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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201521116623.1 (22)申请日 2015.12.29 (73)专利权人 中国科学院苏州生物医学工程技 术研究所 地址 215163 江苏省苏州市科技城科灵路 88号 (72)发明人 张龙 陈建生 姚文明 高静 (74)专利代理机构 北京远大卓悦知识产权代理 事务所(普通合伙) 11369 代理人 史霞 (51)Int.Cl. A61H 39/06(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 基于PID温控的电子艾灸仪 (57)。
2、摘要 本实用新型公开一种基于PID温控的电子艾 灸仪， 包括： 温度检测单元， 用于采集和检测艾灸 头的实时温度数据， 温度检测单元包括艾灸头、 对艾灸头实时温度数据进行采集和检测的温度 检测电路； 温度控制单元， 用于调节艾灸头的实 时温度； 温度控制单元包括PID控制器、 PWM控制 器、 MOS管、 用于加热艾灸头的加热装置； PWM控制 器、 MOS管、 加热装置依次串联连接； 主控单元， 包 括微控制器； 微控制器分别与温度检测电路、 PID 控制器以及PWM控制器连接； 上位机， 连接到微控 制器； 电源， 分别连接到温度检测单元、 温度控制 单元、 主控单元以及上位机， 用于供电。
3、。 本实用新 型具有温度控制精度高、 结构简单、 操作方便、 稳 定度高的优点。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 205515519 U 2016.08.31 CN 205515519 U 1.一种基于PID温控的电子艾灸仪， 其特征在于， 包括： 温度检测单元， 其用于采集和检测艾灸头的实时温度数据， 所述温度检测单元包括加 热艾片的艾灸头、 对所述艾灸头实时温度数据进行采集和检测的温度检测电路； 温度控制单元， 其用于调节所述艾灸头的实时温度； 所述温度控制单元包括PID控制 器、 PWM控制器、 MOS管、 用于加热所述艾灸头的加热装置； 所述PWM控制器、 所述MOS管、 。
4、所述 加热装置依次串联连接； 主控单元， 其包括微控制器； 所述微控制器分别与温度检测电路、 所述PID控制器以及 所述PWM控制器连接； 上位机， 其连接到所述微控制器； 电源， 其分别连接到所述温度检测单元、 所述温度控制单元、 所述主控单元以及所述上 位机， 用于供电。 2.如权利要求1所述的基于PID温控的电子艾灸仪， 其特征在于， 还包括用于设定电子 艾灸仪目标工作参数的薄膜按键装置， 所述薄膜按键装置连接到所述微控制器。 3.如权利要求2所述的基于PID温控的电子艾灸仪， 其特征在于， 还包括用于对电子艾 灸仪实时工作参数与目标工作参数不同进行报警的蜂鸣器， 所述蜂鸣器连接到所述微。
5、控制 器。 4.如权利要求1所述的基于PID温控的电子艾灸仪， 其特征在于， 还包括用于指示电子 艾灸仪工作状态的LED灯， 所述LED灯连接到所述微控制器。 5.如权利要求1所述的基于PID温控的电子艾灸仪， 其特征在于， 还包括用于显示电子 艾灸仪工作参数和工作状态的显示屏， 所述显示屏连接到所述微控制器。 6.如权利要求1-5中任一项所述的基于PID温控的电子艾灸仪， 其特征在于， 所述主控 单元还包括模数转换器， 所述模数转换器一端连接到所述温度检测电路、 另一端连接到所 述微控制器， 用于将所述温度检测电路采集的所述艾灸头实时温度数据进行模数转换后发 送给所述微控制器。 7.如权利要。
6、求1-5中任一项所述的基于PID温控的电子艾灸仪， 其特征在于， 所述温度 检测电路包括采集所述艾灸头实时温度的温度传感器， 所述温度传感器是热敏电阻。 8.如权利要求7所述的基于PID温控的电子艾灸仪， 其特征在于， 所述温度检测电路还 包括与所述热敏电阻串联的第一电阻， 所述第一电阻另一端连接电源。 9.如权利要求1-5中任一项所述的基于PID温控的电子艾灸仪， 其特征在于， 所述艾灸 头是陶瓷贴片。 10.如权利要求1-5中任一项所述的基于PID温控的电子艾灸仪， 其特征在于， 所述加热 装置是功率电阻， 所述功率电阻贴在所述艾灸头上。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 2055。
