基本信息
- 项目名称：
- 自动调温电热毯
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 我们研究的是一种可以自动由高温调节到低温的电热毯，当温度达到一定的高度是它可以自动切换到低温开关，使人们有更好的睡眠。该电热毯外形简单大方，操作简单方便，老人小孩都可以使用。用户可以在睡前打开开关，在温度控制开关（此开关是太仓电热仪表）上设定自己想要的睡眠温度，电热毯立刻开始加热当达到一定温度后就会自动切换电路到保温。这种电热毯造价低，而且还可以实现自动化，方便而且实用。
- 详细介绍：
- 作品介绍 社会在不断的进步，随着科技的进步，人们的生活水平的不断的提高，高科技产品也陆续的进入家庭，当然了，供热的保温产品就是其中之一。 空调、电暖器等都是人们常见的用起来方便的首选产品，但是这些东西的价格并不是每个家庭都可以支付的，更多的家庭则会选择电热毯 ，一般电热毯有高温、低温两档。一般而言，人体局部温暖度为32度左右、相对湿度50％、气流速度25cm/s的睡眠微环境最为标准，也令人感到舒适，能有效延长深度睡眠时间。被窝温度太高会导致身体流汗过多，造成身体水分流失并寄生螨虫，过低则会引起机体的自我保护，都会干扰正常睡眠、降低睡眠质量，使用时，拨在高温档，入睡后总被热醒；拨在低温档，有时醒来会觉得温度不够，还需要人们特意起来调整。而且如果电热毯一直工作的话，由于不能感知温度而自动断电，加热时间太长，温度过高所以很容易引起火灾。所以这就远远不能满足人们的要求了。 我们小组所研究的这种自动控温电热毯是一种可以自动由高温调节到低温的电热毯，当温度达到一定的高度是它可以自动切换到低温开关，使人们有更好的睡眠。该电热毯外形简单大方，操作简单方便，老人小孩都可以使用。用户可以在睡前打开开关，在温度控制开关（此开关是太仓电热仪表）上设定自己想要的睡眠温度，电热毯立刻开始加热当达到一定温度后就会自动切换电路到保温，所以用户不用担心温度太高人会身体不适。这种电热毯造价低，而且还可以实现自动化，方便而且实用。是用户的很好的选择。 外观设计分析 图一： 电热毯的左边是内加有电阻丝的毯子，毯子可以根据用户个人的需要来设计长度及宽度，也可以由用户挑选自己最喜欢颜色来做电热毯的表面，毯子的里面有一条长长的电阻丝多次弯折排列在毯子内部（如图二）。 图二; 在毯子的右下角也就是控制点一是一个温度感应开关（太仓电热仪表），上面写有不同的温度码，用户可以根据自己睡眠的最佳温度来设定温度值，开关上面连的感应金属细杆插入电热毯的靠近电阻丝的一处。由它来感应电热毯的温度（如图三） 图:三 然后由一根导线相连的控制开关二是有高温切换到低温的一个可自动调换开关，开关里面安装有热敏电阻和一块纯铁氧体，来实现电路的转换，开关的外壳上面是一个可以手推的塑料滑钮，用户只需要在睡眠之前推开开关，电热毯即可进行快速升温，在短暂的时间内即可达到高温，当温度达到一定温度时由自动切换开关控制电路自动转换转至低温，但是此时仍在加热，只是温度较低。 自动切换开关设计图如下： 电路原理分析： 这个电路原路可分为开关控制区一、开关控制区二、电热毯加热区三，三个部分。 开关控制区一 开关控制区一: 主要采用了单刀双掷开关，当用户需要睡觉时，只需要打开控制电源的开关即可。当温度达到一定的高度是电路会自动切换，跳至低温档。 这个设计主要应用了热敏铁氧体当温度达到一定的程度之后就会失去磁性的原理，当用户打开电源开关之后高温电路也就打开了，热敏铁氧体与永磁铁相互吸引连在一起，，此时，而高温电路上连有一个热敏电阻（pt100），它的电阻随着温度的变化而变化，当温度为20度时，电阻为111.67欧姆，当温度为40度时，电阻值为115.54欧姆，50度时，电阻值为119.4欧姆。