一种智能化加热设备的加热系统和方法与流程

1.本发明属于智能控制技术领域，尤其涉及一种智能化加热设备的加热系统和方法。


背景技术：

2.目前的加热设备采用交变电流通过单一线圈(即通电线圈)产生方向不断改变的交变磁场，处于交变磁场中的导体(一般为铁板)的内部将会出现涡旋电流进而产生热量，所述通电线圈一般设置在被加热铁板的正中央。但是由于铁板内部材质以及厚度常常会存在不均匀的情况，从而会导致被加热铁板的热量从中间进行不均匀的发散，进一步的会导致铁板的一部分会率先加热到使用温度，而另外的部分会达不到使用温度，使得所述铁板的加热不均匀，从而影响使用者的使用体验。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供一种智能化加热设备的加热系统和方法，用于解决现有加热设备加热不均匀，影响使用体验的问题。本发明分别控制加热导体下方的多个通电线圈的交流电流的频率，使得加热导体能均匀的产生热量，从而有效地提高了设备使用寿命和用户使用体验感。
4.第一方面，本发明实施例提供一种智能化加热设备的加热系统，包括：
5.加热导体，所述加热导体为厚度固定的平板形状；
6.均匀设置于所述加热导体下方的若干个通电线圈；
7.交变电流源，与所述通电线圈电连接，用于向所述通电线圈供电；
8.控制器，与所述交变电流源连接，用于控制所述交变电流源向所述通电线圈提供的交变电流的频率，以使所述通电线圈产生方向不断改变的交变磁场，从而使处于交变磁场中的所述加热导体内部出现涡旋电流而产生热量。
9.在一可选实施例中，所述智能化加热设备的加热系统，还包括：
10.若干个温度传感器，间隔均匀地设置于所述加热导体侧面，用于采集所述加热导体侧面一圈各采集点的温度；
11.所述控制器，还用于根据所述温度传感器采集到的温度值，确定所述交变电流源向各通电线圈提供的交变电流的频率。
12.在一可选实施例中，所述加热导体为矩形平板形状，所述若干通电线圈在所述加热导体下方排列成通电线圈矩阵。
13.在一可选实施例中，按照所述加热导体的底面矩形的两条对角线，所述通电线圈矩阵被划分为分别与所述加热导体的4个侧面对应的第一通电线圈区域、第二通电线圈区域、第三通电线圈区域和第四通电线圈区域；
14.所述控制器，具体用于根据所述温度传感器采集到的温度值，确定所述加热导体的每个侧面的加权平均温度值，并根据所述加热导体的每个侧面的加权平均温度值判断所
述加热导体是否加热不均匀，若是，则根据所述加热导体每个侧面的加权平均温度值控制每个通电线圈区域内的通电线圈的交变电流的频率。
15.在一可选实施例中，所述控制器，具体用于根据第一公式计算所述加热导体的每个侧面的加权平均温度值，并根据第二公式计算所述加热导体加热不均匀的判断值，并在所述加热导体加热不均匀的判断值等于1时，确定所述加热导体加热不均匀，随后根据第三公式确定每个通电线圈区域内的通电线圈的待控制交变电流的频率，并控制每个通电线圈区域内的通电线圈的交变电流的频率从当前交变电流的频率更新为相应的待控制交变电流的频率；
16.其中，所述第一公式为：
[0017][0018]
所述第一公式中，d(a)表示所述加热导体的第a个侧面的加权平均温度值；q(a_i)表示所述加热导体的第a个侧面上安装的第i个温度传感器采集到的数值；l(a_i)表示所述加热导体的第a个侧面上安装的第i个温度传感器距离第a个侧面对应的通电线圈区域的中心位置的距离值；n(a)表示所述加热导体的第a个侧面上安装的温度传感器个数；
[0019]
所述第二公式为：
[0020][0021]
所述第二公式中，e表示所述加热导体加热不均匀的判断值；d(1)表示所述加热导体的第1个侧面的加权平均温度值；d(4)表示所述加热导体的第4个侧面的加权平均温度值；b表示整数变量，b＝1,2,3；δq0表示预设均匀温度波动值；
[0022]
所述第三公式为：
[0023][0024]
所述第三公式中，f(a)表示所述加热导体的第a个侧面对应的通电线圈区域内的通电线圈的待控制交变电流的频率；f0(a)表示所述加热导体的第a个侧面对应的通电线圈区域内的通电线圈的当前交变电流的频率；d0表示单位温度值，其数值为1，单位与温度传感器采集到的温度值单位一致。
[0025]
在一可选实施例中，所述加热导体材料为铁。
[0026]
第二方面，本发明实施例提供一种智能化加热设备的加热方法，包括：
[0027]
控制均匀设置于加热导体下方的若干个通电线圈的交变电流的频率，以使所述通电线圈产生方向不断改变的交变磁场，从而使处于交变磁场中的所述加热导体内部出现涡
