加熱電路的案例
鎳鉻電阻層熱-電-力多物理場耦合仿真 ￥500
對于一般的加熱電路，電阻層分離是常見的主要故障。這是由于熱導(dǎo)致的界面應(yīng)力過 大引起的。電阻層一旦分離，其局部就會過熱，這又加速了電阻層的分離。最后，在 最糟糕的情況下，電路可能會過熱并燒壞。從這一角度而言，研究由于溫差以及電阻 層和基板的不同熱膨脹系數(shù)引起的界面張力也很重要。電阻層的幾何形狀是設(shè)計電路 正常工作的關(guān)鍵參數(shù)。可以通過模擬電路來研究上述所有方面。
本案例基于一加熱電路模型，它由沉積在玻璃板上的電阻層組成，向電路施加電壓時，該電阻層產(chǎn)生焦耳熱。該電阻層的屬性決定了產(chǎn)生的熱量。模擬了加熱電路的焦耳熱分布以及熱膨脹變形，模擬結(jié)果如圖所示：
焦耳熱分布云圖
電熱板熱膨脹變形
感興趣的朋友，可下載模型源文件，歡迎交流
展開 感應(yīng)加熱電路圖來了，3秒即可燒紅鐵棒!
▲ 3秒即可燒紅鐵棒
▲ 實物圖
▲ 電路原理圖
▲ PCB頂層和底層
▲ 元器件清單
清單：0.33uf 1200V電容*6, 100uh電感*2，IRFP260場效應(yīng)管*2, 470Ω5W水泥電阻*2，F(xiàn)R307二極管*2, 1N4742二極管*2, 10K電阻*2，LED，接線端子*4, 48V20A開關(guān)電源，銅管。
▲ 散熱片
注意：場效應(yīng)管不可直接接觸散熱片，中間需要加硅膠導(dǎo)熱片絕緣。
▲ 線圈（銅管）
▲ 感應(yīng)加熱要使用的電源
感興趣的朋友可以動手制作一下
。
作者：科技DOT
原文地址：
https://www.bilibili.com/video/BV1zJ411q7Qr/?spm_id_from=333.788.videocard.0
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展開 基于Cortex-M0智能水溫監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化
當(dāng)實時水溫與用戶設(shè)定的溫度不相等時，系統(tǒng)將自動進(jìn)行調(diào)節(jié)（加熱或散熱）。測得的數(shù)據(jù)可長久保存，掉電不丟失，且可以將數(shù)據(jù)打印出來。通過控制算法控制加熱電路，使控制精度更高。系統(tǒng)如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)設(shè)計總框架
1.1 硬件電路設(shè)計
系統(tǒng)中采用溫度傳感器測量水溫，將數(shù)據(jù)傳送給處理器，經(jīng)過處理后在顯示屏上實時顯示。當(dāng)實時水溫與用戶設(shè)定的溫度不相等時系統(tǒng)將自動進(jìn)行調(diào)節(jié)（加熱或散熱）。測得的數(shù)據(jù)可長久保存，掉電不丟失，且可以將數(shù)據(jù)打印出來。通過控制算法控制加熱電路，使控制精度更高。系統(tǒng)硬件設(shè)計如圖2所示。
圖2 溫度控制系統(tǒng)
MCU。選擇Cortex-M0的LPC1114作為主控制器。
人機接口電路。采用串口屏作為顯示屏，型號為ZTM480272S43-0WT。集成了4.3寸觸摸真彩屏、簡易串口指令控制功能于一身，內(nèi)置中英文字庫，支持大容量存儲圖片數(shù)據(jù)，為用戶提供更為多樣性、實用性的顯示終端平臺。
數(shù)據(jù)打印電路。使用MTP58-FT4B-T1微型熱敏打印機模塊。
數(shù)據(jù)存取電路。選用MX25L1606E作為存儲介質(zhì)。MX25L1606D與MCU通過SPI協(xié)議進(jìn)行通信。
實時時鐘電路。選擇NXP公司的PCF8563，其沒有內(nèi)置晶振，因此硬件設(shè)計時需要提供32.768kHz的時鐘。
無線通信電路。采用nRF24L01無線通信模塊通過SPI與MCU通信。
