DE60035338T2

DE60035338T2 - Verfahren und vorrichtung zum optimieren der umgebungstemperatur eines getesteten objektes

Info

Publication number: DE60035338T2
Application number: DE60035338T
Authority: DE
Inventors: Robert T. La Mesa STEWART
Original assignee: Sigma Systems Corp
Current assignee: Sigma Systems Corp
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: DE60035338D1; AU767765B2; EP1161712A1; US6449534B1; AU3886400A; EP1161712B1; CA2368124C; WO2000055703A1; CA2368124A1; ATE365937T1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Temperatursteuerung in Systemen, worin ein Gerät während eines Tests (DUT, device under test) mittels einer thermischen Behandlungsvorrichtung, die Wärme der Vorrichtung durch Konvektion, Leitung oder Strahlung zuführt oder ableitet, thermisch behandelt (auf einen thermischen Zustand aufgeheizt oder abgekühlt) wird. Insbesondere offenbart diese Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum dynamischen Bestimmen eines optimalen Temperaturprofils für die Behandlungsvorrichtung, so dass das DUT so schnell wie möglich behandelt wird, ohne entweder die Behandlungsvorrichtung oder das DUT unakzeptablen Temperaturen auszusetzen.
Beschreibung des Standes der Technik
Die Natur des Wärmetransfers ist es, dass ein Unterschied in der Temperatur zwischen zwei Massen bestehen muss, bevor Wärme zwischen ihnen fließen wird. Je größer der Temperaturunterschied ist, desto größer wird der Wärmefluss sein. Dieses Phänomen funktioniert gleichermaßen für Massen, die getrennt aber benachbart sind und für Massen, die benachbarte Teile eines monolithischen Ganzen sind.
Die Transfergeschwindigkeit von Wärme innerhalb einer Masse mit einem internen Temperaturunterschied wird von dem Widerstand der Masse gegenüber dem Wärmefluss gesteuert, seiner thermischen Leitfähigkeit. Jede Substanz zeigt eine unterschiedliche und vorhersagbare thermische Leiffähigkeit.
Es folgt, dass zum Ändern der Temperatur des Massezentrums (des „Kerns") auf eine gewünschte Temperatur, die Außenfläche der Masse (die „Haut") einer Temperatur über der gewünschten Kerntemperatur für eine Zeitspanne ausgesetzt werden muss, die angemessen ist, um einen ausreichenden Wärmetransfer zu ermöglichen, unter der Voraussetzung der thermischen Leitfähigkeit der Masse.
Das vorangegangene Konzept wird deutlich durch das Allerweltsbeispiel des Bratens von Fleisch in einem herkömmlichen Ofen dargestellt. Das Fleisch wird für eine gegebene Zeitspanne, die durch sein Gewicht vorgegeben ist, auf einer vergleichsweise hohen Ofen-Lufttemperatur gebraten, so dass eine gewünschte niedrigere Innen- oder „Kern"-Temperatur erreicht wird. Der Temperaturunterschied bewirkt, dass Wärme zu dem Kern des Fleisches fließt, wodurch seine Temperatur erhöht wird.
Wie vorher angegeben wurde, verbraucht der Wärmetransfer in oder aus dem Kern einer Masse eine endliche Menge Zeit. Diese Zeit hat einen Wert, so dass es einen Anreiz gibt, das thermische Ziel (z.B. Die gewünschte Kerntemperatur) so schnell wie möglich zu erreichen. Eine einfache Lösung zum Beschleunigen des Wärmetransfers ist es, den Temperaturunterschied zwischen der Haut des Objekts und seinem Kern zu erhöhen. Der größere Unterschied wird zu einem schnelleren Wärmetransfer führen.
Jedoch ist zu verstehen, dass viele zu erwärmende oder zu kühlende Objekte praktische thermische Grenzen haben, die respektiert werden müssen, wenn das Objekt durch den Erwärmungs- oder Kühlprozess nicht beschädigt oder zerstört werden soll. Die bekanntesten Grenzen, die beachtet werden müssen, sind die Maximal- und Minimaltemperaturen, die die Haut der Masse ertragen kann, und der maximale Haut-Kern-Temperaturunterschied (thermischer Spannung), der ertragen werden kann.
Daher gibt es eine Grenze bei der Wärmemenge, die zu der Haut eines DUT während des Erwärmungs- oder Kühlprozesses hinzugefügt oder davon entfernt werden kann, ohne die thermischen Grenzen des Objekts zu überschreiten. Das Steuern der Hauttemperatur eines DUT bis zu dieser Grenze wird die maximale Geschwindigkeit von Wärmetransfer zu/von dem Objektkern ermöglichen, während die Grenzen der Objekthaut noch berücksichtigt werden. Falls es auch eine Grenze des thermischen Unterschieds gibt, dann kann die Hauttemperatur weiter eingeschränkt sein, so dass sie innerhalb dieser Grenze bleibt.
Ein anderer Faktor, der berücksichtigt werden muss, ist die so genannte „Latenz" des Erwärmungs- oder Kühlprozesses. Wie weiter unten ausführlicher diskutiert wird, wird der Kern die gewünschte Temperatur haben, aber die Haut wird eine extremere Temperatur haben, während die Masse zwischen den zwei Bereichen einen Temperaturgradienten aufweist, falls die Haut eines DUTs bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Kern die gewünschte Temperatur erreicht, einer extremeren Temperatur ausgesetzt wird, als jene, die in dem Objektkern benötigt wird. Falls keine weitere Wärme hinzugefügt oder abgeleitet wird, wird die Gesamtmasse mit der Zeit die Temperatur ausgleichen. Die ausgeglichene Temperatur wird extremer sein als die gewünschte Kerntemperatur.
Unter erneuter Bezugnahme auf das Beispiel des Bratens von Fleisch, kann der Ofen ausgeschaltet werden, wenn die Kerntemperatur einen Wert erreicht hat, der etwas kleiner ist als der gewünschte Wert, falls eine gegebene Innen- oder Kerntemperatur gewünscht wird, und das Fleisch bei einer höheren Temperatur als der gewünschten Kerntemperatur gebraten wird. Nachdem der Ofen ausgeschaltet ist, wird die Kerntemperatur auf den gewünschten Wert steigen, während der Hautbereich den letzten Temperaturüberschuss in dem thermischen Ausgleichsprozess auf den Kern transferiert. Es sollte angefügt werden, dass jedoch während dieser Ansatz beim Braten von Fleisch nützlich sein kann, wo die möglichen Toleranzen vergleichsweise hoch sind, er in den meisten thermischen Behandlungsanwendungen mit begrenzteren möglichen Toleranzen, und wo es allgemein eine kleine experimentelle Basis für die Anwendung dieser Technik gibt, nicht nützlich ist.
Zum Ändern der Kerntemperatur eines DUT, der einer Behandlung ausgesetzt ist, wird die Haut des Objekts typischerweise einer leitfähigen oder konvektiven gesteuerten Temperaturmasse ausgesetzt, die Wärme zu der Haut transferiert, oder davon ableitet. Es ist die Temperatur dieser externen Masse, die gesteuert werden muss, so dass der gewünschte Warmtransfer zu/von dem Objektkern erreicht wird. Aufgrund der thermischen Leitfähigkeit und Masse des Objekts gibt es oft eine beträchtliche thermische Latenz in dem Transferprozess. Ein verlässlicher Weg zum Erreichen der gewünschten Kerntemperatur ohne „Überschiessen" ist das Steuern der thermischen Umgebung der Haut, so dass, wenn der Objektkern die gewünschte Temperatur erreicht, die Objekt-Hauttemperatur gezwungen wird, die gleiche Temperatur zu erreichen. Wenn die gewünschte Temperatur erreicht ist, geht der Temperaturunterschied zwischen dem Kernbereich und dem Hautbereich gegen Null und der Wärmetransfer hört im Wesentlichen auf. Siehe 1, die die Antwort eines beispielhaften herkömmlichen thermischen Behandlungssystems zeigt.
Das typische herkömmliche Verfahren, das zum Erreichen dieses Typs von konvergenter Steuerung verwendet wird, ist, die Temperatur der thermischen Umgebung zu messen, die auf die Objekthaut einwirkt, und auch die Temperatur des DUT-Kerns zu messen. Wenn bestimmt wird, ob Wärme zur thermischen Umgebung hinzugefügt oder davon entfernt werden soll, ist es der Durchschnitt der beiden Temperaturen, der mit dem Temperaturziel verglichen wird, um das zu bestimmen. Folglich wird die Umgebung um die Menge thermisch übersteuert, mit der sich der DUT-Kern von der gewünschten Temperatur unterscheidet. Wenn sich der DUT-Kern der gewünschten Temperatur annähert, macht es der Durchschnitt der beiden Temperaturen notwendig, dass sich die DUT-Umgebung der gewünschten Kerntemperatur mit der gleichen Geschwindigkeit annähert.
Das oben beschriebene Temperatur-Durchschnittsverfahren hat den wesentlichen Nachteil, dass es kein Verfahren hat, die thermischen Beschränkungen der Vorrichtung, in der die thermische Umgebung erzeugt wird, zu berücksichtigen, noch respektiert es die thermischen Grenzen des zu behandelnden DUTs. Es ist für das Durchschnittsverfahren durchaus möglich, eine zusätzliche Erwärmung/Abkühlung anzufordern, wenn entweder die Haut der behandelten Vorrichtung oder die Behandlungsvorrichtung selbst schon an oder über seinen Grenzen sind. Ein wesentlicher Schaden an Eigentum und Risiken für Bediener ergeben sich aus der unbeschränkten Verwendung solcher Durchschnittsverfahren.
