CN102176177A - 装置加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种装置加热方法，将一标记装置经由若干个温度区间加热至一目标温度。本方法在感测标记装置的目前装置温度后，与目前温度区间的区间设定温度进行比较，以得到的一阶段误差值并据以调节一加热功率。以该加热功率加热标记装置时，通过一预设的温度递增值，递增目前温度区间的区间设定温度，得到下一个温度区间的区间设定温度。在每一温度区间重复前述相同的步骤，直至区间设定温度或装置温度到达目标温度。

Description

装置加热方法

【技术领域】

本发明关于一种加热方法的设计，特别是关于一种装置加热方法。

【背景技术】

电子装置(如笔记本电脑)若需在低温环境下启动或运作，需要加热器(如硬盘加热器)对特定硬件模块(如硬盘)进行加热。但目前的加热器，无论是采用硬件线路或是应用软件、韧体来控制，都只是单纯的固定加热功率来加热，或在不同温度下以不同加热功率加热。

参阅图1所示，温度曲线W1代表应用现有加热技术加热时，被加热的装置的温度与时间的关系曲线。现有的加热技术只考虑装置要加热至的目标温度Tf，并不考虑在加热过程中每一时间点的温度变化。亦即，将装置加热至接近或超过目标温度Tf时，才停止加热或是调降加热功率。因此，产生的温度曲线W1呈抛物线，代表温度上升速度不均匀。

参阅图2，温度曲线W2代表应用现有加热技术加热热敏(加热时迅速升温)装置时，被加热的装置的温度与时间的关系曲线。

初始装置温度Td0以及目标温度Tf不变。若对热敏装置进行加热时仍应用一般现有加热技术，产生的温度曲线W2可发现有瞬间温度变化过大过快的现象。

另外，图2所示温度曲线W3代表应用现有加热技术加热时的温度与时间的关系曲线，但装置的初始装置温度Td0’，不同于加热器预设的初始装置温度Td0。

当装置的初始温度Td0’不同时，由于现有加热技术是以平常的加热功率来进行加热，温度曲线W3显示在预定加热时程F1之前早已加热至目标温度Tf，造成瞬间温度过高的情况。

鉴于上述，应用现有加热技术加热某装置时，会有温度上升速度不均匀、瞬间温度变化过快及加热时间无法控制等问题。对于热敏特性的装置，并无法自行调整加热机制。此外，一旦加热器变更加热源、加热介质的特性阻值改变、或以一加热器对不同的装置加热时，温度曲线亦会有很大的变化，无法预期及控制加热效果。

【发明内容】

因此，本发明即提供一种装置加热方法，在加热某标记装置时使其实际温度曲线遵循一理想温度曲线，以维持均匀的温度上升速度。此装置加热方法可适用于不同热敏特性的装置，使其加热时仍能保持相同的温度曲线。同时，由于遵循理想温度曲线进行加热器的调整，即使标记装置的起始温度不同于某默认值，此标记装置仍能在预定的加热时程内加热至一目标温度。

于本发明的一实施例中揭露一种装置加热方法，用以使标记装置以若干个温度区间加热至一目标温度。此方法感测标记装置的目前装置温度，与目前温度区间的区间设定温度进行比较；再依据比较所得到的一阶段误差值，调节一加热功率以加热此标记装置；之后以一温度递增值递增目前温度区间的区间设定温度，得到下一个温度区间的区间设定温度，并在每一温度区间重复相同的步骤，直至区间设定温度到达目标温度。

在本发明的较佳实施例中，当标记装置被加热至目标温度后，持续感测标记装置的目前装置温度，并与目标温度进行比较，得到一定温阶段误差值，再依据定温阶段误差值调节对标记装置加热时的加热功率后，以该加热功率加热该标记装置，并不断重复这些步骤，使标记装置维持在目标温度。

