CN104932410A - 一种快速温度变化试验箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速温度变化试验箱，属于环境应力筛选试验设备领域。所述快速温度变化试验箱包括箱体，箱体包括箱体本体和将箱体本体内隔断为三个区间的隔断层，三个区间依次为工作室、制冷室和配电室，工作室内设有轴流风机，配电室内设有驱动轴流风机的电机，电机与轴流风机之间采用磁力传动。本发明电机与轴流风机之间采用磁力传动，不需要在电机与轴流风机之间的箱体上开设通孔以设置传动轴，避免了由于这个通孔的存在造成影响箱体密封性的问题，加强了箱体密封性。随着密封性的提高，试验箱内外的湿空气交换减少，在试验过程中，箱体内湿度较小，避免了产品上出现凝露而影响试验结果，提高了试验结果的准确性。

Description

一种快速温度变化试验箱

技术领域

本发明涉及环境应力筛选试验设备领域，特别涉及一种快速温度变化试验箱。

背景技术

环境应力筛选(Environmental Stress Screening，简称ESS)是为发现和排除产品中不良零件、元器件、工艺缺陷和防止出现早期失效，在环境应力下所做的一系列试验。其中，环境应力是根据对产品筛选的效果进行选择的。对电子产品，环境应力主要选择温度循环和随机振动，采用相应的试验箱实现。例如，对于温度循环中的快速温度变化(如温度范围为-55℃～+70℃，温度变化速率为≥5℃)采用快速温度变化试验箱实现。

电子产品环境应力筛选方法的军用标准中要求对箱体内的空气温度和湿度进行控制，避免产品上在试验的过程中出现凝露。如果产品上出现了凝露，会造成产品由于非温度变化(即凝露)的影响而出现退化或损坏，进而造成试验结果错误。因此现有的快速温度变化试验箱除了包括箱体(包括工作室等)、制冷系统(包括轴流风机、电机等)和控制系统(包括可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC))，还会配置空气干燥处理系统。将产品放置在工作室内，空气干燥处理系统为工作室内提供干燥空气，控制系统控制制冷系统调节工作室内温度，即可完成快速温度变化的试验。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

快速温度变化试验箱的箱体不是完全密封的，箱体上存在一些通孔和缝隙，以支持制冷系统中的设备动作。例如，轴流风机与驱动轴流风机的电机之间通过传动轴传递动力，由于轴流风机设置在工作室内，驱动轴流风机的电机设置在工作室外，因此在工作室的箱体设有供传动轴穿过的通孔，以使传动轴的一端与箱体内的轴流风机连接，传动轴的另一端与箱体外的电机连接，进而将电机的动力传递给轴流风机。这个通孔的存在，会使得工作室外的湿空气通过这个通孔进入工作室内，破坏了空气干燥处理系统为工作室内提供的干燥环境，造成工作室内湿度增大、产品上出现凝露、试验结果出现错误。

发明内容

为了解决现有技术箱体内湿度较大、造成产品上出现凝露、影响试验结果的问题，本发明实施例提供了一种快速温度变化试验箱。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种快速温度变化试验箱，所述快速温度变化试验箱包括箱体，所述箱体包括箱体本体和将所述箱体本体内隔断为三个区间的隔断层，所述三个区间依次为工作室、制冷室和配电室，所述工作室内设有轴流风机，所述配电室内设有驱动所述轴流风机的电机，所述电机与所述轴流风机之间采用磁力传动。

在本发明一种可能的实现方式中，所述电机的转轴上固定有外圆板，所述轴流风机的转轴上固定有内圆板，所述外圆板和所述内圆板相对设置在所述隔断层的两侧，所述外圆板和所述内圆板上均沿其周向间隔设有N型磁铁块和S型磁铁块。

在本发明另一种可能的实现方式中，所述工作室内还设有加湿水盆，所述加湿水盆上均设有与所述工作室外连通的管路，所述配电室内还设有可编程逻辑控制器PLC，所述加湿水盆上的所述管路与所述箱体之间采用无缝焊接，且所述加湿水盆上的所述管路中设有第一电磁阀，所述第一电磁阀与所述PLC电连接。