Daher ist es erforderlich, um diese Art von Durchschnittsverfahren effektiv zu verwenden, dass die Ausgabe von dem Steuersystem, die die Durchschnittstemperatur verwendet um eine Aufheizung oder eine Kühlung anzufordern, beschränkt ist, falls diese Ausgabe ein Hinzufügen oder Entfernen von Wärme in einer Weise anfordert, die bewirken würde, dass die Grenzen der thermischen Behandlungsvorrichtung, oder des DUT, überschritten werden würden. Falls das Temperatursteuersystem eine einfache "Ein/Aus"-Thermostat-Steuerung ist, wird eine externe Beschränkung der Steuersystemausgabe ausreichend sein. Falls jedoch das verwendete Steuerverfahren ein fortschrittlicheres Verfahren ist, das um eine geschlossene Rückkopplungsschleife entwickelt ist, die es dem Steuersystem erlaubt, seine Steuerausgabe basierend auf den Ergebnissen seines früheren Betriebs anzupassen oder zu modifizieren, dann kann die externe Beschränkung der Steuerausgaben verhängnisvoll sein.
Fast alle Präzisions-Temperatursteuersystem schließen ein Verfahren ein, das auf eine Weise eine Prozessergebnis-Rückkopplung eines Regelkreises verwendet zum adaptiven Regeln der Temperatur während sie an die thermische Antwort der zu steuernden Umgebung/Vorrichtung angepasst wird. Die Rückkopplungsschleife und die zeitliche Analyse der Rückkopplungsdaten sind die Essenz einer Regelkreis-Temperatur-Prozesssteuerung. Es ist daher klar, dass jedes System, das solch ein Steuerverfahren verwendet, wesentliche leiden würde, falls seine Ausgabe extern beschränkt oder "abgeschnitten" (ge-clipped) werden würde, da das externe Abschneiden der Ausgabe zu einer wesentlichen Änderung an dem Ergebnis der Steuersystemausgabe führen würde. Um diese Art von Modifikation des Ausgabesignals durch ein externes System auszuhalten, müssten genaue Daten bezüglich der Stärke und des Zeitpunkt des Abschneidens in das Haupt-Steuersystem eingespeist werden. Sogar wenn das gemacht werden würde, wäre das System, das mit diesen zusätzlichen Daten fertig werden würde, bestenfalls umfangreich und schwerfällig. Demzufolge sind "Abschneide"-Steuersysteme ungeeignet für Regelkreis-Thermosysteme, außer in sehr eingeschränkten Situationen.
Das US-Patent Nr. 4,816,647 für Payne, ausgegeben am 28. März 1989, mit dem Titel "Power control for appliance having a glass ceramic cooking surface" offenbart ein Leistungs-Steuersystem für eine Haushalt-Kochanwendung mit einer Glaskeramik-Kochoberfläche und wenigstens einer Heizungseinheit, die unter der Kochoberfläche angeordnet ist, die mit einer Mehrzahl von Nutzer-auswählbaren Leistungseinstellungen betreibbar ist. Wenigstens eine der Leistungseinstellungen weist zugeordnete vorgegebene Maximum- und Minimum-Bezugstemperaturen auf, die ein Temperaturband definieren, das für den Dauer-Temperaturbereich für die Glaskeramik-Stützoberfläche, die der Heizungseinheit benachbart ist, repräsentativ ist, wenn normale Ladungen mit dieser Leistungseinstellung geheizt werden. Das Leistungssteuersystem weist eine Anordnung zum Erfassen der Temperatur der Glaskeramik-Kochoberfläche auf, die der Heizeinheit benachbart ist, und geeignet ist, die Heizeinheit mit einem Leistungspegel zu betreiben, der ein anderer ist als der Leistungspegel, der der Nutzer-ausgewählten Leistungseinstellung entspricht, wenn die erfasste Glaskeramik-Stützoberfläche außerhalb des vorgegebenen Bezugs-Temperaturbands ist, das der ausgewählten Leistungseinstellung zugeordnet ist, um die Temperatur schneller in das Band zu bringen, und dadurch zu bewirken, dass die Heizeinheit auf Änderungen der Nutzer-ausgewählten Leistungseinstellung schnell antwortet.
Basierend auf dem vorangegangenen, wird ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Steuern der Temperatur der thermischen Behandlungsvorrichtung benötigt. So ein verbessertes Verfahren und so eine Vorrichtung würden einen beschleunigten Wärmetransfer, indem die Temperatur der thermischen Umgebung über die gewünschte Kerntemperatur der behandelten Vorrichtung angehoben wird, und einen Mechanismus zum Erreichen einer thermischen Konvergenz der Umgebung und der Kerntemperatur der behandelten Vorrichtung, um ein "Überschiessen" zu vermeiden, schaffen. Diese Ziele werden idealerweise erreicht, ohne die verschiedenen thermischen Grenzen zu übersteigen, die von der Behandlungsvorrichtung oder der behandelten Vorrichtung vorgegeben sind; und würden die Regelungs-Rückkopplungsschleife des Temperatursteuersystems nicht stören.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung erfüllt die oben genannten Bedürfnisse, indem ein Verfahren zum Steuern der Temperatur eines Objekts, das im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist, ein Speichermedium, das ein Computerprogramm enthält, wie im unabhängigen Patentanspruch 8 definiert ist, und eine Vorrichtung zur Verwendung mit einem Temperatursteuersystem, das in Patentanspruch 15 definiert ist, bereitgestellt wird. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Graphik, die die zyklische Temperaturantwort eines typischen herkömmlichen thermischen Behandlungssystems (und zu behandelndem DUT) als Funktion der Zeit darstellt.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines DUT, die innerhalb einer thermischen Behandlungskammer (Ofen) angeordnet ist.
3 ist ein Logik-Flussdiagramm, das die Prozessschritte darstellt, die einem beispielhaften Ausführungsbeispiel des Verfahrens der Erfindung zugeordnet sind.
3a-3d sind Logik-Flussdiagramme, die die individuellen Prozessschritte des Verfahrens auf 3 darstellen.
4 ist eine Graphik, die die zyklische Temperaturantwort eines Temperatursteuersystems darstellt, das das Verfahren der Erfindung verglichen mit dem in 1b dargestellten herkömmlichen System anwendet.
5a und 5b sind Graphiken der Temperatur einer thermischen Plattform und der entsprechenden Antwort eines beispielhaften DUT, wenn es unter Verwendung veränderbarer Temperaturunterschiedsgrenzen während eines Ansteigenlassen bzw. Abfallenlassen behandelt wird.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Mikrocomputersystems mit einem Computeralgorithmus, der das Verfahren aus 3 einschließt.
7 ist ein funktionales Blockdiagramm eines beispielhaften thermischen Behandlungssystems, das den Mikrocomputer und den Algorithmus aus 6 einschließt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Es wird jetzt auf die Zeichnungen Bezug genommen, worin gleiche Bezugszeichen durchgehend gleiche Teile bezeichnen.
2 stellt ein beispielhaftes thermisches Behandlungssystem 100 dar, wie es in Verbindung mit der hierin offenbarten Erfindung verwendet wird. Ferner ist in 2 ein so genanntes "Gerät während Test" (device under test, DUT) 101 gezeigt, das von dem System 100 thermisch getestet oder behandelt wird, und das im Allgemeinen einen Außen- oder "Haut"-Bereich 103 und einen Innen- oder "Kern"-Bereich (nicht gezeigt) aufweist. Zum Zwecke dieser Offenbarung wird die Innentemperatur des DUT 101 als "Kern"-Temperatur bezeichnet und die Außenflächentemperatur des DUT 101 wird als "Haut"-Temperatur bezeichnet. Es ist anzumerken, dass der Begriff "Kern" nicht nahelegt, dass das Innere des DUT notwendigerweise durch ein benötigtes einziges Kernmaterial definiert ist, das von der umgebenden Material verschieden ist, obwohl solch eine Unterscheidung nichtsdestotrotz in Übereinstimmung mit der Erfindung ist. In ähnlicher Weise legt der Begriff "Haut" nicht nahe, dass der Außenbereich oder die Oberfläche des DUT notwendigerweise durch ein benötigtes einziges Material definiert ist, dass von der davon eingeschlossenen Substanz verschieden ist. Stattdessen definieren diese Begriffe nur die relative thermische Positionen auf oder innerhalb des DUT.
Für konvektive Umgebungen, wie diejenigen, die innerhalb des thermischen Behandlungsofens aus 2 existieren, ist die Haut 103 der Abschnitt des Außenbereichs des DUT, der dem konvektiven Fluid ausgesetzt ist, das typischerweise aber nicht notwendigerweise Luft ist.
Für leitfähige Umgebungen, wie zum Beispiel eine thermische Plattform, ist die Haut 103 der Abschnitt des Außenbereichs des DUT, der mit der Oberfläche der thermisch leitfähigen Masse in Kontakt ist, durch die Wärme zu/von dem DUT transferiert wird.
