УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОТЕРМОТРЕНИРОВКИ

Полезная модель относится к стендам для электротермотренировки элементов электронной компонентной базы [E04H 12/08].
Из уровня техники известна СИСТЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕРМОТРЕНИРОВКИ [US 5093982, опубл. 10.03.1992], содержащая камеру, включающую в себя множество зон; средство для изменения температуры воздуха внутри упомянутой камеры; средство для циркуляции воздуха внутри указанной камеры; и средство для отвода воздуха, приводимого в движение указанным средством циркуляции, вокруг любой из указанного множества зон для электротермотренировки. В варианте реализации каждая из упомянутого множества зон прижигания включает в себя множество слотов, причем каждый слот может вмещать средство платы для прижигания. В варианте реализации упомянутое средство отвода воздуха представляет собой множество вращающихся перегородок. В варианте реализации камера дополнительно содержит: каналы для воздуха с каждой стороны зон прижигания; указанные вращающиеся перегородки способны отводить нагретый воздух в указанные воздушные каналы и вокруг указанных электрических зон.
Недостатком аналога является низкая точность контроля температурного режима внутри камеры устройства электротермотренировки, из-за ограниченного количества функциональных элементов, посредством которых можно осуществлять регулировку температурного режима.
Также из уровня техники известна СИСТЕМА И МЕТОД АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ЭЛЕКТРОТЕРМОТРЕНИРОВКИ [US 2020379033, опубл. 03.12.2020], при этом система содержит: по меньшей мере одну испытательную камеру для испытания электронных устройств в диапазоне температур испытаний для получения результатов испытаний, при этом по меньшей мере одна испытательная камера не имеет дверей и имеет раму с отверстием камеры для приема по меньшей мере одной платы, содержащей электронные устройства; и тестер, включающий: основную раму; множество магазинов-носителей, закрепленных на основной раме и содержащих по меньшей мере одну плату для прожига, содержащую электронные устройства; дверная панель в передней части тестера для обеспечения доступа внутрь тестера; и стеновую панель, расположенную на поверхности, противоположной дверной панели, при этом стеновая панель и основная рама разъемно и надежно размещаются рядом с отверстием камеры, по меньшей мере, в одной испытательной камере. В варианте реализации, по меньшей мере, одна испытательная камера содержит холодную камеру, а испытательный температурный диапазон является холодным температурным диапазоном.
Недостатком аналога является низкая точность контроля температурного режима внутри камеры устройства электротермотренировки, из-за ограниченного количества функциональных элементов, посредством которых можно осуществлять регулировку температурного режима.
Наиболее близкой по технической сущности является СИСТЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕРМОТРЕНИРОВКИ [US 2016334462, опубл. 17.1.2016], содержащая камеру для испытаний для электротермотренировки, сконфигурированную для проведения испытаний на при испытательной температуре; нагревательную камеру, расположенную на первой боковой стенке испытательной камеры прижигания, при этом нагревательная камера выполнена с возможностью предварительного нагрева объекта; и охлаждающую камеру, расположенную на второй боковой стенке испытательной камеры прижигания, при этом охлаждающая камера выполнена с возможностью охлаждения объекта до комнатной температуры.
Основной технической проблемой прототипа является недостаточно точное соответствие температуры внутри камеры устройства электротермотренировки, заданному температурному режиму при тестировании компонент с различными значениями тепловыделения, из-за ограниченного количества функциональных элементов, посредством которых можно осуществлять регулировку температурного режима.
Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом является повышение соответствия температуры внутри камеры устройства электротермотренировки, заданному температурному режиму при тестировании компонент с различным значением тепловыделения.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство электротермотренировки, содержащее на одной из боковых стенок камеры нагревательные элементы, на противоположной боковой стенке камеры - холодильный агрегат, отличается тем, что нагревательные элементы расположены в нижней и верхней частях боковой стенки камеры, между нагревательными элементами располагается вентилятор, также в боковой стенке камеры выполнено вентиляционное отверстие с пропорционально управляемой заслонкой.
В частности, нагревательные элементы выполнены в виде трубчатых электронагревателей.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 показан общий вид устройства электротермотренировки с открытыми дверцами камер.
На фиг. 2 показаны схемы размещения функциональных элементов внутри камеры устройства электротермотренировки.
На фиг. 3, 4 показано расположение крыльчаток вентилятора внутри камеры устройства электротермотренировки.