在本发明又一种可能的实现方式中，所述工作室内还设有加热器和制冷蒸发器，所述加热器和所述制冷蒸发器上均设有与所述工作室外连通的管路，所述加热器上的所述管路与所述箱体之间填充有树脂，所述制冷蒸发器上的所述管路与所述箱体之间填充有树脂。

在本发明又一种可能的实现方式中，所述工作室内还设有气压传感器，所述配电室内还设有可编程逻辑控制器PLC，所述箱体上开设有连通所述工作室内外的通孔，所述通孔内设有第二电磁阀，且所述第二电磁阀与所述通孔大小相同，所述气压传感器和所述第二电磁阀分别与所述PLC电连接。

在本发明又一种可能的实现方式中，形成所述工作室的所述箱体本体和所述隔断层均包括外层、填充层和内层，所述填充层设在所述外层和所述内层之间。

可选地，所述填充层采用聚氨酯泡沫或者玻璃纤维棉。

在本发明又一种可能的实现方式中，所述PLC用于，

在试验准备阶段，控制空气干燥处理系统为所述工作室内提供第一流量的干燥空气，以排出所述工作室内的湿空气；

在试验进行阶段，控制所述空气干燥处理系统为所述工作室内提供第二流量的干燥空气，以排出所述工作室内的湿空气，所述第二流量小于所述第一流量；

在试验结束阶段，若所述工作室内的温度超过设定的温度范围时，则控制所述空气干燥处理系统为所述工作室内提供第二流量的干燥空气，以排出所述工作室内的湿空气；若所述工作室内的温度在所述温度范围内，则控制所述空气干燥处理系统停止为所述工作室内提供干燥空气。

可选地，所述箱体上开设有与所述工作室连通的进气口和排气口，所述进气口设置在所述工作室内的压力最小的位置，所述排气口设置在所述工作室内的压力最大的位置。

具体地，所述工作室内还设有加热器和制冷蒸发器，形成所述工作室的所述箱体本体上与形成所述工作室的所述隔离层相对的一侧设有箱门，所述轴流风机、所述加热器、所述制冷蒸发器依次沿距离地面从大到小的方向设置，所述轴流风机、所述加热器、所述制冷蒸发器与形成所述工作室的所述隔离层的距离小于其与所述箱门的距离，

所述进口气设置在所述箱体上所述制冷蒸发器与所述地面之间的位置，所述排气口设置在所述箱体上与地面距离最小的部分中，与所述箱门距离最小的位置。

可选地，所述空气干燥处理系统包括空气压缩机、压缩空气干燥器、贮存容器、第三电磁阀单元、第四电磁阀，所述空气压缩机、所述干燥器、所述贮存容器、所述第三电磁阀单元的输入端依次连通，所述第三电磁阀单元的输出端与所述进气口连通，所述第四电磁阀的输入端与所述排气口连通，所述第三电磁阀单元的控制端、所述第四电磁阀的控制端分别与所述PLC电连接。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过电机与轴流风机之间采用磁力传动，不需要在电机与轴流风机之间的箱体上开设通孔以设置传动轴，避免了由于这个通孔的存在造成影响箱体密封性的问题，加强了箱体密封性。随着密封性的提高，试验箱内外的湿空气交换减少，在试验过程中，箱体内湿度较小，避免了产品上出现凝露而影响试验结果，提高了试验结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种快速温度变化试验箱的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的工作室的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的电机与轴流风机磁力传动的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的外圆板或内圆板设置磁铁块的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的空气干燥处理系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本发明实施例提供了一种快速温度变化试验箱，参见图1，该快速温度变化试验箱包括箱体1，箱体1包括箱体本体11和将箱体本体11内隔断为三个区间的隔断层(图中未示出)，三个区间依次为工作室2、制冷室3和配电室4。

