RU218211U1

RU218211U1 - ELECTRICAL TRAINING DEVICE

Info

Publication number: RU218211U1
Application number: RU2023107153U
Authority: RU
Inventors: Роман Анатольевич Малышев; Сергей Дмитриевич Шаров; Вячеслав Владимирович Аверьянов; Андрей Викторович Пузанов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Совтест АТЕ"
Filing date: 2023-03-24
Publication date: 2023-05-16

Abstract

Полезная модель относиться к стендам для электротермотренировки элементов электронной компонентной базы. Техническим результатом является повышение точности соответствия температуры внутри камеры устройства электротермотренировки, заданному температурному режиму при тестировании компонент с различным значением тепловыделения, которое 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. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

The utility model relates to stands for electrical thermal training of elements of the electronic component base. The technical result is to increase the accuracy of matching the temperature inside the chamber of the electrothermal training device to the specified temperature regime when testing components with different heat release values, which is achieved due to the fact that the electrothermal training device containing heating elements on one of the side walls of the chamber, and a cooling element on the opposite side wall of the chamber. the unit differs in that the heating elements are located in the lower and upper parts of the side wall of the chamber, a fan is located between the heating elements, and an air vent with a proportionally controlled damper is also made in the side wall of the chamber. 1 w.p. f-ly, 8 ill.

Description

Полезная модель относится к стендам для электротермотренировки элементов электронной компонентной базы [E04H 12/08].The utility model relates to stands for electric thermal training of elements of the electronic component base [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.Known from the prior art SYSTEM FOR ELECTRICAL TRAINING [US 5093982, publ. 03/10/1992], containing a chamber that includes a plurality of zones; means for changing the air temperature inside said chamber; means for circulating air within said chamber; and means for venting air driven by said circulation means around any one of said plurality of electrothermal exercise zones. In an embodiment, each of said plurality of cauterization zones includes a plurality of slots, each slot being able to accommodate a cauterization board means. In an embodiment, said air vent means is a plurality of rotating baffles. In an embodiment, the chamber further comprises: air passages on each side of the cauterization zones; said rotating baffles are capable of venting heated air into said air passages and around said electrical zones.

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.The disadvantage of the analog is the low accuracy of temperature control inside the chamber of the electrothermal training device, due to the limited number of functional elements through which it is possible to adjust the temperature regime.

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.Also known from the prior art SYSTEM AND METHOD OF AUTOMATED ELECTRICAL TRAINING [US 2020379033, publ. 12/03/2020], while the system contains: at least one test chamber for testing electronic devices in the test temperature range to obtain test results, while at least one test chamber has no doors and has a frame with a chamber opening for receiving at least at least one board containing electronic devices; and a tester including: a main frame; a plurality of magazines-carriers fixed on the main frame and containing at least one board for burning containing electronic devices; a door panel at the front of the tester to provide access to the inside of the tester; and a wall panel located on a surface opposite the door panel, wherein the wall panel and the main frame are releasably and securely placed adjacent to the chamber opening in at least one test chamber. In an embodiment, at least one test chamber comprises a cold chamber and the test temperature range is a cold temperature range.

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.The closest in technical essence is a SYSTEM FOR ELECTRICAL TRAINING [US 2016334462, publ. 17.1.2016], containing a test chamber for electrothermal training, configured for testing at a test temperature; a heating chamber located on the first side wall of the cauterization test chamber, the heating chamber being configured to preheat the object; and a cooling chamber located on the second side wall of the cauterization test chamber, wherein the cooling chamber is configured to cool the object to room temperature.

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.The main technical problem of the prototype is the insufficiently accurate correspondence of the temperature inside the chamber of the electrothermal training device to the specified temperature regime when testing components with different heat dissipation values, due to the limited number of functional elements through which the temperature regime can be adjusted.

Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.The purpose of the utility model is to eliminate the shortcomings of the prototype.

Техническим результатом является повышение соответствия температуры внутри камеры устройства электротермотренировки, заданному температурному режиму при тестировании компонент с различным значением тепловыделения.The technical result is to increase the compliance of the temperature inside the chamber of the electrothermal training device with the specified temperature regime when testing components with different heat release values.

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.This technical result is achieved due to the fact that the electrothermal training device containing heating elements on one of the side walls of the chamber, and a refrigeration unit on the opposite side wall of the chamber, is characterized in that the heating elements are located in the lower and upper parts of the side wall of the chamber, between the heating elements a fan is located, and an air vent with a proportionally controlled damper is also made in the side wall of the chamber.

