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生活電器

電熱毯方案開發設計


電熱毯是一種依靠電熱絲通電發熱的一種床上低溫取暖用品,特別適合于沒有暖氣設備的室內濕冷環境,尤其在冬季,更是家家必備的供暖工具之一。對老人、兒童和患有關節炎、哮喘疾病的人來講,使用電熱毯睡眠會取得非常理想的理療效果。電熱毯主要由發熱元件、基芯、面料、電源線、接線盒(發熱元件與電源線連接部分)、控制開關(或調溫器)等組成。

一、電熱毯的分類

市場上的電熱毯品牌繁多,消費者選購電熱毯一定要考慮到它的安全性、舒適性、可靠性、耐用性、功能性。目前市場上常見的電熱毯有單人電熱毯和雙人電熱毯兩種。供單人使用的發熱功率多在40~60W,供雙人使用的發熱功率多在60 IOOW。根據使用的電壓不同,有220V電壓供電的電熱毯和交流24V以下的安全型電熱毯。

(1)普通型電熱毯。主要依靠電源開關的插拔來實現通電加熱、斷電降溫,但控制溫度不方便。

(2)手動控溫型。市場上大部分是這一種,用手工控制開關,當接入半導體二極管時,降低電壓達到保溫的目的。

(3)自動控溫型。它采用恒溫控制裝置,當溫度升到某一額定值時(如40~6Oqc),可自動降壓或斷電,溫度過低可自動升溫。恒溫電熱毯屬于較高檔的電熱毯。

(4)安全型電熱毯。有高壓型,直接接入22Ov交流電;低壓型,通常通過電源變壓器,將電壓從220伏降到幾十伏,在一定范圍內可以調整。

(5)多功能低壓保健電熱毯。該種電熱毯具有以下一些優點:首先是安全、節能省電。發熱元件采用新型合金發熱絲,低阻值,電導率高,熱效率高,升溫快。其次是調溫控溫,調溫開關采用雙路雙溫雙控,同一床電熱毯上可根據不同需要控制在兩個不同的溫區,實現雙人溫差的調控功能。溫控開關溫升可控制在15~4 5℃的范圍內,具有適應人體需要的調溫、控溫、保暖去寒功能。

(6)磁療保健功能的電熱毯。該種電熱毯經220V向24V低壓的轉換是通過磁場變頻降壓來完成的,工作頻率在25k H z范圍內,由于發熱元件特殊結構的作用,使電熱毯在工作時產生適宜的磁通量,與一些磁療或脈沖保健用品的磁通量相吻合,根據人體生理的構成情況進行設計,可使周身穴位得到調節,疏筋活絡,促使肌體各關節輕松舒展,改善血液循環促進細胞代謝,使內分泌旺盛。

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二、電熱毯方案工作原理

電熱毯的電源是經開關和保險絲與電熱線直接相連接的。使用時,插上電源插頭,閉合電源開關,電熱線加熱升溫,其溫度的調節只能靠開關和插拔電源插頭來完成。其中的保險絲要起過流保護作用。

電熱毯目前主要是利用發熱元件來進行工作的,而發熱部件的主要功能是將電能轉換熱能。而現在有很多的電熱毯所采用主要的發熱元件是熱敏電阻。

熱敏電阻是利用半導體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質而制成的。其常用的半導體材料有鐵、鎳、鈷、鉬、鈦鎂銅等得氧化物或其他氧化物。熱敏電阻具有靈敏度高,電阻溫度系數比金屬大,體積小,熱慣性小,結構性好,機械性能強,價格便宜,壽命長等優點。但也有相互性和復雜性差,非線形嚴重,測溫范圍較窄。

三、電熱毯的設計安全方案

電熱毯主要由發熱線、毯料、控制器、連接器和電線構成,而對安全性起到關鍵作用的是發熱線、控制器和連接器。在國家相關部門的多次抽查中發現,所有不合格電熱毯主要具有以下問題,一是電熱毯的發熱線彎曲次數不合格,容易斷絲,引起打火;二是折疊時溫度控制達不到標準要求;三是帶電部件泄漏電流指標不合格。安全電熱毯必須具備以下四個要素:

1)發熱線材必須使用雙層螺旋線結構的耐壓發熱線。2)控制器必須具備防電弧,防漏電和自動保護功能。3)連接器必須具有較高的耐壓強度和密閉絕緣連接功能。4)必須具有嚴格的測試環境,保證百分百的安全。

1、電熱毯發熱線材設計

電熱毯最大安全隱患是起火,因此,需要考慮如何防止由于電熱毯的局部高溫、毯子過熱以及斷絲打火等引發的火災事故。和普通的單層發熱線相比,雙層螺線發熱線結構由于加入了螺旋檢測線層,因此能夠全線路檢測溫度信號和故障信號,通過特殊的信號傳遞技術將這些異常信號迅速的傳遞給控制器,進行安全控制。

2、電熱毯控制器設計

控制器也就是通常說的開關,在安全電熱毯的設計中,它不僅能夠起到開關和調溫的作用,還需要具有切斷電源到安全保護電熱毯的作用。因此與普通的二芯線開關相比,安全電熱毯必須采用三芯線結構,除電源線外,需要加入獨立的溫度和故障信號反饋通道,并且采用高反壓整流管、高精度溫度熔斷裝置和電流熔斷裝置等,以實現對電熱毯在使用過程中安全狀態有效的監控,一旦出現意外,能夠及時的切斷電源,實現多重安全保護。