其中，形成工作室2的箱体本体11上，与形成工作室2的隔离层相对的一侧设有箱门12。

参见图2，工作室2内设有轴流风机21、加热器22、制冷蒸发器23、加湿水盆(图中未示出)，加热器22、制冷蒸发器23、加湿水盆上均设有与工作室2外连通的管路。优选地，轴流风机21、加热器22、制冷蒸发器23依次沿距离地面从大到小的方向设置，且轴流风机21、加热器22、制冷蒸发器23与形成工作室2的隔离层的距离小于其与箱门12的距离，保证工作室2内风道循环流畅、温度均匀。制冷室3内设有压缩机、冷凝器、电磁阀、制冷管道、冷凝蒸发器、膨胀阀中的一种或多种，此为现有技术，在此不再详述。

配电室4内设有可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)和驱动轴流风机21的电机。配电室4内还设有交流接触器、固态继电器、空气开关、热电保护器中的一种或多种，此为现有技术，在此不再详述。

可选地，参见图1，箱门12上可以设有控制面板13，控制面板13与PLC电连接。控制面板13一方面接收用户输入的指令，如试验的最高温度、最低温度、温度变化速率等；另一方面为用户显示试验情况，如工作室2内的温度、湿度、压力。具体地，控制面板13可以为触摸屏。具体地，控制面板13可以设置在箱门12上，方便用户操作。具体地，连接控制面板13与PLC的数据线可以设置在箱体1外。

进一步地，参见图2，工作室2内还可以设有温度传感器24、湿度传感器25和流量器(图中未示出)，温度传感器24、湿度传感器25和流量器分别与PLC电连接。

在本实施例中，电机与轴流风机21之间采用磁力传动。

具体地，参见图3，电机41的转轴上固定有外圆板411，轴流风机21的转轴上固定有内圆板211，外板411和211相对设置在隔断层100的两侧。参见图4，外圆板411和内圆板211上均沿其周向间隔设有N型磁铁块200和S型磁铁块300。

容易知道，虽然外圆板411和内圆板211之间隔着隔断层100，但是外圆板411的N型磁铁块200还是与内圆板211上的N型磁铁块200相互排斥、与内圆板211上的S型磁铁块300相互吸引，外圆板411的S型磁铁块300还是与内圆板211上的N型磁铁块200相互吸引、与内圆板211上的S型磁铁块300相互排斥。当电机41的转轴转动时，电机41的转轴转动带动外圆板411转动，外圆板411上的N型磁铁块200和S型磁铁块300随之转动，内圆板211在磁铁块之间同性排斥力和异性吸引力的作用下与外圆板411同向转动，带动轴流风机21的转轴，实现了将电机41的动力传递给轴流风机21。

可以理解地，虽然轴流风机21设在工作室2内，电机设在工作室2外，但是由于电机与轴流风机21之间采用磁力传动，电机不与轴流风机21机械连接，也能驱动轴流风机21转动，避免了在箱体1上开设穿过用于将电机的驱动力传递到轴流风机21的传动轴的通孔，进而避免了由于这个通孔的存在造成影响箱体1密封性的问题，提高了箱体1密封性。

可选地，加热器22上的管路与箱体1之间填充有树脂，制冷蒸发器23上的管路与箱体1之间填充有树脂。树脂填充了管路与箱体1之间的缝隙，加强了箱体1密封性。并且，树脂受热后是软化，温度降低后可以恢复原态，可以保持箱体1的密封性，不存在如涂胶那样在温度应力下裂开漏气的情况，箱体1的密封效果好。

可选地，加湿水盆上的管路与箱体1之间采用无缝焊接，且加湿水盆上的管路中设有第一电磁阀，第一电磁阀与PLC电连接。加湿水盆上的管路与箱体1之间采用无缝焊接，消除了加湿水盆上的管路与箱体1之间的缝隙，加强了箱体1密封性。

