CN102799168A - 非接触式加热的温控器性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非接触式加热的温控器性能测试装置。本发明可以很好地解决现有技术中存在影响试验的准确性的问题。其技术方案要点是，包括进行样品测试加热的温控器加热测试系统、用于给温控器加热测试系统降温的冷却系统、对温控器加热测试系统和冷却系统进行直接控制的下位控制系统、收集测试数据的测试数据系统和上位控制系统，温控器加热测试系统的数据测试端、冷却系统的数据测试端均与测试数据系统电连接，所述测试数据系统的输出端与上位控制系统电连接，所述上位控制系统的输出端与下位控制系统的输入端电连接，所述下位控制系统的输出端分别与所述的温控器加热测试系统和冷却系统的控制端电连接。本发明试验检测更为准确。
Description
技术领域
本发明属于检测监测装置，特别涉及一种能进行准确测试的温控器性能测试装置。
背景技术
温控器作为家用和类似用途产品的重要元器件，其可靠性和稳定性备受业界的关注，GB14536.1-2008和GB14536.10-2008对于温控器的耐久性能和精度都有具体的要求，然而，随着技术的发展以及整机制造企业对于产品性能要求的提高，业界对温控器性能要求也逐步提高，除了温控器的机械和电气寿命之外，温控器的时间常数、温度器制造偏差、漂移、复位特性以及环境温度变化率对温控器性能的影响等技术参数逐步进入了温控器采购参数之列，目前国内各个实验室的温控器用测试设备一般都采用电热丝或电热管（盘）加热作为加热源，空气作为冷却源，通过控制电热丝或电热管（盘）的电压来控制被加热单元的温度上升，通过控制风扇的风量来控制被控单元的温度下降。此类装置存在温控器测试系统中的应用存在3个不利因素，首先，这类装置由于加热的过程存在明显的热传递，电热丝（电热管）的温度明显高于被控单元的温度，系统内存在一个明显的温度梯度，系统存在额外的热惯量，进而导致在温度交替试验中存在明显的温度过冲，影响试验的准确性；其次，空气作为冷却源由于空气属于热的不良导体，空气的流动带来了很大温度不确定性，会导致测试系统温度不均匀，产生不必要的环境应力，这种环境应力会导致温控器性能的额外漂移，影响温控器耐久测试和温控器漂移量的测定，最后，由于冷却空气的存在，测试系统存在明显的空气对流，与温控器的实际工况不符，进而影响测试结果。针对目前温控器性能测试上存在诸多不确定因素，本发明提出了一种全新的温控器测试装置。
中国专利公开号 CN102122169A，公告日2011年7月13日，公开了一种温控器耐久性测试仪，包括电源单元、负载单元、检测控制单元、输出单元以及加热单元和冷却单元，所述的加热单元采用内部设置有加热管的铜块，所述的加热管与所述的电源单元连接，所述的铜块的上表面设置有用于实时采集铜块温度的热电偶，所述的热电偶与所述的检测控制单元连接，所述的铜块的上表面设置有用于固定温控器温度敏感部分的绝缘耐热压板，所述的冷却单元为设置在所述的绝缘耐热压板的上方的冷却气流喷头，所述的冷却气流喷头与测试仪外部的气泵连接，所述的温控器通过导线与所述的负载单元的输入端连接。但是此技术方案依然存在上述三个问题：第一，系统内存在明显的温度过冲，影响试验的准确性；第二，存在环境应力会导致温控器性能的额外漂移，影响温控器耐久测试和温控器漂移量的测定，第三，由于冷却空气的存在，与温控器的实际工况不符，进而影响测试结果。