Für strahlende Umgebungen, ist die Haut der Abschnitt des Außenbereichs des DUT, der der Strahlungsquelle ausgesetzt ist, die die Quelle für Wärmetransfer ist.
Es sei angemerkt, dass, während die folgende Diskussion konvektive Temperaturkammern und Kammer-Lufttemperaturen betrifft, es verständlich ist, dass die gleichen Prinzipien allgemein auf thermische Plattformen (und die Plattformtemperatur) sowie strahlende Wärmequellen, Luftzuführsysteme und ähnliche Vorrichtungen anwendbar sind. Auf ähnliche Weise wird die folgende Diskussion den Prozess des Heizens einer DUT beschreiben, aber die Konzepte sind gleichermaßen und gleichzeitig auf das Kühlen einer DUT anwendbar.
Die DUT 101 ist innerhalb einer thermischen Behandlungskammer (Ofen) 102 eines für das Testen und Behandeln bekannten Typs angeordnet. Haupt- und Neben-Temperatursonden 104, 106 sind ebenfalls innerhalb der Kammer 102 zum jeweiligen Messen einer Umgebungstemperatur bzw. einer DUT-Kerntemperatur installiert, wie weiter unten beschrieben wird. Ein Temperatursteuersystem (TCS) 107 und ein Mikrocomputer 500 sind ebenfalls funktionsfähig an der Kammer 102 angeordnet, so dass eine Steuerung der Umgebung innerhalb der Kammer über die Kammerheiz- und Kühlelemente (nicht gezeigt) bereitgestellt wird. Eine zusätzliche Diskussion des Mikrocomputers 500 und der thermischen Behandlungssystem-Architektur wird nachstehend mit Bezugnahme auf die 6 bzw. 7 präsentiert.
Die in 2 dargestellte DUT 101 ist ein integrierter Schaltkreis, obwohl verständlich ist, dass eine große Vielfalt unterschiedlicher Vorrichtungstypen getestet und/oder behandelt werden kann.
Unter Bezugnahme jetzt auf 3, ist ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel des Steuerverfahrens der Temperatur einer DUT gemäß der Erfindung dargestellt. Insbesondere stellt 3 ein Verfahren zum Bestimmen einer Umgebungstemperatur für eine DUT in einem thermischen Test- oder Behandlungssystem dar, so dass die DUT eine spezifische Innentemperatur erreichen oder eine spezifische Änderungsgeschwindigkeit (Hochfahr-Geschwindigkeit) der Innentemperatur so schnell wie möglich erfahren wird, ohne die verschiedenen Temperaturbeschränkungen, die von dem Verwender angegeben sind, zu verletzen. Es sollte angemerkt werden, dass dieses Verfahren kein Steuersystemverfahren ist wie jene, die in herkömmlichen "PID-Regelkreisen" oder "Fuzzy-Logik"-Steuersystemen angewendet werden. Solche Steuersysteme und ihre zugeordneten Algorithmen sind hauptsächlich mit der Anwendung von Wärme- und Kühlquellen an eine Umgebung beschäftigt, um eine gewünschte Temperatur unter verschiedenen Bedingungen am Besten zu erreichen. Jene Steuersysteme und Algorithmen sind zum Beispiel für das Ein- und Ausschalten von Heizern und zum Einführen von Kühlmitteln, wie zum Beispiel Kryo-Kühlmitteln, in die Umgebung verantwortlich, so dass die gewünschte Umgebungstemperatur erreicht wird.
Stattdessen sind das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Algorithmus zum Bereitstellen von Informationen an ein solches Steuersystem entworfen, so dass der PID-Kreis oder die Fuzzy-Logik gesteuert werden, was die Umgebungstemperatur sein soll. Da Wärmetransfer nur auftritt, wenn es einen Temperaturunterschied zwischen zwei Körper, oder zwei Teilen desselben Körpers, gibt, ist die optimale Umgebungstemperatur selten die gleiche wie die erwünschte DUT-Temperatur, insbesondere während thermischer Übergänge des DUT. Das Verfahren und der Algorithmus, die hierin beschrieben sind, definieren ein Verfahren zum Bestimmen einer wirksamen, und sich häufig ändernden, Umgebungstemperatur zum Erreichen des erwünschten thermischen Ergebnisses des DUT.
In diesem Kontext ist der Begriff "Sollwert" analog zu dem Begriff "Umgebungstemperatur". Der Sollwert ist die Temperatur, die das Temperatursteuersystem (PID-Kreis, usw.) innerhalb der thermischen Umgebung aufrechterhalten will. Es wird auch angenommen, für die Zwecke dieser Diskussion, dass das richtige Temperatursteuersystem zur Verwendung mit der Erfindung ausgewählt wurde. Zum Beispiel kann ein Sigma Systems Model C4-Temperatursteuersystem zum Beeinflussen der Steuerung des DUT verwendet werden, obwohl verständlich ist, dass andere Arten und Konfigurationen von Temperatursteuersystemen verwendet werden können. Der Aufbau und der Betrieb solcher Temperatursteuersysteme ist in dem Fachgebiet bekannt und wird folglich hierin nicht weiter diskutiert.
Zur Vereinfachung der Analyse wird jede Latenz, die dem ausgewählten Temperatursteuersystem beim Erreichen des gewählten Sollwerts zugeordnet ist, als Null angenommen (d.h. es wird angenommen, dass der Sollwert, die Umgebungstemperatur, und folglich die DUT-Hauttemperatur die gleiche sind). Es wird jedoch auch anerkannt, dass die Hauttemperatur des DUT und die Umgebungstemperatur tatsächlich unterschiedlich sein müssen, damit ein Wärmetransfer stattfindet. Dieser Unterschied ist nichts, das leicht verfolgt oder berechnet wird. Folglich nimmt die folgende Diskussion an, dass dieser Temperaturunterschied physikalisch existiert und ausreichend stark ist, so dass der Wärmetransfer von der Umgebung auf die Haut beeinflusst wird.
Wie vorher angegeben, ist das grundsätzliche Konzept des erfindungsgemäßen Verfahrens das Bereitstellen eines "Sollwerts", der sich häufig ändern kann, an das Temperatursteuersystems, der wahrscheinlich von dem vom Nutzer angegebenen (z.B. DUT-Kern) Sollwert verschieden ist, und dass: 1) die Geschwindigkeit der thermischen Test- oder Behandlungsroutine maximieren wird; 2) die Grenzen des DUT bezüglich sowohl der absoluten Hauttemperaturbeschränkung und des thermischen Spannung (Haut/Kern-Unterschied) respektieren wird; 3) die thermischen Beschränkungen der verwendeten Test- oder Behandlungsausrüstung respektieren wird; und 4) die thermische Gleichförmigkeit des DUT maximieren wird, wenn der Nutzer-spezifizierte Sollwert in dem DUT-Kern erreicht wird. Wie hierin verwendet, wird der nutzer-spezifizierte Sollwert als programmierter Sollwert oder "PSP" bezeichnet und der erzeugte Sollwert, der von dem Algorithmus an das Temperatursteuersystem bereitgestellt wird, wird als Steuer-Sollwert oder "CSP" bezeichnet.
Wie weiter unten beschrieben ist, werden das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Algorithmus periodisch bestimmen, dass der CSP geändert werden muss, so dass die Ziele des Systems erreicht werden. Praktisch berechnet die Algorithmus-Erfindung den CSP oft erneut und stellt das Ergebnis seiner Berechnungen als neuen CSP an das TCS bereit. Während eines guten Teils des thermischen Tests, insbesondere während Zeitspannen eines thermischen Übergangs, kann der konstant aufgefrischte CSP als besser als ein sich bewegender Sollwert betrachtet werden.
Zwei Themen, die die Verwendung der Erfindung beim Bereitstellen eines sich bewegenden CSP an das TCS betreffen, sind der Entwurf und der Betrieb der Erfindung. Zuerst beruhen fast alle Temperatursteuersysteme auf einer Reihe von Rückkopplungsdaten von einem Regelkreis zum Bestimmen des Bedarfs an Aufheizung und Abkühlung. Die Systeme verwenden eine Art von Algorithmus zum Vergleichen der Ergebnisse, mit der Zeit, der letzten Ausgabe(n) mit den Rückkopplungsdaten, und verwenden diese Informationen für eine laufende berichtigende Aktion und zum Vorwegnehmen zukünftiger Erfordernisse, so dass diese Erfordernisse in der laufenden Ausgabe geeignet eingeschlossen werden können. Je stabiler die Steuerumgebung ist, desto erfolgreicher wird das Temperatursteuersystem wahrscheinlich sein. Folglich ist es wünschenswert, dass ein Algorithmus, der einen sich bewegenden CSP an das TCS bereitstellt, es mit einer langsamen und konstanten Frequenz macht.
