CN108732199B - 一种超高效小体积高低温控制设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了该一种超高效小体积高低温控制设备。该设备包括加热管，加热管一端穿过前侧板固定于面板，加热管内部集成有不规则螺旋状的导流加热带，制冷管的一端固定于后侧板，进气管固定于后侧板，加热管、制冷管以及进气管的另一端通过三通接头相连接，进气管中连接一个气阀控制器，面板上固定有一个插口，插头两端分别电连接加热管以及插口，插头内端电连接测温传感器，插口电连接自动控温模块。本发明具有自动控制温度，降温速度快，温度控制精度高，体积小的效果。
Description
技术领域
本发明涉及光通讯模块测试领域，特别涉及一种超高效小体积高低温控制设备。
背景技术
高低温测试是一种模拟环境筛选光模块的有效手段，广泛应用于光通讯领域。但是当前制冷或制热模式基本是使用压缩机吹冷气或者鼓风烘箱，体积大，效率低，价格昂贵，使用不便等缺点日益凸显。而TEC制冷又在空间上存在温度梯度，面接触也不太适合光模块测试领域。
发明内容
为了解决上述问题的一个或多个，本发明提供了一种超高效小体积高低温控制设备。
根据本发明的一个方面，该一种超高效小体积高低温控制设备，包括矩形中空结构的机箱，机箱包括底板，底板上固定有安装板，底板包括矩形状的基板，基板前后端分别向上折弯为前侧板、后侧板，前侧板外表面固定面板，
加热管一端穿过前侧板固定于面板，加热管内部集成有不规则螺旋状的导流加热带，制冷管的一端固定于后侧板，进气管固定于后侧板，进气管位于制冷管下方，
加热管、制冷管以及进气管的另一端通过三通接头相连接，进气管中连接一个气阀控制器，
面板上固定有一个插口，插头两端分别电连接加热管以及插口，插头内端设有测温传感器，
自动控温模块包括依次电连接的直流电源、单片机、温度控制器以及固态继电器，温度控制器固定在安装板中部，固态继电器固定在安装板前端，直流电源以及单片机控制在安装板后端，安装板一端还设有PCB板，
插口内端电连接固态继电器，温度控制器通过设定目标温度驱动固态继电器，进而控制加热管输出稳定温度的压缩气体。
该一种超高效小体积高低温控制设备通过气阀控制器控制压缩空气进入进气管，压缩空气进入制冷管，在制冷管内，气体分子在管中高速旋转，经过多次碰撞于反射，内部速度更高的气体于外围速度略低的气体发生激烈的机械能转移，从而制冷管中心气体温度远低于外围气体。外围热气体排入大气，输出的冷气将成为系统的制冷源，
冷气进入加热管，加热管内部集成有不规则螺旋状的导流加热带，根据需要，热管可以对冷气进行加热从而调节温度，
插头内端的温度传感器实时测定温度，自动控温模块中，直流电源提供能源，温度控制器设定温度，并输出电流信号驱动固态继电器，从而控制热管的温度，输出端通过热电偶形成闭关，实现稳定控制温度。
该装置可以良好用于-20—100℃使用范围。测试表明从常温降到-20℃仅需要2.5分钟，而常温降低到0℃可以在1分钟内完成。高温测试普遍在1分钟内达到设定值，温度精度可以达到0.01℃。其有益效果是：其一，温度控制范围大，降温速度快，温度控制精度高，冷气输出量大的效果；其二，该结构简单紧凑，体积小，整体装置占用空间小；其三，该装置能够实现自动控制温度，只要设定一个温度，能够持续恒定输出压缩气体。
进一步的，制冷管和加热管的内径相同。其有益效果是：制冷效果好，阻力小，且接头方便连接。
进一步的，插口端，加热管的出口处还套设有保温管。其有益效果是：保温管能够保证输出端温度无损失，进一步保证了输出温度的恒定，保证实验结果的稳定。
进一步的，面板上设有显示器，显示器电连接于温度控制器，显示器上设有触摸屏，触摸屏上设有控制框。其有益效果是：显示器、触摸屏以及控制框的设置，方便操作人员设定操作，使用方便快捷。
进一步的，后侧板上设有多个通讯接口，通讯接口电连接单片机。其有益效果是：通讯接口能够方便的管理人员对内部程序进行编程修改运行的主程序，方便软件的更新换代以及维护使用，使该设备长期保持最优化的软件以及算法。
进一步的，安装板上固定有折弯支架，折弯支架还一侧固定有主风扇，后侧板内侧还固定有两个排风扇，后侧板相应区域圆周密布有第一通风孔。其有益效果是：加热管运行会产生较多热量，主风扇以及排风扇能够将内部大量的热量排出矩形腔体，防止高温环境对自动控温模块内直流电源、单片机、温度控制器以及固态继电器的不良影响，高温对电子元器件的运行速度以及使用寿命都有长期影响，良好的散热能够提高运行速度以及运行时间，提高电子元器件的使用寿命。
