Tecnologia di controllo della temperatura e dell'umidità della camera di prova della temperatura

Nell'industria moderna, il processo di lavorazione di molti prodotti deve essere completato in un ambiente a temperatura e umidità specifiche.

1 Introduzione

Nell'industria moderna, il processo di lavorazione di molti prodotti deve essere completato in un ambiente a temperatura e umidità specifiche. Anche i test di verifica delle prestazioni, come l'affidabilità, la resistenza agli agenti atmosferici e la durata di vita di molti prodotti, devono essere eseguiti in un ambiente specifico di temperatura e umidità. Prendendo come esempio i test di riferimento delle lampade a LED, i test relativi alla temperatura e all'umidità includono il test del ciclo rapido di temperatura, il test del calore umido alternato e il test di garanzia di affidabilità precoce, il test di sensibilità alle sollecitazioni dei limiti, ecc. Il test del ciclo rapido di temperatura richiede che l'ambiente passi da una temperatura elevata di + 85 ℃ a una bassa temperatura di - 40 ℃ a una velocità di variazione della temperatura di 10 ℃ / min. Il tempo di spegnimento non è inferiore a 3 minuti e non superiore a 6 minuti, la temperatura limite superiore è di 55 ℃, la temperatura limite inferiore è di - 10 ℃;

Il test di garanzia di affidabilità precoce richiede che il prodotto funzioni in modo stabile sotto lo stress elettrico nominale in un ambiente con temperatura di 70 ℃ e umidità relativa dell'85%, e che lo stato di alimentazione sia acceso e spento per 15 secondi; il test di sensibilità allo stress limite richiede che la temperatura ambiente parta da 85 ℃ e mantenga il passo di 1 ora nel passo di temperatura di 15 ℃.

Per creare un ambiente a temperatura e umidità specifiche, molti produttori e istituti di ricerca scientifica hanno studiato la tecnologia dei prodotti con camere di prova ad alta e bassa temperatura, camere di prova a temperatura e umidità costanti e così via. Sebbene sul mercato esistano camere di prova ad alta e bassa temperatura, camere di prova a temperatura e umidità costanti e altri prodotti con una tecnologia relativamente matura, la loro precisione in termini di temperatura e umidità non ha ancora raggiunto risultati soddisfacenti. Pertanto, il presente documento si concentra sul controllo della temperatura e dell'umidità della camera di prova ad alta e bassa temperatura e dei prodotti correlati, al fine di illuminare la ricerca e lo sviluppo dei prodotti da parte dei produttori e degli istituti di ricerca scientifica nei settori correlati.

2 Tecnologia di controllo

2.1 Relazione tra temperatura e umidità

In una camera di prova chiusa, la temperatura e l'umidità non sono due grandezze di controllo indipendenti. Esse si influenzano reciprocamente, ovvero l'accoppiamento nel controllo. Le variazioni di temperatura possono portare a variazioni di umidità. In generale, l'aumento della temperatura fa evaporare il vapore condensato e migliora l'umidità della camera di prova, mentre la riduzione della temperatura fa condensare parte del vapore in gocce d'acqua e riduce l'umidità. Allo stesso modo, la variazione dell'umidità influisce anche sulla temperatura. Aumentando l'umidità, l'iniezione di vapore freddo ridurrà la temperatura della camera di prova, mentre il calore rilasciato dalla condensazione del vapore acqueo nel processo di riduzione dell'umidità aumenterà la temperatura. Pertanto, nel processo di controllo è necessario considerare l'accoppiamento e nel controllo separato è necessario realizzare il disaccoppiamento.

