Diseño y desarrollo del esquema del calentador.

1. Breve introducción del calentador portátil

Con el progreso de los tiempos, el nivel de vida de las personas también ha mejorado significativamente. En los fríos inviernos anteriores, las personas solo podían quemar carbón en sus hogares para calentarlo, lo que tenía un cierto impacto en la salud respiratoria de las personas, y la temperatura en la casa era a veces más bajo. En los tiempos modernos, existen varios métodos de calefacción: mientras las personas paguen la tarifa de calefacción, las personas pueden sentir la temperatura cálida en la casa sin ningún impacto en su salud. Sin embargo, es inevitable que el efecto de calentamiento no sea satisfactorio, por lo que el calentador se ha desarrollado para ayudar a las personas durante el frío invierno. El calentador portátil es de tamaño pequeño, liviano y fácil de usar, y es popular entre los consumidores.

En segundo lugar, la clasificación de los calentadores portátiles.

Hay seis tipos principales de calentadores portátiles: estufas, botellas de agua caliente recargables, calentadores llenos de aceite, calentadores PTC, calentadores de convección y calentadores eléctricos de película.

(1) Horno de hogar: ¿Qué es el horno de hogar? Parece que solo aparece en libros amarillentos. Huailu, también conocido como calentador de manos, es el calentador portátil más pequeño, adecuado para personas que calientan sus manos y pies, neuralgia, frío, reumatismo y dolor de espalda. El horno se produce principalmente por la combustión de aceite. El cuerpo del horno se utiliza como contenedor para almacenar aceite. Algunos hornos de buena calidad y dos o dos aceites se pueden usar durante 8 horas sin enfriamiento. Sin embargo, se debe tener cuidado para evitar el peligro de fugas de aceite.

(2) Botella de agua caliente recargable: en el pasado, las personas dependían de una bolsa de agua tibia para calentarse. Todos los días antes de acostarse, la bolsa de agua tibia se llenaba con agua hirviendo y se colocaba en la cama. La invención de la botella de agua caliente recargable resuelve las deficiencias de la bolsa de agua tibia común, como el corto tiempo de conservación del calor y la dependencia del agua hirviendo para el calentamiento. La botella de agua caliente recargable está controlada principalmente por el calentamiento del cable eléctrico, pero si la botella de agua caliente del cable eléctrico no se procesa a través de múltiples capas, la seguridad de su tanque interno está bien hecha y también es propensa a fugas, explosiones y otros peligros.

(3) Calentadores llenos de aceite: los calentadores llenos de aceite también se conocen como calentadores eléctricos. El volumen de estos calentadores no es muy grande. Es calentar el nuevo aceite de conducción de calor circundante a través del tubo de calor después de ser energizado, irradiar el calor del tubo de calor o la pieza suelta, para aumentar la temperatura, cuando la temperatura interna del aceite alcanza los 85 grados, su sistema de control de temperatura se cortará automáticamente Fuente de alimentación para evitar peligros. Debido a que este calentador eléctrico portátil tiene un alto factor de seguridad, una larga vida útil y un uso conveniente, es adecuado para familias con ancianos y niños que viven en el hogar. Aunque el calentador lleno de aceite es fácil de usar, no hay necesidad de reemplazar el aceite térmico, por lo que su efecto de disipación de calor no es bueno y consume mucha electricidad.

(4) Calentadores PTC: los calentadores PTC, como su nombre lo indica, pueden soplar el viento a alta temperatura para aumentar el calor en el aire. PTC es la abreviatura de un elemento cerámico de calentamiento eléctrico. Su sistema de temperatura utiliza un ventilador para soplar aire a través del elemento de calentamiento eléctrico PTC para forzar la convección. El calentador PTC está equipado con un limitador de temperatura. Cuando se bloquea la ventilación de aire, cortará automáticamente la fuente de alimentación, y algunos también adoptarán el método de descarga de energía. Los calentadores PTC generalmente tienen una buena función impermeable, por lo que son más adecuados para su uso en baños. Tiene un alto rendimiento de seguridad, bajo precio y alto rendimiento de costo. Es un calentador portátil popular en los tiempos modernos.

