基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块的制作方法

1.本实用新型涉及一种基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块；属于加热板技术领域。


背景技术：

2.进行精准可控的、可形成特定温场(温度分布)的加热板，在多个领域都有需求。其中，比较常见的应用需求是均匀温场，例如，在金属板材焊接领域，高度精准一致的加热板，对于复杂结构板材的合格焊接至关重要。在玻璃板塑型领域，加热板的温度一致性，也影响着玻璃板材软化的一致性控制，是避免玻璃内部缺陷产生的重要因素。在高温连续炉内，保护气体的流动，随时影响着加热板温度的均匀性和精准性，高稳定性要求的炉况，需要有实时温度反馈、动态调整的加热板。科研实验领域也常用加热平台，可以放置各种材料或器皿，装液体到平台上做加热融化等工作，某些科研场景也对加热平台的热均匀性要求很高。
3.热电偶是一种利用热电效应来测量温度的一种电器元件，是一种常用的温度传感器。相较于其它类型的温度传感器，某些型号的热电偶可以经受更高的温度并保持很高的精确度，常适用于高温加热的场景。也有集成热电偶的电热管，在电热管加热的同时，也可以测量其温度。
4.电热管是一种常见的加热器件。一支热管内部有电热丝，外部由不锈钢封装成一支管状。加热管本身，由于制程的不一致性和管体材料本身的导热性较低，通常可形成的可控均温段非常有限，鲜少用于上述应用场景。
5.在小型加热的应用场景中，存在同一支热管内分成多个独立加热段的技术，独立加热段可以有效缓解热管插在加热块中，沿热管长度这个单一方向上的温度不均匀的现象，而在控制整个平面的热场这种大平面的应用场景中，仍然需要多支热管的阵列以及配套的控制技术来实现。
6.pid温控器是一种常见的温度控制设备，接受一个热电偶的温度测量输入，控制一个电热管的输出。通常有一个温度显示屏幕、调节按键和一个上位机通讯接口。 pid温控器使用时，连接一个热电偶温度计和一个电热管，由用户通过按键设置目标温度以及内部的pid参数，独立使用；也可以连接上位机，由主机通讯控制调整参数和目标温度。
7.但是，现有的加热器件，通常没有分区精细测量和控制，只有一个总控制保持着一个测温点的温度稳定，这种加热器件在稳态加热环境下，精准度和均温度是可以通过提前设计来保障的；但是，当加热环境波动超出设计范围，就无法保持温度的稳定和一致性了。
8.因此，提供一种基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块，分区实时测量和控制，具备主动维持稳定的功能，应对加热环境的变化，同时，温度稳定均匀的保持也不需要做提前设计，就成为该技术领域急需解决的技术难题。