7、15519 U 2 基于PID温控的电子艾灸仪 技术领域 0001 本实用新型涉及医疗保健设备领域， 更具体地说， 本实用新型涉及一种基于PID温 控的电子艾灸仪。 背景技术 0002 艾灸在我国有数千年的历史， 具有治疗疾病和养生保健的作用， 主要方法是将燃 烧艾条或艾片放置于人体经络穴位等处， 能够促进血液循环、 激发提高人体的免疫功能、 增 强人体的抗病能力， 具有温补元气、 温经通络、 补中益气的作用。 0003 随着科技的发展， 电子艾灸器、 电子艾灸仪等用于艾灸的电子产品出现。 这些电子 艾灸仪的温度采用开环控制， 使用的过程中出现艾灸仪温度无法精确控制的不足。 实用新型内容 00。
8、04 针对上述技术中存在的不足之处， 本实用新型提供一种基于PID温控的电子艾灸 仪， 在艾灸头上设有温度传感器， 采集和检测艾灸头实时温度反馈给微控制器， 微控制器控 制PID控制器输出实时PWM占空比来控制MOS管的通断， 进而控制加热装置的开闭， 实现对艾 灸头温度的调节， 具有温度控制精度高、 结构简单、 操作方便、 稳定度高的优点。 0005 为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点， 本实用新型通过以下技术方案 实现： 0006 本实用新型所述的基于PID温控的电子艾灸仪， 包括： 0007 温度检测单元， 其用于采集和检测艾灸头的实时温度数据， 所述温度检测单元包 括加热艾片的。
9、艾灸头、 对所述艾灸头实时温度数据进行采集和检测的温度检测电路； 0008 温度控制单元， 其用于调节所述艾灸头的实时温度； 所述温度控制单元包括PID控 制器、 PWM控制器、 MOS管、 用于加热所述艾灸头的加热装置； 所述PWM控制器、 所述MOS管、 所 述加热装置依次串联连接； 0009 主控单元， 其包括微控制器； 所述微控制器分别与温度检测电路、 所述PID控制器 以及所述PWM控制器连接； 0010 上位机， 其连接到所述微控制器； 0011 电源， 其分别连接到所述温度检测单元、 所述温度控制单元、 所述主控单元以及所 述上位机， 用于供电。 0012 优选的是， 还包括用于。
10、设定电子艾灸仪目标工作参数的薄膜按键装置， 所述薄膜 按键装置连接到所述微控制器。 0013 优选的是， 还包括用于对电子艾灸仪实时工作参数与目标工作参数不同进行报警 的蜂鸣器， 所述蜂鸣器连接到所述微控制器。 0014 优选的是， 还包括用于指示电子艾灸仪工作状态的LED灯， 所述LED灯连接到所述 微控制器。 0015 优选的是， 还包括用于显示电子艾灸仪工作参数和工作状态的显示屏， 所述显示 说 明 书 1/4 页 3 CN 205515519 U 3 屏连接到所述微控制器。 0016 优选的是， 所述主控单元还包括模数转换器， 所述模数转换器一端连接到所述温 度检测电路、 另一端连接到。
11、所述微控制器， 用于将所述温度检测电路采集的所述艾灸头实 时温度数据进行模数转换后发送给所述微控制器。 0017 优选的是， 所述温度检测电路包括采集所述艾灸头实时温度的温度传感器， 所述 温度传感器是热敏电阻。 0018 优选的是， 所述温度检测电路还包括与所述热敏电阻串联的第一电阻， 所述第一 电阻另一端连接电源。 0019 优选的是， 所述艾灸头是陶瓷贴片。 0020 优选的是， 所述加热装置是功率电阻， 所述功率电阻贴在所述艾灸头上。 0021 本实用新型至少包括以下有益效果： 0022 1)在艾灸头上设有温度传感器， 采集和检测艾灸头实时温度反馈给微控制器， 微 控制器控制PID(p。
12、roportion integral derivative， 比例-积分-微分控制器)控制器输出 实时PWM(Pulse Width Modulation， 脉冲宽度调制)占空比来控制MOS(Mosfet， 绝缘栅型场 效应管)管的通断， 进而控制加热装置的开闭， 实现对艾灸头温度的调节， 具有温度控制精 度高、 结构简单、 操作方便、 稳定度高的优点。 0023 2)还包括连接到微控制器的薄膜按键装置， 用于设定电子艾灸仪目标工作参数； 0024 3)还包括连接到微控制器的蜂鸣器， 用于对电子艾灸仪实时工作参数与目标工作 参数不同进行报警； 0025 4)还包括连接到微控制器的LED灯， 用。