因为热敏电阻是和纯铁氧体用云母复合板（云母复合板具有隔热绝缘的作用，且最高温度为1000-1100℃；密度为1.6～2 g/cm3；莫氏硬度2-3；抗压强度为700-900 MPa；绝缘电阻(Ω) 为1.6×106；损耗因素( tgδ) 为0.55-0.58；介电常数(ε) 为6-8.3；并能任意切割。）控制在一起，刚接通的时候在220V电压的作用下通过的电流是0.1818A,当热敏电阻的温度升高之后，热敏铁氧体的温度也随之而升高，当热敏铁氧体的温度达到103度的时候，热敏铁氧体就会失去磁性此时永磁铁受重力作用掉下来落到触点1上（触点1如图所示） ，此时电路就跳转到低温电路上。低温电路上面接有一个990欧姆的恒定电阻，这时通过的电流值为1 A，电热毯也进入保温作用。 定触点1 三视图 定触点1顶端采用凹槽设计，即动触点由于重力下落后，落入定触点凹槽处，这样能有效避免触点接触不严的情况发生。 开关控制区二： 此处主要使用了太仓电热仪表（他人专利,如图四），这种仪表具有温度传感功能，让金属棒（温度感应装置）插入电热毯的发热电阻丝中间，金属杆把温度传至开关里，当传来的温度达到开关温度的设定值，开关内部会自动断电，这主要是对低温总电路起到作用。当低温电路仍然加热时，电热毯并未停止工作，还在升温，当毯子温度达到所设定的值，电路自动就断开了。当一段时间后电热毯温度降低再需要加热时，热敏磁铁也冷却了，这时热敏磁铁又会把永磁铁吸引上去，进行再次加热一直循环，直到用户睡醒不再需要电热毯。 图四： 电热毯加热区： 它与一般的电热毯相同，采用1210欧姆的电阻值，由细电阻丝布满整个毯子。 应用及其前景： 我所设计的这种电热毯外形简单，原理容易理解，操作也很方便。它自动的温度调节给人们的生活带来方便，既不会由于温度太高而使人体的水分丢失，也不会由于温度太低而使人们的睡眠质量降低。它的重量轻，制造简单，需要投入的成本小，是一种很好的商品，它适用于家庭卧室里、学校宿舍、医院等一些场所。 家庭卧室： 在一些家庭里没有暖气或者暖气效果不太好，在较低的温度下往往会影响人们的睡眠，没有较好的休息直接会影响到人们的工作，导致人们的生活布愉快，而这种电热毯直接解决了人们的睡眠问题，它的优势就是能够自动调温，使人们的身体处于最佳睡眠温度，睡眠调节好了，生活当然也就会愉快了，所以家庭用户很需要这种自动电热毯。 医院： 在医院里一些病人会不停的发冷，这时他们就需要较高且稳定的温度，而暖气又不能很好的调节，操作起来布方便，所以，这时电热毯就是一个很需要的东西，但是传统的电热毯又不能自动调温，病人需要从睡眠中醒来。如果是对于行动不方便的病人来说就更需要这种电热毯了，病人家属只需要在离开之前把电源开关打开，在课控温开关上设定最想要的温度值，便可以安心离开了，这种自动电热毯会调节最适的温度给病人。所以它很适合医院。 最适人群:现在中国拥有老人数已经突破1.7亿，失能老人过千万，对老人的服务也逐步走进国家议程，如何让老人温暖过冬是国家非常重视的议题，众所周知，随着人的年龄的增大，人的记忆力会逐步减退，夜晚睡觉后，老人经常会忘记关闭用电器，若是像电热毯这样的可能发生热积累而能引起火灾的用电器长时间工作，是老人安全的一大隐患，而我们设计的电热毯，只需轻轻打开开关，就可安全无忧的使用电热毯，同时还能保证提供适宜的稳定，给老人一个温暖的睡眠环境，一个美好的梦，这也了却了作子女的担忧。 对于加班族，在一天的工作结束后，回到家已经很晚了，对他们而言，根本没有给电热毯提前加热的时间，他们想要缓解工作的劳累和疲劳，想要得到一个安稳的睡眠，可是，使用原有的电热毯，当稳定达到一定稳定时，就必须人为关闭加热开关，这样不利于人们的休息，尤其是疲惫的加班族，我们设计的电热毯充分考虑到这点，为人们解决了后顾之忧。 本套设计看起来简单，可相比于现有的可调温度电热毯成本大大降低，安全系数大大增加，同时也符合当代所倡导的安全实用的理念，而且正因为简单，安装操作都非常方便，有利于在中小型城市普及，可以说市场比较大，在政策上，国家对于居民生活质量越来越重视，国家一直强调要让人民温暖安心的过好寒冬，在长江以南流域，人们家中很少安装暖气，因此，这种简单安全而价格有不是很昂贵的电热毯必将为人民的生活提供便利。