相较于现有技术，本发明可以使得装置在被加热时，通过不断的轮询(Polling)、调整，以遵循(following)理想的直线型态的温度曲线的轨迹，使装置被加热时的温度上升速度会维持固定不变，以预定的温度递增值逐一阶段递增。此外，由于加热时不断地重复感测装置温度并调节加热功率，使得对任何装置加热时，皆能随时掌握装置的温度变化情况。故本发明可以适用于各种不同的装置或是各种不同的加热器。

再者，通过温度递增值的计算调整，就算初始装置温度不同或是目标温度不同，依旧能在预定的加热时程内将标记装置加热至目标温度，并保持在目标温度，使标记装置能长久在适温下运作。

【附图说明】

图1显示以现有加热技术加热时的温度曲线示意图；

图2显示以现有加热技术加热热敏装置时、以及加热不同初始温度的装置时的温度曲线示意图；

图3显示本发明较佳实施例的电路方块图；

图4与图5显示本发明较佳实施例的步骤流程图；

图6显示应用本发明的加热方法加热时的温度曲线的示意图；

图7显示应用本发明的加热方法加热不同初始温度的装置时的温度曲线的示意图；

图8显示在固定时间与固定温度递增值下的加热不同初始温度的装置时的温度曲线的示意图。

【具体实施方式】

参阅图3所示，其显示本发明较佳实施例的电路方块图。如图所示，加热模块1包括有一微控制器(microcontroller)11，微控制器11分别连接有一温度传感器12、一存储单元13、以及通过一脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)单元14与一功率推动电路15连接至一加热器16。本发明的加热模块1与标记装置2其中一个主要应用为可携电子装置，例如笔记本电脑。微控制器11可由搭载键盘控制器(Keyboard Controller)的嵌入式控制器(embedded controller)，而标记装置2可为硬盘。除了脉冲宽度调制单元14之外，亦可使用数字转模拟电路(digital-to-analog circuit)来推动加热器16。

温度传感器12用以感测一标记装置2的装置温度Td；存储单元13中储存有一温度递增值储存区131及一目标温度储存区132；功率推动电路15用以推动加热器16以一预定的加热功率P加热标记装置2；脉冲宽度调制单元14用以调节加热功率P。

同时参阅图4、图5及图6所示，图4与图5显示本发明较佳实施例的步骤流程图、图6显示应用本发明的加热方法加热时的温度曲线的示意图。首先，由温度传感器12感测标记装置2的装置温度Td(步骤101)。接着，由微控制器11判断是否定义有区间设定温度T0(步骤102)，由于此时尚未定义，则微控制器11会将所感测得的装置温度Td定义为当前温度区间B0的区间设定温度T0(步骤103)。标记装置2在此时还未曾被加热过，故标记装置2的装置温度Td亦为标记装置2的初始装置温度Td0。

接着，依据初始装置温度Td0及目标温度Tf计算出温度递增值ΔT(步骤104)。由于需要将标记装置2在一定的加热时程F1内加热至目标温度Tf，则根据上升斜率等于上升温度除以时间间隔的数学公式，利用目标温度Tf减去初始装置温度Td0后除以加热时程F1内所划分出的时间间隔(在本实施例中时间间隔为6)，即可求出温度递增值ΔT，并储存至存储单元13的温度递增值储存区131中。

在本发明的较佳实施例中，目标温度Tf是预先储存于存储单元13的目标温度储存区132中，可由使用者在加热前先行设定。若不需要在预定加热时程F1内将标记装置2加热至目标温度Tf的情况下，温度递增值ΔT亦可由使用者自行设定，以因应不同的加热需求。

定义区间设定温度T0及计算温度递增值ΔT的前置动作完成后，由微控制器11将温度传感器12感测到的标记装置2的装置温度Td0与区间设定温度T0进行比较，求得一阶段误差值(步骤105)。求得阶段误差值的目的是为了比较装置温度Td0与区间设定温度T0的大小，计算方式可因应不同需求而变。在本实施例中采用最简单的方式计算，也就是以装置温度T0减去区间设定温度Td0算出阶段误差值(也就是装置温度T0与区间设定温度Td0的温度差)，之后由微控制器11对阶段误差值进行判断，相应地发送一功率调节信号S1至脉冲宽度调制单元14(步骤106)。

