Buồng thử sốc nhiệt là một loại sản phẩm thử nghiệm cung cấp môi trường nhiệt độ cực cao và nhiệt độ cực thấp và trong thời gian ngắn cho thiết bị thử nghiệm môi trường sốc lạnh và nóng. Chủ yếu được sử dụng trong điện tử, truyền thông, vật liệu, thiết bị đo lường, nghiên cứu khoa học và các lĩnh vực khác về thử nghiệm an toàn và độ tin cậy của sản phẩm và thử nghiệm sàng lọc sản phẩm. Để thử nghiệm sản phẩm do giãn nở và co lại do nhiệt và dẫn đến thay đổi cấu trúc và hình thái hoặc hư hỏng vật lý, là thiết bị thử nghiệm môi trường lý tưởng cho phát triển công nghệ, sản xuất và kiểm soát chất lượng và các nghiên cứu khoa học và sản xuất khác.

Tùy thuộc vào trạng thái của mẫu trong quá trình thử nghiệm. Buồng thử sốc nhiệt được chia thành buồng sốc nhiệt tĩnh (mẫu đứng yên) và buồng sốc nhiệt động (mẫu di chuyển với giỏ mẫu), theo các cách khác nhau để di chuyển giỏ mẫu, buồng sốc nhiệt động có thể được chia thành hai loại nâng thẳng đứng và dịch chuyển ngang, buồng sốc nhiệt nâng thẳng đứng động chủ yếu được sử dụng để thử tải nhỏ (như mô-đun IC), buồng sốc nhiệt dịch chuyển ngang chủ yếu được sử dụng để thử sốc nhiệt độ của các mẫu tải lớn.

Buồng sốc nhiệt hai vùng được thảo luận trong bài viết này như sau:

1) Thể tích trong giỏ mẫu: 300 L
2) Phạm vi nhiệt độ giới hạn: -75 ~ +220 ℃
3) Phạm vi tác động nhiệt độ: -65 ~ +150 ℃
4) Thời gian chuyển đổi nhiệt độ: < 10 giây
5) Thời gian phục hồi nhiệt độ: ≤ 5 phút
6) Độ lệch nhiệt độ: ≤ ± 2,0 ℃
7) Biến động nhiệt độ: ≤ 0,5 ℃

1. Giới thiệu thiết bị

Buồng thử sốc nhiệt chủ yếu bao gồm vùng nhiệt độ cao, vùng nhiệt độ thấp, hệ thống sưởi, hệ thống làm lạnh tầng, hệ thống làm mát tuần hoàn nước, hệ thống truyền giỏ mẫu và hệ thống điều khiển. Hai vùng buồng sốc nhiệt là vùng nhiệt độ cao và vùng nhiệt độ thấp, trong thử nghiệm sốc nhiệt độ cao đến nhiệt độ thấp, giỏ mẫu trước tiên ở vùng nhiệt độ cao theo nhiệt độ cài đặt để thử nghiệm nhiệt độ cao, lúc này vùng nhiệt độ thấp đang ở trạng thái làm mát trước. Khi chạy đến thời gian sốc nhiệt đã cài đặt, cơ cấu truyền sẽ di chuyển giỏ mẫu từ vùng nhiệt độ cao đến vùng nhiệt độ thấp. Sau khi di chuyển đến buồng nhiệt độ thấp, mẫu trong buồng nhiệt độ thấp theo nhiệt độ cài đặt để thử nghiệm nhiệt độ thấp. Lúc này vùng nhiệt độ cao đang ở trạng thái làm nóng trước, trong quá trình từ thử nghiệm sốc nhiệt độ thấp đến nhiệt độ cao, quá trình ngược lại với quy trình trên.

Các yêu cầu kiểm soát chính của buồng thử nghiệm này là:

1) Để đáp ứng yêu cầu làm việc của nhiệt độ làm mát trước của buồng thử nghiệm là -75℃ và thời gian phục hồi nhiệt độ <5 phút. Hệ thống làm lạnh áp dụng phương pháp làm lạnh chu trình làm lạnh tầng nhị phân, đưa ra một số yêu cầu nhất định trong trình tự khởi động của hai máy nén và điều khiển nhiều van làm lạnh và van bypass, đặc biệt là trong quá trình sốc nhiệt, việc điều chỉnh và kiểm soát lượng làm mát sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của việc kiểm soát nhiệt độ.

2) Vùng nhiệt độ cao và vùng nhiệt độ thấp được trang bị bộ gia nhiệt công suất cao, trong quá trình sốc nhiệt, cần giải quyết mâu thuẫn giữa gia nhiệt nhanh và kiểm soát nhiệt độ chính xác, điều này đưa ra yêu cầu cao hơn đối với việc kiểm soát bộ gia nhiệt, ngoài ra, bộ gia nhiệt vùng nhiệt độ thấp cũng cần có chức năng rã đông.