溫度采集電路。采用溫度傳感器DS18B20，可以通過VDD引腳接入一個外部電源供電，或者工作于寄生電源模式，DS18B20通過單總線與MCU連接。
加熱控制電路。
展開 注塑機加熱系統(tǒng)檢修要點
溫度控制器是加熱電路的核心。它的準(zhǔn)確性直接影響注塑產(chǎn)品質(zhì)量，尤其對溫度要求較準(zhǔn)的塑料非常重要，否則膠料就燒焦變色或燒傷。溫度控制器采集發(fā)熱筒的溫度信號，與設(shè)定溫度信號進(jìn)行比較，通過溫度控制器進(jìn)行控制，是否加溫或保溫。
熱電偶是采溫感應(yīng)元件，應(yīng)當(dāng)安裝可靠，插入溫度檢測孔位置適當(dāng)，熱電偶引導(dǎo)線連接也要牢固可靠。一般使用過程中，溫度控制表有一定誤差，可用溫度計測量來校核溫度控制精度，常用的膠料一般是誤差±10℃亦可使用。
溫度控制器最常見故障是控制失靈，主要是表內(nèi)繼電器觸點燒毛、燒結(jié)使溫度失靈，溫度控制不準(zhǔn)確。誤差范圍大由撥盤開關(guān)故障引起或溫度表內(nèi)部集成電路性能變壞引起，還可由內(nèi)部電路如穩(wěn)壓二極管、電位器、精密電阻等故障引起。溫度表頭壞也導(dǎo)致失控。
檢修加熱電路，可由電源部分到發(fā)熱筒部分入手檢查，測量、調(diào)校電路以確定故障點及元器件，然后再更換損壞元器件最后再調(diào)試校正。更換元器件時要注意型號、形狀、規(guī)格及參數(shù)，尤其對熱電偶的分度號，發(fā)熱筒的功率以及并聯(lián)安裝等要注意。噴嘴加熱筒應(yīng)盡量避免受到漏膠的損壞。
展開 
回流焊氧氣過程控制的新方式
回流焊技術(shù)在電子制造領(lǐng)域并不陌生，我們電腦內(nèi)使用的各種板卡上的元件都是通過這種工藝焊接到線路板上的，這種設(shè)備的內(nèi)部有一個加熱電路，將空氣或氮氣加熱到足夠高的溫度后吹向已經(jīng)貼好元件的線路板，讓元件兩側(cè)的焊料融化后與主板粘結(jié)。這種工藝的優(yōu)勢是溫度易于控制，焊接過程中還能避免氧化，制造成本也更容易控制。
焊接過程中還能避免氧化一般使用惰性氣體保護(hù)，這種方式已經(jīng)有很長的時間了，并已得到較大范圍的應(yīng)用。由于價格的考慮，一般都是選擇氮氣保護(hù)。為保證電子產(chǎn)品在高溫條件下的焊接質(zhì)量，需要嚴(yán)格控制回流焊、波峰焊設(shè)備中的氧氣含量這就需要用到測試范圍從空氣（20.95%）到低氧濃度環(huán)境（5ppm左右）全覆蓋的氧氣傳感器來全程監(jiān)控爐內(nèi)氧含量，從而完善工藝流程，提升產(chǎn)品質(zhì)量。
新世聯(lián)科技的熒光微量氧模塊LOX-TRACE可以在任意氧濃度下工作且不會損壞傳感器。傳感器高精度、高分辨率最高可1PPM。傳統(tǒng)的電化學(xué)不易保存、氧化鋯超量程使用會損壞。回流焊中氧濃度需要從常量20.9%降到5PPM左右，熒光微量氧模塊可謂是起到好處。
展開 微量氧離子流氧氣傳感器檢測高溫焊接設(shè)備中N2的微量氧
計算機中使用的各種板卡上的元件都是通過這種工藝焊接到電路板上的。該設(shè)備內(nèi)部有一個加熱電路，將空氣或氮氣加熱到足夠高的溫度，然后吹到粘貼元件的電路板上，使元件兩側(cè)的焊料融化并與主板粘結(jié)。該工藝的優(yōu)點是溫度易于控制，焊接過程中可避免氧化，制造成本更容易控制。隨著許多電子產(chǎn)品向小、輕、高密度方向的發(fā)展，特別是手持設(shè)備的廣泛使用，原有的部件材料技術(shù)T技術(shù)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，從而獲得了快速發(fā)展的機遇。