当装置温度T0高于区间设定温度Td0时(也就是阶段误差值大于零)，脉冲宽度调制单元14接收微控制器11所发送的功率调节信号S1，并依据功率调节信号S1以一脉冲宽度调制信号S2送至功率推动电路15，利用脉冲宽度调制的方式使功率推动电路15降低加热器16对标记装置2的加热功率P(步骤107)。

当装置温度T0等于区间设定温度Td0时(也就是阶段误差值等于零)，则不改变预设的加热功率P(步骤108)；当装置温度T0小于区间设定温度Td0时(也就是阶段误差值小于零)，则会增加加热功率P(步骤109)。

在本发明的较佳实施例中，由于区间设定温度T0即由初始装置温度Td0定义而得，故装置温度Td0等于温度区间B0的区间设定温度Td0(阶段误差值为零)，因此加热模块1会维持加热功率P不变，对标记装置2进行加热(步骤110)。

标记装置2被加热过后，微控制器11会以温度递增值ΔT递增区间设定温度T0，得到下一个温度区间B1的区间设定温度T1(步骤111)，补偿的方式即是将区间设定温度T0加上温度递增值ΔT而求出区间设定温度T1。

之后微控制器11再度通过温度传感器12感测标记装置2的装置温度Td1。并将装置温度Td1与目前温度区间B1的区间设定温度T1进行比较。如图所示，由所求得的阶段误差值ΔT1可发现标记装置2的装置温度Td1小于目前温度区间B1的区间设定温度T1，则微控制器11会通过脉冲宽度调制单元14的调节，由功率推动电路15推动加热器16增加加热功率P加热标记装置2。

当标记装置2被加热后的装置温度Td2大于区间设定温度T1加上温度递增值ΔT而得出的区间设定温度T2时。微控制器11则通过脉冲宽度调制单元14的调节，降低对标记装置2加热时的加热功率P。

微控制器11采轮询(Polling)的方式，不断地通过温度传感器12感测标记装置2接下来每一个装置温度Td3、Td4、Td5，并分别与每一温度区间B3、B4、B5的区间设定温度T3、T4、T5一一比较，以调整控制加热器16的加热功率P。通过微控制器11不断地进行轮询、调整的动作，标记装置2被加热时的温度曲线W4会近似于直线的温度曲线W5，而当轮询的时间间隔愈短，温度曲线W4也自然会愈趋近于温度曲线W5，而不会因标记装置2本身对温度是否敏感而有所影响，加热模块1的设计的方式不同或介质的特性阻值改变也不会使温度曲线W4有太大的变化。

标记装置2持续被加热直至到达温度区间B6时，确认温度区间B6的区间设定温度T6(或标记装置2的装置温度Td6)是否到达目标温度Tf(步骤112)。当区间设定温度T6(或标记装置2的装置温度Td6)到达目标温度Tf后，则会进入一定温时程F2，此时微控制器11继续通过温度传感器12感测标记装置2的装置温度Td6(步骤113)，并将装置温度Td6与目标温度Tf进行比较，得到一定温阶段误差值ΔT2(步骤114)，定温阶段误差值ΔT2同样以装置温度Td6减去目标温度Tf而求得。之后由微控制器11对定温阶段误差值进行判断，相应地通过脉冲宽度调制单元14进行加热功率P的调节(步骤115)。

当装置温度Td6高于或等于目标温度Tf时(也就是定温阶段误差值ΔT2大于零或等于零)，微控制器11则通过脉冲宽度调制单元14同样利用脉冲宽度调制的方式降低加热功率P(步骤116)。当装置温度Td6小于目标温度Tf时(也就是定温阶段误差值ΔT2小于零)则降低加热功率P(步骤117)。之后加热模块1以调节后的加热功率P对标记装置2进行加热(步骤118)。通过不断将装置温度与目标温度Tf进行比较调节，可以使得标记装置2被加热至目标温度Tf后，能保定温度在目标温度Tf附近。

