一种保健理疗发热垫的快速升温控制方法技术

本发明专利技术涉及一种保健理疗发热垫的快速升温控制方法，为了提高升温速度，本发明专利技术在发热垫内增设了支持PD快充的PD握手芯片，并在电路板上设置了PD快充输出电路和普通输出电路，可以同时满足常规充电宝供电使用以及快充电源供电使用。为了解决因快充导致的温度过冲问题，本发明专利技术将热敏电阻直接安装在电阻丝上，保证了测温的准确性及温度反馈的及时性；并且在快充模式下采用分段式控制，对于远低于设定温度的升温阶段采用比例控制器提高输出功率使其快速升温，升温至接近设定温度的阶段，则改为PI控制器进行控制，减缓升温速度，避免出现温度过冲问题。温度过冲问题。温度过冲问题。

【技术实现步骤摘要】
一种保健理疗发热垫的快速升温控制方法


[0001]本专利技术涉及发热垫的控制，具体涉及一种保健理疗发热垫的快速升温控制方法。

技术介绍

[0002]保健理疗发热垫是通过内部的电阻丝持续发热对关节、腰部、颈椎等部位进行持续热敷，以促进血管扩张、改善局部血液循环，为疾病快速恢复提供更好的理疗效果。
[0003]现有市面上出售的理疗发热垫多采用普通充电宝为其供电，以5V慢充控制充电为主流。现有技术中的理疗发热垫其存在以下不足：（1）升温速度较慢；（2）升温过程中容易出现温度过冲问题。温度过冲是指实际温度值超过设定温度允许温差范围的情况。专利技术人对现有技术中的理疗发热垫进行技术分析，发现现有技术中理疗发热垫内部的热敏电阻通常安装在相邻的电阻丝之间（如公告号为CN216357360U图1所示情况），由于热敏电阻距离电阻丝有一定的距离，热敏电阻反馈给控制器的实测温度值要低于电阻丝实际发热带来的温升，这正是导致出现温度过冲问题的主要原因。再者，现有技术中的理疗发热垫的温度控制主要采用传统单段式PID控制器进行控制，不仅升温速度慢，也并不能很好的解决温度过冲问题。
[0004]保健理疗发热垫作为医用辅助产品，其安全性能要求比其他领域更为严格，温度过冲问题对于使用该产品的患者有潜在的安全隐患。现有技术中的发热垫当采用大功率适配器为其供电以提高温升速度时，这种单段式PID控制方式会直接加剧温度过冲问题，因此，现有市售理疗发热垫大多不支持快充模式。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开一种保健理疗发热垫的快速升温控制方法，能够解决上述现有技术中存在的升温速度慢及存在温度过冲问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种保健理疗发热垫的快速升温控制方法，所述保健理疗发热垫包括PD握手芯片、MCU、热敏电阻及电阻丝，热敏电阻安装于电阻丝上，供电电路包括PD快充供电电路和普通充电供电电路；MCU先进行PD协议检测，然后基于MCU的实际输出电压值来确定调用的控制模式：若检测到不支持PD协议，则调用普通充电PID控制模式；若检测到支持PD协议，且实际输出电压值大于设定电压阈值则调用PD快充PID控制模式；若检测到支持PD协议，且实际输出电压值小于设定电压阈值则调用普通充电PID控制模式；PD快充PID控制模式采用分段式控制，MCU内设定温度最大值及温差阈值，MCU实时计算热敏电阻反馈的实测温度与温度最大值之差后得到温差，将该温差与温差阈值进行比较，若温差大于或等于温差阈值，则采用比例控制器进行控制，若温差小于温差阈值，则采用PI控制器进行控制。
[0007]进一步，所述设定电压阈值为7V。
[0008]进一步，所述温差阈值为5℃。
[0009]进一步，采用比例控制器控制时，P设定为10～20。
[0010]进一步，P设定为15。
[0011]进一步，采用PI控制器控制时，P设定为3～7，I设定为1～5。
[0012]进一步，P设定为5，I设定为3。
[0013]本专利技术所设计的理疗发热垫，既支持普通充电（慢充），也支持PD快充，其中快充选用PD握手芯片来提高理疗发热垫的升温速度。另外，本专利技术将热敏电阻直接安装在电阻丝上，保证了测温的准确性及温度反馈的及时性。为了解决因快速升温导致的温度过冲问题，本专利技术快充PID模式下采用分段式控制，对于当前温度远低于设定温度的升温阶段采用比例控制器提高输出功率使其快速升温；升温至接近设定温度的阶段，则改为PI控制器进行控制，减缓升温速度，避免出现温度过冲问题。本专利技术通过热敏电阻安装位置的改变并配合分段式控制方式，不仅提高了理疗发热垫的升温速度，也克服了温度过冲问题。
附图说明