旋电流而产生热量；其中，所述加热导体为厚度固定的平板形状。
[0028]
在一可选实施例中，在所述控制均匀设置于加热导体下方的若干个通电线圈的交变电流的频率之前，还包括：
[0029]
采集所述加热导体侧面一圈各采集点的温度；
[0030]
所述控制均匀设置于加热导体下方的若干个通电线圈的交变电流的频率，包括：
[0031]
根据所述加热导体侧面一圈各采集点的温度值，确定各通电线圈所需的待控制交变电流的频率并进行相应控制。
[0032]
在一可选实施例中，当所述加热导体为矩形平板形状时，预先将所述若干通电线圈在所述加热导体下方排列成通电线圈矩阵，并预先按照所述加热导体的底面矩形的两条对角线，将所述通电线圈矩阵划分为分别与所述加热导体的4个侧面对应的第一通电线圈区域、第二通电线圈区域、第三通电线圈区域和第四通电线圈区域；
[0033]
所述根据所述加热导体侧面一圈各采集点的温度值，确定各通电线圈所需的待控制交变电流的频率并进行相应控制，包括：
[0034]
根据所述加热导体侧面一圈各采集点的温度值，基于第一公式计算所述加热导体的每个侧面的加权平均温度值；
[0035]
根据所述加热导体的每个侧面的加权平均温度值，基于第二公式计算所述加热导体加热不均匀的判断值；
[0036]
判断所述加热导体加热不均匀的判断值是否等于1；
[0037]
若所述加热导体加热不均匀的判断值等于1，则确定所述加热导体加热不均匀，根据第三公式确定每个通电线圈区域内的通电线圈的待控制交变电流的频率；
[0038]
控制每个通电线圈区域内的通电线圈的交变电流的频率从当前交变电流的频率更新为相应的待控制交变电流的频率；
[0039]
其中，所述第一公式为：
[0040][0041]
所述第一公式中，d(a)表示所述加热导体的第a个侧面的加权平均温度值；q(a_i)表示所述加热导体的第a个侧面上安装的第i个温度传感器采集到的数值；l(a_i)表示所述加热导体的第a个侧面上安装的第i个温度传感器距离第a个侧面对应的通电线圈区域的中心位置的距离值；n(a)表示所述加热导体的第a个侧面上安装的温度传感器个数；
[0042]
所述第二公式为：
[0043][0044]
所述第二公式中，e表示所述加热导体加热不均匀的判断值；d(1)表示所述加热导体的第1个侧面的加权平均温度值；d(4)表示所述加热导体的第4个侧面的加权平均温度
值；b表示整数变量，b＝1,2,3；δq0表示预设均匀温度波动值；
[0045]
所述第三公式为：
[0046][0047]
所述第三公式中，f(a)表示所述加热导体的第a个侧面对应的通电线圈区域内的通电线圈的待控制交变电流的频率；f0(a)表示所述加热导体的第a个侧面对应的通电线圈区域内的通电线圈的当前交变电流的频率；d0表示单位温度值，其数值为1，单位与温度传感器采集到的温度值单位一致。
[0048]
本发明提供的一种智能化加热设备的加热系统和方法，所述系统首先在加热导体下方均匀设置若干个通电线圈，然后使用控制器控制交变电流源向所述通电线圈提供的交变电流的频率，以使所述通电线圈产生方向不断改变的交变磁场，从而使处于交变磁场中的所述加热导体内部出现涡旋电流而产生热量。本发明分别控制加热导体下方的多个通电线圈的交流电流的频率，使得加热导体能均匀的产生热量，从而有效地提高了设备使用寿命和用户使用体验感。
附图说明
[0049]
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它的附图。
[0050]
图1为本发明实施例提供的一种智能化加热设备的加热系统结构示意图；
[0051]
图2为加热导体1下方的通电线圈矩阵的区域划分示意图。
具体实施方式
[0052]
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
[0053]
应当明确，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0054]
图1为本发明实施例提供的一种智能化加热设备的加热系统结构示意图。
[0055]
参见图1，该系统包括：
[0056]
加热导体1，所述加热导体1为厚度固定的平板形状；优选地，所述加热导体材料为铁；
[0057]
本实施例中，由于铁在生活中分布较广，占地壳含量的4.75％，具有价格低、含量多的优点，使得本系统具有实施成本低的优点。
[0058]
均匀设置于所述加热导体1下方的若干个通电线圈2；
[0059]
交变电流源3，与所述通电线圈2电连接，用于向所述通电线圈2供电；
