CN108445932A - 一种温变可靠性测试装置的温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温变可靠性测试装置的温度控制系统，系统包括PLC控制器、高温恒控模块、低温恒控模块、冷温度继电器、热温度继电器、直流稳压电路、热电偶、加热丝、电源、真空发生器、电磁气阀、若干接触器以及若干按钮。本发明可以实现冷热循环测试装置的恒温稳态控制和冷热冲击，提高系统的抗干扰能力和灵敏性，并使系统在占用空间方面得到一定优化。

Description

一种温变可靠性测试装置的温度控制系统

技术领域

本发明涉及一种温变可靠性测试装置的温度控制系统，属于可靠性测试中温度技术领域。

背景技术

在化工、石油、冶金、医学等生产过程的物理过程和化学反应中，温度往往是一个很重要的量，需要准确地加以控制，而温度控制系统常用来保持温度恒定或者使温度按照某种规定的程序变化，因此温度控制系统广泛应用于这些领域，是用途很广的一类工业控制系统。目前市场上经销的温度控制系统大多是采用模拟电路及继电器控制，存在电路繁琐，可调节性差，受温度影响大，响应速度慢，有噪音等缺点，并且很少有针对冷热循环平台的温度控制系统，以单纯对环境温度的温度控制居多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种温度控制系统，可以用于冷热循环测试平台的温度控制，受环境温度影响小，并提供较大的温差，最低制冷温度最低可达-30℃，最高加热温度可达150℃，可以更好地对可靠性进行测试，并且可以保持测试平台温度的恒定，稳定性高。传统的冷热冲击测试要在高低温箱中分开测试，而该温度控制系统还可控制单一的测试平台实现高低温冲击，提高测试的效率和节省空间。本发明为冷热循环平台提供了一种稳定、灵敏、简便的温度控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种温变可靠性测试装置的温度控制系统，系统包括PLC控制器、高温恒控模块、低温恒控模块、冷温度继电器、热温度继电器、直流稳压电路、热电偶、加热丝、电源、真空发生器、电磁气阀、若干接触器以及若干按钮；

所述PLC控制器的输入端通过若干按钮和若干接触器与冷温度继电器、热温度继电器的输出端连接，所述PLC控制器的输出端通过若干接触器分别与真空发生器、电磁气阀、加热丝串联，用于控制它们的启闭，所述PLC控制器的输出端通过若干接触器分别与高温恒控模块、低温恒控模块连接来控制它们的通断；

所述高温恒控模块、低温恒控模块分别与热电偶连接，所述电源通过直流稳压电路分别为PLC控制器、高温恒控模块、低温恒控模块、冷温度继电器、热温度继电器、加热丝、真空发生器、电磁气阀供电。

上述高温恒控模块包括集成运放电路模块1、高温调节模块、变阻器、减速器1、电机1、加热丝；所述高温控制模块用于实现平台的高温恒温控制；所述高温调节模块一端接口9与热电偶的接口9连接，另一端与集成运放电路模块1的一个输入端连接，集成运放电路模块1的接口10与热电偶的接口10连接，集成运放电路模块1同时与电机1串联，同时电机1的输出端与减速器1的输入端安装配合，减速器1输出端安装配合在一个变阻器的变阻触点上，变阻器与加热丝串联，通过其阻值的改变对加热丝电压进行微调。

上述低温恒控模块包括集成运放电路模块2、低温调节模块、电机2、机械气阀、减速器2；所述的低温控制模块用于实现平台的低温恒温控制，所述低温调节模块一端接口9与热电偶的接口9连接，另一端与集成运放电路模块2的一个输入端连接，集成运放电路模块2的接口10与热电偶的接口10连接，集成运放电路模块2同时与电机2串联，同时电机2的输出端与减速器2的输入端安装配合，减速器2输出端与机械气阀调节处安装配合。

