KR20040040698A - Test Method for Verifying Operation Temperature of Heater Circuit connected with Cold Range Thermostats - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저온용 서모스탯이 연결된 히터회로의 작동온도를 검증하기 위한 시험 방법에 관한 것으로,The present invention relates to a test method for verifying the operating temperature of the heater circuit connected to the low temperature thermostat,
더욱 상세하게는 시편의 온도를 서모스탯의 작동 온도까지 낮추고 그때의 작동온도를 측정하기 위하여 드라이아이스, 열전대, 휴대용 온도측정기를 사용하여정확한 온도측정을 할 수 있도록 하는 저온용 서모스탯이 연결된 히터회로의 작동온도 검증을 위한 시험 방법에 관한 것이다.More specifically, the heater circuit is connected to a low-temperature thermostat to reduce the temperature of the specimen to the operating temperature of the thermostat and to make accurate temperature measurements using dry ice, thermocouples and portable temperature measuring instruments to measure the operating temperature at that time. Test method for verifying the operating temperature of
저온용 서모스탯이 연결된 히터회로는 상온에서 강제로 시편온도를 하강시켜 단락되어 있는 서모스탯 내부의 회로를 연결시켜 실제로 히터가 작동하도록 구현하기가 쉽지 않다.The low temperature thermostat connected to the heater circuit is forced to lower the specimen temperature at room temperature to connect the circuit inside the short circuit thermostat is not easy to implement the actual heater operation.
특히 시스템이 구축된 작업 현장에서 서모스탯 제작사가 인정한 서모스탯의 작동온도를 검증하기는 더욱 어렵다.In particular, it is more difficult to verify the operating temperature of a thermostat approved by a thermostat manufacturer on the job site where the system is built.
그 하나의 작업 현장으로 인공위성 제작 공정을 꼽을 수 있다. 인공위성 부품은 가혹한 극저온의 우주환경에서도 원활하게 작동할 수 있게 히터와 서모스탯으로서 보호받게 된다.One such job site is the satellite manufacturing process. Satellite components are protected by heaters and thermostats to ensure smooth operation in harsh cryogenic spaces.
보통의 경우 서모스탯은 제조사에서 작동온도를 검증한 후 납품하게 되지만 극도의 신뢰성을 요구하는 인공위성 제작에서는 히터회로를 구성한 후 다시 검증시험을 하게 된다.Normally, the thermostat will be delivered after the manufacturer has verified the operating temperature, but in the manufacture of satellites that require extreme reliability, the thermostat will be tested again after the heater circuit is constructed.
검증시험으로는 인공위성 전체를 극저온 열환경을 만들어 주는 열진공챔버에 넣고 인공위성을 냉각시키며 부품 보호용 히터회로의 작동에 대한 검증을 하게 된다.In the verification test, the entire satellite is placed in a thermal vacuum chamber that creates a cryogenic thermal environment, the satellite is cooled, and the operation of the heater circuit for protecting the component is verified.
그러나 이 경우에도 모든 히터회로를 다 검증할 수가 없으며, 오직 시편이 서모스탯 작동온도 보다 낮게 되는 경우에만 검증이 가능하다.However, even in this case, not all heater circuits can be verified, and only if the specimen is below the thermostat operating temperature.
이러한 경우 더 이상의 시험이 불가능하므로 대부분 작업 현장에서는 서모스탯이 제작사가 시험한 이후 성능에 저하가 없을 것이라고 예상하고 검증시험을 마치게 된다.In this case, no further testing is possible, so most work sites expect that the thermostat will not degrade in performance after testing by the manufacturer.
그러나 서모스탯이 그 동안 성능저하나 고장이 없다고는 누구도 장담할 수 없고, 설령 서모스탯의 성능저하가 없다고 하더라도 히터 내부회로의 이상 또는 전체 회로의 이상이 없다고는 끝단 시험(End to End Test)을 거치지 않고서는 확신할 수 없다.However, no one can guarantee that the thermostat has been inferior in performance or failure, and even if there is no deterioration in the thermostat, there is no end to end test. I can't be sure without it.