进一步的，机箱还包括上盖，上盖为U形折弯结构，上盖和底板相互连接密封成一个矩形腔体。其有益效果是：上盖和底板均为折弯板，折弯板强度高，加工方便，两者相互嵌合能够获得较高的结构强度，且两者之间组装方便。
进一步的，基板前侧设有矩形阵列分布的垂直长孔状的第二通风孔，上盖两折弯板上设有矩形陈列分布的倾斜长孔状的第三通风孔。其有益效果是：第二通风以及第三通风孔进一步提高了散热面积，提高了散热效果，使整体温控效果更良好。
附图说明
图1为本发明一实施方式的一种超高效小体积高低温控制设备的三维示意图；
图2为图1所示一种超高效小体积高低温控制设备的去除上盖的三维示意图；
图3为图2所示一种超高效小体积高低温控制设备的主视示意图；
图4为图1所示一种超高效小体积高低温控制设备的俯视示意图；
机箱1，底板11，基板110，前侧板111，第二通风孔1101，后侧板112，第一通风孔1121，上盖12，第三通风孔121，安装板13，面板14，折弯支架15，加热管2，保温管21，制冷管3，进气管4，三通接头5，气阀控制器6，插口7，插头8，自动控温模块9，直流电源91，单片机92，温度控制器93，固态继电器94，PCB板95，通讯接口96，主风扇97，排风扇98，显示器10，触摸屏101，控制框102。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
图1至图4示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的一种超高效小体积高低温控制设备。如图所示，该装置包括矩形中空结构的机箱1，机箱1包括底板11，底板11上固定有安装板13，底板11包括矩形状的基板110，基板110前后端分别向上折弯为前侧板111、后侧板112，前侧板111外表面固定面板14，
加热管2一端穿过前侧板111固定于面板14，加热管2内部集成有不规则螺旋状的导流加热带，制冷管3的一端固定于后侧板112，进气管4固定于后侧板112，进气管4位于制冷管3下方，
加热管2、制冷管3以及进气管4的另一端通过三通接头5相连接，进气管4中连接一个气阀控制器6，
面板14上固定有一个插口7，插头8两端分别电连接加热管2以及插口7，插头8内端设有测温传感器，
自动控温模块9包括依次电连接的直流电源91、单片机92、温度控制器93以及固态继电器94，温度控制器93固定在安装板13中部，固态继电器94固定在安装板13前端，直流电源91以及单片机92控制在安装板13后端，安装板13一端还设有PCB板95，
插口7内端电连接固态继电器94，温度控制器93通过设定目标温度驱动固态继电器94，进而控制加热管2输出稳定温度的压缩气体。
该一种超高效小体积高低温控制设备通过气阀控制器6控制压缩空气进入进气管4，压缩空气进入制冷管3，在制冷管3内，气体分子在管中高速旋转，经过多次碰撞于反射，内部速度更高的气体于外围速度略低的气体发生激烈的机械能转移，从而制冷管3中心气体温度远低于外围气体。外围热气体排入大气，输出的冷气将成为系统的制冷源，
冷气进入加热管2，加热管2内部集成有不规则螺旋状的导流加热带，根据需要，热管可以对冷气进行加热从而调节温度，
插头8内端的温度传感器实时测定温度，自动控温模块9中，直流电源91提供能源，温度控制器93设定温度，并输出电流信号驱动固态继电器94，从而控制热管的温度，输出端通过热电偶形成闭关，实现稳定控制温度。
该装置可以良好用于-20—100℃使用范围。测试表明从常温降到-20℃仅需要2.5分钟，而常温降低到0℃可以在1分钟内完成。高温测试普遍在1分钟内达到设定值，温度精度可以达到0.01℃。其有益效果是：其一，温度控制范围大，降温速度快，温度控制精度高，冷气输出量大的效果；其二，该结构简单紧凑，体积小，整体装置占用空间小；其三，该装置能够实现自动控制温度，只要设定一个温度，能够持续恒定输出压缩气体。
优选的，制冷管3和加热管2的内径相同。制冷效果好，阻力小，且接头方便连接。
优选的，插口7端，加热管2的出口处还套设有保温管21。保温管21能够保证输出端温度无损失，进一步保证了输出温度的恒定，保证实验结果的稳定。
优选的，面板14上设有显示器10，显示器10电连接于温度控制器93，显示器10上设有触摸屏101，触摸屏101上设有控制框102。显示器10、触摸屏101以及控制框102的设置，方便操作人员设定操作，使用方便快捷。