上述若干接触器包括KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6，所述PLC输出端与接触器KM1-KM6的线圈相连，其中KM1、KM2、KM3的主触点分别与真空发生器、电磁气阀、加热丝串联，来控制它们的启闭，另外KM4、KM5的主触点分别与高温恒控模块、低温恒控模块连接来控制它们的通断，KM6的的主触点与PLC控制器输入端连接。

上述若干按钮包括SB1、SB2、SB3、SB4、旋钮SA1，所述PLC控制器输入端与按钮SB1、SB2、SB3、SB4、旋钮SA1连接。

上述电源与直流稳压电路连接，所述直流稳压电路一端连接旋钮开关SA0，再通过接口3、4分别与PLC控制器、高温恒控模块、低温恒控模块、冷温度继电器、热温度继电器、加热丝、真空发生器、电磁气阀中的3、4的接口连接，给系统的各个部分供电。

本发明所达到的有益效果：

本发明基于高低温恒控模块进行温度控制，提供了一个可用于冷热循环测试的平台，并可进行恒温控制，温度调节范围较传统温控系统更宽，可在-30至150℃范围调节，为更高要求的冷热循环测试提供可能性，并且具有较好的控温调节能力，在平台上加发热芯片后平台温度不会发生过大变化，稳定性高，平台温度可进行快速转变，做高低温冲击，省去了器件在高低温两箱中来回转移的浪费，大大节省了空间。本发明可以实现冷热循环测试装置的恒温稳态控制和冷热冲击，提高系统的抗干扰能力和灵敏性，并使系统在占用空间方面得到一定优化。

附图说明

图1是本发明温变可靠性测试装置的温度控制系统的示意图；

图2是本发明温变可靠性测试装置的温度控制系统工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种温变可靠性测试装置的温度控制系统，系统包括PLC控制器、高温恒控模块、低温恒控模块、冷温度继电器、热温度继电器、直流稳压电路、热电偶、加热丝、电源、真空发生器、电磁气阀、若干接触器以及若干按钮；

所述PLC控制器的输入端通过若干按钮和若干接触器与冷温度继电器、热温度继电器的输出端连接，所述PLC控制器的输出端通过若干接触器分别与真空发生器、电磁气阀、加热丝串联，用于控制它们的启闭，所述PLC控制器的输出端通过若干接触器分别与高温恒控模块、低温恒控模块连接来控制它们的通断；

所述高温恒控模块、低温恒控模块分别与热电偶连接，所述电源通过直流稳压电路分别为PLC控制器、高温恒控模块、低温恒控模块、冷温度继电器、热温度继电器、加热丝、真空发生器、电磁气阀供电。

上述高温恒控模块包括集成运放电路模块1、高温调节模块、变阻器、减速器1、电机1、加热丝；所述高温控制模块用于实现平台的高温恒温控制；所述高温调节模块一端接口9与热电偶的接口9连接，另一端与集成运放电路模块1的一个输入端连接，集成运放电路模块1的接口10与热电偶的接口10连接，集成运放电路模块1同时与电机1串联，同时电机1的输出端与减速器1的输入端安装配合，减速器1输出端安装配合在一个变阻器的变阻触点上，变阻器与加热丝串联，通过其阻值的改变对加热丝电压进行微调。

上述低温恒控模块包括集成运放电路模块2、低温调节模块、电机2、机械气阀、减速器2；所述的低温控制模块用于实现平台的低温恒温控制，所述低温调节模块一端接口9与热电偶的接口9连接，另一端与集成运放电路模块2的一个输入端连接，集成运放电路模块2的接口10与热电偶的接口10连接，集成运放电路模块2同时与电机2串联，同时电机2的输出端与减速器2的输入端安装配合，减速器2输出端与机械气阀调节处安装配合。

上述若干接触器包括KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6，所述PLC输出端与接触器KM1-KM6的线圈相连，其中KM1、KM2、KM3的主触点分别与真空发生器、电磁气阀、加热丝串联，来控制它们的启闭，另外KM4、KM5的主触点分别与高温恒控模块、低温恒控模块连接来控制它们的通断，KM6的的主触点与PLC控制器输入端连接。