(5) Calentador de convección: la parte superior del calentador de convección es la salida de aire, y la parte inferior es la entrada de aire. Después de enchufar la corriente, el aire alrededor del tubo de calentamiento eléctrico se calienta, y el gas sale de la salida de aire, y se toma el aire frío circundante. Es el concepto de diseñar el sistema de temperatura de calentamiento por convección que la entrada ingresa al suplemento y este ciclo. También tiene un cierto grado de seguridad: cuando la salida está bloqueada y la temperatura aumenta rápidamente, el elemento de control de temperatura se apagará automáticamente. El ruido de este calentador eléctrico es muy pequeño, pero la velocidad de calentamiento es lenta.

(6) Calentadores de película eléctricos: los calentadores de película eléctricos son actualmente los más avanzados en calefacción portátil. Utiliza una película de calentamiento eléctrico completamente transparente como material generador de calor, utiliza internamente una estructura de conductos de aire caliente y adopta un método de convección mejorada. La temperatura aumenta rápidamente y puede alcanzar más de 100 grados en 3 minutos después de comenzar. Los calentadores eléctricos de película son generalmente uno de los calentadores portátiles más populares con tamaño pequeño, larga vida útil y formas novedosas.

3. Diseño del sistema de control de temperatura para calentadores portátiles.

Los sistemas de control de temperatura actuales para calentadores portátiles se pueden dividir en las siguientes categorías.

(1) Elemento calefactor del elemento calefactor: use el elemento calefactor para generar calor y luego irradie el calor generado a través del ventilador, utilizado principalmente en el calentador. Después de la reforma de reemplazo del producto, algunos calentadores eléctricos portátiles se usan reflejados para disipar el calor generado por el cable calefactor. El cuerpo general puede girar un cierto ángulo y proporcionar calefacción multidireccional. Al mismo tiempo, también tiene un rendimiento de seguridad avanzado. Un sistema de control de temperatura que apaga automáticamente la energía cuando la energía se descarga o la temperatura es demasiado alta.

(2) Elemento calefactor de tubo de cuarzo: este tipo de producto está compuesto de elementos calefactores eléctricos sellados, superficies parabólicas o reflectores, tiras protectoras y otros componentes básicos. Utiliza tubos radiantes de cuarzo como elementos principales de control de temperatura y utiliza rayos infrarrojos lejanos para calentar la tecnología de ahorro de energía. Los rayos infrarrojos emitidos por la radiación infrarroja pueden ser absorbidos por el objeto y convertirse directamente en calor para lograr el propósito de calentamiento. Debido a que esta tecnología es muy avanzada, y los rayos infrarrojos pueden producir fisioterapia para el cuerpo humano, siempre ha sido uno de los calentadores eléctricos portátiles que gustan a los consumidores.

(3) Elemento calefactor de tubo de metal: es lo mismo que el calentamiento del cable calefactor, similar al ventilador eléctrico. Adopte el principio de generación de calor del tubo de metal para utilizar la superficie reflectante para disipar la energía térmica, a fin de desempeñar un papel en el calentamiento. El diseño de este sistema de control de temperatura tiene una vida útil más larga y más seguridad que el cable calefactor. Sin embargo, sus defectos son los mismos que los del cable calefactor, que requiere un trabajo continuo, un gran consumo de energía y una caída rápida de la temperatura después de un corte de energía.

(4) Elemento calefactor de tubo de halógeno: el tubo de halógeno es un tipo de conducto luminoso y generador de calor con una propiedad cerrada. Hay un cable de tungsteno en el medio, que está lleno de gas inerte halógeno. El tubo de halógeno no se oxida cuando se calienta, por lo que tiene una larga vida útil, velocidad de calentamiento rápida y alta eficiencia de trabajo.

(5) Elemento de calentamiento de fibra de carbono: es un elemento de calentamiento tubular hecho de fibra de carbono, que utiliza el calor generado por la fibra de carbono para difundirse en la superficie reflectante para lograr el propósito de calentamiento. Este tipo de producto generalmente usa un solo tubo para calentar, la temperatura aumenta rápidamente y la eficiencia es alta, pero en comparación con otros productos portátiles, los calentadores actuales que usan fibra de carbono para calentar son ligeramente más grandes.