이러한 문제를 해결하기 위하여 인공위성 전체를 열진공챔버에 넣기 전 각각의 히터회로에 대하여 시편온도를 강제적으로 하강시켜 히터회로의 작동과 서모스탯의 작동온도를 검증하게 된다.In order to solve this problem, the specimen temperature is forcibly lowered for each heater circuit before the entire satellite is placed in the thermal vacuum chamber to verify the operation of the heater circuit and the operating temperature of the thermostat.
시편의 온도를 강제적으로 하강시키는 방법으로는 비등점이 -196°인 액체질소(LN2)를 길고 유연한 관을 통과시키며 기화하여 원하는 저온 온도를 만드는 방법이나 냉각용 스프레이를 이용하는 방법이 있다.The method of forcibly lowering the temperature of the specimen is a method of vaporizing liquid nitrogen (LN2) having a boiling point of -196 ° through a long, flexible tube to vaporize a desired low temperature or using a cooling spray.
액체질소를 이용하는 방법은 액체 질소통 자체가 매우 크고 온도 조절도 쉽지가 않다. 또한 취급 자체도 위험성이 따른다.The method of using liquid nitrogen is very large liquid nitrogen tank itself and temperature control is not easy. Handling is also dangerous.
냉각용 스프레이는 이에 반하여 취급이 용이하나 일단 분사 후에는 온도를 조절하기가 어려운 단점이 있다.Cooling sprays, on the other hand, are easy to handle, but have a disadvantage in that it is difficult to control the temperature after injection.
여러 가지 단점에도 불구하고 두 가지 방법 모두 냉각을 통하여 서모스탯이 장착된 히터회로를 작동시키는데에는 문제가 없어 현재 보편적으로 사용되고 있다.In spite of various disadvantages, both methods have no problem in operating a thermostat-mounted heater circuit through cooling and are currently used universally.
그러나 두 방법 모두 분사식이어서 일단 냉매가 분사되면 주위를 일시에 냉각시키므로 정확하게 어느 온도에서 서모스탯이 작동하였는지를 알기가 매우 어렵다.However, since both methods are sprayed, it is very difficult to know exactly at which temperature the thermostat has been operated since the coolant is temporarily cooled once the refrigerant is injected.
고온용 서모스탯을 사용하는 전기회로에서 서모스탯을 작동시키기는 비교적 간단하다. 즉 헤어드라이기(Hair Dryer)나 히터를 이용하여 온도를 올려주면 된다. 그러나 우리가 쓰는 대부분은 저온용 서모스탯이다.It is relatively simple to operate a thermostat in an electrical circuit that uses a high temperature thermostat. In other words, the temperature can be raised by using a hair dryer or a heater. But most of us use low temperature thermostats.
저온용 서모스탯을 사용하는 전기회로 특히 매우 저온의 경우에는 온도를 하강시키기는 쉽지 않다.Electrical circuits using low temperature thermostats, especially at very low temperatures, are not easy to bring down the temperature.
더 나아가 작업현장에서 저온용 서모스탯이 작동하는 온도를 측정하기는 더욱 어렵다.Furthermore, it is more difficult to measure the temperature at which the low temperature thermostat operates in the shop floor.
본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 비교적 간단하고 저렴한 재료와 기기로 작업현장에서 손쉽게 저온용 서모스탯이 부착된 히터회로 또는 전기회로의 작동온도을 검증하기 위한 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks, and provides a method for verifying the operating temperature of a heater circuit or an electric circuit equipped with a low temperature thermostat easily at a work site using relatively simple and inexpensive materials and devices. .
본 발명은 드라이아이스를 사용하게 되면 원하는 위치에서 원하는 온도로 조절할 수 있는 장점을 가지며, 드라이아이스는 기체로 승화하기 때문에 잔유물이나 수분을 남기지 않아 청정 환경이나 수분에 민감한 제작과정(예: 인공위성 제작)에 매우 적합하도록 한다.The present invention has the advantage that it can be adjusted to a desired temperature at a desired position when using dry ice, dry ice does not leave any residue or moisture because it sublimates into a gas, making a clean environment or moisture sensitive manufacturing process (for example, satellite production) It is very suitable for.