На фиг. 5, 6 показано расположение нагревательных элементов внутри камеры устройства электротермотренировки.
На фиг. 7 показана боковая стенка корпуса устройства электротермотренировки.
На фиг. 8 показана установка кассет и их сопряжение с задающей частью устройства электротермотренировки.
На фигурах обозначено: 1 - корпус; 2 - колесики; 3 - камера; 4 - вентилятор; 5 - ТЭН; 6 - электродвигатель; 7 - холодильный агрегат; 8 - кассеты с тренируемыми компонентами; 9 - слот; 10 - переходной блок; 11 - модуль задания электрического режима; 12 - вентиляционное отверстие.
Осуществление полезной модели.
Устройство электротермотренировки базы состоит из корпуса 1 выполненного по форме в виде параллелепипеда, с передней, задней, верхней, нижней и боковыми стенками. Корпус 1 может располагаться на передвижных колесиках 2. Со стороны передней стенки корпуса 1 в центральной части, выполнены камеры 3 (в варианте реализации выполнено две камеры, располагаемые одна над другой). Каждая камера 3 выполнена с возможностью задания и поддержания собственного температурного режима, обеспечивая тем самым, гибкость и независимость испытаний различных партий изделий. Каждая камера 3 с передней стороны имеет закрывающуюся дверь. Также на передней стенке могут быть размещены элементы управления и индикации работы устройства (на фиг. не обозначены). Управление режимами работы камер 3 реализовано посредством промышленного контролера (на фиг. не обозначен). На боковой стенке камеры 3 смонтированы вентиляторы 4 (в варианте реализации, вентиляторы 4 смонтированы на боковой стенке камеры 3 в количестве четырех штук, по два вентилятора 4 в каждом ряду, при этом ряды расположены один над другим), перед которыми смонтирована защитная решетка. В верхней и нижней частях камеры 3, со стороны стенки, на которой размещены вентиляторы 4, смонтированы нагревательные элементы (в варианте реализации нагревательные элементы выполнены в виде трубчатых электронагревательных элементов (ТЭНы) 5), соединенные с истопником питания (в варианте реализации, три ТЭНа 5 смонтированы снизу, еще три ТЭНа 5 смонтированы сверху - мощность по 1 кВт каждый). Система управления температурными режимами выполнена с возможностью подключения ТЭНов 5 секциями по 2/3 и 1/3 мощности, либо с одновременным подключением всех секций одновременно. Крыльчатки вентиляторов 4 через оси вращения соединены с электродвигателями 6. На противоположной боковой стороне, относительно вентиляторов 4, смонтирован холодильный агрегат 7, выполненный с возможностью задания температуры для ее стабильного поддержания при наличии в рабочем объёме камеры 3 элементов с увеличенным тепловыделением (>1 кВт).
Внутри рабочего пространства камер 3 расположены корзины с направляющими для установки кассет с тренируемыми компонентами 8.
Также на задней стенке камеры 3 смонтированы задние слоты 9 для подключения переходных блоков 10. Кассеты с тренируемыми компонентами 8 и задние слоты 9 выполнены таким образом, чтобы обеспечить расположение элементов электронной компонентной базы с подключением каждого из них к соответствующему переходному блоку 10. Переходные блоки 10 за задней стенкой камеры 3 соединены с модулем задания электрического режима 11.
Также, дополнительно к вентиляторам 4 и ТЭНам 5 на боковой стенке, температурной камеры 3 смонтировано вентиляционное отверстие 12 с пропорционально управляемой заслонкой, с возможностью реализации дополнительного контура охлаждения, который используется в случае наличия в камере 3 компонентов с небольшим тепловыделением (<1 кВт). Открытие/закрытие заслонки реализовано посредством пропорционально управляемой заслонки, включенной в контур управления ПИД-регулятора.
В задней стенке корпуса 1 напротив модулей задания электрического режима 11 также дополнительно смонтированы вентиляторы для охлаждения сервисной зоны (показаны на фиг. 12).
Вентиляторы 4, нагревательные элементы (ТЭНы 5), холодильный агрегат и вентиляционное отверстие 12 с пропорционально управляемой заслонкой, соединены с промышленным контролером, выполненным с возможностью регулировки температуры внутри камеры посредством задания режимов работы каждого из указанных функциональных элементов в зависимости от информации поступающих от датчиков температуры, располагаемых внутри камеры 3.