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在第一，系统内存在明显的温度过冲，影响试验的准确性；第二，存在环境应力会导致温控器性能的额外漂移，影响温控器耐久测试和温控器漂移量的测定，第三，由于冷却空气的存在，与温控器的实际工况不符，进而影响测试结果的问题，提供了一种试验检测更为准确的温控器性能测试装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种非接触式加热的温控器性能测试装置，包括进行样品测试加热的温控器加热测试系统、用于给温控器加热测试系统降温的冷却系统、对温控器加热测试系统和冷却系统进行直接控制的下位控制系统、收集测试数据的测试数据系统和上位控制系统，温控器加热测试系统的数据测试端、冷却系统的数据测试端均与测试数据系统电连接，所述测试数据系统的输出端与上位控制系统电连接，所述上位控制系统的输出端与下位控制系统的输入端电连接，所述下位控制系统的输出端分别与所述的温控器加热测试系统和冷却系统的控制端电连接。本发明能精确控制测试温度，防止了明显的温度过冲、冷却温度均匀，被试环境周围不存在高速流动的空气，更加符合温控器实际工况，温升速率易于控制、试验检测更为准确。
作为优选，所述的温控器加热测试系统包括加热装置、温控器安装板和受热装置，所述的加热装置对受热装置进行加热，所述温控器安装板的数据测试端与所述的测试数据系统电连接，所述的冷却系统包括油槽散热器、硅油油槽和机油泵，所述的油槽散热器与所述的硅油油槽贴合，所述硅油油槽通过机油泵与所述的受热装置连通形成回路，所述硅油油槽上设置有硅油油槽温度测试端，所述的硅油油槽温度测试端与所述的测试数据系统电连接。这样设置，采用了硅油作为散热介质，不仅散热速度快，且与传统的风冷相比有两个优点，1、冷却温度均匀，单元内温度梯度小；2、 被试环境周围不存在高速流动的空气，更加符合温控器实际工况。
作为优选，受热装置为刻设有油路的钢板，所述的油路与所述的硅油油槽导通，钢板的上表面设置有用于固定温控器温度敏感部分的压板，在钢板和铜质压板之间设置有测温专用的铂电阻温度感应探头，所述的铂电阻温度感应探头与所述的测试数据系统电连接。这样设置，用于通过感应加热因此受热单元体积小，热容低，系统也不存在诸如电热元件的高温源，因此温升速率易于控制，特别是可以产生比较大的温度变化速率。
作为优选，所述的下位控制单元包括加热控制单元、油泵控制单元和系统控制单元，所述加热控制单元与所述的加热装置的输入端电连接，所述油泵控制单元与所述的油泵机控制端电连接，所述油泵控制单元和加热控制单元的输入端均与所述系统控制单元的输出端电连接，所述系统控制单元的输入端与所述上位控制系统的输出端电连接。这样设置，系统控制单元发出控制命令至油泵控制单元，油泵控制单元对油泵机进行控制，系统控制单元发出控制命令至加热控制单元，加热控制单元对加热装置进行加热，保证了本发明的准确地控制。
作为优选，所述的测试数据系统包括温控器电气性能检测单元和数据测量单元，所述温控器电气性能检测单元的测试端与所述的温控器安装板电连接，所述温控器电气性能检测单元的输出端与所述数据测量单元的输入端电连接，所述的数据测量单元的第一测试端与所述的硅油油槽温度测试端电连接，所述的数据测量单元的第二测试端与所述的铂电阻温度感应探头电连接，所述的数据测量单元的输出端与所述的上位控制系统输入端电连接。这样设置，通过数据测量单元获取硅油油槽的温度和受热装置的温度，然后数据测量单元读取温控器电气性能，数据测量单元将获取的数据传输至上位控制系统，上位控制系统进行上位控制。
作为优选，所述的上位控制系统为安装有PID控制软件的后台计算机。这样设置，后台计算机对加热装置和机油泵进行PID控制，达到非接触式加热的完善控制。
作为优选，所述的加热装置为非接触式感应加热装置。用于通过感应加热因此受热单元体积小，热容低，系统也不存在诸如电热元件的高温源，因此温升速率易于控制。