본 발명은 온도측정 방법을 제시함으로써 저온용 서모스탯이 부착된 전기회로의 실제 작동온도 범위를 작업 현장에서 용이하게 확인할 수 있다.The present invention can easily check the actual operating temperature range of the electrical circuit with a low-temperature thermostat by presenting a temperature measuring method at the work site.
본 발명은 원하는 냉각부위만 선별적으로 냉각시킬 수 있고, 시편부의 온도를 모니터링하면서 원하는 온도까지 조절할 수 있다.The present invention can selectively cool only the desired cooling portion, and can be adjusted to a desired temperature while monitoring the temperature of the specimen.
본 발명은 냉각재(드라이아이스)의 승화온도인 -78°까지 쉽게 냉각시킬 수있어 거의 모든 서모스탯의 검증시험에 사용할 수 있다.The present invention can be easily cooled to -78 °, the sublimation temperature of the coolant (dry ice), and can be used for verification tests of almost all thermostats.
본 발명은 냉각재인 드라이아이스의 특성상 냉각시 잔유물이나 수분을 남기지 않아 청정 및 수분에 민감한 제작공정에 적용할 수 있다.The present invention can be applied to a manufacturing process that is sensitive to cleanliness and moisture because it does not leave residue or moisture during cooling due to the characteristics of dry ice which is a coolant.
본 발명은 주변에서 쉽게 구할 수 있는 물질을 냉각 재료로 채택함으로써 시험비용을 감소시킬 수 있다.The present invention can reduce the test cost by adopting a material that is readily available in the environment as a cooling material.
본 발명은 측정 장치와 냉각 재료가 간단하고 부피가 작아 작업현장에서 쉽게 적용할 수 있다.The present invention can be easily applied on the shop floor because the measuring device and the cooling material are simple and small in volume.
도 1 은 일반적인 히터회로의 검증 시험 장치를 나타낸 사시도1 is a perspective view showing a verification test apparatus of a general heater circuit
도 2 는 본 발명의 시편 냉각 방법을 나타낸 사시도2 is a perspective view showing a test piece cooling method of the present invention
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명][Explanation of symbols on the main parts of the drawings]
1 : 전자부품2 : 히터1: electronic component 2: heater
3 : 서모스탯4 : 열전대3: thermostat 4: thermocouple
5 : 휴대용 온도측정기 6 : 드라이아이스5: portable temperature measuring instrument 6: dry ice
7 : 집게7: tongs
본 발명은 온도를 낮추는 방법으로써 드라이아이스(Dry Ice)를 사용하고, 원하는 온도를 얻기 위하여 가장 정교한 인간의 손에 의한 접촉 및 접촉 간격을 이용하며, 열전대(4)를 이용하는 휴대용 온도측정기(5)로서 서모스탯(3)의 작동온도를 측정하는 방법을 채택하였다.The present invention uses dry ice as a method of lowering the temperature, uses the most sophisticated human hand contact and contact interval to obtain the desired temperature, and uses a thermocouple (4). As a method of measuring the operating temperature of the thermostat (3) was adopted.
냉각재로 사용되는 드라이아이스(6)는 주변에서 쉽게 구할 수 있는 비교적 저렴한 물질로서 고체에서 기체로 승화하게 되므로 잔유물을 남기지 않아 습도에 민감하고 고도의 청결을 요구하는 인공위성 제작 공정에 적합하다.Dry ice 6, which is used as a coolant, is a relatively inexpensive material that can be easily obtained from the surrounding area, and thus is sublimated from solid to gas, so it is suitable for a satellite manufacturing process that is sensitive to humidity and requires high cleanliness because no residue is left.
또한 드라이아이스(6)의 승화점이 -78°이므로 보통의 서모스탯(3) 작동범위를 모두 만족시킬 수 있다.In addition, the sublimation point of the dry ice (6) is -78 ° can satisfy all the normal thermostat (3) operating range.
도 1 은 인공위성 전자부품(1)과 그 전자부품(1)을 보호하는 히터(2)회로 그리고 휴대용 온도측정기(5)가 설치되어 있는 대표도이다.1 is a representative view in which a satellite electronic component 1, a heater 2 circuit for protecting the electronic component 1, and a portable temperature measuring instrument 5 are provided.
