一种传感器自适应的加热方法
技术领域
本发明涉及电化学酒精传感器领域，具体为一种传感器自适应的加热方法。
背景技术
酒后驾驶是造成道路交通事故的主要原因之一。呼出气体酒精含量检测是交警防控酒后驾驶现象的有效手段。目前采用的酒精含量测量技术大多利用燃料电池型酒精传感器与酒精进行化学反应的原理来实现。由于化学反应会受温度的影响，而酒精检测又多在室外进行，因此，呼出气体酒精含量检测仪受温度的影响很大，有时甚至无法完成测试。目前的酒精检测仪一般利用软件来进行温度补偿，但当温度较低时，如-10℃以下时，酒精传感器反应明显地变慢变小。当更低时，如-20℃时，许多酒精检测仪将无法工作。
有一部分传感器应用厂家在其上覆盖了加热片，目前对于传感器的加热，主要方法是通过温度传感器检测到温度低于某个阈值时，打开加热开关使其加热到某个温度再关闭；当温度重新降下去到某个阈值时又重新打开加热开关，如此反复。这种加热控制方法的缺点是：
(1)温度传感器感应温度有一定滞后，而且一般加热关闭阈值和打开阈值相距比较大会导致传感器的温度上下变化比较大、不稳定，致使对温度敏感的传感器工作不稳定；
(2)加热进度无显示，等待过程较长；
(3)加热时间过于集中，会造成某个时间段由于加热引起的功耗过大，损坏电源。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种加热效果好、温度稳定的传感器自适应的加热方法。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种传感器自适应的加热方法，施行至加热系统，该加热系统包括控制器、加热装置、温度感应器和计时器，所述传感器自适应的加热方法包括以下步骤：
S1、温度感应器检测温度T；
S2、若温度T高于加热阈值T0则执行步骤S3，若温度T低于加热阈值T0则执行步骤S4；
S3、进入待机模式，重复执行步骤S1；
S4、进入快速加热模式，启动加热装置，持续加热；
S5、温度T是否达到目标温度T1，若温度T未达到达到目标温度T1则执行步骤S6，若温度T达到达到目标温度T1则执行步骤S7；
S6、持续加热，重复执行步骤S5；
S7、进入PWM自适应加热模式，周期性轮流开关加热装置，周期为t0；
S8、维持目标温度T1。
进一步的，所述步骤S7的周期t0为1秒。
进一步的，所述步骤S1前面还包括步骤S0、设定加热阈值T0和目标温度T1。
进一步的，所述步骤S8还包括以下子步骤：
S81、分配周期内加热装置的加热时间t，设初始加热时间为ton；
S82、持续检测温度T，取平均温度TP；
S83、若平均温度TP与目标温度T1相同，则执行步骤S84，若平均温度TP与目标温度T1不同，则执行步骤S85；
S84、维持周期内初始加热时间ton，重复步骤S82；
S85、调整周期内初始加热时间ton，调整时间为Δt，调整后的加热时间为t＝ton+Δt，其中Δt＝(T1-TP)*t0/(T1-T0)，重复步骤S82。
进一步的，所述加热时间t相对于周期t0设有最小加热占比Pmin和最大加热占比Pmax，其中Pmin<t/t0<Pmax。
进一步的，所述步骤S4还包括子步骤S41、显示加热进度P，其中P＝100％*(T-T0)/(T1-T0)。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.根据实际加热需求分快速加热模式和PWM自适应加热模式，实现快速加热和恒温功能，更加智能；
2.PWM自适应加热模式根据实际温度实时调整加热功率，维持目标温度，加热效果稳定；
3.PWM自适应加热模式加热过程中功耗相对平均，不会对设备电源系统造成冲击；
4.传感器应用在不同的硬件环境下，其加热效率以及保温效果往往千差万别；而这种自适应加热方法，基本上可以不用考虑硬件差异带来的影响，大大方便传感器设备的开发和生产；
5.设有最小加热占比Pmin和最大加热占比Pmax，防止在PWM自适应加热模式中温度感应器失灵导致加热装置过度加热损害传感器。
发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。
图1是本发明一种传感器自适应的加热方法的流程框图；
图2是本发明一种传感器自适应的加热方法的步骤S8流程框图；
图3是本发明一种传感器自适应的加热方法的PWM自适应加热模式周期图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，进一步对本发明的技术方案进行具体说明。应该理解，下面的实施例只是作为具体说明，而不限制本发明的范围，同时本领域的技术人员根据本发明所做的显而易见的改变和修饰也包含在本发明范围之内。