氮氣作為保護(hù)氣體，在焊接中的主要作用是排除焊接過程中的氧氣 ，增加可焊性，防止再氧化。這種方法已經(jīng)使用了很長時間，并得到了廣泛的應(yīng)用。由于價格考慮，一般選擇氮氣保護(hù)。為了保證電子產(chǎn)品在高溫條件下的焊接質(zhì)量，有必要嚴(yán)格控制回流焊和峰值焊接設(shè)備中的氧含量，這需要從空氣(20.95%)到低氧濃度環(huán)境(5ppm左右)全覆蓋氧氣傳感器監(jiān)控爐內(nèi)氧含量，改進(jìn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
在SMT行業(yè)中，為保證電子產(chǎn)品在高溫條件下的焊接質(zhì)量，在目前的波峰焊和回流焊技術(shù)中采用無鉛化工藝，需要提高焊接溫度(有的高達(dá)260C)，而提高焊接溫度，將會加速焊接表面的氧化，從而對焊接質(zhì)量造成影響。為此，需要使焊接部分處于非氧氣環(huán)境的保護(hù)當(dāng)中。
而嚴(yán)格控制回流焊、波峰焊設(shè)備中的氧氣含量這就需要用到測試范圍從空氣（20.95%）到低氧濃度環(huán)境（5ppm左右）目前，無鉛焊接工藝中使用的保護(hù)氣為純氮氣，其氮氣濃度一般在99.9%~99.999%的范圍內(nèi)。此時，需要氧氣分析儀測試內(nèi)部微量氧含量，反饋回路來控制氧氣濃度，從而控制焊接工藝。工采網(wǎng)的一款奧地利SENSORE微量氧離子流氧氣傳感器- SO-B0-001在氧化鋯電解質(zhì)中電流的載體是氧離子，所以當(dāng)電壓施加到氧化鋯電解槽時，氧=通過氧化鋯盤被抽到陽極。
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技術(shù)技巧 | 結(jié)合PCB板的回流焊過程分析
第一種簡化方法，不考慮電路板的移動，只考慮不同位置下的穩(wěn)態(tài)的熱流場分析。這種方法雖然計算成本低，但無法精確考慮電路板附件流場分布，也不能精確分析電路板溫度分布。
第二種方法，考慮了電路板的移動，這種方法能夠精確捕捉，但反過來計算時間會較長。本次計算采用了第二種方法。
計算條件：
烤爐傳送速度：5 mm/s
加熱時間：600 sec
加熱溫度曲線
計算模型
詳細(xì)的回流焊以及PCB模型
物理模型
考慮湍流，Standard k-ε model
考慮熱以及輻射
考慮移動物體
網(wǎng)格
500萬網(wǎng)格
布線網(wǎng)格尺寸：0.2mm
網(wǎng)格采用Block Mesh方法，對電路板區(qū)域單獨加密。這種方法能夠有效的減少網(wǎng)格數(shù)目。
結(jié)果
1， 回流焊爐內(nèi)溫度隨時間的變化
從視頻中可清晰看到PCB板表面以及附近的流場分布
2， 焊料溫度隨時間的變化
PCB板不同地方的溫度隨時間的變化
3， PCB板溫度隨時間的變化
從視頻中可得到PCB板表面溫度隨時間的變化過程，同時也能看到PCB板表面溫度并非均勻。
4， 不同PCB板部件布置下的溫度變化
進(jìn)一步考慮不同PCB板部件布置的影響，不同部件布置對溫度場的變化。
以下所示的是原有布置方案域修改布置方案的示意圖。
展開 圖解兩種典型的電阻爐溫度控制電路
圖一：晶閘管電阻爐溫度控制電路
如下圖所示，將電爐絲與雙向晶閘管V串聯(lián)，調(diào)節(jié)電位器的電阻值，改變V的導(dǎo)通角，就可改變加在電爐絲兩端的電壓（其調(diào)節(jié)范圍為0~220V），從而達(dá)到控制電爐溫度的目的。
該電阻爐溫度控制電路雙向晶閘管釆用的是“等電位觸發(fā)”電路，雙向晶閘管V無論是正觸發(fā)還是負(fù)觸發(fā)，其控制極G與陰極T2的電位是相同的，但觸發(fā)電流要足夠，若觸發(fā)電流不足，就不會使雙向晶閘管導(dǎo)通。對于不同型號的雙向晶閘管，應(yīng)采用不同阻值的電位器RP，RP取值范圍為幾十至幾千歐姆。VD1、VD2可采用1N4001型，其作用是確保V的同步觸發(fā)，在各自觸發(fā)的正負(fù)半周里，不允許有負(fù)半周和正半周的干擾脈沖進(jìn)入。
圖二：溫控儀電阻爐控制電路