作为优选，所述的非接触式感应加热装置对受热装置进行中频感应加热。通过中频感应加热保证了加热装置能稳定加热。
本发明显著的实质性效果是：本发明防止了明显的温度过冲、冷却温度均匀，被试环境周围不存在高速流动的空气，更加符合温控器实际工况，温升速率易于控制、试验检测更为准确。
附图说明
图1是本发明的一种原理结构示意图。
图中：1、后台计算机，2、系统控制单元，3、数据测量单元，4、温控器电气性能检测单元，5、温控器安装板，6、受热装置，7、加热装置，8、加热控制单元，9、油泵控制单元，10、机油泵，11、油槽散热器，12、硅油油槽。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1：
一种非接触式加热的温控器性能测试装置（参见附图1），包括进行样品测试加热的温控器加热测试系统、用于给温控器加热测试系统降温的冷却系统、对温控器加热测试系统和冷却系统进行直接控制的下位控制系统、收集测试数据的测试数据系统和上位控制系统，温控器加热测试系统的数据测试端、冷却系统的数据测试端均与测试数据系统电连接，测试数据系统的输出端与上位控制系统电连接，上位控制系统的输出端与下位控制系统的输入端电连接，下位控制系统的输出端分别与温控器加热测试系统和冷却系统的控制端电连接。温控器加热测试系统包括加热装置7、温控器安装板5和受热装置6，加热装置7对受热装置6进行加热，温控器安装板5的数据测试端与测试数据系统电连接，冷却系统包括油槽散热器11、硅油油槽12和机油泵10，油槽散热器11与硅油油槽12贴合，硅油油槽12通过机油泵10与受热装置6连通形成回路，硅油油槽12上设置有硅油油槽12温度测试端，硅油油槽12温度测试端与测试数据系统电连接。受热装置6为刻设有油路的钢板，油路与硅油油槽12导通，钢板的上表面设置有用于固定温控器温度敏感部分的压板，在钢板和铜质压板之间设置有测温专用的铂电阻温度感应探头，铂电阻温度感应探头与测试数据系统电连接。下位控制单元包括加热控制单元8、油泵控制单元9和系统控制单元2，加热控制单元8与加热装置7的输入端电连接，油泵控制单元9与机油泵10控制端电连接，油泵控制单元9和加热控制单元8的输入端均与系统控制单元2的输出端电连接，系统控制单元2的输入端与上位控制系统的输出端电连接。测试数据系统包括温控器电气性能检测单元4和数据测量单元3，温控器电气性能检测单元4的测试端与温控器安装板5电连接，温控器电气性能检测单元4的输出端与数据测量单元3的输入端电连接，数据测量单元3的第一测试端与硅油油槽12温度测试端电连接，数据测量单元3的第二测试端与铂电阻温度感应探头电连接，数据测量单元3的输出端与上位控制系统输入端电连接。上位控制系统为安装有PID控制软件的后台计算机1。加热装置7为非接触式感应加热装置。非接触式感应加热装置对受热装置6进行中频感应加热。加热装置7采用多级功率控制，输出功率可在300W到2200W中的6级任意设置，机油泵采用变频电机，可连续调节油量。
本实施例使用时，首先想将被测的温控器安装在温控器安装板上，然后通过温控器电气性能检测单元进行正常情况下的温控器的电气性能，温控器电气性能检测单元将测得的数据传输至数据测试单元，后台计算机读取数据测试单元内数据，完成正常情况下的温控器电气性能检测。
然后进行在高温环境下的温控器电气性能测试，后台计算机输出控制信号至系统控制单元，系统控制单元通过加热控制单元对非接触式感应加热装置进行控制，通过油泵控制单元对机油泵进行控制，非接触式感应加热装置通过中频感应加热的方式对受热装置进行加热，受热装置升温，受测的温控器在高温环境下进行工作，此时，受热装置的温度由数据测量单元测量，后台计算机获取温控器电气性能、硅油油槽温度和受热装置的温度，然后后台计算机通过PID计算，控制非接触式感应加热装置进行稳定加热，保持加热装置的稳定温度。