如图1-3所示，一种传感器自适应的加热方法，施行至加热系统，该加热系统包括控制器、加热装置、温度感应器和计时器，所述传感器自适应的加热方法包括以下步骤：
S1、温度感应器检测温度T；
S2、若温度T高于加热阈值T0则执行步骤S3，若温度T低于加热阈值T0则执行步骤S4；
S3、进入待机模式，重复执行步骤S1；
S4、进入快速加热模式，启动加热装置，持续加热；
S5、温度T是否达到目标温度T1，若温度T未达到达到目标温度T1则执行步骤S6，若温度T达到达到目标温度T1则执行步骤S7；
S6、持续加热，重复执行步骤S5；
S7、进入PWM自适应加热模式，周期性轮流开关加热装置，周期为t0；
S8、维持目标温度T1。对于电化学酒精传感器，为避免低温影响测量精度，温度传感器即测量的是酒精传感器的温度，当温度低于阈值时，自动启动加热装置进行加热；加热分快速加热模式和PWM自适应加热模式，当温度低于阈值时，为减少使用者的加热等待时间提高加热，加热装置持续加热至目标温度；若达到目标温度，则进入PWM自适应加热模式，其目的是减少温度的波动，达到保温的效果。
PWM自适应加热模式下加热装置周期性的打开和关闭，通过调整开关周期t0的时间长短和周期内打开与关闭的时间占比，从而调整加热功率；其中PWM脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，PWM自适应加热模式下能有效的减小对电源的冲击，提高电源寿命。
本实施案例中，所述步骤S7的周期t0为1秒。PWM自适应加热模式中首先确定一个固定开关频率，其中频率越高，加热稳定性越高，实际中可根据加热元器件切换速度以及寿命灵活设定，一般来说设定为1HZ左右比较合适，则周期t0为1秒。
本实施案例中，所述步骤S1前面还包括步骤S0、设定加热阈值T0和目标温度T1。根据实际使用环境和硬件材料，可以根据实际情况提前设定加热阈值T0和目标温度T1。
本实施案例中，所述步骤S8还包括以下子步骤：
S81、分配周期内加热装置的开关时间，设初始加热时间为ton；
S82、持续检测温度T，取平均温度TP；
S83、若平均温度TP与目标温度T1相同，则执行步骤S84，若平均温度TP与目标温度T1不同，则执行步骤S85；
S84、维持周期内初始加热时间ton，重复步骤S82；
S85、调整周期内初始加热时间ton，调整时间为Δt，调整后的加热时间为ton+Δt，其中Δt＝(T1-TP)*t0/(T1-T0)，重复步骤S82。考虑传感器应用在不同的硬件环境下，其加热效率以及保温效果往往千差万别；为了保证温度在不同的情况下能稳定目标温度，通过实施对比平均温度TP和目标温度T1，先预设一个初始的ton，如周期为1S，设ton为0.5s，若加热效率大于散热效率，平均温度TP大于目标温度T1，则通过缩短周期内加热装置的打开时间；若加热效率小于散热散率，平均温度TP小于目标温度T1，则通过增加周期内加热装置的打开时间；及时的根据温度的变化，实时调整加热时间t。
其中周期内初始加热时间ton，调整时间为Δt，调整后的加热时间t＝ton+Δt，其中Δt＝(T1-TP)*t0/(T1-T0)，若平均温度TP大于目标温度T1，则Δt为负数，调整后的加热时间t缩短，减小加热效率用于降温微调；若平均温度TP小于目标温度T1，则Δt为正数，调整后的加热时间t增加，增加加热效率用于升温微调。
其中步骤S82中持续检测温度T，取平均温度TP的时间间隙较短；温度不会出现较大波动，且当温度达到目标温度后才进入PWM自适应加热模式；一般情况下T1-TP的差值不会过大。
本实施案例中，所述加热时间t相对于周期t0设有最小加热占比Pmin和最大加热占比Pmax，其中Pmin<t/t0<Pmax。提高了安全性。在PWM自适应加热模式中，设有最小加热占比Pmin，当温度感应器损坏或失灵时，在低温环境任然保持一定的加热功率，减小温度T的损失，尽可能维护温度保证传感器的温度工作；设有最大加热占比Pmax，当温度感应器损坏或失灵时，防止长时间持续的高功率加热损坏酒精传感器，避免安全隐患；通过设有最小加热占比Pmin和最大加热占比Pmax，减少PWM自适应加热模式对温度传感器的依赖，提高安全性。
本实施案例中，所述步骤S4还包括子步骤S41、显示加热进度P，其中P＝100％*(T-T0)/(T1-T0)。为了直接显示加热进度，可通过百分比的形式进行显示，不同于直接显示温度，因目标温度可调，不同场景的目标温度不同，百分比的显示方式感官更加直接。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