优选的，后侧板112上设有多个通讯接口96，通讯接口96电连接单片机92。通讯接口96能够方便的管理人员对内部程序进行编程修改运行的主程序，方便软件的更新换代以及维护使用，使该设备长期保持最优化的软件以及算法。
优选的，安装板13上固定有折弯支架15，折弯支架15还一侧固定有主风扇97，后侧板112内侧还固定有两个排风扇98，后侧板112相应区域圆周密布有第一通风孔1121。加热管2运行会产生较多热量，主风扇97以及排风扇98能够将内部大量的热量排出矩形腔体，防止高温环境对自动控温模块9内直流电源91、单片机92、温度控制器93以及固态继电器94的不良影响，高温对电子元器件的运行速度以及使用寿命都有长期影响，良好的散热能够提高运行速度以及运行时间，提高电子元器件的使用寿命。
优选的，机箱1还包括上盖12，上盖12为U形折弯结构，上盖12和底板11相互连接密封成一个矩形腔体。上盖12和底板11均为折弯板，折弯板强度高，加工方便，两者相互嵌合能够获得较高的结构强度，且两者之间组装方便。
优选的，基板110前侧设有矩形阵列分布的垂直长孔状的第二通风孔1101，上盖12两折弯板上设有矩形陈列分布的倾斜长孔状的第三通风孔121。第二通风孔1101以及第三通风孔121进一步提高了散热面积，提高了散热效果，使整体温控效果更良好。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种超高效小体积高低温控制设备，其特征在于，包括矩形中空结构的机箱(1)，所述机箱(1)包括底板(11)，所述底板(11)上固定有安装板(13)，所述底板(11)包括矩形状的基板(110)，所述基板(110)前后端分别向上折弯为前侧板(111)、后侧板(112)，所述前侧板(111)外表面固定面板(14)，所述安装板(13)上固定有主风扇(97)，
加热管(2)一端穿过所述前侧板(111)固定于所述面板(14)，所述加热管(2)内部集成有不规则螺旋状的导流加热带，制冷管(3)的一端固定于所述后侧板(112)，进气管(4)固定于所述后侧板(112)，所述进气管(4)位于所述制冷管(3)下方，
所述加热管(2)、所述制冷管(3)以及所述进气管(4)的另一端通过三通接头(5)相连接，所述进气管(4)中连接一个气阀控制器(6)，
所述面板(14)上固定有一个插口(7)，插头(8)两端分别电连接所述加热管(2)以及所述插口(7)，所述插头(8)内端设有测温传感器，所述插口(7)端，所述加热管(2)的出口处还套设有保温管(21)；
自动控温模块(9)包括依次电连接的直流电源(91)、单片机(92)、温度控制器(93)以及固态继电器(94)，所述温度控制器(93)固定在所述安装板(13)中部，所述固态继电器(94)固定在所述安装板(13)前端，所述直流电源(91)以及所述单片机(92)控制在所述安装板(13)后端，所述安装板(13)一端还设有PCB板(95)，
所述插口(7)内端电连接所述固态继电器(94)，所述温度控制器(93)通过设定目标温度驱动所述固态继电器(94)，进而控制加热管(2)输出稳定温度的压缩气体。
2.根据权利要求1所述的一种超高效小体积高低温控制设备，其特征在于，所述面板(14)上设有显示器(10)，所述显示器(10)电连接于所述温度控制器(93)，所述显示器(10)上设有触摸屏(101)，所述触摸屏(101)上设有控制框(102)。
3.根据权利要求1所述的一种超高效小体积高低温控制设备，其特征在于，所述后侧板(112)上设有多个通讯接口(96)，所述通讯接口(96)电连接所述单片机(92)。
4.根据权利要求1所述的一种超高效小体积高低温控制设备，其特征在于，所述安装板(13)上固定有折弯支架(15)，所述折弯支架(15)还一侧固定有所述主风扇(97)，所述后侧板(112)内侧还固定有两个排风扇(98)，所述后侧板(112)相应区域圆周密布有第一通风孔(1121)。
5.根据权利要求1所述的一种超高效小体积高低温控制设备，其特征在于，所述机箱(1)还包括上盖(12)，所述上盖(12)为U形折弯结构，所述上盖(12)和所述底板(11)相互连接密封成一个矩形腔体。
6.根据权利要求5所述的一种超高效小体积高低温控制设备，其特征在于，所述基板(110)前侧设有矩形阵列分布的垂直长孔状的第二通风孔(1101)，所述上盖(12)两折弯板上设有矩形陈列分布的倾斜长孔状的第三通风孔(121)。
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