Zweitens, implementieren die meisten Temperatursteuersysteme eine Art von "proportional" oder "Einschwingband" (der "P"-Term eines PID-Systems zum Beispiel), in dem das Steuersystem die Wärme- oder Kühlmenge in einer proportionalen oder proportional-ähnlichen Weise reduziert, wenn sich dem gewünschten Sollwert angenähert wird. Die proportionale Reduktion wird weiter verändert von dem System, wenn es versucht, die Effekte thermischer Verluste, thermischer Latenz usw. zu kompensieren und die gesteuerte Umgebung auf den gewünschten Sollwert einschwingen zu lassen. Diese Systeme können sehr komplex in ihrer Methodologie werden und oft ist eine beträchtliche Anstrengung zum Erzeugen von Routinen nötig, die nicht in inakzeptabler Weise oszillieren werden oder andere Abweichungen zeigen, wenn sich dem Sollwert angenähert wird. Es ist daher wichtig zu erkennen, dass jedes System, das den Sollwert für eine solche Steuerroutine bereitstellt, keine Faktoren beitragen darf, die Oszillationen oder andere Probleme verursachen können, oder die, unter bestimmten Umständen, existierende Oszillationen verstärken oder diese begünstigen.
Die Erfindung ist auf beide dieser Themen gerichtet durch (i) die proportionale Reduktion des CSP/PSP-Unterschieds, wenn sich die DUT-Kerntemperatur dem PSP annähert, und (ii) das Auslöschen der Bewegung des CSP nachdem der PSP erreicht wurde.
Aus Diskussionszwecken werden verschiedene zusätzliche Annahmen gemacht. Zuerst wird angenommen, dass wenigstens zwei Temperatursensoren (z.B. Haupt- und Neben-Sonden 104, 106 aus 2) verfügbar sind. Diese Sensoren können von jedem Typ sein, der fähig ist, Temperatur-bezogene Daten an das Steuergerät zurückzugeben, wie detaillierter nachstehend mit Bezug auf 7 diskutiert wird. Von der Hauptsonde wird angenommen, dass sie innerhalb des Kammer-Luftstroms ist und eine Darstellung der Temperatur der Kammer-Innenumgebung zurückgibt. Die Hauptsonde ist die Sonde, die von dem TCS zum Steuern der Temperatur der Ausrüstung verwendet wird, die die thermische Umgebung für die DUT bereitstellt. Die Nebensonde kann eine Sonde sein, oder eine Reihe von gemittelten Sonden sein, die innerhalb des DUT angeordnet sind, innerhalb einer Ersatz-Masse mit ähnlicher thermischer Charakteristik, oder anderweitig mit repräsentativen Temperaturdaten gespeist sein. Eine Ersatz-Masse wird oft verwendet, da viele Arten von DUTs die Einführung einer Sonde in ihren Kernbereich ohne einen Schaden an dem DUT nicht erlauben. Folglich wird das Platzieren des wirklichen DUT in der Test- oder Behandlungsumgebung zusammen mit einem thermischen "Klon", der die innere Nebensonde aufweist, die beste verfügbare Annäherung an DUT-Kerntemperaturdaten sein.
Zweitens wird angenommen, dass der erfindungsgemäße Algorithmus eine Eingabe von dem Verwender und/oder dem thermischen Behandlungssystem in der Form der folgenden Informationen empfängt:

1. DUT-Sollwert (z.B. erwünschte Kerntemperatur)
2. Hoch- und Tief-Temperaturgrenzen des System-Temperatursteuergeräts (TCS)
3. Hoch- und Tief-Temperaturgrenzen der verwendeten Temperaturausrüstung (wie zum Beispiel einer Kammer, Plattform, oder anderem)
4. Hoch- und Tief-Temperaturgrenzen des DUT
5. Maximal zulässiger Temperaturunterschied (Spannung) in Grad in des DUT an ihrer Tief-Temperaturgrenze
6. Maximal zulässiger Temperaturunterschied (Spannung) in Grad in des DUT an ihrer Hoch-Temperaturgrenze
7. Die Breite, in Grad, des Proportional- oder Einschwingbands des Temperatursteuersystems

Es sei angemerkt, dass alle oben aufgezählten Informationen entweder leicht berechenbar, von dem DUT-/TCS-Hersteller erhältlich, oder aus einer Instrumentierung bestimmbar sind, die typischerweise dem thermischen Behandlungssystem zugeordnet ist. Folglich werden diese Informationen hierin nicht weiter diskutiert.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3 weist das erfindungsgemäße Verfahren 300 im Allgemeinen eine Reihe von Prozessschritten auf, wovon einige in der Reihenfolge vertauscht, oder parallel oder in Reihe mit anderen Schritten ausgeführt werden können. Ferner müssen, unter bestimmten Umständen, nicht alle Schritte ausgeführt werden und alternative Schritte können viele der gezeigten Schritte ersetzen. Zusätzlich können bestimmte mathematische Berechnungen, die als Teil des Verfahrens 300 durchgeführt werden, durch andere Berechnungen ersetzt werden, so dass das gleiche Ergebnis erreicht wird. Zum Beispiel kann der Unterschied zwischen zwei Skalarwerten erhalten werden, indem der zweite Wert von dem ersten subtrahiert wird, oder alternativ der erste von dem zweiten subtrahiert wird und der Absolutwert genommen wird oder das Vorzeichen des Ergebnis gewechselt wird. Der in 3 erklärte Ansatz dient daher nur der Erklärung von nur einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einfachen Worten wird von dem Verfahren 300 aus 3 der CSP um eine Menge über den PSP verschoben (zu einer höheren Temperatur, falls wir das DUT heizen), die gleich dem Unterschied zwischen dem PSP und der Nebensondentemperatur multipliziert mit einem vorgewählten ersten Setupparameter (F34) ist. Der CSP wird dann mit verschiedenen Grenzen verglichen und weiter reduziert, falls er jene Grenzen übersteigt. Insbesondere wird der CSP mit dem Systembetriebsbereich (definiert durch die Gesamtsumme der Hoch- und Tieftemperaturbeschränkungen des DUT, des TCS und der thermischen Behandlungsvorrichtung) verglichen. Falls der CSP außerhalb des Systembetriebsbereichs ist, dann wird der CSP ausreichend reduziert, so dass er innerhalb dieser Grenzen ist.
Auf ähnliche Weise wird die zulässige DUT-Spannung bestimmt, indem die Hoch- und Tief-DUT-Spannungsgrenzen basierend auf einem Vergleich der Nebensondentemperatur mit dem DUT-Bereich in Proportion gesetzt werden. Falls der CSP die Kombination der Nebensondentemperatur plus der zulässigen DUT-Spannung übersteigt, dann wird der CSP reduziert, so dass er gleich der Nebensondentemperatur plus der zulässigen DUT-Spannung bei dieser Temperatur ist. Dieser "finale" CSP-Wert wird dann an das Temperatursteuersystem weitergegeben.
Detaillierte Beschreibung des Verfahrens und des zugeordneten Algorithmus
Eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens 300 aus 3 wird jetzt mit Bezugnahme auf die 3a bis 3d und die hierin bereitgestellten Definitionen und Annahmen gegeben. Während die folgende Diskussion in Verfahrensbegriffen gegossen ist, die innerhalb des "Intelligent 2 Probe Control" (nachstehend "I2PC")-Computerprogramm-Ausführungsbeispiels angewendet werden, ist es verständlich, dass andere Algorithmen, Firmware, oder sogar Hardware-Ausführungsbeispiele des offenbarten Verfahrens mit gleichem Erfolg angewendet werden können. Es wird auch angemerkt, dass, während die Begriffe "Bestimmen" und "Berechnen" in der Beschreibung des folgenden Verfahrens verwendet werden, diese Begriffe nicht auf die spezifischen Prozesse beschränkt sind. Zum Beispiel wird in Erwägung gezogen, dass anstelle des Berechnens eines spezifischen Werts, so ein Wert von dem DUT- oder TCS-Hersteller bereitgestellt, oder anderweitig erhalten werden kann, ohne dass es einer expliziten Rechnung bedarf.
In dem ersten Prozessschritt 302 (3a) wird ein zulässiger oder Systembetriebsbereich (SOR) für das Temperatursteuersystem bestimmt. Dieser Prozessschritt 302 weist verschiedene Teilschritte 304, 306 und 308, wie folgt, auf. Im Teilschritt 304 wird ein unteres System-Gesamtbetriebslimit (LAOL) als das höchste der folgenden bestimmt: (a) das untere Limit des Systemtemperatursteuergeräts; (b) das untere Limit der Temperaturvorrichtung; oder (c) das untere Limit des DUT. Ähnlich wird in Teilschritt 306 ein oberes System-Gesamtbetriebslimit (UAOL) als das niedrigste der folgenden bestimmt: (a) das obere Limit des Systemtemperatursteuergeräts; (b) das obere Limit der Temperaturvorrichtung; oder (c) das obere Limit des DUT. Schließlich wird in Teilschritt 308 der Systembetriebsbereich (SOR) als Bereich zwischen und einschließlich des LAOL und des UAOL definiert, die in den Teilschritten 304 und 306 bestimmt wurden.
Beachte, dass in dem Ausführungsbeispiel ein gültiger SOR als einer definiert ist, wo das LAOL eine tiefere Temperatur als das UAOL ist. Falls diese Bedingung nicht erfüllt ist, bricht der Algorithmus ab und ein geeigneter Fehlerkode wird erzeugt.