上圖所示是一種溫控儀控制的電加熱爐電路。主電路選用帶有分勵脫扣器的低壓斷路器QF作為主開關(guān)。命上QF，溫控儀PT 得電開始測溫運行，若此時窯內(nèi)溫度低于PT的設(shè)定溫度值，PT 的觸點（1-2）閉合，使接觸器KM得電吸合，其主觸點閉合，電爐加熱升溫；當(dāng)升溫達(dá)到預(yù)置溫度時，PT的觸點（1-3）閉合，使KM斷電釋放，同時使時間繼電器KT1得電吸合并自鎖。此后PT隨電爐溫的升降而反復(fù)動作，KM也會反復(fù)吸合和釋放，保持電爐內(nèi)溫度基本恒定。當(dāng)KT1延時時間到，其常開延時閉合觸點閉合，使KT2吸合，使電鈴HA響鈴，響鈴時間可預(yù)先設(shè)定，預(yù)定時間到，KT2的常幵延時閉合觸點閉合，使低壓斷路器QF的分勵線圈QF得電，QF跳閘，電爐停電。
展開 基于機智云的STC單片機水溫智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
直流加熱電源采用集成24V/200W的開關(guān)電源供電。5V和3.3V的電源分別為STC單片機最小系統(tǒng)和ESP8266無線WiFi模塊供電，其中STC單片機最小系統(tǒng)包括電源電路、復(fù)位電路、時鐘電路及下載電路。硬件原理圖如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)工作電源及最小系統(tǒng)工作原理圖
2.3 信號采集及電機攪拌原理圖
溫度采集采用DS18B20傳感器對水溫進(jìn)行采集，加熱系統(tǒng)采用直流加熱棒進(jìn)行加熱。在整個加熱和水溫采集環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)采集的溫度點不一樣，得出溫度控制參數(shù)不一致，經(jīng)過不斷實驗和發(fā)現(xiàn)，溫度在加熱過程中存在不均勻現(xiàn)象，會有不同溫區(qū)存在。為解決水溫不均勻的現(xiàn)象，設(shè)計一種攪拌裝置，在水溫加熱過程中周期性對加熱區(qū)的水進(jìn)行攪拌，使得DS18B20能夠采集到較準(zhǔn)確的水溫值，在整定PID過程中能夠得到更為準(zhǔn)確的PID參數(shù)，進(jìn)而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。硬件原理圖如圖4所示。
圖4 信號采集及電機攪拌硬件原理圖
2.4 信號輸出驅(qū)動及液晶顯示電路原理圖
系統(tǒng)采用24V/200W直流電對加熱棒進(jìn)行加熱，加熱棒的溫度直接影響水的溫度，因此控制加熱棒溫度就能控制水的溫度。設(shè)計一種PWM（脈寬調(diào)制）信號對直流加熱棒的驅(qū)動電壓加熱時間進(jìn)行控制，進(jìn)而控制加熱的熱能，PWM信號是實際溫度與設(shè)定溫度的差值通過PID計算得到的一個控制值，能夠精確控制溫度信號。為使控制器的PWM輸出能夠控制24V/200W的驅(qū)動信號，用SSR單項固態(tài)繼電器設(shè)計了輸出驅(qū)動電路，經(jīng)反復(fù)實驗表明，該驅(qū)動電路能夠滿足系統(tǒng)的要求。其顯示部分用帶中文字庫的字符液晶ST7920控制的12864顯示溫度數(shù)據(jù)和溫度設(shè)定，并實現(xiàn)溫度曲線的實時繪制和溫度控制時間的顯示。其硬件原理圖如圖5所示。
展開 28例電氣自動控制電路圖，超實用電路圖集合！
單相照明雙路互備自投供電電路
雙路三相電源自投電路
茶爐水加熱自動控制電路
簡單的溫度控制器電路
簡易晶閘管溫度自動控制電路
用雙向晶閘管控制溫度電路
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電工朋友的最愛：28款經(jīng)典控制電路，看不懂的進(jìn)群里討論！
單相照明雙路互備自投供電電路
雙路三相電源自投電路
茶爐水加熱自動控制電路
簡單的溫度控制器電路
簡易晶閘管溫度自動控制電路
用雙向晶閘管控制溫度電路
XCT-101
揭秘電子火折子的電路原理
值得說明的是，電路板實物沒有給二極管D1加上限流電阻。
