加热尼龙钓鱼线肌肉的电子电路

#1 楼

我应该使用哪种金属？
根据
自制的人造肌肉IV，铜线比镍铬合金线的效果更好。 >

Nichrome用于烤面包机之类的地方，主要是因为它会变得很热而不会熔化或氧化。但是我不需要或不希望人造肌肉中的加热元件发红。我希望能够在低压系统（例如5-6V）中使用它们。您从导线中获得的电阻热量与您向导线中泵入的功率量成正比。而且由于P = V ^ 2 / R，所以在电压固定时增加电阻
会降低功率。在所有其他条件相同的情况下（相同的电源，相同的电线长度和直径，相同的环境），铜线会比镍铬合金线更快地产生更多的热量。铜还具有比镍铬合金更好的导热性，这意味着在关闭电源后它会更快地冷却。


为回答您的问题，


1）铜线电阻不是极低吗？


不是用于人造肌肉的铜线。

常见的入墙式铜质电力电缆通常为10 AWG铜线，每米的电阻约为3毫欧，这非常低。
常见的绕线电缆（30 AWG铜线）的电阻为339每米1毫欧，这是电阻的两个数量级。或金属丝。


，因此产生的热量很少？


电源通常设计为设置固定电压。
电压固定后，负载电阻将降低产生更多的热量。

另一方面，在对加热器电路进行布线时，电路的每个元素（加热器线束本身，以及从加热器线束的两端到电源的导线）都有电流通过。
由于电子的守恒，每个元素每秒通过的电子数量相同。
对于给定的电流，较高的负载电阻会产生更多的热量。
因此，您需要连接导线电源和加热器线之间的电阻要低得多，因此比加热器线要厚得多，因此加热器线是唯一比环境温度明显变暖的元件。


2 ）我应该建立什么电路来加热电线（并控制
加热）？大多数示例只是将电线“附上电池”，但是afaik
只是使电池短路，并非常不充分地加热电线（也可能损坏电池，甚至可能< br危险）。那么，产生一种使尼龙肌反应所需的热量的安全有效的方法是什么呢？ （我读过150摄氏度，
可以吗？）例如使用arduino？或在面包板上安装简单的
电路？


是的，将负载电阻非常低的电池短路会损坏电池。
防止内部短路电池的电阻会加热到足以导致电池损坏的程度，
使用电热丝，其电阻要比电池的内部电阻高得多。
换句话说，
取电池或内部电阻远低于电热丝负载电阻的其他电源。

《自制人造肌肉》 IV文章说


它带有3V壁式疣，消耗的电流为1.17A。


，这意味着总负载约为2.5欧姆。

（我希望加热器束大约2欧姆的电阻，
每个连接的电阻约为0.1欧姆，
所有连接线和壁疣内部的东西的总电阻可能约为0.1欧姆。

电源（壁式疣，电池等）可以很容易地以超过2 A的电流提供3V电压，而不会明显变热，发热量要低得多，以至于不会造成任何损坏。

文章
“如何使人造肌肉脱离钓鱼线”
建议


“最好保持在低于150°C或300°F的温度下...”


文章
“来自钓鱼线和缝纫线的人造肌肉”
说它们在“〜130°C”时具有最大的收缩力，
他们的大多数测试都循环进行

Arduino可以轻松地间接控制可以处理几安培电流的MOSFET或继电器。
（The高电流将流经仅包含该开关元件和加热管的电路
通过Arduino或无焊面包板直接发送安培（1 A）会损坏这些板）。

如果可以的话在互联网上搜索“ Arduino Relay”或“ Arduino mosfet”电路后，电路无法正常工作，请回来并提出另一个问题。

#2 楼

关于如何加热尼龙肌肉，您所链接的文章之一提供了许多加热方法。从实验角度看，最有前景的两个方法是将肌肉浸入水中或空气流中，然后加热/冷却（例如，使用泳池泵或吹风机），或者使用镀银的尼龙缝纫线将热量加热元素和尼龙在一起。

就简单加热电线的电路（如上述第二种选择）而言，我个人通过使用大功率DC / DC在形状记忆合金方面取得了相当不错的成功转换器产生低电压/高电流信号，可以使用由逻辑电平输出（例如，来自Arduino）的高电流MOSFET进行开/关操作。

#3 楼

对于加热元件，您需要较低的电阻-请记住$ V = IR $，因此高电阻表示较低的电流，而这意味着在相同的施加电压下功率较低，因为$ P = \ frac {V ^ 2} {R} $。因此，使用较低电阻的元件而不是较高电阻的元件可以最好地实现电阻加热（或焦耳加热）（请参见以下说明）。正如安迪的答案所指出的，用于电阻加热的首选金属是镍铬合金。

但是，如果将铜线与两个电阻器（两端各一个）串联，则可能可以摆脱使用铜线的麻烦。您需要选择电阻器，以便铜线加热段上的电压足够高以产生所需的热量，但又不要太高，以至于您吸收太多电流。

看看AWG线图表以找出您的铜线规的最大电流，并将其用作开始设计的依据。当然，请确保您的电阻器还根据电流额定其额定功率。

考虑具有直流电源的电路（例如电池），电阻器，加热元件线（仅还有一个电阻，还有另一个电阻，对于电压，您具有以下公式：

$ V_ {applied} = 2 V_R + V_H $

其中$ V_ {applied } $是电源或电池的电压，$ V_R $是两个电阻器中每一个的电压，而$ V_H $是铜线加热元件上的电压。由于所有组件都是串联的，因此我们可以这样写：

$ V_ {applied} = \ left（2 R + R_H \ right）I $

其中$ R $是电阻器电阻，$ R_H $是加热元件电阻，$ I $是电流。

因此，如果您知道施加的电压和加热元件电阻（对于给定的值，很容易计算）长度的铜线），可以找到所需电流所需的电阻器电阻$ R $。

$ R = \ frac {1} {2} \ left（\ frac {V_ {applied} } {I}-R_H \ right）$

将会选择所需的电流，以使您不会超过电线的限制-希望它变得足够热。然后选择具有必要电阻且额定值为所施加功率的电阻器：

$ P_R = I ^ 2 R $

所有这些都假设您可以调节根据需要施加电压。为了做到这一点，您需要某种类型的开关，并且我还建议使用您提到的Arduino，并由Brandon J DeHart指出。

#4 楼

首先，您应该选择您的肌肉长度。必须对产生的肌肉保持恒定的抵抗力。将铜线缠绕在尼龙上，然后绕成一圈。

您可以为LED使用标准的12V电源（至少5 A）。使用MOSFET键和Arduino将电流施加到肌肉。加热肌肉所需的时间取决于源尼龙线的直径，导线的直径和环境温度。加热时间由Arduino控制。

您可能会在这里看到我对这类肌肉的实验：人造肌肉

#5 楼

1）铜线电阻不是很低，因此产生的热量很少吗？我应该使用哪种金属？


是的，纯铜线确实具有非常低的电阻，因此我想您需要具有低电压和高电流的电源。 （还有一个合适的大电流控制器来进行实际的开关，除非您只是从手动开关开始。）或者，您可能会看到电阻较高且通常使用的镍铬合金线对于许多加热丝。

，无论使用哪种加热丝，当心加热丝，请勿直接接触尼龙，以免切割或损坏它。我以为这些“肌肉”是通过将尼龙加热到指定的相当低的温度来起作用的，但是我还没有看到有关它们如何安排加热的任何真实细节...