Temperature Controlled Thermal Jacket

Abstract

Sammanfattning Detta kandidatarbete undersöker design och implementering av en temperaturreglerad prototyp för en elektriskt uppvärmd jacka. Värme genereras i en nikromtråd då den belastas med effekt från ett litium-polymerbatteri. Effektleveransen hanteras genom en designad synkron buck-omvandlare. Ett proportionell-integrerande reglersystem har implementerats för att reglera utspänningen och stabilisera temperaturen i värmeelementet. Säkerhetsaspekter såsom isolering, sensorers noggrannhet och begränsningar i användargränssnittet har också tagits i beaktning för att göra jackan praktisk och säker för vardagligt bruk. En 1,5 meter lång nikromtråd valdes som värmeelement då den gav tillräcklig värmeeffekt. Termiska tester genomfördes på rena, isolerade och integrerade uppsättningar för att analysera värmefördelningen. Ett specialdesignat kraftsteg med en synkron buck-omvandlare utvecklades och implementerades. En Arduino mikrokontroller, tillsammans med skärm och lämpligt gränssnitt mot temperatursensor, styr och reglerar kraftsteget. Ett grafiskt användargränssnitt gör det möjligt för användaren att se och ställa in önskad temperatur. Jackan är utrustad med ett fodrande lager av bomull som hjälper till att fördela värmen och skydda användaren från direktkontakt med värmeelementen. Säkerhetsfunktioner såsom en nödbrytare och en värmetröskel har integrerats för att förhindra överhettning eller personskador. Prototypen uppnådde inte de angivna värdena för temperatur med godtagbar noggrannhet och stabilitet. Tester reslutera i tempraturer på ±5◦C på den bestämda tempraturen 45◦C efter 10 minuter. Trots vissa begränsningar i batteritid och värmefördelning utgör projektet en god grund för vidareutveckling och förfining av elektriskt uppvärmda kläder.