Устройство функционирует следующим образом.
Компоненты для электротермотренировки помещают на кассеты с тренируемыми компонентами устанавливаемые внутрь каждой камеры 3. Далее задают требуемые электрические режимы - через модуль задания электрического режима 11, передающий соответствующую информацию на компоненты через переходные блоки 10. Одновременно с этим, при помощи промышленного контролера задают требуемые температурные режимы для камер 3. Благодаря указанной компоновке функциональных элементов, внутри камер 3 обеспечивается наличие равномерного потока воздуха в одном направлении (в варианте реализации слева - направо). С учетом того, что кассеты с тренируемыми компонентами в камере 3 располагаются горизонтально, то боковой воздушный поток обеспечивает лучшую равномерность распределения температурного режима, в сравнении с вариантами компоновки, когда подготовленный воздух подается либо с задней стенки камеры (обычные климатические камеры),  либо снизу при помощи центробежных вентиляторов, расположенных в нижней части камеры.
Управление температурным режимом в камере 3 при электротермотренировки осуществляют посредством управления работы вентиляторов 4, ТЭНов 5, холодильного агрегата 7 и вентиляционным отверстием 12 с пропорционально управляемой заслонкой в зависимости от того, какие элементы тестируются (с увеличенным или небольшим тепловыделением).
Заявленный технический результат - повышение соответствия температуры внутри камеры устройства электротермотренировки, заданному температурному режиму при тестировании компонент с различным значением тепловыделения - достигается за счет того, что для регулировки температуры используются следующие функциональные элементы: вентиляторы 4, нагревательные элементы, холодильный агрегат 7 и вентиляционные отверстия 12 пропорционально управляемой заслонкой. При этом, при тестировании элементов с увеличенным тепловыделением (>1 кВт) точность контроля температуры обеспечивается включением холодильного агрегата 7. При тестировании элементов с небольшим тепловыделением (<1 кВт) вместо холодильного агрегата 7 используют вентиляционное отверстие 12 с пропорционально управляемой заслонкой. Таким образом, за счет расширения арсенала функциональных средств для контроля температуры повышается точность контроля температурного режима внутри камер 3 устройства электротермотренировки и повышается соответствие температуры внутри камеры 3 устройства электротермотренировки, заданному температурному режиму. Также заявленный технический результат достигается за счет того, что нагревательные элементы смонтированы снизу и сверху вентиляторов 4, что обеспечивает большую равномерность теплового потока внутри камеры 3. Также заявленный технический результат достигается за счет того, что в варианте реализации тепловые элементы выполнены в виде трубчатых электронагревателей, что также позволяет создать большую равномерность теплового потока внутри камеры 3, что, в свою очередь, обеспечивает более точную фиксацию температуры датчиками и как следствие ведет к повышению точности работы системы термоконтроля.
Пример достижения технического результата.
Пример 1.
При тестировании элементов электронной компонентной базы с тепловыделением 1,2 кВт, промышленным контролером на основании данных, получаемых с датчиков температуры по цепи обратной связи осуществлялся контроль температурного режима посредством работы четырёх вентиляторов 4, шести ТЭНов 5 и холодильного агрегата 7. По результатам исследований было выяснено, что температура внутри камеры устройства электротермотренировки соответствовала заданному температурному режиму с точностью +/- 1°C, что в среднем выше на 40%-60% по сравнению с известными из уровня техники решениями.
Пример 2.
При тестировании элементов электронной компонентной базы с тепловыделением 0,65 кВт, промышленным контролером на основании данных, получаемых с датчиков температуры по цепи обратной связи осуществлялся контроль температурного режима посредством работы четырёх вентиляторов 4, шести ТЭНов 5 и вентиляционного отверстия 12 с пропорционально управляемой заслонкой . По результатам исследований было выяснено, что температура внутри камеры устройства электротермотренировки соответствовала заданному температурному режиму с точность +/-0,5°C, что в среднем выше на 30%-50% по сравнению с известными из уровня техники решениями.
Заявителем в 2023 году был изготовлен опытный и промышленный образец заявленного устройства (фиг. 1, 3-8), эксплуатация которого подтвердила заявленный технический результат.
Заявленное техническое решение является единым изделием, которое изготавливается на заводе-изготовителе посредством сборочных операций и состоит из механически и электрически соединенных элементов.