[0060]
控制器4，与所述交变电流源3连接，用于控制所述交变电流源3向所述通电线圈2提供的交变电流的频率，以使所述通电线圈2产生方向不断改变的交变磁场，从而使处于交
变磁场中的所述加热导体1内部出现涡旋电流而产生热量。
[0061]
上述技术方案的有益效果为：系统首先在加热导体下方均匀设置若干个通电线圈，然后使用控制器控制交变电流源向所述通电线圈提供的交变电流的频率，以使所述通电线圈产生方向不断改变的交变磁场，从而使处于交变磁场中的所述加热导体内部出现涡旋电流而产生热量。本发明能够分别控制加热导体下方的多个通电线圈的交流电流的频率，使得加热导体能均匀的产生热量，从而有效地提高了设备使用寿命和用户使用体验感。
[0062]
作为一可选实施例，所述智能化加热设备的加热系统，还包括：
[0063]
若干个温度传感器，间隔均匀地设置于所述加热导体1的侧面，用于采集所述加热导体1侧面一圈各采集点的温度；
[0064]
所述控制器4，还用于根据所述温度传感器采集到的温度值，确定所述交变电流源3向各通电线圈2提供的交变电流的频率。
[0065]
上述技术方案的有益效果为：通过若干个温度传感器采集加热导体侧面一圈各预设采集点的温度，便于后续根据此温度值，确定交变电流源向各通电线圈提供的交变电流的频率，从而使得加热导体均匀的产生热量。
[0066]
作为一可选实施例，所述加热导体1为矩形平板形状，所述若干通电线圈2在所述加热导体1下方排列成通电线圈矩阵。
[0067]
上述技术方案的有益效果为：加热导体为矩形平板形状，则让其下方的若干通电线圈也排列为通电线圈矩阵，便于让加热导体都置于交变磁场中，有效地节约了电能，提高了系统资源使用效率。
[0068]
作为一可选实施例，如图2所示，按照所述加热导体1的底面矩形的两条对角线，所述通电线圈矩阵被划分为分别与所述加热导体1的4个侧面对应的第一通电线圈区域11、第二通电线圈区域12、第三通电线圈区域13和第四通电线圈区域14；
[0069]
所述控制器4，具体用于根据所述温度传感器采集到的温度值，确定所述加热导体1的每个侧面的加权平均温度值，并根据所述加热导体1的每个侧面的加权平均温度值判断所述加热导体1是否加热不均匀，若是，则根据所述加热导体1每个侧面的加权平均温度值控制每个通电线圈区域内的通电线圈2的交变电流的频率。
[0070]
上述技术方案的有益效果为：根据所述温度传感器采集到的温度值，首先确定加热导体每个侧面的加权平均温度值，然后根据此加权平均温度值判断加热导体是否加热不均匀，是则控制每个通电线圈区域内的通电线圈的交变电流的频率，实现了动态的调整加热导体均匀发热。
[0071]
作为一可选实施例，所述控制器4，具体用于根据第一公式计算所述加热导体1的每个侧面的加权平均温度值，并根据第二公式计算所述加热导体加热不均匀的判断值，并在所述加热导体加热不均匀的判断值等于1时，确定所述加热导体1加热不均匀，随后根据第三公式确定每个通电线圈区域内的通电线圈2的待控制交变电流的频率，并控制每个通电线圈区域内的通电线圈2的交变电流的频率从当前交变电流的频率更新为相应的待控制交变电流的频率；
[0072]
其中，所述第一公式为：
[0073]
[0074]
所述第一公式中，d(a)表示所述加热导体的第a个侧面的加权平均温度值；q(a_i)表示所述加热导体的第a个侧面上安装的第i个温度传感器采集到的数值；l(a_i)表示所述加热导体的第a个侧面上安装的第i个温度传感器距离第a个侧面对应的通电线圈区域的中心位置的距离值；n(a)表示所述加热导体的第a个侧面上安装的温度传感器个数；
[0075]
所述第二公式为：
[0076][0077]
所述第二公式中，e表示所述加热导体加热不均匀的判断值；d(1)表示所述加热导体的第1个侧面的加权平均温度值；d(4)表示所述加热导体的第4个侧面的加权平均温度值；b表示整数变量，b＝1,2,3；δq0表示预设均匀温度波动值；其中，若e＝0，则表示所述处于交变磁场中的导体(一般为铁板)不存在加热不均匀的现象；若e＝1，则表示所述处于交变磁场中的导体(一般为铁板)存在加热不均匀的现象。
[0078]
所述第三公式为：
[0079][0080]
所述第三公式中，f(a)表示所述加热导体的第a个侧面对应的通电线圈区域内的通电线圈的待控制交变电流的频率；f0(a)表示所述加热导体的第a个侧面对应的通电线圈区域内的通电线圈的当前交变电流的频率；d0表示单位温度值，其数值为1，单位与温度传感器采集到的温度值单位一致。
[0081]
