接触的材质为不锈钢，在接触皮肤初期会明显感受到金属低温。人体皮肤耐受温度一般在50~60℃，儿童的耐受温度更低，若直接将加热器件升至50℃或高于50℃后作用于人体皮肤，成人会感觉到过热，而儿童则可能会产生灼伤，严重时会产生水泡，甚至皮肤局部坏死。中国专利文献（申请号：201320854617.0）公开了一种多温区可控梯度加温保健电热服装，包括服装；在服装内设置有加热器件夹层和移动电源；所述加热器件夹层内设置有加热器件；所述的加热器件和移动电源之间通过带插头电源导线相互电连接。但该技术方案并没有公开是如何实现多温区可控梯度加温的。因此，有必要开发一种能够减少加热方法中的带来的不适应感，精准地控制温度上升的过程的加热方法，进一步提高了用户使用体验。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种能够减少加热方法中的带来的不适应感，精准地控制温度上升的过程的加热方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：该多温区可控梯度加温的方法，包括以下步骤：（1）主控芯片MCU产生脉宽调制波形PWM，启动加热；（2）所述主控芯片MCU获取加热启动信号及温度档位信号，并细分脉宽调制波形PWM调节档位；（3）所述主控芯片MCU测量加热器件的实时温度，并根据加热器件的实时温度所在的温度区间模式与所述主控芯片MCU测量的上一次温度值，调整输出的脉宽调制波形PWM的占空比；直至达到温度档位的设定温度，则保持该温度；（4）判断预设的整体加热时间是否到达，若到达则结束加热；若未到达，则判断预设检测温度时间的是否到达，若到达，则检测当前的实时温度并更新当前的实时温度，再根据更新的当前的实时温度，循环步骤（3）；若未到达，则等待预设检测温度时间到达，再检测当前的实时温度。采用上述技方案，通过主控芯片MCU中编写相应的程序控制脉宽调制波形PWM与信号的输入和输出，通过主控芯片MCU对采集的信息进行比较并计算数据差同时将新的数据传输给主控芯片，从而实现对加热器件的温度进行调节，实现减少加热方中带来的不适应感，精准地控制温度上升的过程；当到达预设的整体加热时间，哪怕温度没有到达档位预设的温度也只能结束加热，这样可以控制加热时间，防止低温烫伤；当加热器件作用于人体皮肤，若直接将加热器件升至50℃或高于50℃后作用于人体皮肤，成人会感觉到过热，而儿童则可能会产生灼伤，严重时会产生水泡，甚至皮肤局部坏死；因此采用阶梯式逐渐升温，然后再保持，通过控制脉宽调制波形PWM调节可以将温升过程控制在1℃的差别内；从而使加热器件刚接触皮肤时不会有灼热感，给皮肤一个缓慢的适应过程，符合温度从肤向下皮下组织传导的规律，也符合人体从皮肤到体内吸收热量的逐步平衡的规律。本专利技术进一步改进在于，所述步骤（3）具体包括以下步骤：S31所述主控芯片MCU获取电池电压，并修正加热功率系数；S32获取当前实时温度与温升调整所需的参数；S33根据S32中获取的实时温度和温升调整所需的参数，调整脉宽调制波形PWM的占空比，然后判断此时的温度；S34若此时的温度大于预热温度，则判断此时的温度是否大于温度档位的设定温度；若此时的温度大于等于温度档位的设定温度，则通过保温段PID运算再设置占空比，并保持此时的温度；S35若步骤S34中此时的温度大于预热温度且小于温度档位设定的温度时，则运行恒温升段PID运算，再设置占空比，直至此时的温度大于温度档位设定的温度；S36若步骤S34中此时的温度小于预热温度，则通过快速升温端设置占空比，且循环步骤S32至步骤S35直至此时的温度大于温度档位设定的温度。通过至少一个温度传感器不断的反馈温度，再通过主控芯片MCU不断的调节温度加热模式从而不断地调节加热器件的温度，使温度保持在1℃内的偏差中。本专利技术进一步改进在于，所述步骤（3）还包括调整输出的脉宽调制波形PWM的占空比后存储当前的数据至主控芯片MCU。本专利技术进一步改进在于，所述步骤（3）中的所述温度区间模式包括模式1、模式2和模式3，所述模式1为满功率加热，所述模式2为恒定温升速率加热，所述模式3为保持档位温度恒定。其中满功率的功率值范围在1.2~1.5W。作为本专利技术的优选技术方案，所述预热温度为37℃，所述档位温度为45~49℃。作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤S32中的温升调整所需要的参数包括温度偏差、温升速度、温升速度偏差、温升速度变化率和上一次温度值；所述温度偏差的计算公式为：es(k)=Tempset-Temp(n）；其中es(k)为当前采集的温度值与设置值偏差；Tempset为设置的保温值，此处等于49℃；Temp(n)为当前采集的温度值；所述温升速度的计算公式为：v(k)=Temp(n)-Temp(n-1)；其中v(k)为当前温度变化的速率；Temp(n)为当前采集的温度值；Temp(n-1)：为上一次采集的温度值；所述温升速度偏差的计算公式为：e(k)=r-v(k)；其中e(k)为当前温度变化的速率；r为恒速率温升的设定值，为常数；v(k)为当前温度变化的速率；所述温升速度变化率的计算公式为：ec(k)=e(k)-e(k-1)；其中ec(k)为当前温度速率的变化率；e(k)：为当前温度变化的速率；e(k-1)为上一次温度速率的变化率。