参阅图7所示，其显示应用本发明的加热方法加热不同初始温度的装置时的温度曲线的示意图。如图所示，温度曲线W6表示加热具有不同的初始装置温度Td0’的标记装置2时的温度与时间曲线。当标记装置2具有不同的初始装置温度Td0’时，由于根据上升斜率等于上升温度除以时间间隔的数学公式，利用目标温度Tf减去初始装置温度Td0’后除以加热时程F1内所划分出的时间间隔，所求出温度递增值ΔT’也随初始装置温度Td0’的不同而有所调整，以在预定的加热时程F1将标记装置2加热至目标温度Tf。当然，在实际加热时温度曲线W6会如同图6中的温度曲线W4一般有误差存在，在此只是以在最理想情况下的直线型态的温度曲线W6来示意。

参阅图8所示，其显示在固定时间与固定温度递增值下的加热不同初始温度的装置时的温度曲线的示意图。如图所示，温度曲线W7表示标记装置2设定以相同于温度递增值ΔT的温度递增值ΔT”被加热时的时间与温度关系曲线。标记装置2在不同于初始装置温度Td0的初始装置温度Td0’下被加热，故在较短于加热时程F1的加热时程F3内即升温至目标温度Tf，但亦不会有应用现有的方法所产生的加热过度的问题。由于在标记装置2被加热至目标温度Tf后即会由加热时程F3进入定温时程F4，通过本发明使标记装置2的装置温度能维持在目标温度Tf而不再变动。

相较于现有技术，本发明可以使得装置在被加热时，通过不断的轮询(Polling)、调整，以遵循(following)理想的直线型态的温度曲线的轨迹，使装置被加热时的温度上升速度会维持固定不变，以预定的温度递增值逐一阶段递增。此外，由于加热时不断地重复感测装置温度并调节加热功率，使得对任何装置加热时，皆能随时掌握装置的温度变化情况。故本发明可以适用于各种不同的装置或是各种不同的加热器。

再者，通过温度递增值的计算调整，就算初始装置温度不同或是目标温度不同，依旧能在预定的加热时程内将标记装置加热至目标温度，并保持在目标温度，使标记装置能长久在适温下运作。

Claims (20)

1.一种装置加热方法，将一标记装置经由若干个温度区间加热至一目标温度，各该温度区间分别具有一区间设定温度，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)感测该标记装置的目前装置温度；

(b)将该标记装置的目前装置温度与目前温度区间的区间设定温度进行比较，得到一阶段误差值；

(c)依据该阶段误差值调节对该标记装置加热时的加热功率；

(d)以该加热功率加热该标记装置；

(e)以一预设的温度递增值递增该目前温度区间的区间设定温度，得到下一个温度区间的区间设定温度；

(f)重复步骤(a)至(e)，直至该区间设定温度到达该目标温度。

2.如权利要求1所述的装置加热方法，其特征在于，其中该区间设定温度为尚未加热该标记装置时的一初始装置温度。

3.如权利要求2所述的装置加热方法，其特征在于，其中该温度递增值依据该初始装置温度及该目标温度所计算求得。

4.如权利要求1所述的装置加热方法，其特征在于，其中步骤(b)中，以该装置温度减去该区间设定温度求得该阶段误差值。

5.如权利要求1所述的装置加热方法，其特征在于，其中步骤(c)中，依据该阶段误差值调节对该标记装置加热时的加热功率，当依据该阶段误差值判断该装置温度高于该区间设定温度时则降低该加热功率；当依据该阶段误差值判断该装置温度等于该区间设定温度时则维持该加热功率；当依据该阶段误差值判断装置温度小于该区间设定温度时则增加该加热功率。

