該警告電路使用熱電發(fā)生器(TEG)檢測(cè)表面溫度,并使用升壓開關(guān)穩(wěn)壓器將TEG輸出提升到有用的水平,當(dāng)表面溫度超過閾值時(shí),該警告電路會(huì)閃爍高亮度LED。
由于熱表面警告燈會(huì)影響人員安全,因此每當(dāng)表面較熱時(shí),它必須可靠運(yùn)行。然而,熱量使燈的電源復(fù)雜化,因?yàn)楦邷仉娫淳€難以安裝且不是很靈活,并且高溫電池(難以采購(gòu))需要經(jīng)常維護(hù)。更好的方法是自供電的警告設(shè)備,從加熱環(huán)境中獲取電力。
半導(dǎo)體結(jié)可以將電轉(zhuǎn)化為熱量,反之亦然。例如,通過熱電冷卻器(TEC)的電流加熱結(jié)的一側(cè)并冷卻另一側(cè):這種現(xiàn)象稱為珀?duì)柼?yīng)。相反,通過利用塞貝克效應(yīng),當(dāng)一側(cè)被迫變熱而另一側(cè)保持低溫時(shí),熱電發(fā)電機(jī)(TEG)在結(jié)上產(chǎn)生電壓(如果電路閉合,則產(chǎn)生電流)。
TEC和TEG本質(zhì)上是相同的。從熱電的角度來看,TEG是可逆的,可以作為TEC運(yùn)行,反之亦然。兩者都由大量的pn結(jié)組成,串聯(lián)電連接和并聯(lián)熱連接,形成薄半導(dǎo)體晶片,該薄晶片在薄陶瓷晶片之間鍵合以增強(qiáng)傳熱。TEG由更高溫度的材料(高達(dá)200°C)制成,并針對(duì)發(fā)電進(jìn)行了優(yōu)化。另一方面,TEC可以暴露的最高溫度約為100°C。
TEG的電壓輸出取決于施加在其陶瓷側(cè)的溫差以及串聯(lián)的內(nèi)部結(jié)點(diǎn)的數(shù)量。當(dāng)溫差小時(shí),該電壓很小。大多數(shù)電路需要的工作電壓高于TEG所能產(chǎn)生的電壓,但具有低啟動(dòng)電壓的升壓開關(guān)穩(wěn)壓器可以將TEG輸出提升到有用的水平。
圖1所示電路采用上述原理。將TEG連接到被監(jiān)控表面后,只要表面溫度超過閾值,LED就會(huì)閃爍:當(dāng)被監(jiān)控表面足夠熱以產(chǎn)生約20°C的溫差時(shí),超亮LED開始每秒閃爍兩次,并一直閃爍,直到差異消退到10°C。 無需外部電源,因?yàn)樯龎盒?a href="http://srfitnesspt.com/tags/開關(guān)穩(wěn)壓器/" target="_blank">開關(guān)穩(wěn)壓器(MAX1676)將TEG輸出升壓至約5V。
圖1.當(dāng)被監(jiān)測(cè)表面較熱時(shí),升壓穩(wěn)壓器(MAX1676)將TEG的低輸出電壓升壓至適合閃爍LED的水平。
閃爍振蕩器由2N3906晶體管和MAX1676內(nèi)部的精密比較器組成(可通過LBI和LBO訪問)。LBI/LBO 端子連接在一個(gè)正反饋環(huán)路中,在輸入端產(chǎn)生遲滯(10μF 電容器連接到公共端)。
兩個(gè)電阻連接到反相LBO輸出端(2N3906集電極提供),一個(gè)連接到公共電容,另一個(gè)連接到10μF電容,根據(jù)2Hz、50ms-ON閃爍脈沖的要求,添加一個(gè)具有不對(duì)稱充電/放電路徑的負(fù)反饋環(huán)路。pnp 晶體管還通過超亮 LED 驅(qū)動(dòng) 30mA 電流。低工作電壓(約 5V)將 LED 顏色的選擇限制為紅色、綠色、黃色或橙色。電路無法驅(qū)動(dòng)白色或藍(lán)色 LED。
您應(yīng)該機(jī)械安裝 TEG,以最大化其表面之間的溫差:散熱器將熱量從一側(cè)傳遞出去,使其保持冷卻,另一側(cè)跟蹤其熱附著的受監(jiān)控表面(圖 2)。TEG的輸出電壓與其兩端的溫差成正比,因此當(dāng)電路在TEG上看到足夠的溫差時(shí),電路開始閃爍。圖3顯示了LED閃爍時(shí)出現(xiàn)的2N3906集電極波形。
圖2.當(dāng)圖1中的監(jiān)控表面升溫時(shí),散熱器將TEG另一側(cè)的溫升降至最低。TEG的一側(cè)必須與散熱器緊密接觸,另一側(cè)必須與熱表面緊密接觸。TEG兩側(cè)的熱接觸化合物和平坦表面確保了緊密的熱接觸。
圖3.該波形出現(xiàn)在圖1中的2N3906集電極上。
最高工作溫度通常約為 200°C,由 TEG 的絕對(duì)最大額定值設(shè)定(參見數(shù)據(jù)表)。如果電路建立在TEG之上或非??拷黅EG之上,則所有電路元件必須具有足夠的工作溫度額定值。如果電路安裝在距離TEG一定距離的地方,則連接線必須額定為高溫工作。
審核編輯:郭婷
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