Als Nächstes wird in dem zweiten Prozessschritt 310 (3b) der zulässige oder DUT-Betriebsbereich (DOR) bestimmt, indem die zulässige DUT-Spannung bei der gegenwärtigen Nebensondentemperatur berechnet wird. In dem ersten Teilschritt 312 des zweiten Prozessschritts 301 wird die zulässige untere DUT-Grenzspannung von der zulässigen oberen DUT-Grenzspannung subtrahiert, so dass der DUT-Spannungsbereich bestimmt wird. Im Teilschritt 314 wird die untere DUT-Grenztemperatur von der oberen DUT-Grenztemperatur subtrahiert, so dass der DUT-Bereich in Grad bestimmt wird. Als Nächstes wird die Nebensondentemperatur von der oberen DUT-Grenztemperatur in Teilschritt 316 subtrahiert. Der Prozentanteil des DUT-Temperaturbereichs, der von der Nebensondentemperatur repräsentiert wird, wird dann im Teilschritt 318 berechnet, indem das Ergebnis des Teilschritts 316 durch das Ergebnis des Teilschritts 314 dividiert wird. Die gegenwärtig zulässige DUT-Spannung (DCPS) wird bei der gegenwärtigen Nebensondentemperatur (z.B. der des DUT-Kerns) bestimmt, indem das Ergebnis von Teilschritt 312 mit dem Ergebnis von Teilschritt 318 multipliziert wird und dieses Produkt von der zulässigen Hoch-Grenzspannung für den DUT im Teilschritt 319 subtrahiert wird.
Als Nächstes wird das obere DUT-Betriebslimit (DUOL) berechnet, indem die DCPS zu der gegenwärtigen Nebensondentemperatur (DUT-Kern) in Teilschritt 320 addiert wird. Auf ähnliche Weise wird das untere DUT-Betriebslimit (DLOL) bestimmt, indem die DCPS von der gegenwärtigen Nebensondentemperatur in Teilschritt 322 subtrahiert wird. Schließlich wird in Teilschritt 324 der DOR als der Temperaturbereich zwischen und einschließlich das DUOL und das DLOL definiert.
In dem dritten Prozessschritt 326 (3c) werden Systemparameter evaluiert, so dass bestimmt wird, ob der I2PC-Algorithmus betrieben werden kann um einen gültigen CSP zu erreichen. Es sollte angemerkt werden, dass in dem Ausführungsbeispiel ein Abschnitt des DOR mit einem Abschnitt des SOR überlappen muss, damit alle Limits (Grenzen) aller Vorrichtungen respektiert werden. Falls die Kerntemperatur des DUT, plus oder minus der zulässigen Spannung bei dieser Temperatur, einen Bereich definiert (z.B. den DOR), der außerhalb des Bereichs ist, der von dem SOR (z.B. den Grenzen des DUT, der Vorrichtung, und des Temperatursteuersystems) definiert ist, dann wird es nicht möglich sein, einen Sollwert zu bestimmen, der innerhalb beider Bereiche ist, und der folglich die Grenzen von sowohl der zulässigen DUT-Spannung als auch jenen, die dem Rest des Temperatursteuersystems zugeordnet sind, respektiert.
Wieder unter Bezugnahme auf 3c werden jeweils das DUOL und das DLOL mit dem UAOL bzw. LAOL in den Teilschritten 328a, 328b bzw. den Teilschritten 329a, 329b des Prozessschrittes 326 verglichen. Falls entweder: (i) das DUOL kleiner als das UAOL ist und größer als das LAOL ist; oder (ii) das DLOL größer als das LAOL und kleiner als das UAOL ist, dann kann ein gültiger CSP von dem Algorithmus berechnet werden. Falls keine dieser Bedingungen erfüllt wird, dann wird von dem Algorithmus ein Fehlerkode erzeugt. Es wird verstanden, dass, während ein paralleler Ansatz dieser Vergleiche in 3c dargestellt ist, dieser durch andere Vergleichsverfahren und Logikbeziehungen ersetzt werden kann.
Im vierten Prozessschritt 330 des Verfahrens 300 (3d), wird der Steuersollwert (CSP) berechnet. Anfänglich wird der Nebensondenwert von dem PSP subtrahiert und der Absolutwert dieses Betrags wird in Teilschritt 332 genommen. Im Teilschritt 334 wird der oben genannte Absolutwert mit einem ersten Einstellfaktor (F34) multipliziert. Siehe Anhang A. In Schritt 336 wird der Wert eines zweiten Einstellfaktors (F35) zu dem Ergebnis addiert oder davon subtrahiert, wie es geeignet ist. Der erste Einstellfaktor wirkt als ein skalierender Faktor oder Multiplikator für den Proportional-Anteil des CSP, während der zweite Faktor einen thermischen Übersteuerungswert (in Grad) darstellt. In dem Ausführungsbeispiel sind die ersten und zweiten Einstellparameter numerische Werte, die vorgewählt oder von dem Bediener eingegeben sind, obwohl es verstanden werden kann, dass diese Parameter dynamisch während des Temperatur-Behandlungsprozesses von anderen Algorithmus oder einer anderen Quelle bereitgestellt werden können, falls gewünscht. Typische Wert für den ersten Einstellfaktor F34 sind in dem Bereich von 0,0 bis 5,0 (Vorgabewert = 2). Typische Werte für den zweiten Einstellfaktor sind -20,0 bis +20,0°C (Vorgabe = 5,0°C) oder -36,0 bis +36,0°F (Vorgabe 9°F). Die vorangegangenen Werte dienen nur der Illustration; andere Werte können gewählt werden.
In den Teilschritten 338 und 339, wird das Ergebnis von Teilschritt 336 mit Null verglichen und falls größer als Null, zu dem PSP addiert, so dass der so genannte "unbeschränkte" CSP bestimmt wird. Als Nächstes wird das Ergebnis von Teilschritt 339 mit dem UAOL und dem DUOL im Teilschritt 340 verglichen. Der CSP wird als der kleinere dieser drei Werte (z.B. unbeschränkter CSP, UAOL und DUOL) angesetzt. Zuletzt wird das Ergebnis von Teilschritt 340 oben mit dem LAOL und dem DLOL im Teilschritt 342 verglichen. Der CSP wird dann als der größere dieser drei Werte angesetzt. Das ist der "End"-CSP.
In dem End-Prozessschritt 344 des Verfahrens 300 aus 3, wird der "End"-CSP an das Temperatursteuersystem weitergegeben, um dadurch verwendet zu werden.
Es wird ferner angemerkt, dass das Verfahren 300 (und der zugeordnete Algorithmus), die hierin offenbart sind, einige Betriebsmerkmale aufweisen, die Vorteile über herkömmliche Systeme und Verfahren bieten. Insbesondere wird von dem erfindungsgemäßen Algorithmus (i) die Überschuss-Heizung/-Kühlung reduziert, wenn sich der DUT-Kern dem PSP annähert; und (ii) eine Bewegung des Sollwerts automatisch gestoppt und in eine normale PID-Regelung eingetreten, wenn entweder der PSP erreicht ist (innerhalb der Toleranz des Einschwingband-Temperaturtoleranzparameters F31, der nachstehend beschrieben ist), oder wenn eine vorgegebene Zeitspanne ohne einer signifikanten Änderung der DUT-Kerntemperatur abläuft. Diese Merkmale werden mit zusätzlichen Details nachstehend diskutiert.
Automatische Reduktion der Überschuss-Heizung/-Kühlung – Da der CSP den PSP um eine Menge übersteigt, die dem Unterschied zwischen der Nebensonde und dem PSP entspricht, wird die Menge, um die der CSP den PSP übersteigt, automatisch reduziert, wenn sich die DUT-Kerntemperatur dem PSP annähert. Das Verwenden des CSP zum Bewirken, dass die thermische Umgebung den PSP übersteigt, führt zu einem schnelleren thermischen Transfer zu/von dem DUT zu dem erhöhten Unterschied. Vorausgesetzt, dass sich die DUT-Hauttemperatur der Umgebungstemperatur annähert, ist der DUT-Kern der Hauptempfänger des erhöhten Wärmetransfers.
Wenn der DUT-Kern fortfährt, die Temperatur aufgrund seines erhöhten Unterschieds zu steigern, fängt die Nebensondentemperatur (DUT-Kern) an, sich dem PSP anzunähern. Wenn das auftritt, wird der Unterschied zwischen dem PSP und der Nebensondentemperatur kleiner und der CSP ist entsprechend reduziert. Das alles wird auftreten mit einer kontinuierlichen Reduktion der CSP-Führung des PSP und folglich der Umgebungstemperatur, so dass die DUT-Hauttemperatur reduziert wird, wenn die Kerntemperatur steigt. Das Ergebnis ist, dass die Haut- und Kerntemperaturen fast übereinstimmen, wenn der Sollwert erreich wird. Der Einstellparameter F35 erlaubt dem Bediener, die dem DUT inhärente thermische Latenz, die der Wärmekapazität des/der DUT-Materials/-Materialien entspricht, sowie die thermische Leitfähigkeit des Materials zwischen dem DUT-Haut- und -Kernbereich, zu berücksichtigen.
Automatisches Beenden der Sollwertbewegung – Die oben beschriebenen Teilschritte 336 und 338 reduzieren oder vergrößern den Vorsprung des CSP über den PSP um den zweiten Einstellparameter F35, so dass, wenn der CSP/PSP-Unterschied gleich oder kleiner als die Stärke des Einstellparameters ist, der PSP und der CSP den gleichen Wert haben. Von dem Punkt im Temperaturübergang an, wird sich das System als ein Ein-Sonden-System verhalten, dass sich auf die Hauptsonde im Luftstrom der beispielhaft hierin beschriebenen Kammer verlässt. Wenn der PSP von der Nebensonde erreicht ist, plus oder minus dem Wert des Einschwingbandparameters F31, wird der I2PC-Algorithums zum Vorteil einer normalen PID-Regelung verlassen. Folglich, braucht das Temperatursteuersystem, wenn es zusammen mit der Erfindung verwendet wird, nicht einen sich bewegenden Sollwert vermitteln oder kompensieren, während versucht wird ihn auf den nutzerdefinierten Sollwert einzustellen, während er sich innerhalb des Einschwingbands befindet.
