SaberRD示例设计：飞机厨房中烤箱的温控设计介绍

介绍

由于飞机的特殊用途与密闭空间的特点，决定了飞机上不适合进复杂的烹饪。实际上，我们吃到的飞机餐，一般都是在地面上已经加工过的半成品。乘务员只需利用飞机厨房中的烤箱为飞机餐加热，就可以连同冷餐的食盒一起发放给旅客们了。

本文介绍了飞机系统中使用的电烤箱的功能设计。厨房烤箱由电源、烤箱和控制单元组成。电源单元提供15V的恒定电压，并且还为烤箱供电。

控制单元通过开关控制烤箱的功率需求。属于控制单元的比较器和解码器是使用StateAMS工具进行建模的。

原理图

1、供电单元

电源单元的输入包括一个变压器，整流器和降压转换器。变压器有两个次级绕组。一个次级绕组用作整流二极管桥的输入。

整流电压是降压转换器的输入。降压转换器的输出电压是15V的稳压电压，用于满足控制电路的电压需求。变压器的另一个次级绕组是加热元件的输入。

2、烤箱

“烤箱”可以看作是一个具有“外壳”和传感器的分层模型。外壳具有加热元件，热电容和电阻。热电容和电阻模拟了机箱内部的空气（流体）。

加热元件(“外壳”内部的分层模型)由一个动态热敏电阻和一个热敏电阻组成。热阻是加热元件的对流分量。下面的方程描述了这一点。

Rth = [1 / (h *As)]

其中h为平均对流系数，As为表面积

对于空气，对流系数通常从1到10；对于强制空气，对流系数为10到100；对于流体和强制流体，对流系数大于100。为了演示目的，由于瞬态时间的限制，热电阻被设置得很低。类似地，外壳和烘箱内空气的热参数设置为较低的瞬态模拟目的。

利用TLU工具建立了传感器模型。这是典型的烤箱传感器。TLU工具非常适合这项工作。传感器模型有热输入和输出电阻之间的关系。热输入是输入到TLU模型的外壳块的输出。

3、控制单元

烤箱控制器模型是通过使用StateAMS工具开发的。烤箱控制器模型会根据输入温度选择来产生一个电阻。这将创建一个非常简单的分压器电路，该分压器电路在工作期间会被比较器调节至7.5V。带有滞环的比较器可调节烤箱温度。使用StateAMS工具，用户可以轻松创建所需的模型。

使用方法

1.下载并解压temperature_control_oven_in_aircraft_system.zip文件

2.用SaberRD打开设计文件temperature_control_oven_in_aircraft_system.ai_dsn

3.按照原理图内“快速分析”框中给出的设置进行瞬态分析

EndTime: 5 sec

   Steptime: 1u

仿真分析

r信号表示电阻如何随温度变化。该信号是加热元件原理图的一部分，而加热元件原理图是外壳原理图的层次结构块。

temperature信号是输入到r_tc模型的温度（该信号是加热元件原理图的一部分）。您会看到“温度”信号的变化反映在“ r”信号中。temp_fdbk信号（与“temperature”相同）是TLU模型的输入，它将其转换为等效电阻。

现在，该信号被反馈到控制部分单元，控制单元通过pwm信号（“门”）决定开关的“接通”或“断开”，从而导致加热器单元的“接通”或“断开”。

pwr_sr是输入正弦电压源信号。