13、于指示电子艾灸仪工作状态； 0026 5)还包括连接到微控制器的显示屏， 用于显示电子艾灸仪工作参数和工作状态； 0027 6)主控单元还包括一端连接到温度检测电路、 另一端连接到微控制器的模数转换 器， 用于将温度检测电路采集的艾灸头实时温度数据进行模数转换后发送给微控制器； 0028 7)温度检测电路包括采集艾灸头实时温度的温度传感器， 温度传感器是热敏电 阻， 可实时精确测量艾灸头的温度； 0029 8)热敏电阻与第一电阻串联形成分压电路， 热敏电阻与第一电阻的连接处作为输 入电压信号端， 热敏电阻的阻值随着温度的变化而变化， 输入电压也随之变化， 根据查表 法， 即可算出输入电压值对应。
14、的温度值； 0030 9)艾灸头是陶瓷贴片， 导热均匀； 0031 10)加热装置是功率电阻， 功率电阻贴在艾灸头上， 可对艾灸头快速加热。 0032 本实用新型的其它优点、 目标和特征将部分通过下面的说明体现， 部分还将通过 对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。 附图说明 0033 图1为本实用新型所述的基于PID温控的电子艾灸仪的结构示意图； 0034 图2为本实用新型所述的基于PID温控的电子艾灸仪的PID控制算法流程图； 0035 图3为本实用新型所述的基于PID温控的电子艾灸仪温度检测电路的原理图； 0036 图4为本实用新型所述的基于PID温控的电子艾灸仪温度控制单。
15、元的电路原理图。 说 明 书 2/4 页 4 CN 205515519 U 4 具体实施方式 0037 下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明， 以令本领域技术人员参照说明 书文字能够据以实施。 0038 应当理解， 本文所使用的诸如 “具有” 、“包含” 以及 “包括” 术语并不排除一个或多 个其它元件或其组合的存在或添加。 0039 如图1所示， 本实用新型提供一种基于PID温控的电子艾灸仪， 包括： 温度检测单元 10， 其用于采集和检测艾灸头的实时温度数据， 温度检测单元包括加热艾片的艾灸头11、 对 艾灸头11实时温度数据进行采集和检测的温度检测电路12； 温度控制单元20， 其。
16、用于调节 艾灸头11的实时温度； 温度控制单元20包括PID控制器21、 PWM控制器22、 MOS管23、 用于加热 艾灸头11的加热装置24； PWM控制器22、 MOS管23、 加热装置24依次串联连接； 主控单元30， 其 包括微控制器31； 微控制器31分别与温度检测电路12、 PID控制器21以及PWM控制器22连接； 上位机40， 其连接到微控制器31； 电源50， 其分别连接到温度检测单元10、 温度控制单元20、 主控单元30以及上位机40， 用于供电。 0040 上述实施方式中， 微控制器31接收温度检测电路12采集和检测艾灸头11的实时温 度数据并进行数据处理， 得出艾灸。
17、头11的实时温度， 将艾灸头11的实时温度与微控制器31 的艾灸头预存温度发送给PID控制器21， PID控制器21结合PID控制算法， 算出艾灸头的实时 温度和预存温度之间的差值以及该差值对应的加热量， 即实时PWM占空比， 发送给微控制器 31， 微控制器31将实时PWM占空比发送给PWM控制器22， 以控制MOS管23的通与断， 从而控制 与MOS管Q1串联的加热装置24的开启和关闭， 如图4所示， 实现艾灸头11温度的调节和控制。 0041 本实用新型提供的基于PID温控的电子艾灸仪， 在艾灸头11上设有温度检测电路 12， 采集和检测艾灸头11实时温度反馈给微控制器31， 微控制器3。
18、1控制PID控制器21输出实 时PWM占空比， 以调节PWM控制器22， 进而控制MOS管的通断、 加热装置的开闭， 实现对艾灸头 11温度的调节和控制， 具有温度控制精度高、 结构简单、 操作方便、 稳定度高的优点。 0042 上述实施方式中， 电源50包括220V交流转直流9V的第一电源模块， 用于给加热装 置24供电， 电源50还包括直流9V转直流3.3V的第二电源模块， 用于给主控单元30供电。 0043 上述实施方式中， 微控制器31选择STM8S105K4T6C。 0044 上述实施方式中， PID控制器21的控制算法流程如图2所示。 PID控制算法是 设艾灸头11的实时温度为(c。
