RU181858U1 - Device for thermoregulation of electronic equipment - Google Patents
Device for thermoregulation of electronic equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU181858U1 RU181858U1 RU2017141974U RU2017141974U RU181858U1 RU 181858 U1 RU181858 U1 RU 181858U1 RU 2017141974 U RU2017141974 U RU 2017141974U RU 2017141974 U RU2017141974 U RU 2017141974U RU 181858 U1 RU181858 U1 RU 181858U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- electronic equipment
- rea
- low
- heating
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
Решение относится к устройствам для размещения радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) специального назначения для применения в жестких условиях эксплуатации и может быть использовано в электронных блоках различного назначения, имеющих закрытый герметичный корпус и используемых в условиях пониженных и повышенных температур окружающей среды.Техническим результатом решения является повышение эффективности работы РЭА за счет поддержания оптимальной температуры, повышение надежности работы компонентов РЭА в условиях низких и высоких температур.Это достигается тем, что устройство терморегуляции радиоэлектронной аппаратуры состоит из датчиков температуры, контроллера температурного режима, в котором используется алгоритм ПИД регулирования определяющего значения регулятора мощности нагревательных и охладительных элементов, которые установлены между двумя слоями корпуса, нижний слой которого выполнен из нержавеющего сплава с низкой теплопроводностью, верхний слой, на котором с обратной стороны крепится радиоэлектронная аппаратура, выполнен из алюминиевого сплава.The solution relates to devices for placement of electronic equipment (REA) for special purposes for use in harsh operating conditions and can be used in electronic units for various purposes, having a closed sealed enclosure and used in conditions of low and high ambient temperatures. The technical result of the solution is to increase the efficiency REA operations by maintaining optimal temperature, increasing the reliability of REA components at low and high temperatures This is achieved by the fact that the thermoregulation device of electronic equipment consists of temperature sensors, a temperature controller, which uses the PID algorithm for determining the determining value of the power controller of the heating and cooling elements, which are installed between two layers of the housing, the lower layer of which is made of stainless alloy with low thermal conductivity, the upper layer, on which the electronic equipment is mounted on the reverse side, is made of aluminum alloy.
Description
Решение относится к устройствам для размещения радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) специального назначения для применения в жестких условиях эксплуатации и может быть использовано в электронных блоках различного назначения, имеющих закрытый герметичный корпус и используемых в условиях пониженных и повышенных температур окружающей среды.The solution relates to devices for placement of electronic equipment (REA) for special purposes for use in harsh operating conditions and can be used in electronic units for various purposes, having a sealed enclosure and used in low and high ambient temperatures.
Известна «Система управления предупредительным подогревом электронной аппаратуры в условиях низких температур», патент на полезную модель РФ №96615 от 10.08.2010 Бюл. №22.The well-known "Control system for preventive heating of electronic equipment at low temperatures", patent for utility model of the Russian Federation No. 966615 from 08/10/2010 Bull. Number 22.
Устройство состоит из нагревателя утепленного шкафа управления, питающегося от наружной сети или от автономного источника, блока контроля низкой температуры, блока контроля высокой температуры, блока исполнения, блока защиты от запуска неисправной аппаратуры.The device consists of a heater of a warmed control cabinet, powered from an external network or from an autonomous source, a low temperature control unit, a high temperature control unit, an execution unit, and a protection block against the start-up of faulty equipment.
Устройство работает следующим образом. После включения нагревателя происходит нагрев электронной аппаратуры, находящейся в замкнутом пространстве. При достижении минимально допустимой температуры срабатывает блок контроля низкой температуры, который дает команду блоку исполнения на запуск электронной аппаратуры. Блок контроля высокой температуры контролирует верхний предел допустимой температуры и дает команду исполнительному блоку на отключение электронной аппаратуры. Блок защиты, который блокирует работу блока контроля высокой температуры и блока контроля низкой температуры, предотвращает также несанкционированный запуск шкафа управления.The device operates as follows. After the heater is turned on, the electronic equipment in a confined space is heated. When the minimum permissible temperature is reached, the low temperature control unit is triggered, which gives the command to the execution unit to start the electronic equipment. The high temperature control unit controls the upper limit of the permissible temperature and gives the command to the executive unit to turn off the electronic equipment. The protection unit, which blocks the operation of the high temperature control unit and the low temperature control unit, also prevents the unauthorized start of the control cabinet.