6.如权利要求1所述的装置加热方法，其特征在于，其中步骤(c)中，以脉冲宽度调制的方式调节对该标记装置加热时的加热功率。

7.如权利要求1所述的装置加热方法，其特征在于，其中步骤(f)之后还包括下列步骤：

(g)感测该标记装置的目前装置温度；

(h)将该标记装置的目前装置温度与该目标温度进行比较，得到一定温阶段误差值；

(i)依据该定温阶段误差值调节对该标记装置加热时的加热功率；

(j)以该加热功率加热该标记装置；

(k)重复步骤(g)至(j)，以维持该标记装置的装置温度于该目标温度。

8.如权利要求7所述的装置加热方法，其特征在于，其中步骤(h)中，以该装置温度减去该目标温度求得该定温阶段误差值。

9.如权利要求7所述的装置加热方法，其特征在于，其中步骤(i)中，依据该定温阶段误差值调节对该标记装置加热时的加热功率，当依据该定温阶段误差值判断该装置温度高于或等于该目标温度时则降低该加热功率；当依据该定温阶段误差值判断该装置温度小于该目标温度时则增加该加热功率。

10.如权利要求7所述的装置加热方法，其特征在于，其中步骤(i)中，以脉冲宽度调制的方式调节对该标记装置加热时的加热功率。

11.一种装置加热方法，将一标记装置经由若干个温度区间加热至一目标温度，各该温度区间分别具有一区间设定温度，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)感测该标记装置的目前装置温度；

(b)将该标记装置的目前装置温度与目前温度区间的区间设定温度进行比较，得到一阶段误差值；

(c)依据该阶段误差值调节对该标记装置加热时的加热功率；

(d)以该加热功率加热该标记装置；

(e)以一预设的温度递增值递增该目前温度区间的区间设定温度，得到下一个温度区间的区间设定温度；

(f)重复步骤(a)至(e)，直至该标记装置的装置温度到达该目标温度。

12.如权利要求11所述的装置加热方法，其特征在于，其中该区间设定温度为尚未加热该标记装置时的一初始装置温度。

13.如权利要求12所述的装置加热方法，其特征在于，其中该温度递增值依据该初始装置温度及该目标温度所计算求得。

14.如权利要求11所述的装置加热方法，其特征在于，其中步骤(b)中，以该装置温度减去该区间设定温度求得该阶段误差值。

15.如权利要求11所述的装置加热方法，其特征在于，其中步骤(c)中，依据该阶段误差值调节对该标记装置加热时的加热功率，当依据该阶段误差值判断该装置温度高于该区间设定温度时则降低该加热功率；当依据该阶段误差值判断该装置温度等于该区间设定温度时则维持该加热功率；当依据该阶段误差值判断装置温度小于该区间设定温度时则增加该加热功率。

16.如权利要求11所述的装置加热方法，其特征在于，其中步骤(c)中，以脉冲宽度调制的方式调节对该标记装置加热时的加热功率。

17.如权利要求11所述的装置加热方法，其特征在于，其中步骤(f)之后还包括下列步骤：

(g)感测该标记装置的目前装置温度；

(h)将该标记装置的目前装置温度与该目标温度进行比较，得到一定温阶段误差值；

(i)依据该定温阶段误差值调节对该标记装置加热时的加热功率；

(j)以该加热功率加热该标记装置；

(k)重复步骤(g)至(j)，以维持该标记装置的装置温度于该目标温度。

18.如权利要求17所述的装置加热方法，其特征在于，其中步骤(h)中，以该装置温度减去该目标温度求得该定温阶段误差值。

19.如权利要求17所述的装置加热方法，其特征在于，其中步骤(i)中，依据该定温阶段误差值调节对该标记装置加热时的加热功率，当依据该定温阶段误差值判断该装置温度高于或等于该目标温度时则降低该加热功率；当依据该定温阶段误差值判断该装置温度小于该目标温度时则增加该加热功率。

20.如权利要求17所述的装置加热方法，其特征在于，其中步骤(i)中，以脉冲宽度调制的方式调节对该标记装置加热时的加热功率。

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