즉 전자부품(1)의 주변에 패치히터(Patch Heater)를 부착하여 온도를 높일수 있으며 이 히터(2)의 온도는 서모스탯(3)에 의하여 조절된다.That is, by attaching a patch heater to the periphery of the electronic component 1, the temperature can be increased, and the temperature of the heater 2 is controlled by the thermostat 3.
서모스탯(3)의 작동온도를 측정하기 위하여 열전대(Thermo- couple)가 부착되어 있는 휴대용 온도측정기(Portable Thermometer)가 설치되어 있다.In order to measure the operating temperature of the thermostat 3, a portable thermometer with a thermocouple is installed.
도 2 에서 보듯이 드라이아이스(6)의 승화열을 이용하여 서모스탯(3) 주변의 온도를 낮추면 서모스탯(3) 작동온도에서 히터(2)에 전력이 공급되어 온도가 상승하고 서모스탯(3) 작동온도를 넘게 되면 히터(2) 전력이 차단되어 다시 냉각된다.As shown in FIG. 2, when the temperature around the thermostat 3 is lowered using the sublimation heat of the dry ice 6, the power is supplied to the heater 2 at the operating temperature of the thermostat 3, and the temperature rises and the thermostat 3 When the operating temperature is exceeded, the heater 2 is cut off and cooled again.
원하는 온도로 시편온도를 하강시키기 위하여서는 도 2 에서 보듯이 열전달이 나쁜 플라스틱 집게(7)로 드라이아이스(6)를 잡고 시편위에 서서히 접근하면서 휴대용 온도측정기(5)의 온도를 주시하며 서모스탯(3)이 가지고 있는 작동온도까지 시편온도를 내리면 된다.In order to lower the temperature of the specimen to the desired temperature, as shown in Figure 2, holding the dry ice (6) with a poor heat transfer plastic tongs (7) while slowly approaching the specimen position while watching the temperature of the portable temperature measuring instrument (5) Lower the specimen temperature to the operating temperature of 3).
히터(2)에 전력이 공급되는 순간은 파워 서플라이(Power Supply)의 계기 변화를 보거나 또는 히터 위에 손가락을 얹어 촉감으로 알 수도 있다.The moment when power is supplied to the heater 2 may be seen by changing the gauge of the power supply or by touching a finger on the heater.
이 순간에 동시에 휴대용 온도측정기(5)의 수치를 읽음으로써 서모스탯(3)의 작동온도를 측정할 수가 있다.At the same time, the operating temperature of the thermostat 3 can be measured by reading the numerical value of the portable temperature measuring instrument 5 at the same time.
온도가 상승하여 서모스탯(3)이 단락되는 온도를 알기 위하여서는 파워 서플라이의 계기가 영점으로 변화함을 보아야 한다.In order to know the temperature at which the temperature rises and the thermostat (3) is short-circuited, it should be seen that the instrument of the power supply changes to zero.
이러한 본 발명의 방법은 도 1 과 같이 전자부품(1)이 장착된 주변에 히터(2)가 부착되어 있고, 이 히터(2)를 적절한 작동온도에서 작동하도록 서모스탯(3)과 연결시키게 된다.In the method of the present invention, as shown in FIG. 1, the heater 2 is attached to the periphery of the electronic component 1, and the heater 2 is connected to the thermostat 3 to operate at an appropriate operating temperature. .
따라서 서모스탯(3)이 시편 온도에 따라 히터(2)에 전력을 공급 또는 차단하여 주므로 전자부품(1)은 적절한 온도를 유지할 수 있게 된다.Therefore, since the thermostat 3 supplies or cuts power to the heater 2 according to the specimen temperature, the electronic component 1 can maintain an appropriate temperature.
서모스탯(3)의 작동온도 측정을 위하여 서모스탯(3)의 가까운 곳에 열전대(4)를 부착하고 휴대용 온도측정기(5)와 연결하여 서모스탯(3)의 작동온도를 정확히 측정할 수 있게 준비한다.In order to measure the operating temperature of the thermostat (3), a thermocouple (4) is attached to the vicinity of the thermostat (3) and connected to a portable temperature measuring instrument (5) to prepare to accurately measure the operating temperature of the thermostat (3). do.