Недостаток устройства заключается в том, что оно предназначено для поддержания температурного режима, позволяющего производить запуск электронной аппаратуры только при пониженных температурах окружающей среды.The disadvantage of this device is that it is designed to maintain the temperature regime, allowing the launch of electronic equipment only at low ambient temperatures.
Известно устройство-прототип предпусковой подготовки температурного режима для запуска электронной аппаратуры основного назначения и поддержания температурного режима работы РФ №2479958 от 20.04.2013.A device is known as a prototype pre-launch preparation of the temperature regime for launching basic electronic equipment and maintaining the temperature regime of the Russian Federation No. 2479958 from 04/20/2013.
Устройство-прототип содержит: блок управления, который соединен с блоком контроля температуры, нагревателем, охладителем и блоком готовности. Данное техническое решение позволяет вывести температуру в интервал температур режима работы электронной аппаратуры основного назначения (ЭАОН), поддерживать температуру в интервале температур режима работ ЭАОН, включить ЭАОН, когда обеспечена температура интервала режима работ ЭАОН, а также предотвратить включение ЭАОН, если не обеспечена температура интервала режима работы ЭАОН.The prototype device comprises: a control unit that is connected to a temperature control unit, a heater, a cooler and a standby unit. This technical solution allows you to bring the temperature to the temperature range of the operating mode of the main electronic equipment (EAON), maintain the temperature in the temperature range of the EAON operation mode, turn on the EAON when the temperature of the interval of the EAON operation mode is provided, and also prevent the EAON from turning on if the interval temperature is not provided EAON operation mode.
Недостаток устройства заключается в том, что оно в нем применяется позиционный закон регулирования температуры. При этом методе, на нагреватель подается полная мощность до достижения заданного значения температуры, после чего подача мощности прекращается. Несмотря на это, разогретый нагреватель продолжает отдавать тепло и температура объекта какое-то время продолжает нарастать, что приводит к перегреву, иногда значительному. При последующем остывании объекта, по достижении заданного значения температуры, на нагреватель вновь подается полная мощность. Нагреватель сначала разогревает себя, затем окружающие области объекта, и, таким образом, охлаждение будет продолжаться до тех пор, пока волна тепла не достигнет датчика температуры. Следовательно, реальная температура может оказаться значительно ниже заданного значения. Таким образом, при позиционном законе регулирования возможны значительные колебания температуры около заданного значения.The disadvantage of this device is that it uses the positional law of temperature control. With this method, the heater is supplied with full power until the set temperature is reached, after which the power supply is stopped. Despite this, the heated heater continues to give off heat and the temperature of the object continues to rise for some time, which leads to overheating, sometimes significant. When the object cools down, after reaching the set temperature value, the full power is again supplied to the heater. The heater first warms itself up, then the surrounding areas of the object, and thus cooling will continue until the heat wave reaches the temperature sensor. Therefore, the actual temperature may be significantly lower than the set value. Thus, with a positional control law, significant temperature fluctuations around a given value are possible.
Указанные недостатки отсутствуют в предлагаемом устройстве, состоящим из из датчиков температуры, контроллера температурного режима, в котором используется алгоритм ПИД регулирования определяющего значения регулятора мощности нагревательных и охладительных элементов, которые установлены между двумя слоями корпуса, нижний слой которого выполнен из нержавеющего сплава с низкой теплопроводностью, верхний слой, на котором с обратной стороны крепится радиоэлектронная аппаратура, выполнен из алюминиевого сплава.These disadvantages are absent in the proposed device, consisting of temperature sensors, a temperature controller, which uses the PID algorithm for determining the determining value of the power controller of the heating and cooling elements, which are installed between two layers of the housing, the lower layer of which is made of stainless alloy with low thermal conductivity, the upper layer, on which the electronic equipment is mounted on the reverse side, is made of aluminum alloy.
