SaberRD示例設(shè)計(jì)：飛機(jī)廚房中烤箱的溫控設(shè)計(jì)介紹

介紹

由于飛機(jī)的特殊用途與密閉空間的特點(diǎn)，決定了飛機(jī)上不適合進(jìn)復(fù)雜的烹飪。實(shí)際上，我們吃到的飛機(jī)餐，一般都是在地面上已經(jīng)加工過(guò)的半成品。乘務(wù)員只需利用飛機(jī)廚房中的烤箱為飛機(jī)餐加熱，就可以連同冷餐的食盒一起發(fā)放給旅客們了。

本文介紹了飛機(jī)系統(tǒng)中使用的電烤箱的功能設(shè)計(jì)。廚房烤箱由電源、烤箱和控制單元組成。電源單元提供15V的恒定電壓，并且還為烤箱供電。

控制單元通過(guò)開(kāi)關(guān)控制烤箱的功率需求。屬于控制單元的比較器和解碼器是使用StateAMS工具進(jìn)行建模的。

原理圖

1、供電單元

電源單元的輸入包括一個(gè)變壓器，整流器和降壓轉(zhuǎn)換器。變壓器有兩個(gè)次級(jí)繞組。一個(gè)次級(jí)繞組用作整流二極管橋的輸入。

整流電壓是降壓轉(zhuǎn)換器的輸入。降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓是15V的穩(wěn)壓電壓，用于滿(mǎn)足控制電路的電壓需求。變壓器的另一個(gè)次級(jí)繞組是加熱元件的輸入。

2、烤箱

“烤箱”可以看作是一個(gè)具有“外殼”和傳感器的分層模型。外殼具有加熱元件，熱電容和電阻。熱電容和電阻模擬了機(jī)箱內(nèi)部的空氣（流體）。

加熱元件(“外殼”內(nèi)部的分層模型)由一個(gè)動(dòng)態(tài)熱敏電阻和一個(gè)熱敏電阻組成。熱阻是加熱元件的對(duì)流分量。下面的方程描述了這一點(diǎn)。

Rth = [1 / (h *As)]

其中h為平均對(duì)流系數(shù)，As為表面積

對(duì)于空氣，對(duì)流系數(shù)通常從1到10；對(duì)于強(qiáng)制空氣，對(duì)流系數(shù)為10到100；對(duì)于流體和強(qiáng)制流體，對(duì)流系數(shù)大于100。為了演示目的，由于瞬態(tài)時(shí)間的限制，熱電阻被設(shè)置得很低。類(lèi)似地，外殼和烘箱內(nèi)空氣的熱參數(shù)設(shè)置為較低的瞬態(tài)模擬目的。

利用TLU工具建立了傳感器模型。這是典型的烤箱傳感器。TLU工具非常適合這項(xiàng)工作。傳感器模型有熱輸入和輸出電阻之間的關(guān)系。熱輸入是輸入到TLU模型的外殼塊的輸出。

3、控制單元

烤箱控制器模型是通過(guò)使用StateAMS工具開(kāi)發(fā)的?？鞠淇刂破髂Ｐ蜁?huì)根據(jù)輸入溫度選擇來(lái)產(chǎn)生一個(gè)電阻。這將創(chuàng)建一個(gè)非常簡(jiǎn)單的分壓器電路，該分壓器電路在工作期間會(huì)被比較器調(diào)節(jié)至7.5V。帶有滯環(huán)的比較器可調(diào)節(jié)烤箱溫度。使用StateAMS工具，用戶(hù)可以輕松創(chuàng)建所需的模型。

使用方法

1.下載并解壓temperature_control_oven_in_aircraft_system.zip文件

2.用SaberRD打開(kāi)設(shè)計(jì)文件temperature_control_oven_in_aircraft_system.ai_dsn

3.按照原理圖內(nèi)“快速分析”框中給出的設(shè)置進(jìn)行瞬態(tài)分析

EndTime: 5 sec

   Steptime: 1u

仿真分析

r信號(hào)表示電阻如何隨溫度變化。該信號(hào)是加熱元件原理圖的一部分，而加熱元件原理圖是外殼原理圖的層次結(jié)構(gòu)塊。

temperature信號(hào)是輸入到r_tc模型的溫度（該信號(hào)是加熱元件原理圖的一部分）。您會(huì)看到“溫度”信號(hào)的變化反映在“ r”信號(hào)中。temp_fdbk信號(hào)（與“temperature”相同）是TLU模型的輸入，它將其轉(zhuǎn)換為等效電阻。

現(xiàn)在，該信號(hào)被反饋到控制部分單元，控制單元通過(guò)pwm信號(hào)（“門(mén)”）決定開(kāi)關(guān)的“接通”或“斷開(kāi)”，從而導(dǎo)致加熱器單元的“接通”或“斷開(kāi)”。

pwr_sr是輸入正弦電壓源信號(hào)。