Zusätzlich wird der I2PC-Algorithmus im dem Fall verlassen, dass der PSP (+/- F31) von der Nebensonde nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne (d.h. "Zeitablauf") erreicht wird. Diese Bedingung wird angewendet, um zu verhindern, dass der Algorithmus unbeschränkt ausgeführt wird in dem Fall, wo der PSP praktisch nicht erreicht werden kann, wie zum Beispiel wenn die maximale Geschwindigkeit der Wärmeerzeugung innerhalb einer Testplattform nicht ausreichend hoch ist, um abgestrahlte Wärme oder andere Verluste von dem DUT auszugleichen, oder wo Kalbrationsfehler innerhalb der Temperatursonden oder anderer Ausrüstung existieren. In einem Ausführungsbeispiel berechnet der I2PC-Algorithmus die Änderung der Nebensondentemperatur mit der Zeit; falls sich die Nebensondentemperatur nicht um eine vorgegebene Menge innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne verändert, wird der I2PC verlassen. Es wird angemerkt, dass andere "Zeitablauf"-Schematas verwendet werden können, wie zum Beispiel das Messen der Zeit vom Eintritt des letzten nutzerspezifizierten Sollwerts an, oder der Zeit vom Erreichen eines bestimmten Prozentsatzes der gewünschten Sollwerttemperatur an. Ferner, während die vorangegangene Zeitablauffunktion in die Firmware der erfindungsgemäßen Vorrichtung hart verdrahtet ist, wird verstanden, dass andere Verfahren, wie zum Beispiel Zeitablaufparameter, die von dem Nutzer über Software eingegeben werden können, verwendet werden können.
Der vorangegangene Ansatz erlaubt eine sehr aggressive thermische Übersteuerung des Systems (z.B. Umgebungstemperatur größer als die DUT-Kerntemperatur und der PSP) zum Erreichen einer gewünschten Temperatur innerhalb eines hoch-latenten DUT. Zum Erlauben einer stabilen PID-Regelung jedoch, wenn einmal das DUT den PSP +/- F31 erreicht oder dadurch gegangen ist, erlauben unterbrochene I2PC-Einstellungen, dass eine normale PID-Regelung ohne dem Risiko von Störungen durch den I2PC-Algorithmus weitermacht. Beachte, dass der I2PC-Algorithmus mit jedem neuen Sollwert, der von dem Nutzer spezifiziert wird, wieder aufgenommen wird. Wenn ein neuer Sollwert spezifiziert wird, erkennt der erfindungsgemäße Algorithmus (1) dass ein neuer Sollwert eingegeben wurde, und (2) der Rampen-Prozess benötigt wird (d.h. ob die Rampe hochfahren oder runterfahren ist), so dass er weiß, in welcher Richtung der CSP eingestellt werden muss.
Es sollte auch angemerkt werden, dass der erfindungsgemäße Ansatz einen stabilen und vorhersehbaren Betrieb des Temperatursteuersystems als Ganzem erlaubt. Insbesondere da der CSP von dem I2PC-Algorithmus auf jeder "Schleife" des Rückkopplungsverarbeitung innerhalb des TCS (oder mit einem anderen herkömmlichen Intervall, das von dem Nutzer angegeben ist) berechnet wird, ergibt sich eine gewöhnliche Änderung des CSP. Wie oben diskutiert, wird der Betrieb des TCS (und jeder zugeordneten PID- oder Fuzzy-Logik-Vorrichtung) allgemein verbessert, wenn Korrekturen in solch einer periodischen Weise angewendet werden.
4 stellt die zyklische Temperaturantwort eines beispielhaften Temperatursteuersystems dar, das das erfindungsgemäße Verfahren anwendet, im Vergleich mit derjenigen herkömmlichen Systems, das in 1a dargestellt ist. Wie in 4 dargestellt ist, erreicht der erfindungsgemäße I2PC-Algorithmus aufgrund der hauptsächlichen Verwendung einer erfindungsgemäßen thermischen Übersteuerung eine viel schnellere Änderung der DUT-Kerntemperatur als das herkömmliche System. Beachte, dass das herkömmliche System thermische Übersteuerung nicht verwendet, aber die Umgebungs (z.B. Kammer oder Plattform)-Temperatur hoch- oder herunterfährt auf den PSP, was zu einem viel kleineren Temperaturunterschied zwischen der Umgebung und dem DUT-Kern führt, und dadurch die Antwortzeit des Systems verlangsamt wird. In einem zyklischen Testszenario, wo eine oder mehrere DUTs während vieler thermischen Zyklen getestet oder behandelt werden müssen, sind die Zeitersparnis und Wirtschaftlichkeit, die gemäß der Erfindung geleistet werden, beträchtlich. Zusätzlich, wie vorher angemerkt, respektiert der erfindungsgemäße Algorithmus die kritischen thermischen Unterschiedsgrenzen, die dem thermischen Behandlungssystem, seinem Steuergerät und das DUT selbst zugeordnet sind, während dieses Ergebnis erreicht wird.
Anhang A stellt ein Ausführungsbeispiel des oben genannten erfindungsgemäßen Algorithmus dar.
Beschreibung von veränderbaren Unterschiedsgrenzen
Unter Bezugnahme auf die 5a und 5b werden ein verbessertes Verfahren und ein verbesserter Algorithmus zum Steuern der Temperaturunterschiedsgrenzen eines Geräts während des Tests (DUT) beschrieben. Wie in den 5a und 5b gezeigt ist, ändert sich die Unterschiedstemperatur, die zwischen der thermischen Umgebung (in dem Beispiel eine thermische Kammer) und der DUT-Kerntemperatur existiert, als Funktion der DUT-Kerntemperatur. Dieser Ansatz wird basierend auf der physikalischen Eigenschaft vieler DUTs verwendet, dass sich die maximale zulässige Unterschiedstemperatur innerhalb des DUT als Funktion der Temperatur der DUTs verändert. Diese Eigenschaft ergibt sich großteils aus thermisch induzierten Spannungen, die innerhalb der Materialien des DUT auftreten, die die DUT beschädigen oder beeinträchtigen können, falls die oben genannten Unterschiedstemperaturbeschränkungen überschritten werden (d.h. thermischer "Schock"). Zum Beispiel bei -17,78°C (0°F) kann ein gegebner DUT fähig sein, eine Unterschiedstemperatur von ΔT1 °C (°F) ohne übermäßige thermische Spannung auszuhalten, während bei 37,78°C (100°F), der maximale zulässige Unterschied ΔTu °C (°F) ist. In dem beispielhaften Hochfahren in 5a, ist der zulässige Temperaturunterschied bei tiefen Temperaturen wesentlich größer als der bei hohen Temperaturen, wodurch angezeigt wird, das das zu testende DUT bei hohen Temperaturen in der Aufwärm-/Abkühlgeschwindigkeit stärker beschränkt ist. In dem Ausführungsbeispiel werden die zulässigen unteren und oberen Temperaturunterschiede basierend auf den absoluten unteren und oberen Temperaturgrenzen des DUT berechnet; das heißt, die zulässigen Temperaturunterschiede ΔT1 und ΔTu bei den absoluten unteren und oberen Temperaturgrenzen für den DUT (DOR aus Schritt 310 oben) werden als Endpunkt zum "Ummanteln" des gesamten Temperaturbereichs verwendet. Dieser Ansatz wird als konservativ betrachtet bezüglich aller zulässigen Temperaturunterschiede zwischen den oberen und unteren absoluten Temperaturgrenzen. Während eine lineare Extrapolation zwischen diesen Endpunkten in dem Ausführungsbeispiel verwendet wird, wird verstanden, das andere funktionale Bezeigungen (f(T) in Gl. 1 oben) genauso verwendet werden können. Beachte, dass im Gegensatz zu Schritt 310 des oben beschriebenen Verfahrens, indem die Absoluten Temperaturgrenzen des DUT (und folglich der DOR) bestimmt werden, die Spezifikation variabler Unterschiedstemperaturgrenzen den Unterschied zwischen dem DUT-Kern und der Behandlungsumgebungstemperatur (z.B. Lufttemperatur in der Behandlungskammer) zu begrenzen oder kontrollieren versuchen will. Die oben genannte Änderung des zulässigen Temperaturunterschieds wird vorzugsweise erreicht unter Verwendung eines Algorithmus, der die DUT-Kerntemperatur periodisch abtastet (durch eine Eingabe, die von der Nebensonde empfangen wird) und den zulässigen Unterschied für diese Temperatur basieren auf der anfänglichen Eingabe des Nutzers aus (i) unteren und oberen zulässigen Unterschiedstemperaturen ΔT1 und ΔTu und (ii) der Funktion f(T) berechnet. Diese berechnete Grenze wird dann auf das System über den CSP aufgeprägt, die eingestellt ist, um den Unterschied innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen aufrechtzuerhalten.