上述技术方案的有益效果为：利用第一公式(1)根据所述温度传感器采集到的数值得到所述加热导体(即铁板)每个侧面的加权平均温度值，从而知晓铁板每个侧面的大致均衡温度，便于后续的调节和控制；然后利用第二公式(2)根据所述加热导体每个侧面的加权平均温度值判断所述处于交变磁场中的加热导体是否存在加热不均匀的现象，从而根据不同的现象自动进行不同的控制，体现了系统的智能化；最后利用第三公式(3)根据所述加热导体每个侧面的加权平均温度值控制所述通电线圈矩阵四部分中每一部分通电线圈的交变电流频率，从而智能化的控制温度保证温度的均衡。
[0082]
从上述实施例的内容可知，在所述加热导体(一般为铁板)的下方安装多个通电线圈，形成通电线圈矩阵，并且所述通电线圈矩阵均可独立控制电流，并在所述铁板侧面周围安装一圈温度传感器，根据所述温度传感器采集到的数值得到所述铁板每个侧面的加权平均温度值，根据所述铁板每个侧面的加权平均温度值控制所述通电线圈矩阵中交变电流的频率，从而智能地实现动态的让发热导体散发稳定温度的效果。
[0083]
本发明实施例还提供了一种智能化加热设备的加热方法，所述方法包括步骤：控制均匀设置于加热导体下方的若干个通电线圈的交变电流的频率，以使所述通电线圈产生方向不断改变的交变磁场，从而使处于交变磁场中的所述加热导体内部出现涡旋电流而产生热量；其中，所述加热导体为厚度固定的平板形状。
[0084]
作为一可选实施例，在所述控制均匀设置于加热导体下方的若干个通电线圈的交变电流的频率之前，还包括步骤：采集所述加热导体侧面一圈各采集点的温度；
[0085]
所述控制均匀设置于加热导体下方的若干个通电线圈的交变电流的频率，包括：
根据所述加热导体侧面一圈各采集点的温度值，确定各通电线圈所需的待控制交变电流的频率并进行相应控制。
[0086]
作为一可选实施例，当所述加热导体为矩形平板形状时，预先将所述若干通电线圈在所述加热导体下方排列成通电线圈矩阵，并预先按照所述加热导体的底面矩形的两条对角线，将所述通电线圈矩阵划分为分别与所述加热导体的4个侧面对应的第一通电线圈区域、第二通电线圈区域、第三通电线圈区域和第四通电线圈区域；
[0087]
所述根据所述加热导体侧面一圈各采集点的温度值，确定各通电线圈所需的待控制交变电流的频率并进行相应控制，包括步骤a10-a50：
[0088]
步骤a10：根据所述加热导体侧面一圈各采集点的温度值，基于上述第一公式计算所述加热导体的每个侧面的加权平均温度值；
[0089]
步骤a20：根据所述加热导体的每个侧面的加权平均温度值，基于上述第二公式计算所述加热导体加热不均匀的判断值；
[0090]
步骤a30：判断所述加热导体加热不均匀的判断值是否等于1；若是，则执行步骤a40；
[0091]
步骤a40：确定所述加热导体加热不均匀，根据上述第三公式确定每个通电线圈区域内的通电线圈的待控制交变电流的频率；
[0092]
步骤a50：控制每个通电线圈区域内的通电线圈的交变电流的频率从当前交变电流的频率更新为相应的待控制交变电流的频率。
[0093]
上述技术方案的有益效果为：利用第一公式(1)得到所述加热导体每个侧面的加权平均温度值，从而知晓加热导体每个侧面的大致均衡温度，便于后续的调节和控制；然后利用第二公式(2)根据所述加热导体每个侧面的加权平均温度值判断所述处于交变磁场中的加热导体是否存在加热不均匀的现象，从而根据不同的现象自动进行不同的控制，体现了系统的智能化；最后利用第三公式(3)根据所述加热导体每个侧面的加权平均温度值控制所述通电线圈矩阵四部分中每一部分通电线圈的交变电流频率，从而智能化的控制温度保证温度的均衡。
[0094]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的方法的装置。
[0095]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的方法。
[0096]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的方法的步骤。
[0097]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。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，可轻易想到的变化或替换，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权利要求的保护范围为准。