可选地，箱门12上可以设有门封条，消除箱门12关闭后与箱体1之间的缝隙，加强箱体1的密封性。

可选地，箱体1上设有穿过连接箱体外测试仪器的电缆的导线孔，导线孔与电缆之间可以填充有密封材料，进一步加强箱体1的密封性。具体地，电缆的一端与放置在工作室2内的产品连接，电缆的另一端与设置在工作室2外的测试仪器连接，避免测试仪器与产品一起承受温度压力，降低对测试仪器的要求，进而降低了试验成本。更具体地，电缆可以为电源线或数据线。

在本实施例的一种实现方式中，参见图2，工作室2内还可以设有气压传感器26，箱体1上可以开设有连通工作室2内外的通孔，该通孔内可以设有第二电磁阀，且第二电磁阀与该通孔大小相同，气压传感器26和第二电磁阀分别与PLC电连接。

可以理解地，当气压传感器26测得工作室2内的压力超过设定的压力范围时，PLC控制第二电磁阀打开，工作室2内外进行气体交换，避免由于工作室2内的压力而导致产品损坏、影响试验结果。同时第二电磁阀与通孔大小相同，与采用平衡孔调节箱体1内压力不同，对箱体1的密封性没有影响。

可选地，气压传感器26可以设在工作室2内压力最大的位置或工作室2内压力最小的位置，以有效避免工作室2内的压力高于或低于设定的压力范围。

在本实施例的一种实现方式中，箱体1上可以设有连通工作室2内外的通孔和与该通孔对应的软橡胶，软橡胶与该通孔大小相同。

可以理解地，当工作室2内外压力相同时，软橡胶遮挡该通孔，减少了工作室2内外的湿空气交换；当工作室2内外压力不同时，软橡胶在压力差的作用下露出通孔，工作室2内外进行气体交换，避免由于工作室2内的压力而导致产品损坏、影响试验结果。

在本实施例的又一种实现方式中，参见图2，形成工作室2的箱体本体11和隔断层均可以包括外层14、填充层15和内层16，填充层15设在外层14和内层16之间，进一步加强箱体1的密封性。

优选地，填充层15可以采用聚氨酯泡沫，在密封效果好的同时，保温性和硬度较好。

可选地，填充层15可以采用玻璃纤维棉。

在本实施例的又一种实现方式中，PLC可以用于，

在试验准备阶段，控制空气干燥处理系统为工作室内提供第一流量的干燥空气，以排出工作室内的湿空气；

在试验进行阶段，控制空气干燥处理系统为工作室内提供第二流量的干燥空气，以排出工作室内的湿空气，第二流量小于第一流量；

在试验结束阶段，若工作室内的温度超过设定的温度范围时，则控制空气干燥处理系统为工作室内提供第二流量的干燥空气，以排出工作室内的湿空气；若工作室内的温度在设定的温度范围内，则控制空气干燥处理系统停止为工作室内提供干燥空气。

可以理解地，在试验准备阶段，工作室内外湿度相同，此时以第一流量的速度尽快排出工作室内的湿空气。当工作室内的湿度达到设定的湿度范围(如到露点温度-55℃以下)时，从试验准备阶段进入试验进行阶段。具体地，工作室内的湿度达到设定的湿度范围，可以由设置在工作室内的湿度传感器测得工作室内的湿度后传输给PLC，PLC将湿度传感器测得的湿度与预先设定的湿度范围进行比较，若测得湿度在设定的湿度范围内，则PLC控制轴流风机等进行试验。在试验进行阶段，由于工作室不是完全密封的(主要在于导线孔、箱门与箱体之间的缝隙的存在，为平衡压力而进行的空气交换)，工作室内外存在少量的湿空气交换，此时只以较小的第二流量的速度即可排出工作室内的湿空气，同时避免湿空气的进入，确保工作室内的湿度不超过设定的湿度范围，避免产品上在试验过程中出现凝露、影响试验结果。在试验结束阶段，先保持以第二流量的速度排出工作室内的湿空气一段时间，防止产品上在工作室内的温度恢复期间出现凝露、产品性能出现可避免的退化或损坏。综上所述，PLC采用上述控制方式，可以有效保证工作室内的湿度在设定的湿度范围内，产品上不会出现凝露、影响试验结果。

