“一种电加热模温机控制器及模温机”，并举例说明。

一、发明概述

本发明涉及一种电加热模温机的核心控制系统（控制器）以及包含该控制器的模温机整机。其核心目的在于解决传统模温机智能化水平低、操作依赖人工的问题。传统设备需要操作者根据经验手动切换加热档位，而本发明通过引入“自动档位选择”等模块，实现了加热力度的智能化、自动化控制，从而提升控温精度、稳定性和操作便捷性，最终保障产品质量。

二、控制器详细技术方案介绍

该电加热模温机控制器是一个以主控模块（MCU，型号为STM32F103VET6） 为核心的大脑，协调多个输入、输出模块共同工作。其系统结构可参考下图，主要模块包括：

1. 核心处理单元：

• 主控模块：采用型号为STM32F103VET6的单片机。它是整个控制器的“大脑”，负责处理所有输入信号、执行控制逻辑、并发出控制指令。

2. 信号输入模块（感知层）：

• 温度采集模块：

• 传感器：使用PT100温度传感器。PT100是一种铂热电阻，其电阻值会随温度变化而变化，具有测量精度高、稳定性好的特点，非常适合工业温控领域。

• 信号处理：包含一个模拟采样前端电路，核心是一颗LM2902运算放大器芯片。它的作用是将PT100感测到的、微弱的电阻变化信号进行放大和调理，转换成主控模块能够准确读取的电压信号。

• 液体流量监测模块：用于实时监测循环系统中导热介质（如水或油）的流量。如果流量过低（例如管道堵塞或主泵故障），它会发送信号给主控模块。

• 液位监测模块：用于监测膨胀油箱或系统内的液位高度。如果液位过低，有干烧风险，它会发出警报信号。

3. 控制输出模块（执行层）：

• 加热控制模块：这是最终执行加热操作的部件。它接收来自档位选择模块的指令，控制加热器（如电热管）的通电功率（即加热力度）。

• 油泵控制模块：用于控制循环油泵的启停。重要的一点是，当流量监测模块检测到主泵故障时，主控模块可通过此模块自动切换至备用油泵工作，极大地提高了系统的可靠性。

• 报警模块：一个由三极管（Q5）、电阻、二极管（D5）和蜂鸣器驱动的电路。当系统出现异常（如超温、低液位、低流量等）时，主控模块会触发此电路，使蜂鸣器发出声响警报，提醒操作人员。其电路设计确保了驱动能力与稳定性。

• 显示模块：通常是一个液晶显示屏（LCD），用于实时显示当前温度、设定温度、流量、液位、当前档位、报警信息等，提供良好的人机交互界面。

4. 核心创新模块：档位选择系统
这是本发明区别于传统模温机的关键所在。

• 自动档位选择模块：

• 工作原理：主控模块内部预设了多个温度阈值区间，每个区间对应一个加热档位（如高、中、低三档）。温度采集模块将实时温度信号传送给主控模块，主控模块将其与预设区间进行比较。

• 智能决策：例如，当实际温度远低于目标温度时，主控模块会判定需要“大力”加热，于是自动选择“高档位”，并通过此模块将指令送达加热控制模块，进行全功率加热。当温度接近目标值时，为防超调，会自动切换至“低档位”进行保温加热。

• 优势：实现了“傻瓜式”自动化操作，用户只需设定目标温度，控制器会自动以最优的加热策略运行，无需人工干预。

• 手动档位选择模块：

• 功能：作为自动功能的补充和备份，保留了传统的手动操作模式。用户可以通过物理开关或按钮手动选择固定的加热档位。

• 优势：提供了操作灵活性。在某些特殊工艺或调试阶段，经验丰富的操作员可能更倾向于手动控制。

三、模温机整机

一种模温机，其特点就在于集成了上述的电加热模温机控制器。这意味着该模温机具备了智能化温度控制、多重安全保护（液位、流量、超温）、双泵冗余切换等先进功能，成为一个高性能、高可靠性的工业温控设备。

四、举例说明

场景：一家汽车配件厂使用注塑机生产塑料内饰件。

1. 传统模温机操作：

• 工人早上开机后，先将模温机手动设置为“高档”进行快速升温。

• 工人需要不断查看温度表，当模具温度接近要求的90℃时，必须迅速手动将档位切换到“低档”，否则温度很容易 overshoot（超调），超过设定值。

• 如果工人忘了切换，模具温度过高，可能导致注塑出的产品出现表面凹陷、热泡等缺陷，造成原料浪费和停机。

• 生产中，如果主循环泵突然损坏，水流停止，除非工人及时发现，否则加热器会持续加热，导致导热油结焦或加热管烧毁，造成严重设备事故。

2. 采用本发明模温机后的操作：

• 生产中，假设主泵突然故障，流量监测模块瞬间检测到流量异常降低，立即上报主控模块。

• 主控模块在触发蜂鸣器报警的同时，立即通过油泵控制模块启动备用泵，生产过程仅中断几秒钟便可继续，有效避免了设备损坏和生产中断。

• 如果一天生产结束，冷却后导热油体积收缩导致液位降低，液位监测模块会检测到并发出报警，防止下次开机时低液位干烧。

• 初期，控制器检测到模具温度只有室温（25℃），与90℃相差甚远，自动启用“高档”全力加热。

• 当温度上升到85℃时（此阈值可设置），控制器判断即将接近目标，自动切换到“中档”，减缓升温速度。

• 当温度达到89℃时，控制器自动切换到“低档”，进行细微调节，最终平稳地保持在90℃±0.5℃的精确范围内，完全无需人工干预。

• 工人开机后，只需在控制器上设定目标温度90℃，然后按下启动键。

• 自动运行：

• 安全保护：

总结：本发明通过高度集成的智能化设计，不仅极大地简化了操作步骤，降低了了对操作人员的经验要求，更重要的是通过自动化和多重安全防护，显著提升了生产过程的稳定性、产品质量的一致性和设备本身的安全性。