En la actualidad, existen sistemas de control de temperatura en el mercado como el calentamiento por aceite de conducción de calor y el calentamiento de cerámica. Sus principios de calentamiento son ligeramente diferentes y existen ciertas diferencias en función y valor práctico. Los consumidores pueden elegir el calentador portátil más práctico según sus propias necesidades.

4. Diseño de calentador eléctrico remoto de ahorro de energía.

En la actualidad, una gran cantidad de calentadores de calefacción eléctricos se controlan manualmente, con gran potencia y alto consumo de energía. El calentador eléctrico de control remoto de ahorro de energía presentado en este artículo adopta un control remoto por infrarrojos, y varios valores de temperatura preestablecidos se configuran de acuerdo con los requisitos del usuario. Cuando la temperatura ambiente durante el calentamiento alcanza la temperatura preestablecida, la alimentación se apaga automáticamente y la temperatura se calienta automáticamente después de que la temperatura baja, para lograr el efecto de ahorro de energía y comodidad. El sistema de control se compone de circuito de alimentación, circuito de control principal, circuito transmisor de control remoto, circuito de control de temperatura de umbral único, circuito de protección de disipación de calor residual y ventilador. Todo el circuito se muestra en la Figura 1.

4.1 Circuito de alimentación del calentador eléctrico.

Después de la caída de voltaje del voltaje de la fuente de alimentación de 220 V a través del transformador, rectificación del puente D1-D4, filtrado C1, generación de un voltaje de aproximadamente 19 V, y luego a través del regulador de voltaje N3 (7812) de tres terminales para obtener un voltaje de 12 V, filtrado C2, diodo regulador de voltaje El valor de regulación de voltaje D20 es 5.6V. Dado que el voltaje entre el emisor del transistor V1 y la base es de aproximadamente 0.6 ~ 0.7V, la caída de voltaje entre el ánodo de D5 y el emisor de V1 es de 5V. Después de C3, C4 El filtrado de primera etapa, el filtrado de segunda etapa de R3 y C5 se suministran al chip principal N1, el filtrado de segunda etapa de R4 y C6 se suministra al cabezal receptor Z1. Vale la pena señalar que la fuente de alimentación de 5V de N1 y Z1 es una fuente de alimentación flotante, es decir, el electrodo negativo no está conectado a la tierra de la fuente de alimentación, pero el terminal negativo de 2 pies está conectado a 7V, el terminal positivo de 5 pies está conectado a 12V y la diferencia de voltaje es de 5V, para lograr Fuente de alimentación de 5V.

4.2 Circuito de control principal del calentador de ahorro de energía

Este circuito utiliza principalmente el chip integrado PT2128A-C31 para el control. C7, C8, X1 y N1 forman un oscilador de cristal de 455KHZ, que genera las señales de reloj necesarias para el funcionamiento del chip. El cabezal receptor Z1 recibe la señal del transmisor de control remoto infrarrojo, lo amplifica, demodula y decodifica y lo envía al pin 1 de PT2128A-C31. Según la información del valor preestablecido de temperatura en la señal de control remoto infrarrojo, pines 16, 17 Uno de los 18 pines debe ser bajo, y los otros dos pines deben ser altos. Cuando el pin 18 es bajo, el transistor V3 está saturado y encendido a través de la resistencia R6, la caída de voltaje de saturación es 0.3V, y la caída de voltaje de conducción del diodo D10 es 0.7V, entonces el voltaje negativo de D10 es 11V, dividido por R9 y R15 Luego enviado al LM324 con el mismo nombre final 10 pies. De la misma manera, cuando el pin 17 es de bajo nivel, la misma resistencia R7 hace que el transistor V4 se sature y conduzca, y luego pasa la caída de voltaje del diodo D11, y se envía al pin 10 de LM324 a través de la presión parcial de R10 y R15. Cuando el pin 16 emite un nivel bajo, el transistor V5 se satura y se enciende a través de R8, el voltaje se baja a través del diodo D12 y luego se envía al pin 10 del LM324 a través de la división de voltaje de R11 y R15. Estos tres voltajes son el voltaje de referencia para el ajuste de temperatura.