作为受热装置的钢板温度上升过程中，本实施例根据采集的钢板温度和温度变化量来确定机油泵输出不同级的功率，同时喷射不同的冷却油量，根据PID控制进行补偿温度变化率，使得钢板的温度上升变化率得以精确控制；钢板温度下降时，系统的冷却系统同样根据PID控制能够精确控制系统冷却的油量，同时监测硅油油槽的油温，进而修正送油量，达到精确散热的需要，同时也启用小功率加热单元用以补偿散热过快，保证温度下降速率精确可控。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (8)
1.一种非接触式加热的温控器性能测试装置，包括进行样品测试加热的温控器加热测试系统、用于给温控器加热测试系统降温的冷却系统、对温控器加热测试系统和冷却系统进行直接控制的下位控制系统、收集测试数据的测试数据系统和上位控制系统，其特征在于：温控器加热测试系统的数据测试端、冷却系统的数据测试端均与测试数据系统电连接，所述测试数据系统的输出端与上位控制系统电连接，所述上位控制系统的输出端与下位控制系统的输入端电连接，所述下位控制系统的输出端分别与所述的温控器加热测试系统和冷却系统的控制端电连接。
2.根据权利要求1所述的非接触式加热的温控器性能测试装置，其特征在于：所述的温控器加热测试系统包括加热装置、温控器安装板和受热装置，所述的加热装置对受热装置进行加热，所述温控器安装板的数据测试端与所述的测试数据系统电连接，所述的冷却系统包括油槽散热器、硅油油槽和机油泵，所述的油槽散热器与所述的硅油油槽贴合，所述硅油油槽通过机油泵与所述的受热装置连通形成回路，所述硅油油槽上设置有硅油油槽温度测试端，所述的硅油油槽温度测试端与所述的测试数据系统电连接。
3.根据权利要求2所述的非接触式加热的温控器性能测试装置，其特征在于：受热装置为刻设有油路的钢板，所述的油路与所述的硅油油槽导通，钢板的上表面设置有用于固定温控器温度敏感部分的压板，在钢板和铜质压板之间设置有测温专用的铂电阻温度感应探头，所述的铂电阻温度感应探头与所述的测试数据系统电连接。
4.根据权利要求2所述的非接触式加热的温控器性能测试装置，其特征在于：所述的下位控制单元包括加热控制单元、油泵控制单元和系统控制单元，所述加热控制单元与所述的加热装置的输入端电连接，所述油泵控制单元与所述的机油泵控制端电连接，所述油泵控制单元和加热控制单元的输入端均与所述系统控制单元的输出端电连接，所述系统控制单元的输入端与所述上位控制系统的输出端电连接。
5.根据权利要求3所述的非接触式加热的温控器性能测试装置，其特征在于：所述的测试数据系统包括温控器电气性能检测单元和数据测量单元，所述温控器电气性能检测单元的测试端与所述的温控器安装板电连接，所述温控器电气性能检测单元的输出端与所述数据测量单元的输入端电连接，所述的数据测量单元的第一测试端与所述的硅油油槽温度测试端电连接，所述的数据测量单元的第二测试端与所述的铂电阻温度感应探头电连接，所述的数据测量单元的输出端与所述的上位控制系统输入端电连接。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的非接触式加热的温控器性能测试装置，其特征在于：所述的上位控制系统为安装有PID控制软件的后台计算机。
7.根据权利要求2所述的非接触式加热的温控器性能测试装置，其特征在于：所述的加热装置为非接触式感应加热装置。
8.根据权利要求7所述的非接触式加热的温控器性能测试装置，其特征在于：所述的非接触式感应加热装置对受热装置进行中频感应加热。
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