Beschreibung des Computersystems und des thermischen Behandlungssystems
6 stellt eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Algorithmus dar, wie er in einem Mikrocomputersystem 500 installiert ist. Wie in 6 gezeigt ist, weist das Mikrocomputersystem 500 eine Anzeige 502, eine Eingabevorrichtung 503, eine nicht-flüchtige Speichervorrichtung (z.B. ein Magnetplatten-Laufwerk) 504, und einen Ausgabeanschluss 506 auf. Zusätzlich weist das System einen zentralen Prozessor 509 und einen internen Speicher 510 auf (siehe 7). Der oben genannte Temperatursteueralgorithmus in der Form eines Computerprogramms (I2PC), der in Objektkode ausgeführt ist, ist idealerweise auf dem Plattenlaufwerk 504 (oder einem diskreten Speichermedium wie einer zugeordneten Floppy-Disk 520) gespeichert, oder in den internen Speicher des Computersystems 500 geladen, wo es von dem Prozessor und zugeordneten Geräten wie zum Beispiel einem DMA-Modul zur Ausführung aufgerufen werden kann. Der Ausgabeanschluss 506 ist mit dem Temperatursteuersystem 107 aus 2 gekoppelt, wobei das letztere die CSP von dem Algorithmus/Prozessor in der Form von Daten empfängt, die über den Ausgabeanschluss 506 und einer zugeordneten Datenverbindung, wie zum Beispiel einem Seriellen Anschluss, einer IEEE-4888 (Mehrzweck-Instrumentenbus, General Purpose Instrument Bus)- oder einer Ethernet-Verbindung übermittelt werden. Während der Temperatursteueralgorithmus in dem Ausführungsbeispiel innerhalb der Speichervorrichtungen des Mikrocomputersystems 500 angeordnet ist, kann der Algorithmus vollständig oder teilweise auch innerhalb des Temperatursteuergeräts der zugeordneten thermischen Behandlungsvorrichtung (z.B. Temperaturkammer, thermischer Plattform, thermischer Spannvorrichtung, oder thermischem Luftstrom), oder eine andere nichtflüchtige programmierbare Speichervorrichtung, wie zum Beispiel einem EEPROM, die dem Temperatursteuersystem zugeordnet ist, angeordnet sein.
Unter Bezugnahme jetzt auf 7, wird eine beispielhafte thermische Behandlungssystemarchitektur beschrieben, die das Mikrocomputersystem aus 6 verwendet. Wie vorher angemerkt wurde, können die Temperatursensoren 104, 106 jede Art von Temperatursensoren sein, die Daten erzeugen, die der Temperatur der zu messenden Umgebung oder Komponente entsprechen, wie zum Beispiel ein Widerstands-Temperaturdetektor (RTD) oder ein Thermopaar. Das thermische Behandlungssystem 100 gemäß der Erfindung verwendet zwei 500 Ω-Platin-RTD-Sonden, obwohl andere genauso verwendet werden können.
Während des Betriebs werden Temperaturdaten, die von den Sonden 104, 106 erhalten werden, sowie jene, die von dem TCS 107 erzeugt werden, an den Mikrocomputer 500 und Algorithmus weitergegeben, wobei der CSP periodisch von dem Algorithmus berechnet wird und über die Datenschnittstelle 604 zurück an das TCS weitergegeben wird. Es wird von einem Fachmann verstanden, dass zahlreiche alternative Konfigurationen, die Hardware, Software und/oder Firmware einschließen, bei der Ausführung der hierin beschriebenen Erfindung angewendet werden können. Zum Beispiel könnte eine thermische Plattform durch die Behandlungskammer 102 aus 7 ersetzt werden. In ähnlicher Weise könnte ein Algorithmus, der das erfindungsgemäße Verfahren aufweist, innerhalb des internen Speichers eines digitalen Signalprozessors gespeichert sein, der innerhalb des TCS 107 oder innerhalb eines entfernten Netzwerkcomputers angeordnet ist, im Gegensatz zum Verwenden des Mikrocomputersystems 500 aus 7.
Anhang A
Definitionen:

P0: = Zustandsvariable, die zum Initialisieren des I2PC-Vorgangs verwendet wird
P1: = Temperatur der Hauptsonde (wie eingerichtet durch F17-20) [Beachte: P1 kann auch als Steuerungsmode zum Initiieren der Steuerung allein durch die Hauptsonde (normale PID-Regelung) verwendet werden]
P2: = Temperatur der Nebensonde (wie eingerichtet durch F21-F24)
PSP: = Programmierter Sollwert, vom Nutzer eingegeben
CSP: = Steuer (virtueller)-Sollwert erzeugt vom Algorithmus
NSP: = Neuer Sollwert; Zustandsvariable, der Existenz eines neuen Sollwerts für I2PC verfolgt und ob der neue Sollwert ein "Hochfahr"- oder "Herunterfahr"-Anfrage ist – NSP = 0 = kein neuer Sollwert oder Sollwert erreicht bei P2 – I2PC nicht verwenden – NSP = 1 = neuer erfasster Sollwert – Hochfahren – NSP = 2 = neuer erfasster Sollwert – Herunterfahren
F34: = erster Einstellparameter; verwendet als ABS(PSP-P2)-Multiplikator
F35: = zweiter Einstellparameter; I2PC-Übersteuerungs/Untersteuerungsmenge in Grad

Beispielhafte Programmbeschreibung

1. I2PC [Grundlegende I2PC-Routine zum Berechnen des "unbegrenzten" CSP, der zur Steuerung verwendet werden wird]:
2. Neuer Sollwerteintrag [Unmittelbar nach Eintrag eines neuen Sollwerts im PO (I2PC)-Modus]:
3. Steuerungsbeginn [Das ist der Einstieg für die I2PC-Routine für jeden Steuerzyklus]:

Claims

Verfahren zum Steuern der Temperatur eines Objekts (101) unter Verwendung eines Temperatursteuersystems (107), umfassend die Schritte: Bereitstellen zumindest erster Daten, erhalten von einem ersten Temperatursensor (106), verbunden mit dem Objekt (100); Bestimmen des erlaubbaren Betriebsbereichs des Temperatursteuersystems (302) auf der Grundlage der Grenzen des Steuersystems und einer thermischen Behandlungsvorrichtung; Bestimmen des erlaubbaren Betriebsbereichs in Verbindung mit dem Objekt (310) auf der Grundlage von thermischen und Spannungsbeschränkungen des Objekts; Bereitstellen eines nutzerdefinierten Sollwerts; Festlegen des Unterschiedes zwischen dem nutzerdefinierten Sollwert und den ersten Daten; und periodisches Berechnen eines Steuersollwerts (344), der Wert des Steuersollwerts wird bestimmt auf der Grundlage der ersten Daten des erlaubbaren Betriebsbereichs des Steuersystems und des erlaubbaren Betriebsbereichs, verbunden mit dem Objekt, und Bereitstellen des Steuersollwerts zu dem Temperatursteuersystem.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend die Schritte: Bereitstellen zweiter Daten, erhalten aus einem zweiten Temperatursensor, verbunden mit dem Temperatursteuersystem (107); und wobei der Steuersollwert weiterhin justiert ist hinter einer Zieltemperatur für zumindest einen Zeitabschnitt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die ersten Daten repräsentativ sind für die Temperatur des Kerns des Objekts (101) und wo die Tätigkeit zur Berechnung eines Steuersollwerts die Schritte umfasst: Erhalten eines Unterschieds zwischen der Temperatur des Kerns des Objekts (101) und einem gewünschten Sollwert (332); Justieren des Unterschieds unter Verwendung zumindest eines Faktors, um eine Temperaturkorrektur (334) herzustellen; und Kombinieren der Temperaturkorrektur mit dem gewünschten Sollwert, um einen beweglichen Wert des Steuersollwerts zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend die Schritte: Evaluieren, ob ein gültiger Steuersollwert auf der Grundlage zumindest zum Teil auf erlaubbaren Betriebsbereichen des Temperatursteuersystems und des Objekts (328a, 328b, 329a, 329b) berechnet werden kann; Berechnen des gültigen Steuersollwerts, wenn möglich; und worin die Evaluierungstätigkeit, ob ein gültiger Steuersollwert berechnet werden kann, umfasst Vergleichen sowohl eines oberen und unteren Betriebslimits des Objekts mit einem oberen und unteren Betriebslimit des Temperatursteuersystems (828a, 328b, 329a, 329b).
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Bestimmungstätigkeit des erlaubbaren Betriebsbereichs verbunden mit dem Objekt auf der Grundlage thermischer und Spannungsbeschränkungen des Objekts umfasst die Schritte: Berechnen eines zulässigen Spannungsbereichs des Objekts (312); Berechnen eines zulässigen Temperaturbereichs des Objekts (314); Berechnen eines Unterschieds zwischen der Temperatur, erhalten von dem Objekt über den ersten Sensor, und einer hohen Beschränkungstemperatur des Objekts (316); Berechnen der zulässigen Spannung des Objekts bei der Temperatur, erhalten von dem Objekt (319); Berechnen eines oberen Betriebslimits (320) des Objekts; Berechnen eines unteren Betriebslimits (322) des Objekts; und Berechnen des erlaubbaren Betriebsbereichs auf der Grundlage des oberen Betriebslimits und des unteren Betriebslimits des Objekts (324).