В частности, нагревательные элементы выполнены в виде трубчатых электронагревателей.In particular, the heating elements are made in the form of tubular electric heaters.

Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.

На фиг. 1 показан общий вид устройства электротермотренировки с открытыми дверцами камер.In FIG. 1 shows a general view of the electrothermal training device with open chamber doors.

На фиг. 2 показаны схемы размещения функциональных элементов внутри камеры устройства электротермотренировки.In FIG. 2 shows the layout of functional elements inside the chamber of the electrothermal training device.

На фиг. 3, 4 показано расположение крыльчаток вентилятора внутри камеры устройства электротермотренировки.In FIG. 3, 4 shows the location of the fan impellers inside the chamber of the electrothermal training device.

На фиг. 5, 6 показано расположение нагревательных элементов внутри камеры устройства электротермотренировки.In FIG. 5, 6 shows the location of the heating elements inside the chamber of the electrothermal training device.

На фиг. 7 показана боковая стенка корпуса устройства электротермотренировки.In FIG. 7 shows the side wall of the housing of the electrothermal training device.

На фиг. 8 показана установка кассет и их сопряжение с задающей частью устройства электротермотренировки.In FIG. 8 shows the installation of the cassettes and their interface with the driving part of the electrothermal training device.

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.The figures indicate: 1 - body; 2 - wheels; 3 - camera; 4 - fan; 5 - heating element; 6 - electric motor; 7 - refrigeration unit; 8 - cassettes with trainable components; 9 - slot; 10 - transition block; 11 - module for setting the electrical mode; 12 - ventilation hole.

Осуществление полезной модели.Implementation of the utility model.

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).The device for electric thermal training of the base consists of a body 1 made in the form of a parallelepiped, with front, rear, top, bottom and side walls. The housing 1 can be located on movable wheels 2. From the side of the front wall of the housing 1 in the central part, chambers 3 are made (in the embodiment, there are two chambers located one above the other). Each chamber 3 is configured to set and maintain its own temperature regime, thereby providing flexibility and independence for testing different batches of products. Each chamber 3 has a closing door on the front side. Also on the front wall can be placed controls and indications of the operation of the device (not shown in Fig.). The operation modes of the cameras 3 are controlled by an industrial controller (not shown in the figure). Fans 4 are mounted on the side wall of the chamber 3 (in the embodiment, fans 4 are mounted on the side wall of the chamber 3 in the amount of four pieces, two fans 4 in each row, with the rows located one above the other), in front of which a protective grille is mounted. In the upper and lower parts of the chamber 3, from the side of the wall on which the fans 4 are located, heating elements are mounted (in the embodiment, the heating elements are made in the form of tubular electric heating elements (heaters) 5), connected to a power source (in the embodiment, three heating elements 5 are mounted from below, three more heating elements 5 are mounted from above - power of 1 kW each). The temperature control system is made with the ability to connect heating elements in 5 sections of 2/3 and 1/3 power, or with simultaneous connection of all sections at the same time. The impellers of the fans 4 are connected to the electric motors 6 through the axis of rotation. On the opposite side, relative to the fans 4, a refrigeration unit 7 is mounted, made with the possibility of setting the temperature for its stable maintenance in the presence of elements with increased heat dissipation (> 1 kW) in the working volume of the chamber 3 .

Внутри рабочего пространства камер 3 расположены корзины с направляющими для установки кассет с тренируемыми компонентами 8.Inside the working space of the chambers 3 there are baskets with guides for installing cassettes with trainable components 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.Also on the rear wall of the chamber 3 rear slots 9 are mounted for connecting adapter blocks 10. Cassettes with training components 8 and rear slots 9 are designed in such a way as to ensure the location of the elements of the electronic component base with each of them connected to the corresponding adapter block 10. Transition blocks 10 behind the rear wall of the chamber 3 are connected to the module for setting the electric mode 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.Also, in addition to fans 4 and heating elements 5 on the side wall of the temperature chamber 3, an air vent 12 with a proportionally controlled damper is mounted, with the possibility of implementing an additional cooling circuit, which is used if there are components in the chamber 3 with low heat release (<1 kW). Opening/closing of the damper is implemented by means of a proportionally controlled damper included in the control loop of the PID controller.

В задней стенке корпуса 1 напротив модулей задания электрического режима 11 также дополнительно смонтированы вентиляторы для охлаждения сервисной зоны (показаны на фиг. 12).In the rear wall of the housing 1, opposite the modules for setting the electric mode 11, fans are also additionally mounted to cool the service area (shown in Fig. 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.Fans 4, heating elements (heaters 5), a refrigeration unit and an air vent 12 with a proportionally controlled damper are connected to an industrial controller capable of adjusting the temperature inside the chamber by setting the operating modes of each of these functional elements depending on the information coming from the temperature sensors located inside chamber 3.