3、在不吹氣時，單片機U1檢測吹氣的電路。
電容C3：對電池電壓Vbat進(jìn)行電源濾波。
單片機U1的PA0腳輸出高電平，通過電阻R1，為麥克風(fēng)的1腳提供一個直流偏置電壓。
4、在吹氣時，單片機U1檢測吹氣的電路。
紅色信號線：對著電子火折子吹氣時，麥克風(fēng)接收到氣流聲，其1腳產(chǎn)生交流信號，通過電容C1耦合送到三極管Q1基極，將三極管打開。
紫色信號線：單片機U1的PA1腳設(shè)為輸入并打開上拉電阻，三級管Q1打開時，將PA1拉到低電平。單片機U1通過檢測和分析PA1的高低電平變化，來判斷是否有人在吹氣。只有在判斷為是在吹氣，電子火折子的發(fā)熱絲才會通電加熱。（這個判斷相當(dāng)有意思，一定要對著電子火折子吹氣才行，對著火折子大聲說話，甚至用力吹口哨，火折子都不會響應(yīng)。）
電阻R2：在沒有吹氣時，將三極管Q1的基極固定在低電平，令三極管Q1關(guān)閉。
5、單片機U1將發(fā)熱絲通電加熱的電路。
紅色信號線：單片機U1判斷有人吹氣時，將PA2腳輸出高電平。
紫色信號線：于是MOS管Q2導(dǎo)通，發(fā)熱絲通電加熱。
電阻R3：在PA2沒有輸出高電平時，將MOS管Q2的g極固定在低電平，令MOS管Q2關(guān)閉。
另外，在發(fā)熱絲通電加熱時，紅色的發(fā)光二極管D1也會同時點亮，讓發(fā)熱絲看起來燒得更紅，用戶體驗更好。
三、最后
至此，電路原理分析完畢。
上述分析中，電路原理圖是根據(jù)電路板實物復(fù)原的，軟件相關(guān)的邏輯則是根據(jù)產(chǎn)品功能和電路原理做的推測，如果有錯漏的地方，還請大家指出。
展開 淺淡電動汽車電池系統(tǒng)熱管理技術(shù)
液冷系統(tǒng)圖 動力電池包液冷結(jié)構(gòu)散熱方式 特斯拉電池包液冷散熱圖 相變材料式散熱系統(tǒng)相變材料式散熱系統(tǒng)是以相變材料作為傳熱介質(zhì)，利用相變材料在發(fā)生相變時可以儲能與放能的特性達(dá)到對動力電池低溫加熱與高溫散熱的效果。但相變材料的熱導(dǎo)率比較低，為了改變材料的固有缺陷，人們向相變材料中填充一些金屬材料，例如有些研究中將很薄的鋁板填充到相變材料中從而達(dá)到提高熱導(dǎo)率的目的。為了提高相變材料的熱導(dǎo)率，還有人提出了向相變材料中填充碳纖維、碳納米管等。 相變材料包裹電池式結(jié)構(gòu) 熱管式散熱系統(tǒng)熱管作為一種高效的導(dǎo)熱原件，能夠快速高效地把熱能從一個地方輸送到另一個地方，也就是能夠把熱量快速有效地在兩個物體間進(jìn)行傳輸。在電動汽車的熱管理系統(tǒng)中，國內(nèi)外很多學(xué)者也把熱管這一導(dǎo)熱原件應(yīng)用到動力電池的散熱中。與傳統(tǒng)的強制對流散熱系統(tǒng)相比，在引入熱管的散熱系統(tǒng)中，動力電池不僅能維持在正常工作的溫度范圍內(nèi)，而且各電池單體之間也能夠保持溫度的均勻性，這是強制冷卻散熱系統(tǒng)所不能達(dá)到的效果。但其質(zhì)量和體積過大，存在換熱極限。熱管冷卻 電動車電池加熱系統(tǒng)上面介紹了四種給電池散熱的方法，接下來將介紹一下為了使電池適應(yīng)低溫環(huán)境的加熱方式。加熱系統(tǒng)主要由加熱元件和電路組成，其中加熱元件是最重要的部分。常見的加熱元件有可變電阻加熱元件和恒定電阻加熱元件，前者通常稱為PTC（positive temperature coefficient），后者則是通常由金屬加熱絲組成的加熱膜，譬如硅膠加熱膜、撓性電加熱膜等。 電動汽車專用PTC 動力電池硅膠加熱膜 PTC由于使用安全、熱轉(zhuǎn)換效率高、升溫迅速、無明火、自動恒溫等特點而被廣泛使用。其成本較低，對于目前價格較高的動力電池來說，是一個有利的因素。但是PTC的加熱件體積較大，會占據(jù)電池系統(tǒng)內(nèi)部較大的空間。
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