Техническим результатом решения является повышение эффективности работы РЭА, за счет поддержания оптимальной температуры, повышение надежности работы компонентов РЭА в условиях низких и высоких температур.The technical result of the solution is to increase the efficiency of the REA, by maintaining the optimum temperature, increasing the reliability of the REA components at low and high temperatures.
Это достигается тем, что устройство терморегуляции радиоэлектронной аппаратуры состоит из датчиков температуры, контроллера температурного режима, в котором используется алгоритм ПИД регулирования определяющего значения регулятора мощности нагревательных и охладительных элементов, которые установлены между двумя слоями корпуса, нижний слой которого выполнен из нержавеющего сплава с низкой теплопроводностью, верхний слой, на котором с обратной стороны крепится радиоэлектронная аппаратура, выполнен из алюминиевого сплава.This is achieved by the fact that the thermoregulation device of electronic equipment consists of temperature sensors, a temperature controller, which uses the PID algorithm for determining the determining value of the power controller of heating and cooling elements, which are installed between two layers of the housing, the lower layer of which is made of stainless alloy with low thermal conductivity , the upper layer, on which the electronic equipment is mounted on the reverse side, is made of aluminum alloy.
В заявленном устройстве применяется пропорционально-интегрально-дифференциальный закон регулирования (ПИД закон). ПИД предполагает уменьшение мощности, подаваемой на нагреватель, по мере приближения температуры объекта к заданной температуре. Кроме того, в установившемся режиме регулирования по ПИД закону находится величина тепловой мощности, необходимой для компенсации тепловых потерь и поддержания заданной температуры.In the claimed device, the proportional-integral-differential control law (PID law) is applied. PID implies a decrease in the power supplied to the heater as the temperature of the object approaches the set temperature. In addition, in the steady-state control mode according to PID law, there is the amount of heat power necessary to compensate for heat losses and maintain a given temperature.
Пропорционально-интегрально-дифференциальный закон регулирования обеспечивает значительно более высокую точность поддержания температуры, чем позиционный. Мощность N, которая должна выделяться нагревателем (охладителем), выраженная в процентах от его максимальной мощности, рассчитывается по формуле:The proportional-integral-differential control law provides a significantly higher accuracy of temperature maintenance than the positional one. Power N, which should be allocated by the heater (cooler), expressed as a percentage of its maximum power, is calculated by the formula:
где Kp, Ki, Kd - пропорциональный, интегральный и дифференциальный коэффициенты регулирования соответственно (ПИД коэффициенты).where Kp, Ki, Kd are proportional, integral and differential regulation coefficients, respectively (PID coefficients).
Первое слагаемое в выражении (пропорциональная составляющая) прямо пропорционально «невязке» ΔТ=Тус-ТΔ разности температурной установки Тус и измеренного значения температуры Т. Его смысл состоит в том, что при «невязке» ΔТ=Кр (в °С) регулятор начнет снижать мощность.The first term in the expression (proportional component) is directly proportional to the "residual" ΔТ = Tus-TΔ of the difference between the temperature setting Tus and the measured temperature T. Its meaning is that with the "residual" ΔТ = Кр (in ° С) the regulator begins to reduce power.
Второе слагаемое в установившемся режиме регулирования равно величине тепловой мощности, необходимой для компенсации тепловых потерь при ΔТ=0.The second term in the steady state control mode is equal to the amount of heat power needed to compensate for heat loss at ΔТ = 0.
Третья составляющая пропорциональна скорости изменения температуры с обратным знаком и должна препятствовать резким изменениям температуры объекта (дифференциальная составляющая).The third component is proportional to the rate of temperature change with the opposite sign and should prevent sharp changes in the temperature of the object (differential component).
Техническим результатом решения является повышение эффективности работы РЭА, за счет поддержания оптимальной температуры, повышение надежности работы компонентов РЭА в условиях низких и высоких температур.The technical result of the solution is to increase the efficiency of the REA, by maintaining the optimum temperature, increasing the reliability of the REA components at low and high temperatures.
На фиг. 1 представлена общая схема устройства терморегуляции, на фиг. 2 - вид внутреннего слоя с нагревательным и охладительным элементом.In FIG. 1 shows a general diagram of a thermoregulation device, FIG. 2 is a view of the inner layer with a heating and cooling element.