通過調研發現,很多電熱毯的燃燒不是由于溫度過高引起,而是由于控制器的電弧火花引起。因此,安全電熱毯的控制器必須能夠防止電弧火花,電熱毯控制器必須采用阻燃PCB板,并且配以PA自潤滑滑觸片,在制造上、工藝上需要使用波峰自動焊連和電源線勾焊,以達到有效的防止電弧火花,延長開關使用壽命的目的。

3、連接器設計

連接器即連接發熱線和控制器的設備,雖然這是一個很重要的設備,但是也是很多電熱毯制造企業忽略的設備。有些劣質電熱毯制造商直接用低檔膠將發熱線和控制器通過電線連接,還有的甚至用絕緣膠布來連接,這些都存在著極大的安全隱患,在潮濕的環境中很容易造成電熱毯漏電傷人。安全電熱毯的連接器,必須具有較高的耐壓強度,采用阻燃PCB板和自動恒溫焊接技術,以保證發熱線和控制器之間的絕對安全。保證發熱線和控制器的絕緣密閉連接,杜絕安全隱患。

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四、電熱毯溫度控制系統設計

電熱毯是一種功耗低、經濟適用的取暖設備,同時在睡眠時也具有空調無法取代的取暖效果和經濟效果,在我國城鄉居民中使用十分廣泛,尤其在冬春季節廣大農村使用電熱毯取暖的現象十分普遍。然而,一般的家用電熱毯只有高低溫兩個檔位,在嚴冬使用時往往覺得高溫檔溫度太高,低溫檔溫度太低,使用者在冬夜里經常被熱醒或凍醒而起床對檔位進行調節,嚴重影響人的睡眠質量。這不但會使人身體感覺不適,還會造成能源的浪費。因此,研制和開發新型電熱毯及其控制系統,提高電熱毯使用舒適度、可靠性和方便性,成為使用者和電熱毯生產企業的共同期望,也是電熱毯整個行業發展需要解決的重要課題。

電熱毯溫度控制系統一般要滿足下列要求:(1)恒溫控制穩定。溫度設定后溫度應該穩定在設定值附近,不應有大的波動。(2)適用性強。電熱毯種類繁多,溫度控制系統要適用于不同類型的電熱毯。(3)易操作。溫控系統的調節應該操作簡便,容易掌握。(4)結構簡單。溫控裝置應該結構簡單,便于制造和安裝。(5)經濟效益好。溫控系統應盡可能節省電能。(6)安全性好。溫控系統要有上限溫度限制,防止溫度過高,防止不安全事故發生。

目前常用的電熱毯溫控系統有兩種:基于可控硅的溫控系統、基于智能檢測控制系統。兩種系統原理不同工作特性也不同。

基于可控硅的溫控系統可手動調節電位器調節電熱毯發熱功率,其工作方式為持續加熱,即在電熱毯加熱絲一直在工作。用戶可調節發熱功率來控制電熱毯的溫度,屬于無級調溫,但由于缺少指示裝置只能根據經驗調節電位器阻值,調節精度完全依賴使用者的經驗,當溫度調節較高時,可能發生不安全事故。

基于控制器的溫控系統,通過溫度傳感器采集實際溫度,并能實時的顯示電熱毯當前溫度,用戶可方便的進行溫度的設定,達到設定溫度后會自動停止加熱,工作方式為間斷加熱方式,在滿足溫度控制的前提下能有效的節約能源;并由相應的保護措施,安全性較高。

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五、電熱毯選購建議

為保證家庭使用電熱毯的安全和電熱毯的使用壽命,防止和避免使用電熱毯過程中發生的不安全因素,因此要正確選購電熱毯:

(1)購買電熱毯時要選購經過國家質量檢驗部門檢驗合格的產品。辨別電熱毯的安全標志(O S),說明是通過國家質量安全檢驗的安全產品對于小廠家生產的三無產品堅決不要購買,否則使用的安全性是無法得到保障的;

(2)到正規商場購買,產品上要有廠名、廠標和廠址、出廠年月和檢查員章及合格證;要有一個清晰明確的標志,標志上應能反映出電熱毯的規格、生產廠家及必要的提示;

(3)電熱毯的面積不同,加熱面積也不同。通常分為單人、雙人或三人電熱毯。在可能的情況下,盡可能選擇面積較大的電熱毯;

(4)盡可能選擇質地好的面料、選擇厚的比薄的好;功率單人不宜超過6oW,雙人不宜超過120W;

(5)通電檢查,將其放到高溫檔位置,約3-5m in用手摸電熱毯中部應有溫升,證明該檔是完好的。如調溫器是其它型式的,可延長測試時間:

(6)電熱毯電源控制器應完整、光滑、無缺損,使用靈活,有清晰的開關標記,使用的電源線應為雙層護套線。

六、電熱毯使用注意事項

(1)使用電熱毯之前,應詳細閱讀使用說明書,嚴格按照說明書操作:(2)不得插入針銷;(3)弄濕是不得使用;(4)不得干洗或洗滌;(5)避免在器具上壓出皺褶;(6)不得讓不能自理人員、嬰幼兒或對不敏感的人使用;(7)不用時放在干燥的地方儲存。不得折疊使用;(8)經常檢查器具上是否有磨損或損壞的跡象,如果有這類跡象,或是如果此器具己被誤使用,則應在下次使用前返回到供應商處;(9)如果電源線損壞,為避免危險,必須由制造廠或其維修部或類似的專職人員來更換;(1O)在高溫調定位置上使用過長的時間會造成皮膚燙傷。

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