在具体实现中，PLC可以采用比例、积分、微分(Proportion、Integration、Differentiation，简称PID)控制算法，先获得温度传感器24、湿度传感器25和流量器的测量值，再根据温度传感器24、湿度传感器25和流量器的测量值确定试验的阶段，并进行相应的控制。

具体地，第一流量和第二流量可以是一个固定值，也可以是一个变化值，该变化值随着工作室2内的湿度变化而变化。

在本实现方式中，参见图2，箱体1上可以开设有与工作室2连通的进气口17和排气口18。

可选地，进气口17可以设置在工作室2内的压力最小的位置，排气口18可以设置在工作室2内的压力最大的位置。容易知道，工作室2内压力最小的位置空气容易进入，工作室2内压力最大的位置空气容易排出，将进气口17设置在工作室2内的压力最小的位置，排气口18设置在工作室2内的压力最大的位置，可以保证空气的充分循环和替换，减少空气干燥处理系统提供的干燥空气。

具体地，进口气17可以设置在箱体1上制冷蒸发器23与地面之间的位置，排气口可以设置在箱体1上与地面距离最小的部分中，与箱门12距离最小的位置。上述位置是结合专业知识(气体流体力学原理、不可压缩流体的伯努利方程)、实际经验、以及仿真测量得到的箱体中压力最小和最大的位置。

在本实现方式中，参见图5，空气干燥处理系统可以包括空气压缩机51、压缩空气干燥器52、贮存容器53、第三电磁阀单元54、第四电磁阀55，空气压缩机51、干燥器52、贮存容器53、第三电磁阀单元54的输入端依次连通，第三电磁阀单元54的输出端与进气口17连通，第四电磁阀55的输入端与排气口18连通，第三电磁阀单元54的控制端、第四电磁阀55的控制端分别与PLC电连接。具体地，空气压缩机51产生高压空气；压缩空气干燥器52干燥高压空气，得到干燥空气；贮存容器53贮存干燥空气；打开第三电磁阀单元54和第四电磁阀55，提供干燥空气。

优选地，第三电磁阀单元可以为两个并联的两位两通电磁阀，避免采用一个电磁阀而不断调整电磁阀的通断，造成电磁阀的寿命缩短。具体地，在试验准备阶段，PLC控制两个两位两通电磁阀和第四电磁阀55打开；在试验进行阶段和试验结束阶段中工作室内的温度超过设定的温度范围的时候，PLC保持一个两位两通电磁阀和第四电磁阀55打开，控制另一个两位两通电磁阀关闭；在试验结束阶段中工作室内的温度在设定的温度范围内的时候，PLC先控制打开的那个两位两通电磁阀关闭，再控制第四电磁阀55关闭。

可选地，第三电磁阀单元可以为一个比例电磁阀，只对一个电磁阀进行控制，操作更简单。具体控制过程与两个并联的两位两通电磁阀基本相同，不同之处在于，在打开两个两位两通电磁阀时，此时用开大比例电磁阀的阀口代替；在打开一个两位两通电磁阀时，此时用关小比例电磁阀的阀口代替。

可选地，参见图5，空气干燥处理系统还可以包括温度计56、湿度计57、流量计58，温度计56和湿度计27依次设在贮存容器53与第三电磁阀单元54之间，流量计58设置在第三电磁阀单元54与进气口55之间，以便用户观察空气干燥处理系统的工作状态。