На фиг. 1, 2 обозначены: 1 - контроллер температурного режима, 2 - датчики температуры, 3 - регулятор мощности нагревательного и охладительного элемента, 4 - нагревательный элемент, 5 - охладительный элемент, 6 - радиоэлектронная аппаратура, 7 - нижний слой корпуса из нержавеющего сплава, 8 - верхний слой корпуса из алюминиевого сплава.In FIG. 1, 2 are designated: 1 - temperature controller, 2 - temperature sensors, 3 - power regulator of the heating and cooling element, 4 - heating element, 5 - cooling element, 6 - electronic equipment, 7 - lower layer of the stainless steel housing, 8 - the upper layer of the housing is made of aluminum alloy.
Устройство терморегуляции радиоэлектронной аппаратуры, состоящим из контроллера температурного режима 1, получающий значения с датчиков температуры 2 и с использованием алгоритма ПИД регулирования значение мощности передается через регулятор мощности 3 на нагревательные 4 и охладительные элементы 5 которыми обеспечивается поддержание эксплуатационной температуры РЭА 6.The thermoregulation device of electronic equipment, consisting of a
При низкой температуре окружающего воздуха устройство включается в режиме предварительного обогрева, без запуска измерительной аппаратуры и работает до достижения эксплуатационной температуры.At low ambient temperatures, the device turns on in pre-heating mode, without starting up the measuring equipment, and works until the operating temperature is reached.
При достижении и поддержании эксплуатационной температуры контроллер переключает выключает режим предварительного нагрева и запускает вычислительную систему с измерительными устройствами. Для поддержания температуры реализована обратная связь через управление регулятором напряжения. При увеличении или уменьшении температуры данные датчика температуры поступают в контроллер работающий с использованием алгоритма ПИД регулирования, где проходит расчет параметров и нужное значение мощности поступает на регулятор мощности в котором регулируется входная мощность нагревательного и охладительного элементов.Upon reaching and maintaining the operating temperature, the controller switches off the preheating mode and starts the computing system with measuring devices. To maintain the temperature, feedback is implemented through the control of the voltage regulator. When the temperature increases or decreases, the temperature sensor data is sent to the controller using the PID control algorithm, where the parameters are calculated and the required power value is supplied to the power regulator in which the input power of the heating and cooling elements is regulated.
Одно из основных требований к радиоэлектронной аппаратуре - это надежная и безотказная работа в жестких климатических условиях: например, температуры в помещениях на стартовых комплексах могут варьироваться от минус 40 до 55°С. Для того, чтобы удовлетворять этим требованиям, необходимо следить за обеспечением тепловых режимов работы РЭА и систем. Для обеспечения стабильной работы РЭА в условиях пониженных и повышенных температур была разработана система терморегуляции, которая обеспечивает поддержание оптимальной температуры РЭА с использованием алгоритма ПИД регулирования, определяющего значения мощности нагревательных и охладительных элементов.One of the main requirements for electronic equipment is reliable and trouble-free operation in harsh climatic conditions: for example, indoor temperatures at launch complexes can vary from minus 40 to 55 ° С. In order to satisfy these requirements, it is necessary to monitor the provision of thermal operating modes of REA and systems. To ensure stable operation of REA in conditions of low and high temperatures, a thermoregulation system was developed that ensures the maintenance of optimal REA temperature using the PID control algorithm that determines the power values of heating and cooling elements.
