一种环境试验箱的温度控制系统及方法与流程

本发明涉及温度控制领域，具体涉及一种环境试验箱的温度控制系统及方法。

背景技术：

1、快速温度变化试验箱可以提供高温、低温等环境模拟条件，广泛用于航空、航天、汽车、造船、军事、信息、电子等领域的材料、元器件、组件、部件和仪器仪表及小型设备等的环境试验、可靠性测试和应力筛选。测试产品在温度变化环境下的稳定性和可靠性，以确定其在长期使用中的表现。也可以用于模拟现实环境中的快速温度变化，以测试产品对紧急情况和灾害的应对能力。

2、传统的快速温度变化试验箱加热采用固态继电器+加热丝的方式，制冷采用固态继电器+脉冲阀控制的方式，直接对工作室进行加热和制冷。想要实现温度变化过程中实现完全线性的问题，则需要配很大的加热功率和压缩机，增加设备的功耗；而且由于加热丝和蒸发器直接作用于工作室，温度变化往往会有滞后，导致在首部和尾部跟不上设定值，试验的线性曲线往往不理想，所以大多数传统快速温度变化试验箱只能做到斜率温变速率<15℃/min，且还需要很大的加热和制冷配置。如图1所示，传统线性温度的控制，温度测量值b无法很好的跟随温度设定值a，无法实现温度完全线性控制。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种环境试验箱的温度控制系统及方法。

2、为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种环境试验箱的温度控制系统，包括具备制冷模块的蓄冷室、具备加热模块的蓄热室、工作室和控制模块；

3、所述蓄冷室与工作室之间设有冷风挡板机构；所述蓄热室与工作室之间设有热风挡板机构，所述冷风挡板机构的和热风挡板机构分别与控制模块控制连接；

4、所述工作室内设有第一温度传感器，所述第一温度传感器与控制模块电性连接，所述第一温度传感器采集工作室内的实时温度并发送至所述控制模块；

5、所述控制模块根据工作室目标温度随时间变化的曲线、工作室内的实时温度进行计算，并输出控制信号至冷风挡板机构或热风挡板机构，控制所述冷风挡板机构或热风挡板机构的开度，使工作室内的实时温度与工作室目标温度随时间变化的曲线上的温度一致。

6、该环境试验箱的温度控制系统结构及其控制原理简单，功耗小，能有效使得环境试验箱的工作室内的实时温度跟工作室目标温度随时间变化的曲线上的温度保持一致，随时间变化而变化，随工作室目标温度随时间变化的曲线实现点对点斜率升降温控制以及恒温控制，实现温度变化过程的完全线性控制。

7、在该环境试验箱的温度控制系统的一种可选方案中，所述蓄冷室内设有第二温度传感器，所述蓄热室内设有第三温度传感器，所述第二温度传感器、第三温度传感器分别与控制模块电性连接，所述第二温度传感器采集蓄冷室内的实时温度并发送至所述控制模块，所述第三温度传感器采集蓄热室内的实时温度并发送至所述控制模块；

8、所述控制模块根据工作室目标温度随时间变化的曲线、工作室内的实时温度、蓄冷室内的实时温度、蓄热室内的实时温度进行计算，并输出控制信号至冷风挡板机构或热风挡板机构，控制所述冷风挡板机构或热风挡板机构的开度，使工作室内的实时温度与工作室目标温度随时间变化的曲线上的温度一致。

9、该可选方案提高了工作室温度控制的精准度。

10、在该环境试验箱的温度控制系统的一种可选方案中，所述蓄冷室内设有第二温度传感器，所述第二温度传感器与控制模块电性连接，所述第二温度传感器采集蓄冷室内的实时温度并发送至所述控制模块，所述制冷模块与控制模块控制连接；