Устройство функционирует следующим образом.The device functions as follows.

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.Components for electrothermal training are placed on cassettes with trainable components installed inside each chamber 3. Next, the required electrical modes are set - through the module for setting the electrical mode 11, which transmits relevant information to the components through transition blocks 10. At the same time, using an industrial controller, the required temperature conditions are set for chambers 3. Thanks to the above arrangement of functional elements, inside the chambers 3 there is a uniform air flow in one direction (in the embodiment from left to right). Taking into account the fact that the cassettes with the trainable components in chamber 3 are arranged horizontally, the lateral air flow provides better uniformity of temperature distribution, in comparison with the layout options, when the prepared air is supplied either from the rear wall of the chamber (conventional climatic chambers), or from below when centrifugal fans located at the bottom of the chamber.

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).Temperature control in chamber 3 during electric thermal training is carried out by controlling the operation of fans 4, heating elements 5, refrigeration unit 7 and vent 12 with a proportionally controlled damper, depending on which elements are tested (with increased or small heat release).

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.The claimed technical result - increasing the compliance of the temperature inside the chamber of the electrothermal training device with the specified temperature regime when testing components with different heat release values - is achieved due to the fact that the following functional elements are used to control the temperature: fans 4, heating elements, refrigeration unit 7 and ventilation holes 12 proportional damper. At the same time, when testing elements with increased heat release (>1 kW), the accuracy of temperature control is ensured by turning on the refrigeration unit 7. When testing elements with low heat release (<1 kW), instead of the refrigeration unit 7, an air vent 12 with a proportionally controlled damper is used. Thus, due to the expansion of the arsenal of functional means for temperature control, the accuracy of temperature control inside the chambers 3 of the electrothermal training device increases and the compliance of the temperature inside the chamber 3 of the electrothermal training device with the specified temperature regime increases. Also, the claimed technical result is achieved due to the fact that the heating elements are mounted below and above the fans 4, which ensures greater uniformity of the heat flow inside the chamber 3. Also, the claimed technical result is achieved due to the fact that in the embodiment, the thermal elements are made in the form of tubular electric heaters, which also makes it possible to create a greater uniformity of the heat flow inside the chamber 3, which, in turn, provides a more accurate fixation of the temperature by the sensors and, as a result, leads to an increase in the accuracy of the thermal control system.

Пример достижения технического результата.An example of achieving a technical result.

Пример 1.Example 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.When testing the elements of the electronic component base with a heat release of 1.2 kW, an industrial controller, based on the data obtained from the temperature sensors via the feedback circuit, controlled the temperature regime through the operation of four fans 4, six heating elements 5 and a refrigeration unit 7. Based on the results of the research, it was found that the temperature inside the chamber of the electrothermal training device corresponded to the specified temperature regime with an accuracy of +/- 1°C, which is on average 40%-60% higher compared to the solutions known from the prior art.

Пример 2.Example 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.When testing the elements of an electronic component base with a heat release of 0.65 kW, an industrial controller, based on data received from temperature sensors via a feedback circuit, controlled the temperature regime by operating four fans 4, six heating elements 5 and an air vent 12 with a proportionally controlled damper. According to the results of the research, it was found that the temperature inside the chamber of the electrothermal training device corresponded to the specified temperature regime with an accuracy of +/-0.5 ° C, which is on average 30% -50% higher compared to the solutions known from the prior art.

Заявителем в 2023 году был изготовлен опытный и промышленный образец заявленного устройства (фиг. 1, 3-8), эксплуатация которого подтвердила заявленный технический результат.In 2023, the applicant manufactured a prototype and industrial prototype of the claimed device (Fig. 1, 3-8), the operation of which confirmed the claimed technical result.

Заявленное техническое решение является единым изделием, которое изготавливается на заводе-изготовителе посредством сборочных операций и состоит из механически и электрически соединенных элементов.The claimed technical solution is a single product, which is manufactured at the manufacturing plant through assembly operations and consists of mechanically and electrically connected elements.

Claims

1. An electrothermal training device containing heating elements on one of the side walls of the chamber, and a refrigeration unit on the opposite side wall of the chamber, characterized in that the heating elements are located in the lower and upper parts of the side wall of the chamber, a fan is located between the heating elements, also in the side wall The chamber has an air vent with a proportionally controlled damper.

2. The device according to claim 1, characterized in that the heating elements are made in the form of tubular electric heaters.