[發(fā)明專利]一種碳纖維紅外線自熱系統(tǒng)及控制方法

在審

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• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112506256A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 龍為民;李朋;李佩宇
• 申請（專利權）人: 長春路通軌道車輛配套裝備有限公司
• 主分類號: G05D23/30
• 分類號: G05D23/30
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司 22204
• 代理人: 唐盼

1.一種碳纖維紅外線自熱系統(tǒng)，其特征在于，包括電源模塊、溫控器、碳纖維自熱片、高敏電子溫度傳感器；其中，所述電源模塊與高壓輸入電流電連接，用于將高壓交流電轉變?yōu)榈蛪褐绷麟姡?/p>

所述溫控器包括集成在PCB板上的中央控制器、分控制器，安裝在溫控器外殼上的電源輸入端子、負載自熱片輸出端子、高敏傳感器端子、自熱片工作控制開關，撥碼開關；所述中央控制器，用于進行總控制，對高敏電子溫度傳感器輸入的12位模擬量信號模數(shù)計算處理，判斷高敏電子溫度傳感器反饋的溫度數(shù)值與撥碼開關設置的目標溫度的數(shù)值關系；同時，根據分控制器計算得到的擬輸出功率控制碳纖維自熱片輸入電流的輸入情況，實現(xiàn)對碳纖維自熱片的發(fā)熱情況的控制，使其維持在目標溫度范圍內，達到溫度恒定的控制；

所述分控制器與中央控制器電連接，用于根據撥碼開關設置的目標溫度及中央處理器計算得到的高敏電子溫度傳感器反饋的溫度數(shù)值，采用PID算法計算擬輸出功率，時時修正碳纖維自熱片輸出功率；

所述電源輸入端子與電源模塊電連接，電流通過電源輸入端子進入溫控器，使溫控器開始工作，其中一部分低壓直流電通過負載自熱片輸出端子輸出給溫控器外接的碳纖維自熱片，為碳纖維自熱片供電，使碳纖維自熱片加熱；另一部分低壓直流電經過溫控器內部的輸出穩(wěn)壓電路模塊變?yōu)镈C3.3v直流電，用于啟動溫控器內部的中央控制器及PCB板上電器元件；

所述負載自熱片輸出端子與碳纖維自熱片電連接；

所述高敏傳感器端子與高敏電子溫度傳感器電連接；

所述撥碼開關與中央控制器電連接，用于設定系統(tǒng)溫度；

所述碳纖維自熱片的碳纖維發(fā)熱層是由N條碳纖維絲相互交叉后編織而成，通過控制編織碳纖維絲的疏密程度，控制碳纖維自熱片發(fā)熱面積功耗；

所述高敏電子溫度傳感器安裝在待加熱區(qū)域內，高敏電子溫度傳感器實時的監(jiān)測碳纖維自熱片的溫度，并將反饋的12位模擬量信號通過高敏傳感器端子實時傳輸給中央控制器；

所述自熱片工作控制開關，用于控制碳纖維自熱片的啟動。

2.根據權利要求1所述的一種碳纖維紅外線自熱系統(tǒng)，其特征在于，所述碳纖維自熱片的厚度小于1mm，碳纖維自熱片包括碳纖維發(fā)熱層、傳導銅片、電源導線、預浸料層；其中，所述碳纖維發(fā)熱層是由N條碳纖維絲相互交叉后編織而成；所述傳導銅片通過碳纖維絲纏繞固定在碳纖維發(fā)熱層的周圍；所述電源導線的一端與傳導銅片電連接，電源導線的另一端與溫控器的負載自熱片輸出端子電連接；所述預浸料層包覆在碳纖維發(fā)熱層的周圍，對碳纖維自熱片密封絕緣。

3.根據權利要求1所述的一種碳纖維紅外線自熱系統(tǒng)，其特征在于，所述溫控器內部的PCB板上還集成有輸入穩(wěn)壓電路模塊、輸出穩(wěn)壓電路模塊、溫度輸出電路模塊、輸入信號采集放大器電路模塊、溫度撥碼開關電路模塊；其中，所述輸入穩(wěn)壓電路模塊與電源輸入端子電連接；輸入穩(wěn)壓電路模塊，用于為溫控器提供穩(wěn)定輸入電壓；

所述輸出穩(wěn)壓電路模塊與輸入穩(wěn)壓電路模塊電連接；輸出穩(wěn)壓電路模塊，用于為溫控器提供輸出電壓，用于給溫控器PCB板中的微電子元器件供電；

所述溫度輸出電路模塊一端與高敏傳感器端子電連接，另一端與輸入信號采集放大器電路模塊電連接；溫度輸出電路模塊，用于將高敏電子溫度傳感器探測的溫度通過輸入信號采集放大器電路模塊后反饋給中央控制器；

所述輸入信號采集放大器電路模塊與中央控制器電連接；輸入信號采集放大器電路模塊，用于放大溫度輸出電路模塊的高敏溫度傳感器輸入的溫度反饋信號；

所述溫度撥碼開關電路模塊與撥碼開關和中央控制器電連接。

4.根據權利要求1所述的一種碳纖維紅外線自熱系統(tǒng)，其特征在于，所述溫控器內部的PCB板上還集成有自熱片電源輸入電路模塊、自熱片控制電路模塊、溫度啟動控制端電路模塊；其中，所述自熱片電源輸入電路模塊與負載自熱片輸出端子電連接，用于將DC24V直流電輸入給自熱片電壓電流線路，為自熱片提供穩(wěn)定輸入電壓；

所述自熱片控制電路模塊與中央控制器和自熱片電源輸入電路模塊電連接，用于根據中央控制器的計算結果控制每路碳纖維自熱片電流電壓和功率容量；

所述溫度啟動控制端電路模塊與自熱片工作控制開關和中央控制器電連接，用于控制自熱片電源輸入電路模塊的啟動，從而實現(xiàn)每路自熱片可單獨啟動升溫工作。