本发明实施例通过电机与轴流风机之间采用磁力传动，不需要在电机与轴流风机之间的箱体上开设通孔以设置传动轴，避免了由于这个通孔的存在造成影响箱体密封性的问题，加强了箱体密封性。随着密封性的提高，试验箱内外的湿空气交换减少，在试验过程中，箱体内湿度较小，避免了产品上出现凝露而影响试验结果，提高了试验结果的准确性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速温度变化试验箱，所述快速温度变化试验箱包括箱体，所述箱体包括箱体本体和将所述箱体本体内隔断为三个区间的隔断层，所述三个区间依次为工作室、制冷室和配电室，所述工作室内设有轴流风机，所述配电室内设有驱动所述轴流风机的电机，其特征在于，所述电机与所述轴流风机之间采用磁力传动。

2.根据权利要求1所述的快速温度变化试验箱，其特征在于，所述电机的转轴上固定有外圆板，所述轴流风机的转轴上固定有内圆板，所述外圆板和所述内圆板相对设置在所述隔断层的两侧，所述外圆板和所述内圆板上均沿其周向间隔设有N型磁铁块和S型磁铁块。

3.根据权利要求1所述的快速温度变化试验箱，其特征在于，所述工作室内还设有加湿水盆，所述加湿水盆上均设有与所述工作室外连通的管路，所述配电室内还设有可编程逻辑控制器PLC，所述加湿水盆上的所述管路与所述箱体之间采用无缝焊接，且所述加湿水盆上的所述管路中设有第一电磁阀，所述第一电磁阀与所述PLC电连接。

4.根据权利要求1所述的快速温度变化试验箱，其特征在于，所述工作室内还设有加热器和制冷蒸发器，所述加热器和所述制冷蒸发器上均设有与所述工作室外连通的管路，所述加热器上的所述管路与所述箱体之间填充有树脂，所述制冷蒸发器上的所述管路与所述箱体之间填充有树脂。

5.根据权利要求1所述的快速温度变化试验箱，其特征在于，所述工作室内还设有气压传感器，所述配电室内还设有可编程逻辑控制器PLC，所述箱体上开设有连通所述工作室内外的通孔，所述通孔内设有第二电磁阀，且所述第二电磁阀与所述通孔大小相同，所述气压传感器和所述第二电磁阀分别与所述PLC电连接。

6.根据权利要求1所述的快速温度变化试验箱，其特征在于，形成所述工作室的所述箱体本体和所述隔断层均包括外层、填充层和内层，所述填充层设在所述外层和所述内层之间。

7.根据权利要求6所述的快速温度变化试验箱，其特征在于，所述填充层采用聚氨酯泡沫或者玻璃纤维棉。

8.根据权利要求1所述的快速温度变化试验箱，其特征在于，所述PLC用于，

在试验准备阶段，控制空气干燥处理系统为所述工作室内提供第一流量的干燥空气，以排出所述工作室内的湿空气；

在试验进行阶段，控制所述空气干燥处理系统为所述工作室内提供第二流量的干燥空气，以排出所述工作室内的湿空气，所述第二流量小于所述第一流量；

在试验结束阶段，若所述工作室内的温度超过设定的温度范围时，则控制所述空气干燥处理系统为所述工作室内提供第二流量的干燥空气，以排出所述工作室内的湿空气；若所述工作室内的温度在所述温度范围内，则控制所述空气干燥处理系统停止为所述工作室内提供干燥空气。

9.根据权利要求8所述的快速温度变化试验箱，其特征在于，所述箱体上开设有与所述工作室连通的进气口和排气口，所述进气口设置在所述工作室内的压力最小的位置，所述排气口设置在所述工作室内的压力最大的位置。

10.根据权利要求9所述的快速温度变化试验箱，其特征在于，所述工作室内还设有加热器和制冷蒸发器，形成所述工作室的所述箱体本体上与形成所述工作室的所述隔离层相对的一侧设有箱门，所述轴流风机、所述加热器、所述制冷蒸发器依次沿距离地面从大到小的方向设置，所述轴流风机、所述加热器、所述制冷蒸发器与形成所述工作室的所述隔离层的距离小于其与所述箱门的距离，

所述进口气设置在所述箱体上所述制冷蒸发器与所述地面之间的位置，所述排气口设置在所述箱体上与地面距离最小的部分中，与所述箱门距离最小的位置。