上述若干按钮包括SB1、SB2、SB3、SB4、旋钮SA1，所述PLC控制器输入端与按钮SB1、SB2、SB3、SB4、旋钮SA1连接。

上述电源与直流稳压电路连接，所述直流稳压电路一端连接旋钮开关SA0，再通过接口3、4分别与PLC控制器、高温恒控模块、低温恒控模块、冷温度继电器、热温度继电器、加热丝、真空发生器、电磁气阀中的3、4的接口连接，给系统的各个部分供电。

实施例：

一种温变可靠性测试装置的温度控制系统，以PLC控制器为核心部件，利用冷温度继电器和热温度继电器进行温度设置，经过热电偶的转换，通过对高温调节模块和低温调节模块的变阻器上的电压的调控实现对温度的控制。PLC控制器通过接触器KM6接收到冷热反馈信号后，可将按钮SA1调至冷热循环档位。冷温度继电器和热温度继电器上的热电偶将感受到的平台温度以两端的电压U1输出，接触点10为高电平，接触点9为低电平，预设温度的温度信号以高温调节模块和低温调节模块变阻器上的电压U2、U3输出，近接触点9的一端为低电平，远接触点9的一端为高电平。当U1<U3即平台实际温度低于预设温度下限时，则冷温度继电器断开，热温度继电器保持闭合，程序开始执行加热环节，当平台温度加热到预设温度的上限时，热温度继电器断开，冷温度继电器闭合，程序开始执行制冷环节，温度降至下限，启动低温恒控，延时到后，冷温度继电器断开，热温度继电器闭合，开始执行加热环节，温度升至上限，启动高温恒控，延时到后，进入下一循环；当U1>U2即平台实际温度高于预设温度上限时，则热温度继电器断开，冷温度继电器保持闭合，程序开始执行制冷环节，当平台温度制冷到预设温度的下限时，启动低温恒控，延时到后，冷温度继电器断开，热温度继电器闭合，程序开始执行加热环节，当温度升至上限时，启动高温恒控，延时到后，进入下一循环；当U3<U1<U2时，热温度继电器和冷温度继电器均保持闭合，程序先执行制冷环节，当平台温度制冷到预设温度的下限时，启动低温恒控，延时到后，冷温度继电器断开，热温度继电器闭合，程序开始执行加热环节，当温度升至上限时，启动高温恒控，延时到后，进入下一循环。制冷时，PLC控制器输出端的接触器KM2、KM3接通，真空发生器、电磁气阀工作，电磁气阀用来抽空真空发生器，集成运放电路模块2两端的电压差通过运放电路放大后，驱动电机，电机经过减速器2减速后，调节机械气阀，改变氮气流速，从而调节制冷速率；加热时，PLC控制器输出端的接触器KM1接通，集成运放电路模块1两端的电压差通过运放电路放大后，驱动电机，电机经过减速器1减速后，改变加热丝上电压从而调节产热速率。

作为本发明的进一步优选方案，系统可实现高低温恒控模式。选择高温恒控档位后，PLC控制器输出端的接触器KM1、KM4接通，当U1>U2即平台实际初温高于预设温度时，则热温度继电器断开，冷温度继电器保持闭合，程序先执行制冷环节，平台温度制冷到预设温度时，冷温度继电器断开，热温度继电器闭合，程序开始执行加热环节进行高温恒控循环，通过U1、U2即实际温度和预设温度的比较，不断调节产热速率，保持平台温度恒定；当U1<U2即平台实际初温低于预设温度时，热温度继电器闭合，程序执行加热环节进行高温恒控循环，通过U1、U2即实际温度和预设温度的比较，不断调节产热速率，保持平台温度恒定。选择低温恒控档位后，PLC控制器输出端的接触器KM2、KM3、KM5接通，当U1<U3即平台实际初温低于预设温度时，则冷温度继电器断开，热温度继电器保持闭合，程序先执行加热环节，平台温度加热到预设温度时，热温度继电器断开，冷温度继电器闭合，程序开始执行制冷环节进行低温恒控循环，通过U1、U3即实际温度和预设温度的比较，不断调节制冷速率，保持平台温度恒定；当U1>U3即平台实际初温高于预设温度时，冷温度继电器闭合，程序执行制冷环节进行低温恒控循环，通过U1、U3即实际温度和预设温度的比较，不断调节制冷速率，保持平台温度恒定。