2.2 Modalità di controllo della temperatura e dell'umidità

La modalità di controllo della camera di prova tradizionale per la temperatura e l'umidità è la modalità di controllo PID a saturazione antintegrale e la modalità di regolazione della temperatura e dell'umidità bthc. Il metodo di controllo PID a saturazione antintegrale utilizza principalmente il metodo di separazione integrale e il metodo di separazione PID, ovvero, quando si segue la quantità controllata, l'effetto integrale viene annullato e il termine proporzionale può seguire rapidamente la variazione della deviazione. Quando la grandezza controllata è vicina al valore dato, viene aggiunta la funzione integrale, in modo da ridurre il tempo di stabilità, eliminare l'errore statico e ottenere l'effetto della correzione integrale. Questo metodo consente di sfruttare appieno la funzione di regolazione di ciascuna parte del regolatore PID e di migliorare le caratteristiche dinamiche del sistema. Dal suo principio, si evince che la commutazione del regolatore aumenta la difficoltà di implementazione e il problema dell'accoppiamento di temperatura e umidità non viene considerato. Sebbene l'effetto di controllo sia migliorato rispetto al controllo PID tradizionale, non è in grado di soddisfare i requisiti di controllo ad alte prestazioni.

3 Tecnologia di controllo a doppio anello chiuso di temperatura e umidità

Il sistema di regolazione della velocità in corrente continua a doppio anello chiuso è un metodo classico per la regolazione della velocità in corrente continua. Presenta i vantaggi di un ampio intervallo di regolazione della velocità, di una buona stabilità, di un'elevata precisione della stabilità della velocità, di una risposta rapida e di una forte capacità anti-interferenza. Il suo principio di base consiste nell'aggiungere un anello di corrente all'anello di velocità per realizzare la retroazione negativa della velocità e la retroazione negativa della corrente. La retroazione negativa di corrente realizza l'avvio della corrente massima, accelerando la velocità di risposta, mentre la retroazione negativa di velocità realizza l'assenza di errori allo stato stazionario.

Nel controllo della temperatura e dell'umidità della camera di prova, l'effetto di controllo richiesto è che, dopo aver impostato la temperatura e l'umidità, il sistema possa raggiungere rapidamente e con precisione il valore impostato. Pertanto, il sistema a doppio anello chiuso può essere utilizzato per controllare rispettivamente le due grandezze di controllo della temperatura e dell'umidità. Per quanto riguarda il suddetto problema di accoppiamento tra temperatura e umidità, i ricercatori hanno sottolineato che, rispetto all'impatto della variazione della temperatura sull'umidità, l'impatto della variazione dell'umidità sulla temperatura è molto più piccolo e può essere ignorato. In altre parole, si controlla prima la temperatura e poi l'umidità dopo che la temperatura ha raggiunto il valore impostato, in modo che entrambi gli elementi raggiungano il valore impostato. Questo metodo è utilizzato per raggiungere lo scopo del disaccoppiamento. Se si adotta un doppio controllo ad anello chiuso per la temperatura e l'umidità, è possibile ottenere una velocità di risposta dinamica e una precisione allo stato stazionario soddisfacenti. Sia il controllo della velocità che quello della corrente sono controllori PI con limite di ampiezza. Gli attuatori sono un riscaldatore elettrico in lega e un compressore completamente chiuso, in base alle esigenze attuali di riscaldamento e raffreddamento dopo una determinata temperatura.

4 Conclusione

La camera di prova ad alta e bassa temperatura è ampiamente utilizzata nei campi delle prove e degli esperimenti scientifici. Sulla base della rapidità e dell'errore allo stato stazionario della modalità di controllo del sistema di regolazione della velocità in corrente continua, il presente documento propone di utilizzare la modalità a doppio anello chiuso per controllare la temperatura e l'umidità, in modo da ottenere l'effetto di controllo rapido e accurato richiesto nell'applicazione, e ne analizza ulteriormente la fattibilità e la superiorità. Il sistema di regolazione della velocità in corrente continua a doppio anello chiuso ha una base teorica e applicativa molto matura, che dimostra la superiorità, la stabilità e l'affidabilità del sistema a doppio anello chiuso. L'uso del sistema a doppio anello chiuso per controllare la temperatura e l'umidità della camera di prova è un'idea nuova, che dovrebbe illuminare la ricerca delle unità pertinenti. Il presente documento non effettua il calcolo dei parametri e la verifica dell'esperimento di simulazione per un determinato tipo di camera di prova, che sarà oggetto di ulteriori studi nel prossimo lavoro.