[實用新型]氮氣閉環控制系統

無效

• 申請號: 200820187086.3
• 申請日: 2008-09-23
• 公開（公告）號: CN201293946Y
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 安晨霞;石寶錢;陸小軍;何杏興;楊定香;潘紅斌
• 申請（專利權）人: 熊貓電子集團有限公司;南京熊貓電子股份有限公司
• 主分類號: G05D11/16
• 分類號: G05D11/16;B23K1/008;B23K3/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 夏 平

技術領域

本實用新型涉及回流焊接爐領域，特別是控制回流焊接爐中需要氮氣保護的各單元的氧氣濃度值的一種系統，具體地說是一種氮氣閉環控制系統。

背景技術

目前，回流焊爐用于印刷電路板的表面焊接。在生產過程中，電子元件被壓入到一種由焊劑、黏性物、粘合劑和其它組分混合而成的軟膏中。焊料膏中的粘合劑將此元件保持在印刷線路板上。在回流焊接爐通路中一個傳送裝置攜帶印刷線路板和所述電子元件通過回流爐中具有不同溫度的區域，每一個區域執行回流處理中的一個特定步驟，包括預熱、保溫、回流和冷卻區域，焊料膏從熔融到凝固，形成一個成品電子線路。歐盟兩個指令WEEE和RoHS的正式頒發使焊料膏由有鉛轉向無鉛。無鉛焊料的熔點一般高出有鉛焊料30～40℃，焊接時整體溫度相應提高；電子產品的小型、輕型、高密度化，使得焊接工藝更為復雜。為減少焊盤和引腳的高溫氧化及焊接缺陷，防止印刷線路板被灼傷，就必須使用氮氣保護的回流焊接爐。而氧氣濃度的高低直接決定氮氣的消耗量，從而影響整個設備的加工生產成本。

現有的回流焊接爐中需要氮氣保護的各單元的氧氣濃度控制系統主要采用氮氣開環控制法和氮氣半閉環控制法。然而，氮氣開環控制法的各溫區流量計的開閉度按照預先設定好的滿足最佳回流溫度曲線的最大值設定。如果情況變化，不能調整需要氮氣保護的各單元溫區的氧氣濃度，所以該方案氮氣耗費量很大。氮氣半閉環控制方法，增加了一個在線檢測爐內環境的氧氣分析儀，實時監測回流區的氧氣濃度，通過反饋，手動調整各溫區氮氣流量，及時校正氧氣濃度值。但是，手動調整的可靠性差，不能及時準確地對氧氣濃度進行實時監控。因此，現有的氧氣濃度控制系統不能滿足生產工藝的需要。

發明內容

本實用新型的目的是針對現有回流焊接爐中需要氮氣保護的各單元氧氣濃度控制系統中存在的氮氣耗費量很大、生產成本高、氧氣濃度調整的可靠性差的問題，提供了一種利用氧氣分析儀對爐內回流區氧氣濃度進行周期性采樣，通過比例、積分、微分調節器進行PID調節，實時控制各溫區內的氧氣濃度的氮氣閉環控制系統，以達到實際產品所需要的溫度曲線和滿意的焊接效果。

本實用新型的技術方案是：

1、一種氮氣閉環控制系統，其特征是它包括各溫區氮氣流量計、需要氮氣保護的各單元、比例、積分、微分調節器即PID調節器、流量比例閥、氧氣分析儀、空氣單向閥、空氣開關閥、氮氣單向閥和氮氣開關閥，需要氮氣保護的各單元與各溫區氮氣流量計相連，各溫區氮氣流量計與空氣單向閥連接，空氣單向閥的進氣口與空氣開關閥的出氣口連接，在氮氣回路的進氣口總管上設有流量比例閥，流量比例閥上設有PID調節器，流量比例閥與各溫區氮氣流量計相連，流量比例閥的控制端與氧氣分析儀連接，氧氣分析儀采樣信號從回流焊接爐需要氮氣保護的各單元中的回流區引入，氮氣單向閥的出氣口與流量比例閥的進氣口連接，氮氣開關閥的出氣口與氮氣單向閥的進氣口連接。

本實用新型的有益效果：

1、本實用新型采用氧分析儀實時采樣，通過比例、積分、微分調節器即PID調節器進行周期性控制，可以實時調整氮氣保護溫區的氧氣濃度，從而保證適當的氮氣消耗，降低生產成本。

2、本實用新型可以自動檢測回流爐內的氣體環境狀況，自動調整爐內需要氮氣保護的各單元溫區的氧氣濃度，盡快達到理想的氧氣設定濃度值，并通過PID調整維持此設定值，以保證焊接過程中環境穩定，確保焊接質量，從而節約氮氣的消耗量，降低生產成本。

附圖說明

圖1是氮氣閉環控制系統圖。

具體實施方式

下面結合附圖1和實施例對本實用新型作進一步的說明。

本實用新型的氮氣閉環控制系統，其系統如圖1所示：回流焊接爐剛剛啟動時，流量比例閥將自動調整至最大流量，氮氣以最大流量進入回流焊接爐中需要氮氣保護的各單元，快速達到設定的氧氣濃度值；回流焊接爐中需要氮氣保護的各單元達到理想的氧氣濃度值后，流量比例閥將自動減少氮氣流量，維持設定的氧氣濃度值；

本實用新型的回流焊接爐正常運行時，氧分析儀對爐內回流區的氧氣濃度進行實時采樣，與設定的氧氣濃度值進行比較，通過比例、積分、微分調節器即PID調節器，周期性調節流量比例閥的開度，控制氮氣的輸出維持設定的氧氣濃度值。

本實用新型的氮氣閉環控制系統，回流焊接爐的氮氣閉環控制系統設定了備用模式standby，當回流焊接爐的入口傳感器檢測到無印刷電路板進入爐內時，氮氣閉環控制系統進入備用模式standby，回流焊接爐中需要氮氣保護的各單元的氮氣供入量降低。