作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤S34中的所述保温段PID运算的公式为：ΔKp1=P1*es(k)（1）；Δki1=I1*v(k)（2）；ΔKd1=D1*(v(k)-v(k-1))（3）；Duty(n)=Duty(n-1)+ΔKp1+ΔKi1+ΔKd1；其中P1、I1、D1为修正后的常量；Duty(n)为当前需要设置的占空比；Duty(n-1)为上一次设置的占空比；es(k)为当前采集的温度值与设置值偏差；v(k)为当前温度变化的速率；v(k-1)为上一次温度变化的速率。作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤S35中的所述恒温升段PID运算的公式为：ΔKp2=P2*e(k)（4）；Δki2=I2*ec(k)（5）；ΔKd2=D2*(ec(k)-ec(k-1))（6）；Duty(n)=Duty(n-1)+ΔKp2+ΔKi2+ΔKd2（7）；其中P2、I2、D2为修正后的常量；Duty(n)为当前需要设置的占空比；Duty(n-1)为上一次设置的占空比；e(k)为当前温度变化的速率；ec(k)为当前温度速率的变化率；e(k-1)为上一次温度速率的变化率。作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤S36采用快速升温端设置占空比为80%。通过不断测试，设置80%的占空比可以实现快速的升温。作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤（4）中预设的整体加热时间为20~600秒；所述预设检测温度时间为1~5秒。作为本专利技术的优选技术方案，该多温区可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多温区可控梯度加温的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）主控芯片MCU产生脉宽调制波形PWM，启动加热；（2）所述主控芯片MCU获取加热启动信号及温度档位信号，并细分脉宽调制波形PWM调节档位；（3）所述主控芯片MCU测量加热器件的实时温度，并根据加热器件的实时温度所在的温度区间模式与所述主控芯片MCU测量的上一次温度值，调整输出的脉宽调制波形PWM的占空比；直至达到温度档位的设定温度，则保持该温度；（4）判断预设的整体加热时间是否到达，若到达则结束加热；若未到达，则判断预设检测温度时间的是否到达，若到达，则检测当前的实时温度并更新当前的实时温度，再根据更新的当前的实时温度，循环步骤（3）；若未到达，则等待预设检测温度时间到达，再检测当前的实时温度。

【技术特征摘要】
1.一种多温区可控梯度加温的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）主控芯片MCU产生脉宽调制波形PWM，启动加热；（2）所述主控芯片MCU获取加热启动信号及温度档位信号，并细分脉宽调制波形PWM调节档位；（3）所述主控芯片MCU测量加热器件的实时温度，并根据加热器件的实时温度所在的温度区间模式与所述主控芯片MCU测量的上一次温度值，调整输出的脉宽调制波形PWM的占空比；直至达到温度档位的设定温度，则保持该温度；（4）判断预设的整体加热时间是否到达，若到达则结束加热；若未到达，则判断预设检测温度时间的是否到达，若到达，则检测当前的实时温度并更新当前的实时温度，再根据更新的当前的实时温度，循环步骤（3）；若未到达，则等待预设检测温度时间到达，再检测当前的实时温度。2.根据权利要求1所述的多温区可控梯度加温的方法，其特征在于，所述步骤（3）具体包括以下步骤：S31所述主控芯片MCU获取电池电压，并修正加热功率系数；S32获取当前实时温度与温升调整所需的参数；S33根据S32中获取的实时温度和温升调整所需的参数，调整脉宽调制波形PWM的占空比，然后判断此时的温度；S34若此时的温度大于预热温度，则判断此时的温度是否大于温度档位的设定温度；若此时的温度大于等于温度档位的设定温度，则通过保温段PID运算再设置占空比，并保持此时的温度；S35若步骤S34中此时的温度大于预热温度且小于温度档位设定的温度时，则运行恒温升段PID运算，再设置占空比，直至此时的温度大于温度档位设定的温度；S36若步骤S34中此时的温度小于预热温度，则通过快速升温端设置占空比，且循环步骤S32至步骤S35直至此时的温度大于温度档位设定的温度。3.根据权利要求2所述的多温区可控梯度加温的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的所述温度区间模式包括模式1、模式2和模式3，所述模式1为满功率加热，所述模式2为恒定温升速率加热，所述模式3为保持档位温度恒定。4.根据权利要求2所述的多温区可控梯度加温的方法，其特征在于，所述步骤（3）还包括调整输出的脉宽调制波形PWM的占空比后存储当前的数据至主控芯片MCU。5.根据权利要求3所述的多温区可控梯度加温的方法，其特征在于，所述预热温度为37℃，所述档位温度为45~49℃。6.根据权利要求3所述的多温区可控梯度加温的方法，其特征在于，所述步骤S32中的温升调整所需要的参数包括温度偏差、温升速度、温升速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊晓东，
申请(专利权)人：樊晓东，
类型：发明
国别省市：江苏,32