[實用新型]一種溫度控制設備

有效

• 申請號: 201720035582.6
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN206557555U
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 劉學;高彥峰;趙瑞兵;沈益平;謝高峰;趙焱明;宋遠佳;陳萬華;徐善田
• 申請（專利權）人: 北京長征天民高科技有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42;G05D23/19
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司11006
• 代理人: 梁揮,祁建國

技術領域

本實用新型一般涉及溫度控制技術領域，特別涉及一種可實現以與預設速率降溫溫度控制設備。

背景技術

近年來，設備在低溫環境下的可靠性研究越來越受到人們的重視。例如隨著航空航天等技術發展，由于航天設備及其組件長期暴露在極端惡劣的宇宙空間環境中，為了保證航天設備在空間環境中能夠安全且可靠的運行，模擬和檢測航天設備在極端溫度環境中是否安全可靠是十分必要的。

現有的低溫環境實驗設備大致為一個環境試驗容器，將需要測試的設備放入環境試驗容器中，通過將低溫制冷器導入環境試驗容器中的換熱設備使得實驗容器內溫度降至需要的實驗溫度，在此過程中，一般采用比例‐微分‐積分(PID) 算法實現溫度控制。如圖1所示，為輸出值u隨著時間t的變化曲線，當需要將輸出值u控制在期望值R時，常見的PID控制方法根據預設使得輸出值u控制在期望值R的范圍內，在期望值R的附近可以有一定的波動，并最終大致穩定在期望值R。

然而，如圖2所示，在一般的降溫過程中，需要在0～t1的時間內將溫度以某個預定的降溫速率將實驗容器內的溫度從T1降至目標溫度T2，然后再 t1～t2的時間內使溫度大致保持在目標溫度T2，由于PID控制方法實現的溫度曲線和圖1的輸出值變化曲線相似，因此可以實現的是t1～t2的保持溫度的溫控過程，而0～t1時間段的以固定速率降溫的溫控過程并不能實現。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種溫度控制設備，其中的變量控制裝置將如上述所述的降溫過程分割為多個子時間段，在每個子時間段內分別進行溫度控制，從而在整個降溫過程上可呈現出以固定降溫速率實現溫度控制。

為了實現上述目的，本實用新型提出一種溫度控制設備，其包括液氮提供裝置、變量調節裝置、環境試驗容器、測溫裝置以及變量控制裝置。液氮提供裝置通過變量調節裝置與環境試驗容器連接，變量控制裝置與變量調節裝置連接，設置在環境試驗容器內的測溫裝置將測得的溫度信號發送至變量控制裝置。其中，變量控制裝置包含：

輸入單元，其包括當前溫度輸入接口、目標溫度輸入接口、降溫速率輸入接口和時間間隔輸入接口；當前溫度輸入接口與測溫裝置連接，以獲取溫度信號，目標溫度輸入接口獲取預定的目標溫度信號，降溫速率獲取單元獲取預定的降溫速率信號，時間間隔輸入接口獲取預定的時間間隔信號；

與輸入單元連接的主控單元，其從輸入單元接收溫度信號、目標溫度信號、降溫速率信號以及時間間隔信號，產生變量控制信號，同時主控單元還包括錯誤輸出接口，用于輸出錯誤信號；

輸出單元，其一端與主控單元連接，另一端與變量調節裝置連接，用于將從主控單元接收到的變量控制信號輸出至變量調節裝置。

與主控單元連接的顯示單元。以及

電源單元，與所述輸入單元、所述主控單元和所述輸出單元連接。

上述溫度控制設備，其中顯示單元具有輸入顯示屏和輸出顯示屏；輸入顯示屏用于顯示溫度信號、目標溫度信號、降溫速率信號以及時間間隔信號的任意一種或其組合；輸出顯示屏用于顯示變量控制信號和錯誤信號。

上述溫度控制設備，其中變量調節裝置包括截止閥和調節閥，所述變量控制信號為閥門開度信號。

上述溫度控制設備，其中主控單元為PID控制器。

上述溫度控制設備，其中輸入單元還包含參數輸入接口，用于向主控單元輸入比例增益信號、積分時間信號和微分時間信號。

上述溫度控制設備，所述輸入顯示屏還顯示增益信號、積分時間信號和微分時間信號的任意一種或其組合。

上述溫度控制設備，其中主控單元采用西門子公司制造的CPU1515‐2PN 處理芯片。

上述溫度控制設備，其中輸入單元還包括用于獲取模式信號的模式切換接口和用于獲取手動變量控制信號的手動輸入接口。

上述溫度控制設備，其中輸入顯示屏還顯示模式信號和/或手動變量控制信號。

上述溫度控制設備，其中主控單元還包括復位接口，用于接收復位信號。

綜上所述，本實用新型的有益效果為：變量控制裝置根據時間間隔信號將從當前溫度到目標溫度的整個降溫過程分割為多個子控制過程，在每個子控制過程單獨進行溫度控制，從而實現了在整個降溫過程上的溫度變化曲線呈現以預設的降溫速率下降。

附圖說明

圖1為現有PID控制方法的輸出值曲線示意圖；

圖2為溫度控制過程期望的溫度變化曲線圖；

圖3為本實用新型的溫度控制設備的結構示意圖；