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明目的：用户可以根据自己最喜欢的睡眠温度来设定一个温度值，电热毯可以自己进行温度调控。 基本思路：通过热敏磁铁对温度感应磁性的变化，使得电路可以自动由高温跳转到低温电路。 创新点、技术关键和主要技术指标：根据电路不同改变加热状态，技术的关键点在于很好的利用了热敏磁铁和永磁铁的性质，通过改变温度来达到由吸引到布吸引。
科学性、先进性
- 该作品经网上调查和社会了解未发现原理相似的产品。此作品原理简单，操作方便，造价成本低，有很强的实用性，它比传统的电热毯方便主要在于，它可以自动调控温度，尤其是对行动不便的老年人来说，更加实惠。而相比于先进的全自动电热毯来说，它造价低廉，不需要高投入，是普通家庭供热很好的选择。此作品通过两块磁铁的相互配合，很好的实现了电路的转换，实现了智能化、自动化。它适用于住宅、学校、医院等场所。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 该作品是我小组人员经努力设计的产品，目前还处于实验室阶段。
技术转让方式
- 我们可以通过图片、图纸和文字进行口头讲述
作品可展示的形式
- 图片和图纸
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 此作品最突出的技术特点在于温度控制开关的设置，它很好地应用了热敏磁铁和永磁铁的性质，较好的实现了高温电路与低温电路的转换，巧妙的应用了温控开关，使得其可以满足用户的睡眠温度需要。优势在于，其制造成本低廉，使用方便。 此作品的适用范围：住宅、学校、医院等场所。 此作品造价低廉，制造简单，操作方便，而且可以智能化的控制温度，老人小孩都可以适用，而且对行动不便的老人更加有意义，为他们的睡眠带来更好的保障。
同类课题研究水平概述
- 我国再这方面的研究还处于不发达阶段，再我国一般的电热毯主要由发热元件、基芯、面料、电源线、接线盒（发热元件与电源线连接部分）、控制开关（或调温器）等组成。其主要结构是将发热元件到基底布上，然后接好电源线，再将缝制好的发热元件与基底布用面罩包缝好电热毯即告制成了。 出售的电热毯都必须是经有关部门或单位检验合格的产品，以保证产品质量，所以一般产品是有生产许可证编号的。 而且电热毯上会有一个清晰明确的标志，标志上应能反映出电热毯的规格、生产厂家及必要的提示等。 在我国电热毯的大小分很多的种类，有双人的也有单人的。电热毯的面积不同，加热面积也不同。通常分为单人、双人或三人电热毯。在制造方面所选用的质地都整体上来说不是很好的面料。 从功率方面一般单人不超过60W，双人不超过120W。 对其进行通电检查的时候一般采用放到高温档位置，约3～5分钟用手摸电热毯中部应有温升，证明该档是完好的。如调温器是其它型式的。还可以进行相应的调节试验，但试验时间较长。 一般电热毯电源控制器是完整、光滑、无缺损的，使用灵活，有清晰的开关标记，使用的电源线都为双层护套线 家庭用户为了使电热毯的寿命增加和避免产生事故，需正确使用电热毯。其方法是： （1）铺电热毯时，应在床上选辅一条软垫，之后再铺上电热毯。在其上边再铺褥子和毛毯，以增强取暖效果。 （2）电热毯不宜长期使用，一是易浪费能源，二是易产生灼热感，若长时间使用，须选用恒温型电热毯。 （3）切忌金属制品刺进电热毯，以防电热丝短路，造成人身伤亡。 （4）电热毯脏了，不可直接用水清洗，否则会使电热绝缘性能下降，造成漏电。 相比之下，国外对电热毯的研究高我们一个阶层，他们有采用以大功率二极管为基础的整流器中，电网的高压交流功率通过变压器变换为直流功率。提到未来的其它整流器：以不可控二极管前沿产品为基础的斩波器，战波直流后电流源逆变型有源整流器。显然，这在研究发展方面要领先于我们国家。