11、所述控制模块根据蓄冷室的目标温度、蓄冷室内的实时温度进行计算，并输出控制信号控制制冷模块工作，使蓄冷室的实时温度恒定在蓄冷室的目标温度。

12、该可选方案使蓄冷室温度保持在恒定温度，进一步提高了工作室温度控制的精准度。

13、在该环境试验箱的温度控制系统的一种可选方案中，所述蓄热室内设有第三温度传感器，所述第三温度传感器与控制模块电性连接，所述第三温度传感器采集蓄热室内的实时温度并发送至所述控制模块，所述加热模块与控制模块控制连接；

14、所述控制模块根据蓄热室的目标温度、蓄热室内的实时温度进行计算，并输出控制信号控制加热模块工作，使蓄热室的实时温度恒定在蓄热室的目标温度。

15、该可选方案使蓄热室温度保持在恒定温度，进一步提高了工作室温度控制的精准度。

16、在该环境试验箱的温度控制系统的一种可选方案中，所述冷风挡板机构和热风挡板机构分别包括驱动器、步进电机和风门挡板，所述控制模块的控制信号输出端连接所述驱动器，所述驱动器根据所述控制信号计算步进电机旋转的位置量指令并发送至步进电机，所述步进电机根据所述位置量指令驱动所述风门挡板的开度。

17、该可选方案中冷风挡板机构和热风挡板机构的结构简单，能有效控制风门挡板开启以及开启角度。

18、本发明还提供了一种环境试验箱的温度控制方法，基于上述的环境试验箱的温度控制系统，包括以下步骤：

19、步骤w1、根据试验要求设置工作室目标温度随时间变化的曲线；

20、步骤w2、控制模块根据工作室内的实时温度和工作室目标温度随时间变化的曲线进行对比，进行p id计算并输出控制信号至冷风挡板机构或热风挡板机构，控制所述冷风挡板机构或热风挡板机构的开度，使工作室内的实时温度与工作室目标温度随时间变化的曲线上的温度一致。

21、该环境试验箱的温度控制方法能有效使得环境试验箱的工作室内的实时温度跟工作室目标温度随时间变化的曲线上的温度保持一致，随时间变化而变化，随工作室目标温度随时间变化的曲线实现点对点斜率升降温控制以及恒温控制，实现温度变化过程的完全线性控制。

22、在该环境试验箱的温度控制方法的一种可选方案中，步骤w2中，控制模块根据工作室目标温度随时间变化的曲线、工作室内的实时温度、蓄冷室内的实时温度、蓄热室内的实时温度进行对比以及p id计算，并输出控制信号至冷风挡板机构或热风挡板机构，控制所述冷风挡板机构或热风挡板机构的开度，使工作室内的实时温度与工作室目标温度随时间变化的曲线上的温度一致。

23、在该环境试验箱的温度控制方法的一种可选方案中，所述控制模块根据蓄热室的目标温度、蓄热室内的实时温度进行计算，并输出控制信号控制加热模块工作，使蓄热室的实时温度恒定在蓄热室的目标温度；

24、所述控制模块根据蓄冷室的目标温度、蓄冷室内的实时温度进行计算，并输出控制信号控制制冷模块工作，使蓄冷室的实时温度恒定在蓄冷室的目标温度。

25、在该环境试验箱的温度控制方法的一种可选方案中，控制器进行p id计算得到的输出量经过d/a转换为模拟量信号输出到驱动器，驱动器接收到输入的模拟量信号并进行a/d转换，根据驱动器配置参数计算出步进电机旋转的位置量指令并发给步进电机，步进电机根据所述位置量指令控制风门挡板的开度。

26、在该环境试验箱的温度控制方法的一种可选方案中，控制模块根据工作室内的实时温度和工作室目标温度随时间变化的曲线进行对比时，若工作室需要加热，则控制热风挡板机构的开度；若工作室需要制冷，则控制冷风挡板机构的开度。

27、本发明的有益效果是：本发明克服了现有技术中存在的不足，降低了相同指标下快速温度变化试验箱的功耗配置，解决了传统环境试验箱难实现点对点斜率升降温的问题，即温度完全线性控制，能在功耗配置较小的前提下，实现点对点快速斜率升降温控制和恒温控制。

28、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。