这个设计是医用的，在输液时隔着管路对药液或血液加温，防止过冷的液体输入患者体内，导致不适或更严重的后果。而失控或器件故障导致超温是不可接受的，超温有可能导致药物失效或血液凝固。
加热器原理
如图1，红框里的部分为加热器，由可恢复的50±5℃温度开关串联加热丝。另加两个测温度的精度至少达到±0.5℃的元件构成。加热丝通电后温度升高，测温元件测量温度后进行反馈控制以稳定输出温度。
为实现单个元件故障，并不会导致不可接受的风险出现，关键的电路需要使用冗余设计。加热由Q1 Q2两个P沟道场效应管控制，其中Q1为开关控制，Q2为PWM控制。两管栅极驱动电路相似，因为需要PWM控制，Q2使用的上拉电阻小一些。同时需要限制PWM的频率，不大于1KHz。
加热电流由0.1Ω电阻采集输出后极放大器处理。
在使用前，可以做自检。
1、 两个测温度的部件输出温度值应在正常范围内，且温度差在合理范围内。
2、 分别关闭Q1与 Q2， 电流采样值应为0。同时打开Q1 Q2应有电流输出且在合理范围内。
单一故障分析
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检测方法 |
处理方法 |
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MCU故障 |
上电后不能引导运行 |
不检测 |
Q1 Q2缺省关闭 |
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程序跑飞 |
硬件看门狗 |
复位MCU，报警。 |
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Q1 场效应管 |
运行时不能打开 |
正常运行，检测不到加热电流 |
关闭Q2，报警 |
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运行时不能关闭 |
关闭加热仍能检测到加热电流 |
关闭Q2，报警 |
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Q2场效应管 |
运行时不能打开 |
正常运行，检测不到加热电流 |
关闭Q1，报警 |
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运行时不能关闭 |
关闭加热仍能检测到加热电流 |
关闭Q1，报警 |
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RT1 温敏元件 |
测量结果误差大 |
对比两个测量结果，差值超过合理范围，判断为异常 |
半闭Q1 Q2，报警 |
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测量结果无变化 |
对比两个测量结果，差值超过合理范围，判断为异常 |
半闭Q1 Q2，报警 |
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RT2温敏元件 |
测量结果误差大 |
对比两个测量结果，差值超过合理范围，判断为异常 |
半闭Q1 Q2，报警 |
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测量结果无变化 |
对比两个测量结果，差值超过合理范围，判断为异常 |
半闭Q1 Q2，报警 |
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加热元件 |
连接不良，特性异常 |
测量电流值不在合理范围内。 |
关闭Q1 Q2报警 |
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部分短路 |
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阻值变化较大 |
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R33测量电流的电阻 |
电阻值异常 |
测量电流值不在合理范围内。 |
关闭Q1 Q2报警 |
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F1 温度保险 |
保险常断开 |
测量无电流 |
关闭Q1 Q2报警 |
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到达温度不能断开 |
温度到达阈值 |
关闭Q1 Q2报警 |
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连接线 |
测温度的线断开 测温度的线短路 |
测温度不正常 |
关闭Q1 Q2报警 |
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加热元件线断开 |
测量电流值为零 |
关闭Q1 Q2报警 |
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短路 |
测得电流值大，可能烧测电流的电阻。 |
关闭Q1 Q2报警 |
至此可以保证，即使出现了单个元件故障，也不会超温风险。
作者： southcreek， 来源：面包板社区
链接： https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-408807.html
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southcreek 2023-5-6 08:25
lzhfh 2023-5-5 22:34
luckyzy2000 2023-5-5 11:09