Устройство терморегуляции для радиоэлектронной аппаратуры работающей в условиях экстремальных температур представляет законченную конструкцию, которая может транспортироваться и монтироваться целиком как единый элемент и не требует конструктивных соединений воздуховодами с системами охлаждения. Наличие в устройстве модуля контроля температурного режима 3-х режимов работы, в зависимости от требуемой температуры, позволяет поддерживать требуемый рабочий температурный режим для РЭА как при отрицательных температурах наружного воздуха, так и при положительных в назначенном диапазоне температур.The thermoregulation device for electronic equipment operating at extreme temperatures represents a complete design that can be transported and mounted as a whole as a unit and does not require structural connections with air ducts and cooling systems. The presence in the device of the temperature control module of the 3 operating modes, depending on the required temperature, allows you to maintain the required operating temperature for the REA both at negative outside temperatures and at positive temperatures in the designated temperature range.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017141974U RU181858U1 (en) | 2017-12-01 | 2017-12-01 | Device for thermoregulation of electronic equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017141974U RU181858U1 (en) | 2017-12-01 | 2017-12-01 | Device for thermoregulation of electronic equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU181858U1 true RU181858U1 (en) | 2018-07-26 |
Family
ID=62981970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017141974U RU181858U1 (en) | 2017-12-01 | 2017-12-01 | Device for thermoregulation of electronic equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU181858U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5606641A (en) * | 1992-03-27 | 1997-02-25 | Bucaille; Joel | Device for thermal regulation of a circulating fluid comprising a stacked corrugated plate heat exchanger with heat transfer and cooling paths and electrical heating element therebetween |
RU2074520C1 (en) * | 1995-03-24 | 1997-02-27 | Алексей Андреевич Арешкин | Electric heater and resistive layer material for this heater |
RU152103U1 (en) * | 2014-08-26 | 2015-05-10 | Открытое акционерное общество "МОРИОН" | EQUIPMENT THERMAL REGULATION |
RU152167U1 (en) * | 2014-08-26 | 2015-05-10 | Открытое акционерное общество "МОРИОН" | CABINET FOR EQUIPMENT THERMAL REGULATION |
-
2017
- 2017-12-01 RU RU2017141974U patent/RU181858U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5606641A (en) * | 1992-03-27 | 1997-02-25 | Bucaille; Joel | Device for thermal regulation of a circulating fluid comprising a stacked corrugated plate heat exchanger with heat transfer and cooling paths and electrical heating element therebetween |
RU2074520C1 (en) * | 1995-03-24 | 1997-02-27 | Алексей Андреевич Арешкин | Electric heater and resistive layer material for this heater |
RU152103U1 (en) * | 2014-08-26 | 2015-05-10 | Открытое акционерное общество "МОРИОН" | EQUIPMENT THERMAL REGULATION |
RU152167U1 (en) * | 2014-08-26 | 2015-05-10 | Открытое акционерное общество "МОРИОН" | CABINET FOR EQUIPMENT THERMAL REGULATION |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
U1. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ATE483596T1 (en) | VARIABLE SPEED CONTROL | |
ATE464515T1 (en) | INDUSTRIAL HEATER | |
US3382917A (en) | Heating system | |
US10077908B2 (en) | Method for heating and/or cooling of building interior by use of variable speed pump, programmable logic controller, and temperature sensors at heating/cooling inlet and outlet for maintaining precise temperature | |
US8774980B2 (en) | Container data center and cooling system thereof | |
RU181858U1 (en) | Device for thermoregulation of electronic equipment | |
RU184641U1 (en) | SYSTEM OF HEATING MODE OF SPACE DEVICES INSTRUMENTS | |
US10544945B2 (en) | Heat supply system | |
EP3121120B1 (en) | Aircraft heat exchange system including a thermoelectric device | |
SE539288C2 (en) | Preheating system for a stirling engine | |
CN103294084B (en) | Energy-saving temperature controller applied to thermostat | |
US10854895B2 (en) | Thermal regulation system for a fuel cell | |
CN104129015A (en) | Self-circulation air-cooling mold temperature controller | |
US4420677A (en) | Heating system | |
US9914545B2 (en) | Aircraft heat exchange system including a thermoelectric device | |
EP3339177A1 (en) | Multi-mode environmental control systems | |
RU2012140957A (en) | SYSTEM AND METHOD FOR THERMAL CIRCUIT CONTROL | |
EP2674682B1 (en) | Method of operating a heat pump for avoiding freezing | |
US20140284397A1 (en) | Synthetic jet ejector equipped with cold temperature start control delay | |
EP3181456B1 (en) | Aircraft heat exchange system including a thermoelectric device | |
WO2017110900A1 (en) | Heat supply system | |
RU2653529C1 (en) | Device for heating a cryogenic apparatus | |
RU2588585C1 (en) | Device for adaptive heating of cryogenic device | |
RU2796734C1 (en) | Heat supply system | |
RU2533701C2 (en) | Device for regulation of air temperature in premises |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20181202 |