Cuando se requieren dos conjuntos de calentadores para calentar juntos, el cabezal receptor Z1 recibe la señal infrarroja y la envía al pin 1 del bloque integrado PT2128A-C31 mediante amplificación, demodulación y decodificación. Conducción saturada, relé J2 pull in, calefacción activada PTC2.

D6, D7 y D8 forman un circuito de compuerta AND, siempre que una de las salidas sea baja, V2 se encenderá, J3 tendrá corriente, el interruptor se cerrará, el ventilador rotará y se enviará el calor del elemento calefactor PTC en el estado calentado. Soplando aire caliente.

Cuando el pin 1 del PT2128A-C31 recibe el comando del cabezal receptor Z1, su pin 6 emite un nivel bajo y el zumbador L1 emitirá un pitido.

4.3 Circuito transmisor de control remoto del calentador

El transmisor de control remoto infrarrojo está compuesto por un circuito integrado PT2268, y la señal transmitida se transmite a través del diodo emisor de luz infrarroja D2 SE303, y la señal codificada se transmite dos veces cada vez, una de las cuales se invierte para evitar que el receptor reciba el código incorrecto. El circuito transmisor de control remoto infrarrojo se muestra en la Figura 2.

4.4 Circuito de control de temperatura de umbral único del calentador de ahorro de energía

El circuito está compuesto principalmente por un circuito de muestreo de temperatura y un circuito de control de comparación. El circuito de muestreo de temperatura está compuesto principalmente por R16 y R17, donde R17 es un termistor de coeficiente de temperatura negativo, que se instala en la entrada de aire del calentador y toma muestras de la temperatura interior.

El circuito de comparación está compuesto por LM324. Después de configurar la temperatura interior predeterminada para el calentador, los 10 pines de LM324 establecen un voltaje de referencia en consecuencia. El voltaje de muestreo generado por el circuito de muestreo se envía a los 9 pines del LM324. Cuando la temperatura interior no alcanza la temperatura establecida, el voltaje de 10 pines del LM324 es mayor que el voltaje de 9 pines, por lo que los 8 pines emiten un nivel alto y los 5 y 3 pines emiten un voltaje fijo. Nivel 5.5V, por lo que el pin 7 sale bajo nivel, el pin 1 sale alto nivel. El cuarto amplificador operacional está conectado como un seguidor de emisor, por lo que el pin 14 también genera un nivel alto. En este momento, el transistor V7 se enciende, el relé J1 es atraído y el calentador comienza a calentarse. Cuando la temperatura interior alcanza la temperatura establecida, el voltaje de 10 pines del LM324 es menor que el voltaje de 9 pines, el 14 pines genera un nivel bajo, el transistor V7 se corta, el relé se apaga y la hoja de calentamiento deja de calentarse. Cuando la temperatura baja un poco, el comparador gira, el relé se detiene y el calentador comienza a calentar nuevamente. Cuando la temperatura alcanza la temperatura establecida, el comparador gira nuevamente, el relé se apaga y el calentador deja de calentar. El relé rebotará en tan poco tiempo, lo cual es fácil de dañar. Con este fin, se estableció un circuito de retardo RC compuesto por R20 y C9. El tiempo requerido para que la temperatura en la habitación caiga 2 grados se probó primero a través de experimentos, y luego se seleccionó la resistencia y la capacitancia de acuerdo con el tamaño del tiempo para diseñar un circuito de retardo RC. El control de temperatura se convierte en un control de tiempo, de modo que cuando la temperatura interior es inferior a la temperatura establecida en 2 grados, el comparador se voltea y el relé comienza a saltar, reduciendo así la frecuencia del salto del relé y asegurando el relé Se realiza la vida útil del control de temperatura de umbral único.