[0014]图1为本专利技术快速升温控制方法流程图；图2为本专利技术实施例中采用分段式快充控制部分的流程图；图3为本专利技术实施例中发热垫的TYPEC接口电路图；图4为本专利技术实施例中发热垫的PD快充芯片电路图；图5为本专利技术实施例中发热垫的电压检测电路图；图6为具体示例中对某款加热垫仅使用PD快充芯片加快温升速度，但仍按照传统单段式PID控制下的升温曲线图；图7为对图6中的同款加热垫使用本专利技术PD快充芯片及分段式控制方法后的升温曲线图。
具体实施方式
[0015]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0016]本专利技术主要针对保健理疗发热垫的温度控制进行技术改进，相比于现有只允许普通充电供能的发热垫而言，本专利技术额外提供了支持PD快充的供电方式，为用户多提供了一种选择。
[0017]PD快充是由USB
‑
IF组织制定的一种快速充电规范，主要以输出大电压小电流方式提供输出功率。现有技术中常见的快充芯片，则以输出大电流为主，但因这种快充芯片多为私有协议，使用受到一定的限制，而PD协议属于公有协议，因此本专利技术基于PD握手芯片来设计快充电路更具有现实意义。
[0018]本专利技术所设计的理疗发热垫，采用MCU作为主控单元，采用热敏电阻NTC来采集温度，本专利技术将热敏电阻直接安装在电阻丝上，可以更及时、更准确的将实测温度反馈给MCU。本专利技术的快速升温控制方法如图1所示，其中在供电电路部分本专利技术提供了两种供电电路，一种是支持PD快充协议的PD快充输出模式，另一种是支持FCP协议的普通输出模式。本实施例供电电路的TYPEC接口电路如图3所示，本实施例的PD快充芯片电路如图4所示（该芯片支
持PD2.0协议，可提供9V2A输出）。
[0019]图1中给出的5V输出是以常见的普通充电宝输出电压为例展示，若用户手中只有普通充电宝（多为5V电压输出）时，MCU将自动选择与普通充电宝适配的普通充电PID控制模式（即图1中的普通充电宝PID控制）对温度进行控制管理。当用户采用支持PD快充的充电宝为发热垫供电时，且输出电压满足设定要求，则MCU将选择本专利技术设计的PD快充PID控制模式对温度进行控制管理。
[0020]具体说明如下：本实施例中，当外部电源通过TYPEC接口电路为发热垫供电时，MCU先进行PD协议检测，判断外部电源是否支持PD协议。然后，通过如图5所示的电压检测电路来检测IO口的实际输出电压值，电压检测电路中的ADC网络直接与MCU连接。MCU里设定一个电压阈值，将检测到的实际输出电压值与该电压阈值进行比较，根据比较结果，MCU选择PD快充PID控制还是选择普通充电宝PID控制。基于对市面上各类充电宝或电源适配器输出电压的检测结果，一般支持PD快充的充电宝或电源适配器其输出电压不小于7V，因此，本实施例中将电压阈值设定为7V。
[0021]若仅对发热垫采用PD快充芯片为其供电，但PID控制部分仍采用现有技术中的单段式PID控制的话，虽然能够提高升温速度，但无法避免出现温度过冲问题。如图6所示，选择市售其中一款发热垫采用PD快充芯片后，仍采用传统单段式PID控制，并将其温度最大值设定为45℃，从图6所示升温曲线可以得知，10分钟即可令发热垫快速升温至45℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种保健理疗发热垫的快速升温控制方法，其特征在于：所述保健理疗发热垫包括PD握手芯片、MCU、热敏电阻及电阻丝，热敏电阻安装于电阻丝上，供电电路包括PD快充供电电路和普通充电供电电路；MCU先进行PD协议检测，然后基于MCU的实际输出电压值来确定调用的控制模式：若检测到不支持PD协议，则调用普通充电PID控制模式；若检测到支持PD协议，且实际输出电压值大于设定电压阈值则调用PD快充PID控制模式；若检测到支持PD协议，且实际输出电压值小于设定电压阈值则调用普通充电PID控制模式；PD快充PID控制模式采用分段式控制，MCU内设定温度最大值及温差阈值，MCU实时计算热敏电阻反馈的实测温度与温度最大值之差后得到温差，将该温差与温差阈值进行比较，若温差大于或等于温差阈值，则采用比例控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱银东，喻光，石江涛，朱国方，
申请(专利权)人：绍兴守仁医疗健康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：