도 2 에서와 같이 드라이아이스(6)를 열전도율이 나쁜 플라스틱 집게(7)로 잡고 냉각하고자 하는 부위에 접촉하거나 가까이 위치시킴으로써 드라이아이스(6)의 승화에 의하여 시편을 냉각 할 수 있다.As shown in FIG. 2, the specimen may be cooled by sublimation of the dry ice 6 by holding the dry ice 6 as a plastic tong 7 having poor thermal conductivity and placing the dry ice 6 in contact with or near the portion to be cooled.
이 때 열전대(4)에 의한 현재의 온도를 휴대용 온도측정기(5)로 모니터링 하면서 열전대의 온도가 기대치 보다 높을 경우 드라이아이스(6)와 시편의 거리를 가깝게 하고, 온도가 낮을 경우 거리를 이격함으로써 원하는 온도에까지 냉각이 되도록 드라이아이스(6)의 위치를 조정한다.At this time, while monitoring the current temperature by the thermocouple (4) with a portable temperature measuring instrument (5), if the temperature of the thermocouple is higher than expected, close the distance between the dry ice (6) and the specimen, if the temperature is low by separating the distance The position of the dry ice 6 is adjusted to cool to a desired temperature.
히터(2)에 전원이 들어가는 순간은 파워 서플라이(Power Supply)의 계기를 보면 확실히 알 수 있고 이것이 용이하지 않을 경우 히터(2) 위에 손끝을 얹고 열이 전달되는 것을 감지하여 알 수가 있다.The moment when power is supplied to the heater 2 can be clearly seen by looking at the instrument of the power supply. If this is not easy, it can be known by placing a fingertip on the heater 2 and sensing that heat is transmitted.
이 때의 온도가 서모스탯(3)의 작동온도 중 연결(close) 온도가 된다.The temperature at this time becomes the close temperature of the operating temperature of the thermostat (3).
히터(2)가 계속 작동되어 온도가 계속 오르게 되면 서모스탯(3)은 회로를 끊어주게 되는데 이 순간 파워 서플라이의 계기가 영점으로 내려오게 되며, 이 때의 온도가 서모스탯의 단속(open) 온도가 된다.If the heater (2) continues to operate and the temperature continues to rise, the thermostat (3) breaks the circuit. At this moment, the instrument of the power supply drops to zero, and the temperature at this time is the open temperature of the thermostat. Becomes
본 발명은 서모스탯이 연결된 히터회로 또는 전기회로의 작동온도를 검증하는 데 사용함으로써 아래와 같은 효과를 얻게 된다.The present invention has the following effects by using to verify the operating temperature of the heater circuit or the electric circuit connected to the thermostat.
첫째, 시편의 온도를 낮출 뿐만 아니라 서모스탯이 작동하는 온도를 비교적 정확하게 알아 낼 수가 있어 서모스탯이 연결된 전기회로 시스템이 구축된 이후에도 작동온도를 검증할 수가 있게 된다.First, it not only lowers the temperature of the specimen, but also makes it possible to determine the temperature at which the thermostat operates relatively accurately, thus verifying the operating temperature even after the electrical circuit system to which the thermostat is connected is built.
둘째, 시편의 온도를 낮추는 방법과 온도측정 방법이 간단하여 작업현장에서 쉽게 적용할 수 있다..Second, the method of lowering the temperature of the specimen and the method of measuring the temperature can be easily applied at the work site.
셋째, 온도를 낮추는 데에 사용되는 드라이아이스는 저렴하고 잔유물을 남기지 않아 청정 환경이나 수분에 민감한 작업장에서 사용하면 효과적이다.Third, dry ice, which is used to lower the temperature, is inexpensive and leaves no residue, so it is effective when used in a clean environment or a water-sensitive workplace.
넷째, 원하는 부분의 온도를 정확하게 선택하여 온도조절을 할 수 있다.Fourth, it is possible to control the temperature by accurately selecting the temperature of the desired portion.
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