Temperatūros valdymas ir jutikliai: išnaudokite visas žemos{0}}tampos kasetinio šildytuvo galimybes

Kasetinis šildytuvas yra tik varžinis elementas. Jis elektros energiją pavers šilumos energija, nesvarbu. Norint jį iš tiesiog šilumos šaltinio paversti tiksliu šiluminiu įrankiu, reikia išmanaus valdymo. Mažose, žemos-5 V įtampos sistemose valdymo ir jutimo derinimas yra ir sunkumas, ir galimybė. Svarbiausia yra pasirinkti tinkamus jutiklius ir kur juos įdėti.

Uždarojo{0}}ciklo valdymo būtinybė

Tipiška prototipų dizaino klaida yra bandymas reguliuoti temperatūrą naudojant atvirosios{0}}kilpos valdymą, o tai reiškia, kad energija tiekiama tik pagal laiko ciklą arba numatomus vatus. Mažos galios 5 V vienos -galvutės kasetės šildytuvas gali nepasiekti pavojingos temperatūros, tačiau jis gali lengvai peržengti jautrių medžiagų ar dalių šiluminius apribojimus, todėl gaminys gali sugesti arba sukelti saugos problemų. Uždaros grandinės valdymas yra būtinas patikimam ir pakartojamam veikimui. Šioje sistemoje jutiklis siunčia nuolatinį grįžtamąjį ryšį valdikliui, kuris vėliau keičia šildytuvo galią, kad temperatūra išlaikytų tam tikrą vertę.

Išorinis ir įterptųjų jutiklių integravimas

Yra du pagrindiniai temperatūros matavimo būdai, kurių kiekvienas turi įtakos sistemos reakcijai:

Išoriniai jutikliai: atskiras jutiklis, pvz., termoelementas arba pasipriešinimo temperatūros detektorius (RTD), įdedamas į tikslinę medžiagą (pvz., metalinį bloką, formą ar antgalį) pagrindiniame taške, esančiame netoli šildytuvo. Tai parodo, koks karštas yra tikrasis darbo krūvis.

Integruoti jutikliai: šildytuvas turi jutiklį (paprastai termoporą arba RTD), įmontuotą tiesiai į apvalkalą, šalia šildymo gyvatuko. Tai dažnai yra geriausias pasirinkimas žemos-įtampos įrenginiams su ribota vieta, nes taip sutaupoma vietos ir galima greičiau nuskaityti paties šildytuvo temperatūrą.

Tačiau integruotas jutimas prideda naują dinamiką: terminį delsą. Integruotas jutiklis beveik akimirksniu užfiksuoja šildytuvo gyvatuko temperatūros pokyčius. Tačiau šildoma medžiaga atsiliks dėl savo šiluminės masės ir pasipriešinimo sąsajoje. Jei valdiklis nėra tinkamai nustatytas ir jutiklio signalas yra per greitas, tikslinė medžiaga gali per daug įkaisti ir vėl atvėsti. Siekiant užtikrinti, kad valdomas kintamasis, ty ruošinio temperatūra, išliktų pastovus, efektyvus PID (proporcinis-integralus-darinys) derinimas turi atsižvelgti į šį vėlavimą.

5 V valdymo grandinės sukūrimas

5 V nuolatinės srovės šildymo sistemos valdymo elektronikos poreikiai skiriasi nuo įprastos kintamosios srovės šildymo sistemos.

Maitinimo perjungimas: TRIAC netinka nuolatinės srovės sistemoms, nes juos naudoja standartiniai kintamosios srovės fazės{0}}kampo valdikliai. MOSFETai (metalo -oksidiniai-puslaidininkiniai lauko-efektiniai tranzistoriai) dažniau naudojami maitinimui perjungti. Naudodamas impulsų pločio moduliaciją (PWM), valdiklis greitai įjungia ir išjungia MOSFET, kad pakeistų vidutinę šildytuvo galią.

Jutiklio pasirinkimas:

Termistoriai (NTC/PTC): esant žemesnei nei 250 laipsnių temperatūrai, neigiamo temperatūros koeficiento (NTC) termistoriai, tokie kaip populiarūs 100K, yra labai jautrūs ir pigūs. Valdiklio programinė įranga turi valdyti ne-tiesinę varžos-temperatūros kreivę.

Termoporos (J, K, T tipai): jos yra tvirtos ir gerai veikia įvairiuose temperatūrų diapazonuose. Jie taip pat suteikia gana linijinę išvestį. Kad valdiklis veiktų, reikia{2}}šaltos sankryžos kompensavimo grandinės.

RTD (Platinum Resistance Termometrs) yra geriausias pasirinkimas tiksliam naudojimui, nes jie yra labai tikslūs ir stabilūs laikui bėgant. Tačiau jie yra brangesni ir turi būti kruopščiai sujungti, kad būtų išvengta matavimo klaidų.

Svarbios saugos funkcijos: pagrindinė valdymo kilpa niekada neturėtų būti vienintelė saugos funkcija. Būtinas saugos apribojimas, pagrįstas technine įranga. Dažniausias būdas tai padaryti yra terminis saugiklis arba terminis išjungimas, nuosekliai sujungtas su šildytuvu ir fiziškai pritvirtintas prie įrenginio arba šildytuvo apvalkalo. Šis vienkartinis-kart-naudojamas įrenginys visam laikui atidaro grandinę, jei temperatūra pakyla virš saugaus lygio. Tai apsaugo nuo valdiklio arba MOSFET gedimo.

Sistemos-lygio svarstymai: laidų sujungimo poveikis

5 V, didelės srovės sistemoje, parazitinė varža maitinimo kanale turi didesnį poveikį. Laidai tarp valdymo MOSFET ir šildytuvo turi tam tikrą pasipriešinimą, dėl kurio krenta įtampa (V_drop=I * R_leads). Tai gali reikšti, kad valdiklio 5 V išvestis šildytuvo gnybtuose pasiekia tik 4,5 V ar mažiau, o tai labai sumažina jo galią ir įkaitimo laiką. Taigi tinkamo storio (mažo gabarito) laido pasirinkimas didelės srovės{11}}linijoms yra labai svarbi valdymo sistemos konstrukcijos dalis, kurios negalima pakeisti. Jis užtikrina, kad reikiama galia iš tikrųjų patektų į šildytuvą.

Išvada: sistemų inžinerijos požiūriu

Laukuose, kuriuose yra didelis patikimumas, kasetinis šildytuvas laikomas ne paprasta dalimi, o dalimi, dėl kurios veikia sudėtinga šilumos valdymo kilpa. Sistemos veikimas yra glaudžiai susijęs su jutiklio savybėmis, valdiklio algoritmu, saugos architektūra ir elektros jungčių kokybe. Išsamus požiūris-kuriant valdymo elektroniką, jutiklių strategiją ir šildytuvo specifikacijas vienu metu-paverčia paprastą šildymo elementą saugia, patikima ir efektyvia šilumine posisteme. Šiluminės inžinerijos specialistų pagalba šiuo integravimo etapu paprastai yra geriausias būdas išspręsti sudėtingas problemas, kylančias dėl žemos -įtampos, didelio{6}}našumo šildymo.