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Bestimmungstätigkeit des erlaubbaren Betriebsbereichs des Temperatursteuersystems auf der Grundlage der Beschränkungen des Temperatursteuersystems umfasst die Schritte: Bestimmen eines untere Betriebslimits (304) des Systems; Bestimmen eines oberen Betriebslimits (306) des Systems; und Definition eines Betriebsbereichs des Systems auf der Grundlage des unteren und oberen Betriebslimits (308).
Verfahren nach Anspruch 5, worin die Daten, die sich auf die Temperatur des Objekts beziehen, umfassen Daten, erhalten von einem Gerät mit gleichen thermischen Eigenschaften wie das Objekt.
Speichermedium, das enthält ein Computerprogramm, das Programm ist angepasst, um die Temperatur eines Geräts während Test (DUT) (101) über ein Temperatursteuersystem (107) zu steuern, umfassend: ein Speichergerät, fähig zum Speichern eines Computerprogramms; und ein Computerprogramm, das zumindest teilweise innerhalb des Speichergeräts gespeichert ist, worin das Computerprogramm: Daten empfängt in Beziehung zu der Temperatur des DUT; bestimmt den erlaubbaren Betriebsbereich des Temperatursteuersystems (302) auf der Grundlage der Beschränkungen des Steuersystems und einer thermischen Behandlungsvorrichtung; bestimmt den erlaubbaren Betriebsbereich, verbunden mit dem DUT (310) auf der Grundlage von thermischen und Spannubgsbeschränkungen des DUT (310); erhält einen nutzerdefinierten Sollwert; bestimmt den Unterschied zwischen dem nutzerdefinierten Sollwert und den ersten Daten; und periodisches Berechnen eines Steuersollwerts (330), der Wert des Steuersollwerts wird bestimmt auf der Grundlage der Daten, des erlaubbaren Betriebsbereichs des Steuersystems und des erlaubbaren Betriebsbereichs, verbunden mit dem DUT.
Speichermedium nach Anspruch 8, worin die Tätigkeit zur Bestimmung des erlaubbaren Betriebsbereichs des Temperatursteuersystems (107) auf der Grundlage der Beschränkungen des Steuersystems (107) umfasst: Bestimmung des unteren Betriebslimits (304) des Systems durch Auswählen des höchsten von: einer unteren Beschränkung des Temperatursteuersystems; einer unteren Beschränkung der Temperaturausstattung; oder einer unteren Beschränkung des Objekts; Bestimmung des oberen Betriebslimits (306) des Systems durch Auswählen des niedrigsten von: einer höchsten Beschränkung des Temperatursteuersystems; einer hohen Beschränkung der Temperaturausstattung; oder einer hohen Beschränkung des Objekts; und Begrenzen eines Betriebsbereichs des Systems auf der Grundlage des unteren und oberen Betriebslimits (308).
Speichermedium nach Anspruch 8 oder 9, worin das Speichergerät eine magnetische Scheibe ist.
Speichermedium nach Anspruch 8, worin die Daten in Verbindung mit der Temperatur des DUT umfassen Daten, erhalten von der Kernregion des DUT über einen Temperatursensor.
Speichermedium nach Anspruch 8, worin das Speichergerät ein programmierbarer Computerspeicher ist.
Speichermedium nach Anspruch 8, worin die Bestimmung des erlaubbaren Betriebsbereichs verbunden mit dem DUT auf der Grundlage thermischer und Spannungsbeschränkungen des DUT umfassen: Berechnung eines zulässigen Spannungsbereichs des DUT (312); Berechnung eines zulässigen Temperaturbereichs des DUT (314); Berechnung eines Unterschieds zwischen der Temperatur, erhalten von dem DUT, und einer hohen Beschränkungstemperatur des DUT (316); Berechnung einer zulässigen Spannung des Objekts bei der Temperatur, erhalten von dem DUT (319); Berechnung eines oberen Betriebslimits (320) des DUT; Berechnung eines unteren Betriebslimits (322) des DUT; und Berechnung eines erlaubbaren Betriebsbereichs auf Basis des oberen Betriebslimits und des unteren Betriebslimits des DUT (324).
Speichermedium nach Anspruch 13, worin das Computerprogramm weiterhin konfiguriert ist, um das Verhältnis zwischen der Temperatur, erhalten von dem DUT, und dem Temperaturbereich des DUT zu berechnen, und Verwendung der Beziehung in der Berechnung der zulässigen Spannung des DUT.
Vorrichtung zur Verwendung mit einem Temperatursteuersystem (107) zur Steuerung der Temperatur eines Objekts (101), umfassend zumindest einen ersten Temperatursensor (106); Mittel zum Bereitstellen zumindest einer ersten Angabe, erhalten von dem Objekt (101) über den ersten Sensor (106); Mittel zur Bestimmung des erlaubbaren Betriebsbereichs des Temperatursteuersystems (302) auf Grundlage der Beschränkungen des Steuersystems und einer thermischen Behandlungsvorrichtung; Mittel zur Bestimmung des erlaubbaren Betriebsbereichs, verbunden mit dem Objekt (310) auf Grundlage thermischer und Spannungsbeschränkungen des Objekts; Bereitstellen eines nutzerdefinierten Sollwerts; Bestimmung des Unterschieds zwischen dem nutzerdefinierten Sollwert und den ersten Daten; und Mittel zum periodischen Berechnen eines Steuersollwerts (344), der Wert des Steuersollwerts wird bestimmt auf Grundlage der ersten Daten, des erlaubbaren Betriebsbereichs des Steuersystems und des erlaubbaren Betriebsbereichs, verbunden mit dem Objekt; Mittel zum Bereitstellen des Steuersollwerts zu dem Temperatursteuersystem.
Vorrichtung nach Anspruch 15, worin die Vorrichtung umfasst ein Steuergerät, umfassend ein digitales Verarbeitungsgerät, mit einem darauf laufenden Algorithmus.
Vorrichtung nach Anspruch 16, worin der Algorithmus im Wesentlichen innerhalb eines Speichers auf dem Verarbeitungsgerät gespeichert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, worin die Vorrichtung weiterhin konfiguriert ist, um zweite Daten bereitzustellen, erhalten von einem zweiten Sensor (104) in Verbindung mit dem Temperatursteuersystem (107).
Vorrichtung nach Anspruch 15, worin die Mittel zur Berechnung eines Steuersollwerts konfiguriert sind, um den beweglichen Steuersollwert zu justieren weiter hinter einer Zieltemperatur für zumindest einen Zeitabschnitt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, worin die ersten Daten repräsentativ sind für die Temperatur des Kerns des Objekts und worin die Mittel zur Berechnung eines Steuersollwerts umfassen: Mittel zum Erhalten eines Unterschieds zwischen den ersten Daten und einem gewünschten Sollwert (332); Mittel zur Justierung des Unterschieds unter Verwendung zumindest eines Faktors, um eine Temperaturkorrektur (334) herzustellen; und Mittel zum Kombinieren der Temperaturkorrektur mit dem gewünschten Sollwert, um den Wert des Steuersollwerts zu erhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 15, worin die Vorrichtung weiterhin umfasst: Mittel zum Evaluieren, ob ein gültiger Steuersollwert auf Grundlage zumindest zum Teil des erlaubbaren Betriebsbereichs des Temperatursteuersystems und des Objekts (328a, 328b, 329a, 329b) berechnet werden kann; Mittel zum Berechnen des gültigen Steuersollwerts, wenn möglich; wobei die Mittel zur Evaluierung, ob ein gültiger Steuersollwert berechnet werden kann, umfasst Mittel zum Vergleich eines unteren und oberen Betriebslimits des Objekts mit einem unteren und oberen Betriebslimit des Temperatursteuersystems (328a, 328b, 329a, 329b).
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 15 bis 20, worin die Mittel zur Bestimmung des erlaubbaren Betriebsbereichs verbunden mit dem Objekt umfassen: Mittel zum Berechnen eines zulässigen Spannungsbereichs des Objekts (312); Mittel zur Berechnung eines zulässigen Temperaturbereichs des Objekts (314); Mittel zur Berechnung eines Unterschieds zwischen der Temperatur, erhalten von dem Objekt über einen ersten Sensor, und einer Hochbeschränkungstemperatur des Objekts (316); Mittel zur Berechnung der zulässigen Spannung des Objekts bei der Temperatur, erhalten von dem Objekt (319); Mittel zum Berechnen eines oberen Betriebslimits (320) eines Objekts; Mittel zur Berechnung eines unteren Betriebslimits (322) des Objekts; und Mittel zur Berechnung des erlaubbaren Betriebsbereichs auf Grundlage des oberen Betriebslimits und des unteren Betriebslimits des Objekts (324).
Vorrichtung nach Anspruch 15, worin die Mittel zur Bestimmung des erlaubbaren Betriebsbereichs des Temperatursteuersystems (107) auf Basis der Beschränkungen des Steuersystems (107) umfassen: Mittel zur Bestimmung eines unteren Betriebslimits (304) des Systems; Mittel zur Bestimmung eines oberen Betriebslimits (306) des Systems; und Mittel zur Begrenzung eines Betriebsbereichs des Systems auf Basis der unteren und der oberen Betriebslimits (308).