4.5 Circuito de protección del ventilador y disipación de calor residual del calentador eléctrico

Cuando el cabezal receptor recibe la señal de encendido, uno de los pines 16, 17 y 18 del chip principal cambia de nivel alto a nivel bajo.A través del circuito AND, la base del transistor V2 es baja y V2 está saturada y encendida. El relé entra, de modo que el ventilador comienza a funcionar. Cuando el conector recibe la señal de apagado, los pines 16, 17 y 18 del chip principal están todos altos, y la base del transistor V2 está alta por el circuito AND, el transistor está en el estado de corte, el relé se desconecta y el ventilador deja de funcionar.

Los diodos D6, D7, D8 y la resistencia R5 forman un circuito de compuerta AND, de modo que cuando el calentador funciona a cualquiera de las tres temperaturas de baja, media y alta, el circuito de compuerta AND emite un nivel bajo para garantizar el correcto funcionamiento y funcionamiento del circuito del ventilador. . El diodo D9 es para proteger el transistor V2, porque cuando el transistor V2 cambia de encendido a apagado, la corriente que fluye a través de la bobina del relé disminuirá rápidamente del valor máximo a cero. Debido al cambio repentino de la corriente, la bobina tendrá una alta autoinductancia La fuerza electromotriz se superpone a la tensión de la fuente de alimentación entre las etapas C y E del transistor V2, lo que puede hacer que el transistor se descomponga. Después de conectar el diodo D9 en paralelo, la abrazadera de fuerza electromotriz autoinductiva de la bobina puede ubicarse en la tensión directa del diodo para evitar descargas. Usa un diodo.

El circuito de protección de disipación de calor residual utiliza un circuito de retardo RC para retrasar el apagado del ventilador, de modo que después de apagar el calentador, el ventilador puede continuar funcionando durante un período de tiempo para disipar el calor de la lámina de calentamiento del calentador y los dispositivos de plástico cercanos para evitar que se sobrecalienten. dañar. Cuando el cabezal receptor recibe la señal de apagado, los tres pines 16, 17 y 18 del chip principal cambian de nivel bajo a nivel alto, y el voltaje de ambos extremos de C10 no se puede cambiar abruptamente, se considera nivel bajo, por lo que la base del transistor V2 Todavía está en un nivel bajo, y el transistor V2 todavía está encendido, de modo que el relé J3 todavía se activa y el ventilador continúa girando, disipando así el calor del calentador del calentador. En este momento, el voltaje de 12 V del emisor del triodo carga C10 a través de los polos E, B del triodo V2 y la resistencia R22. Cuando el condensador C10 está completamente cargado, el triodo V2 termina, el relé se desconecta y el ventilador deja de funcionar. La duración del funcionamiento retardado del ventilador está determinada por la constante de tiempo de la resistencia R22 y el condensador C10. Cambiar el valor del condensador C10 y la resistencia R22 puede cambiar la duración del tiempo de retraso. Al aumentar el valor del condensador C10 y la resistencia R22 aumenta el tiempo de retraso. Por el contrario, el tiempo de retraso se acorta.

para resumir

El calentador de calefacción eléctrico con control remoto de ahorro de energía está diseñado con un sistema automático de control y protección de temperatura, que es adecuado para la actualización de los calentadores de calefacción eléctricos comunes. El transmisor de control remoto establece el sistema de control automático de temperatura para controlar la temperatura. El sensor toma muestras y compara con el valor establecido, analiza y determina el estado de funcionamiento del calentador, que es diferente del circuito de control de doble umbral tradicional. El sistema utiliza un juicio de umbral único y un circuito de conversión de tiempo de temperatura para lograr, optimizar y simplificar el circuito, la idea de diseño de la función de protección de retardo automático del ventilador del sistema de protección es novedosa, simple y conveniente, el costo total de la máquina es bajo, la función está llena, el rendimiento y la relación de precios es alta, Tiene un alto valor práctico.

En China, el mercado de pequeños electrodomésticos ha comenzado a tomar forma, y la demanda de los consumidores de calentadores portátiles ha aumentado significativamente, por lo tanto, debemos fortalecer la innovación y la investigación sobre los calentadores portátiles para producir productos de calefacción más seguros, más eficientes, convenientes y más rápidos.