作为本发明的进一步优选方案，系统可实现冷热冲击模式。当U1<U3即平台实际温度低于预设温度下限时，则冷温度继电器断开，热温度继电器保持闭合，程序开始执行加热环节，当平台温度加热到预设温度的上限时，热温度继电器断开，冷温度继电器闭合，程序开始执行制冷环节，依次循环；当U1>U2即平台实际温度高于预设温度上限时，则热温度继电器断开，冷温度继电器保持闭合，程序开始执行制冷环节，当平台温度制冷到预设温度的下限时，冷温度继电器断开，热温度继电器闭合，程序开始执行加热环节，依次循环；当U3<U1<U2时，热温度继电器和冷温度继电器均保持闭合，程序先执行制冷环节，当平台温度制冷到预设温度的下限时，冷温度继电器断开，热温度继电器闭合，程序开始执行加热环节，依次循环。制冷时，PLC控制器输出端的接触器KM2、KM3接通，真空发生器、电磁气阀工作，电磁气阀用来抽空真空发生器，集成运放电路模块2两端的电压差通过运放电路放大后，驱动电机，电机经过减速器2减速后，调节机械气阀，改变氮气流速，从而调节制冷速率；加热时，PLC控制器输出端的接触器KM1接通，集成运放电路模块1两端的电压差通过运放电路放大后，驱动电机，电机经过减速器1减速后，改变加热丝上电压从而调节产热速率。

如图2所示，系统具体工作过程如下：

（1）连接电源后，转动旋动开关SA0至开启档，给PLC控制器和冷温度继电器、热温度继电器通电；

（2）在冷温度继电器、热温度继电器上连有布置在平台上的热电偶，可实时显示平台上的温度，分别设置下限上限温度，即可确定循环或冲击的控温范围；

（3）选择所需档位：

1高温恒控（温度高于环境温度）：在高温调节模块设置所需恒控温度，按下按钮SB2，接触器KM4接通，高温恒控模块工作。热电偶反馈电压与高温调节模块设置温度产生电压的差值经过电压放大，功率放大，加载在电机上，电机通过减速器与变阻器相连，通过改变变阻器阻值来改变加载在加热丝上的电压，以调节温度的恒定。按下按钮SB1停止工作。

2低温恒控（温度低于环境温度）：在低温调节模块设置所需恒控温度，按下按钮SB3，接触器KM3接通，启动真空发生器，接触器KM5接通，低温恒控模块工作。热电偶反馈电压与低温调节模块设置温度产生电压的差值经过电压放大，功率放大，加载在电机上，电机通过减速器与机械气阀相连，通过控制阀门调节氮气进入真空发生器的流速，以调节温度的恒定。按下按钮SB1停止工作。

3冷热冲击：将旋动开关SA1转至冷热冲击档，给冷温度继电器、热温度继电器设置下上限温度，并同时在低温调节模块和高温调节模块设置相应的下上限温度，按下SB4，先有接触器KM6接通，保证冷热反馈信号可通入PLC，启动冷热冲击，先有接触器KM3接通，启动真空发生器后，接触器KM2接通，电磁气阀打开，开始液氮制冷，达到温度下限后，冷继电器断开，将信号反馈至PLC，接触器KM1接通，加热丝通电开始加热，加热至温度上限后，热继电器断开，将信号反馈至PLC，进入下一循环。按下按钮SB1停止循环。