3) Hệ thống truyền giỏ mẫu áp dụng chế độ truyền xích có hiệu suất truyền cao, khi nhiệt độ bị tác động, yêu cầu nghiêm ngặt được đưa ra đối với việc điều khiển động cơ truyền động và định vị chính xác chuyển động của giỏ mẫu, độ chính xác của việc định vị giỏ mẫu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến việc niêm phong buồng nhiệt độ thấp và buồng nhiệt độ cao, từ đó ảnh hưởng đến tốc độ giảm nhiệt độ và độ chính xác kiểm soát nhiệt độ.

4) Để đảm bảo an toàn vận hành của buồng thử sốc nhiệt, hệ thống điều khiển thiết lập một số lượng lớn thông tin bảo vệ báo động, chẳng hạn như công tắc cửa buồng, báo động áp suất nước, bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ quá tải máy nén, v.v., đưa ra yêu cầu về độ tin cậy cho quá trình xử lý tín hiệu báo động của hệ thống điều khiển.

2. Thực hiện sốc nhiệt độ nóng và lạnh

Ví dụ về sốc nhiệt độ tuần hoàn ở nhiệt độ cao 85 °C và nhiệt độ thấp -55 °C. Trước khi bắt đầu, quy trình thử nghiệm chỉnh sửa đầu tiên được thiết lập thông qua giao diện màn hình cảm ứng của bộ điều nhiệt. Khi bắt đầu, giỏ mẫu chứa mẫu sẽ tự động xác định hướng di chuyển theo vị trí. Sau khi di chuyển đến vùng nhiệt độ cao, hai bức tường bên của giỏ mẫu sẽ chia bên trong buồng nhiệt thành hai không gian khép kín độc lập và vùng nhiệt độ cao nơi đặt giỏ mẫu sẽ khởi động bộ gia nhiệt để thử nghiệm kiểm soát nhiệt độ cao 85 °C và tại thời điểm này, vùng nhiệt độ thấp sẽ khởi động bộ phận làm lạnh để thử nghiệm kiểm soát nhiệt độ làm mát trước -70 °C. Khi thời gian chạy của vùng nhiệt độ cao đạt đến 60 phút đã đặt, PLC sẽ nhận được tín hiệu kết thúc của thử nghiệm nhiệt độ cao do bộ điều nhiệt phát ra, hệ thống sẽ điều khiển động cơ di động để dẫn động giỏ mẫu từ vùng nhiệt độ cao đến vùng nhiệt độ thấp để di chuyển nhanh chóng. Trong quá trình di chuyển, vùng nhiệt độ thấp và vùng nhiệt độ cao sẽ thực hiện đối lưu không khí lạnh và nóng trong thời gian ngắn. Trong khi tải mẫu trong giỏ mẫu cũng sẽ đưa nhiệt ở vùng nhiệt độ cao vào vùng nhiệt độ thấp, nhiệt độ ở vùng nhiệt độ thấp sẽ tăng nhanh trong thời gian ngắn. Và trong thời gian chuyển đổi nhiệt độ 10 giây, giỏ mẫu sẽ nhanh chóng di chuyển vào vị trí.

Khi thời gian chạy thử nghiệm nhiệt độ thấp đạt 45 phút, PLC sẽ nhận được tín hiệu kết thúc của thử nghiệm nhiệt độ thấp, hệ thống sẽ điều khiển giỏ mẫu từ vùng nhiệt độ thấp đến vùng nhiệt độ cao để di chuyển nhanh chóng. Tương tự như vậy, trong quá trình di chuyển, nhiệt độ vùng nhiệt độ cao sẽ tăng do lượng lạnh lớn vào không khí. Khi giỏ mẫu được di chuyển nhanh đến vị trí, hệ thống sẽ khởi động bộ gia nhiệt vùng nhiệt độ cao ở công suất tối đa để làm nóng nhanh chóng. Và nhiệt độ sẽ trở lại 85 ℃ trong vòng năm phút, tại thời điểm đó, buồng nhiệt độ thấp sẽ thực hiện thử nghiệm kiểm soát nhiệt độ làm mát trước -70 ℃. Khi số chu kỳ hoàn tất, toàn bộ thí nghiệm chu kỳ sốc nhiệt độ kết thúc.

Vùng nhiệt độ thấp cũng có chức năng rã đông tự động. Sau khi kết thúc thử nghiệm sốc nhiệt, nhiệt độ rã đông và thời gian chạy có thể được cài đặt thông qua màn hình cảm ứng. Vì vậy, vùng nhiệt độ thấp để rã đông, giảm sự xuất hiện của sương giá ở vùng nhiệt độ thấp. Có lợi cho việc bảo vệ thiết bị làm lạnh.

3. Kết luận

Hệ thống điều khiển buồng thử nghiệm sốc nhiệt hai vùng thực hiện các yêu cầu làm việc của sốc nhiệt độ cao và thấp của buồng thử nghiệm, giải quyết mâu thuẫn giữa nhiệt độ tăng và giảm nhanh và kiểm soát nhiệt độ trong quá trình sốc nhiệt độ, và truyền giỏ mẫu ổn định và độ kín đáng tin cậy. Hiện tại, buồng thử nghiệm đang hoạt động tốt trong nhà sản xuất người dùng.