19、(t)， 艾灸头11的预存温度为(r (t)， 则， 艾灸头11的实时温度(c(t)与预存温度(r(t)之间的温度差为(e(t)， e(t)r (t)-c(t)。 微控制器31根据温度差(e(t)作为PID算法的补偿输入， 计算加热装置24的控制 量， 即实时PWM占空比。 当艾灸头11实时温度没有达到预存温度时， 通过PID算法计算出温度 差(e(t)， 微控制器31根据该温度差(e(t)控制加热装置24的加热量， 即实时PWM占空比， 使艾灸头11保持恒温； 当艾灸头11温度达到设定的温度时， 加热装置24减小或停止加热， 使 艾灸头11的温度自然冷却降低即可。 如此反复启用PID控制算法。
20、， 就可实现艾灸头11的温度 调节与控制。 0045 作为本实用新型的另一种实施方式， 基于PID温控的电子艾灸仪还包括用于设定 电子艾灸仪目标工作参数的薄膜按键装置60， 薄膜按键装置60连接到微控制器31。 电子艾 说 明 书 3/4 页 5 CN 205515519 U 5 灸仪的工作参数包括工作温度、 工作时间， 均可通过薄膜按键装置60进行设置。 0046 作为本实用新型的另一种实施方式， 基于PID温控的电子艾灸仪还包括用于对电 子艾灸仪实时工作参数与目标工作参数不同进行报警的蜂鸣器70， 蜂鸣器70连接到微控制 器31。 例如， 艾灸头11的实时工作温度比预存温度高2度， 那么蜂。
21、鸣器70发出警报。 0047 作为本实用新型的另一种实施方式， 基于PID温控的电子艾灸仪还包括用于指示 电子艾灸仪工作状态的LED灯80， LED灯80连接到微控制器31。 LED灯80用来指示电子艾灸头 的工作状态， 当仪器处于工作状态时， LED灯80亮， 当仪器没有处于工作状态时， LED灯80灭。 0048 作为本实用新型的另一种实施方式， 基于PID温控的电子艾灸仪还包括用于显示 电子艾灸仪工作参数和工作状态的显示屏90， 显示屏90连接到微控制器31。 显示屏90可以 显示电子艾灸仪的预存工作温度、 实时工作温度、 工作时间、 工作状态等信息。 0049 作为本实用新型的另一种实。
22、施方式， 主控单元还包括模数转换器32， 模数转换器 32一端连接到温度检测电路12、 另一端连接到微控制器31， 用于将温度检测电路12采集的 艾灸头11实时温度数据进行模数转换后发送给微控制器31， 模数转换器32为微控制器31提 供识别和接收艾灸头11实时温度所需的数据格式。 0050 作为本实用新型的另一种实施方式， 温度检测电路12包括采集艾灸头11实时温度 的温度传感器， 温度传感器是热敏电阻RT。 优选的是， 热敏电阻RT是高精度贴片NTC (Negative Temperature Coefficient， 负温度系数)热敏电阻， 温度检测和控制范围为38 65， 高精度贴片N。
23、TC热敏电阻RT， 在25时的阻值为10K， B值为3950。 高精度贴片NTC 热敏电阻， 采集温度灵敏度高。 0051 作为本实用新型的另一种实施方式， 温度检测电路12还包括与热敏电阻RT串联的 第一电阻R1， 第一电阻R1另一端连接电源50。 热敏电阻RT与第一电阻R1的连接处作为输入 电压信号端， 热敏电阻RT的阻值随着温度的变化而变化， 输入电压也随之变化， 根据查表 法， 即可算出输入电压值对应的温度值。 作为本实施方式的优选， 如图3所述， 热敏电阻RT两 端还并联一个旁路电容C1， 使得温度检测电路12具有更好的电磁兼容性。 0052 作为本实用新型的另一种实施方式， 艾灸头。
24、11是陶瓷贴片， 导热均匀。 0053 作为本实用新型的另一种实施方式， 加热装置24是功率电阻， 功率电阻贴在艾灸 头11上， 可对艾灸头11快速加热。 0054 尽管本实用新型的实施方案已公开如上， 但其并不仅仅限于说明书和实施方式中 所列运用。 它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。 对于熟悉本领域的人员而言 可容易地实现另外的修改。 因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下， 本实 用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。 说 明 书 4/4 页 6 CN 205515519 U 6 图1 图2 说 明 书 附 图 1/2 页 7 CN 205515519 U 7 图3 图4 说 明 书 附 图 2/2 页 8 CN 205515519 U 8 。