4冷热循环：将旋动开关SA1转至冷热循环档，给冷温度继电器、热温度继电器设置下上限温度，并同时在低温调节模块和高温调节模块设置相应的下上限温度，按下SB4，先有接触器KM6接通，保证冷热反馈信号可通入PLC，冷热循环开始，接触器KM3接通，启动真空发生器后，接触器KM2接通，电磁气阀打开，开始液氮制冷，达到温度下限后，冷继电器断开，将信号反馈至PLC，接触器KM5接通，低温恒控模块启动，保持低温状态，延时一段时间后，接触器KM5断开，接触器KM1接通，加热丝通电开始加热，加热至温度上限后，热继电器断开，将信号反馈至PLC，接触器KM4接通，高温恒控模块启动，保持高温状态，延时相同一段时间后进入下一循环。按下按钮SB1停止循环。

（4）旋钮开关SA0转至关闭档，装置断电，可立即停止一切工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种温变可靠性测试装置的温度控制系统，其特征在于：所述系统包括PLC控制器、高温恒控模块、低温恒控模块、冷温度继电器、热温度继电器、直流稳压电路、热电偶、加热丝、电源、真空发生器、电磁气阀、若干接触器以及若干按钮；

所述PLC控制器的输入端通过若干按钮和若干接触器与冷温度继电器、热温度继电器的输出端连接，所述PLC控制器的输出端通过若干接触器分别与真空发生器、电磁气阀、加热丝串联，用于控制它们的启闭，所述PLC控制器的输出端通过若干接触器分别与高温恒控模块、低温恒控模块连接来控制它们的通断；

所述高温恒控模块、低温恒控模块分别与热电偶连接，所述电源通过直流稳压电路分别为PLC控制器、高温恒控模块、低温恒控模块、冷温度继电器、热温度继电器、加热丝、真空发生器、电磁气阀供电。

2.根据权利要求1所述的一种温变可靠性测试装置的温度控制系统，其特征在于：所述高温恒控模块包括集成运放电路模块1、高温调节模块、变阻器、减速器1、电机1、加热丝；所述高温控制模块用于实现平台的高温恒温控制；所述高温调节模块一端接口9与热电偶的接口9连接，另一端与集成运放电路模块1的一个输入端连接，集成运放电路模块1的接口10与热电偶的接口10连接，集成运放电路模块1同时与电机1串联，同时电机1的输出端与减速器1的输入端安装配合，减速器1输出端安装配合在一个变阻器的变阻触点上，变阻器与加热丝串联，通过其阻值的改变对加热丝电压进行微调。

3.根据权利要求1所述的一种温变可靠性测试装置的温度控制系统，其特征在于：所述低温恒控模块包括集成运放电路模块2、低温调节模块、电机2、机械气阀、减速器2；所述的低温控制模块用于实现平台的低温恒温控制，所述低温调节模块一端接口9与热电偶的接口9连接，另一端与集成运放电路模块2的一个输入端连接，集成运放电路模块2的接口10与热电偶的接口10连接，集成运放电路模块2同时与电机2串联，同时电机2的输出端与减速器2的输入端安装配合，减速器2输出端与机械气阀调节处安装配合。

4.根据权利要求1所述的一种温变可靠性测试装置的温度控制系统，其特征在于：所述若干接触器包括KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6，所述PLC输出端与接触器KM1-KM6的线圈相连，其中KM1、KM2、KM3的主触点分别与真空发生器、电磁气阀、加热丝串联，来控制它们的启闭，另外KM4、KM5的主触点分别与高温恒控模块、低温恒控模块连接来控制它们的通断，KM6的的主触点与PLC控制器输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种温变可靠性测试装置的温度控制系统，其特征在于：所述若干按钮包括SB1、SB2、SB3、SB4、旋钮SA1，所述PLC控制器输入端与按钮SB1、SB2、SB3、SB4、旋钮SA1连接。

6.根据权利要求1所述的一种温变可靠性测试装置的温度控制系统，其特征在于：所述电源与直流稳压电路连接，所述直流稳压电路一端连接旋钮开关SA0，再通过接口3、4分别与PLC控制器、高温恒控模块、低温恒控模块、冷温度继电器、热温度继电器、加热丝、真空发生器、电磁气阀中的3、4的接口连接，给系统的各个部分供电。