[实用新型]一种温度控制设备

说明书

技术领域

本实用新型一般涉及温度控制技术领域，特别涉及一种可实现以与预设速率降温温度控制设备。

背景技术

近年来，设备在低温环境下的可靠性研究越来越受到人们的重视。例如随着航空航天等技术发展，由于航天设备及其组件长期暴露在极端恶劣的宇宙空间环境中，为了保证航天设备在空间环境中能够安全且可靠的运行，模拟和检测航天设备在极端温度环境中是否安全可靠是十分必要的。

现有的低温环境实验设备大致为一个环境试验容器，将需要测试的设备放入环境试验容器中，通过将低温制冷器导入环境试验容器中的换热设备使得实验容器内温度降至需要的实验温度，在此过程中，一般采用比例‐微分‐积分(PID) 算法实现温度控制。如图1所示，为输出值u随着时间t的变化曲线，当需要将输出值u控制在期望值R时，常见的PID控制方法根据预设使得输出值u控制在期望值R的范围内，在期望值R的附近可以有一定的波动，并最终大致稳定在期望值R。

然而，如图2所示，在一般的降温过程中，需要在0～t1的时间内将温度以某个预定的降温速率将实验容器内的温度从T1降至目标温度T2，然后再 t1～t2的时间内使温度大致保持在目标温度T2，由于PID控制方法实现的温度曲线和图1的输出值变化曲线相似，因此可以实现的是t1～t2的保持温度的温控过程，而0～t1时间段的以固定速率降温的温控过程并不能实现。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种温度控制设备，其中的变量控制装置将如上述所述的降温过程分割为多个子时间段，在每个子时间段内分别进行温度控制，从而在整个降温过程上可呈现出以固定降温速率实现温度控制。

为了实现上述目的，本实用新型提出一种温度控制设备，其包括液氮提供装置、变量调节装置、环境试验容器、测温装置以及变量控制装置。液氮提供装置通过变量调节装置与环境试验容器连接，变量控制装置与变量调节装置连接，设置在环境试验容器内的测温装置将测得的温度信号发送至变量控制装置。其中，变量控制装置包含：

输入单元，其包括当前温度输入接口、目标温度输入接口、降温速率输入接口和时间间隔输入接口；当前温度输入接口与测温装置连接，以获取温度信号，目标温度输入接口获取预定的目标温度信号，降温速率获取单元获取预定的降温速率信号，时间间隔输入接口获取预定的时间间隔信号；

与输入单元连接的主控单元，其从输入单元接收温度信号、目标温度信号、降温速率信号以及时间间隔信号，产生变量控制信号，同时主控单元还包括错误输出接口，用于输出错误信号；

输出单元，其一端与主控单元连接，另一端与变量调节装置连接，用于将从主控单元接收到的变量控制信号输出至变量调节装置。

与主控单元连接的显示单元。以及

电源单元，与所述输入单元、所述主控单元和所述输出单元连接。

上述温度控制设备，其中显示单元具有输入显示屏和输出显示屏；输入显示屏用于显示温度信号、目标温度信号、降温速率信号以及时间间隔信号的任意一种或其组合；输出显示屏用于显示变量控制信号和错误信号。

上述温度控制设备，其中变量调节装置包括截止阀和调节阀，所述变量控制信号为阀门开度信号。

上述温度控制设备，其中主控单元为PID控制器。

上述温度控制设备，其中输入单元还包含参数输入接口，用于向主控单元输入比例增益信号、积分时间信号和微分时间信号。

上述温度控制设备，所述输入显示屏还显示增益信号、积分时间信号和微分时间信号的任意一种或其组合。

上述温度控制设备，其中主控单元采用西门子公司制造的CPU1515‐2PN 处理芯片。

上述温度控制设备，其中输入单元还包括用于获取模式信号的模式切换接口和用于获取手动变量控制信号的手动输入接口。

上述温度控制设备，其中输入显示屏还显示模式信号和/或手动变量控制信号。

上述温度控制设备，其中主控单元还包括复位接口，用于接收复位信号。

综上所述，本实用新型的有益效果为：变量控制装置根据时间间隔信号将从当前温度到目标温度的整个降温过程分割为多个子控制过程，在每个子控制过程单独进行温度控制，从而实现了在整个降温过程上的温度变化曲线呈现以预设的降温速率下降。

附图说明

图1为现有PID控制方法的输出值曲线示意图；

图2为温度控制过程期望的温度变化曲线图；

图3为本实用新型的温度控制设备的结构示意图；