技术实现要素：

9.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种基于电热管阵列的定制温场动态稳定加
热模块，分区实时测量和控制，具备主动维持稳定的功能，应对加热环境的变化，同时，温度稳定均匀的保持也不需要做提前设计。
10.本实用新型的上述目的是通过以下技术手段达到的：
11.一种基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块，包括加热铜板、电热管、热电偶、电热管连接端、热电偶连接端以及控制装置；控制装置包括pid温控器和 plc控制器；加热铜板分成格子区域，埋入电热管阵列，并且电热管阵列中每个电热管集成有热电偶；电热管阵列的每一个电热管通过电热管连接端与对应的pid温控器相连；电热管阵列的每一个热电偶通过热电偶连接端与对应的pid温控器相连； pid温控器与plc控制器相连接。
12.优选地，所述电热管阵列为3x3。
13.优选地，所述电热管阵列为4x4。
14.优选地，所述电热管阵列为6x6。
15.优选地，所述电热管阵列为8x8。
16.有益效果：
17.本实用新型的基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块，分区实时测量和控制，具备主动维持稳定的功能，应对加热环境的变化，同时，温度稳定均匀的保持也不需要做提前设计。
18.下面通过附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明，但并不意味着对本实用新型保护范围的限制。实施例中的实施条件和装置除非特别注明，均为本领域常规的实施条件和市场上可采购的常规的装置。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例1基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块的结构示意图。
20.图2为本实用新型实施例1基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块的分格结构示意图。
21.图3为本实用新型实施例1基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块的连接示意图。
22.图4为本实用新型实施例1基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块中电热管的结构示意图。
23.主要零部件名称：
24.1加热铜板
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2电热管连接端
25.3热电偶连接端
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4电热管
26.5热电偶
具体实施方式
27.除非特别说明，本实用新型中所提及的零部件均为本领域市场可购的常规零部件；零部件之间的连接为常规连接；所用的pid温控器均为本领域常规的控制装置。
28.实施例1
29.如图1所示，为本实用新型实施例1基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块
的结构示意图；如图2所示，为本实用新型实施例1基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块的分格结构示意图；如图3所示，为本实用新型实施例1基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块的连接示意图；如图4所示，为本实用新型实施例1基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块中电热管的结构示意图；其中，1 为加热铜板，2为电热管连接端，3为热电偶连接端，4为电热管，5为热电偶；本实用新型实施例1的基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块包括加热铜板1、电热管、电热管连接端2、热电偶连接端3、电热管4、热电偶5以及控制装置；控制装置包括pid温控器和plc控制器；本实施例的加热铜板1分成格子区域，埋入四排四列的电热管阵列，电热管阵列中的每一支电热管4通过电热管连接端2与相应的pid 温控器相连接，电热管4内集成有热电偶5，热电偶5通过热电偶连接端3与同一个pid 温控器相连接；所有的pid温控器都与plc控制器相连接，由plc控制器提供目标温度。
30.本实用新型实施例1的基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块的工作过程如下：
31.1.获取温度分布目标：
32.·
由操作员在plc控制器上设定一个目标温度，比如根据工况要求，设定一个温度曲线，根据运行时间，计算此时所要求加热板达到的温度；
33.·
plc控制器将目标温度提供给每一台pid温控器
34.2.分格测量：
35.·
加热块有分格，分成多个格子区域；
36.·
每个格子区域中心有一个电热管，其中集成有一个热电偶(温度计)，都连接到同一台pid温控器；
37.·
每个格子区域有要求的温度目标值(t_target)，由plc控制器提供给pid温控器；
38.·
每个格子区域通过温度采集装置(热电偶)实时测量温度(t_i)，可以算出温差(t_id)；
39.3.分格控制：
40.·
根据每个格子区域的温差(t_id)，通过pid控制，算出每个格子区域的输出功率(p_i)
41.4.分配输出功率：
42.·
根据每个格子区域的输出功率(p_i)，由pid控制器输出给电热管；
43.5.周期操控：
44.·
周期性重复以上步骤；
45.·
现在的控制电路可以轻易的做到每秒循环10次以上，这种频率的持续调整可以确保控制加热板的整体精确性和一致性。
46.本实用新型实施例1的基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块，埋入的电热管和热电偶，把加热铜板分成格子区域，每小格有电热管做温度控制，热电偶做温度反馈，信号通过pid温控器控制，保持加热铜板温度分布的精准性和一致性。
47.本实用新型实施例1的基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块的温度由 pid温控器控制，分格控制可以保证每小格区域的温度精准，当全部小格区域的温度控制精
准时，整体温度的一致性就得到了很精准的主动维持；本实用新型实施例 1的基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块可以在冷热不均的复杂温度环境下，或者加温物件局部吸热率不同，仍然主动维持加热铜板上的温度分布，非常接近目标温场。
48.虽然本实用新型的保护主题用特定的结构特征和/或方法进行了限定，要理解的是，本实用新型的保护主题不限于权利要求所描述的具体特征或行为。相反，权利要求中描述的特定结构特征和方法仅是本实用新型的示例。