【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热流仪及其控制，特别涉及一种基于单片机的立式热流仪及控制方法。
技术介绍
1、热流仪被广泛应用于5g通讯、半导体芯片、传感器等领域。在最短的时间内检测样品带电工作过程中因高低温冷热冲击所引起的化学变化和物理伤害，减少测试与验证时间，快速提高产品研发和生产效率。采用温度冲击试验箱虽然能解决高低温控制的问题，但是，待测工件需要营造一个远程高低温切换的环境，又需要根据待测工装做对应调整；因此，亟需提供提供一种能够自动完成整个测试过程的基于单片机的气体立式热流仪及控制方法，用于远程产生一种快速温度变化的气体，进而让待测工件处在一个超快速高低温变化的环境。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于单片机的立式热流仪及控制方法，能够远程产生一种快速温度变化的气体，让待测工件处在一个超快速高低温变化的环境完成测试，且温度变化范围更广，测试结果更准确。
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种基于单片机的立式热流仪，包括气源，气源连接气体电磁阀，气体电磁阀的另一端连接于干燥系统，干燥系统另一端连接于气体比例阀，气体比例阀另一端连接于气体传感器，气体传感器另一端连接于通过压缩机制冷的冷却系统，冷却系统的另一端连接于加热系统，加热系统另一端连接于反应腔，加热系统中设有第一温度传感器，反应腔内设有第二温度传感器；
4、还包括作为控制核心的单片机，单片机根据气体传感器，通过气体比例阀控制气体流量；根据预设气体温度值与第一
5、更进一步地，还设有升降系统，升降系统控制加热系统升降，实现与反应腔的连通或离开。
6、更进一步地，还包括除霜装置，除霜装置包括位于冷却系统中冷却气路和/或换热器外壳处的加热丝，通过控制加热丝加热来除霜。
7、一种基于单片机的立式热流仪的控制方法，包括如下步骤，
8、步骤s10：气源通过气体电磁阀打开后，进入干燥系统；
9、步骤s20：干燥系统对气体进行干燥处理，再经过气体比例阀和气体传感器使得气流流量可控，可控流量的气体进入冷却系统中；
10、步骤s30：冷却系统冷却后的气体送入加热系统中；
11、步骤s40：单片机根据预设气体温度值与第一温度传感器反馈的温度，调节控制加热系统的功率，形成闭环控制空气温度；
12、步骤s50：加热系统通过升降系统11控制与反应腔连通后，单片机根据预设表面温度值与第二温度传感器反馈的温度，控制输出的空气温度，来控制被测样品表面的温度。
13、更进一步地，单片机根据系统的实际流量与预设目标流量之间的偏差来计算输出控制信号。
14、更进一步地，气体流量控制的计算公式如下，
15、u1(t) = kp1 * e1(t) + ki1 *∫e1(t)dt + kd1 * de1(t)/dt；
16、其中，u1(t)表示输出控制信号，kp1、ki1、kd1分别为比例系数、积分系数和微分系数，e1(t)表示实际流量与目标流量的偏差值，de1(t)/dt表示偏差值的变化率，∫e1(t)dt表示偏差值的积分。
17、更进一步地，单片机根据预设气体温度值与第一温度传感器反馈温度之间的偏差来计算输出加热功率，实现对出气温度的控制。
18、更进一步地，出气温度控制的计算公式如下，
19、u2(t) = kp2 * e2(t) + ki2 *∫e2(t)dt + kd2 * de2(t)/dt；
20、其中，u2(t)表示输出控制信号，kp2、ki2、kd2分别为比例系数、积分系数和微分系数，e2(t)表示实际温度与目标温度的偏差值，de2(t)/dt表示偏差值的变化率，∫e2(t)dt表示偏差值的积分。
21、更进一步地，表面温度由内环pid和外环pid形成级联pid控制，首先，对外环温度的设定值和实际温度的偏差进行pid运算，使其输出作为内环的温度设定值，再对内环实际温度值和内环设定值进行pid运算，其输出作为最终的控制信号来调节加热功率。
22、更进一步地，表面温度控制的计算公式如下，
23、外环pid计算公式：
24、uo(t)=kpw[se(t)+ie(t)+de(t)]；
25、其中，uo(t)是外环pid控制的输出量，kpw是外环比例系数，se(t)是外环温度设定值与实际温度之间的偏差，ie(t)是外环温度设定值与实际温度之间的积分偏差，de(t)是外环温度设定值与实际温度之间的微分偏差；
26、内环pid计算公式：
27、ui(t)=kpn[si(t)+ii(t)+di(t)]
28、其中，ui(t)是内环pid控制的输出量，kpn是内环比例系数，si(t)是内环温度设定值与实际温度值之间的偏差，ii(t)是内环温度设定值与实际温度值之间的积分偏差，di(t)是内环温度设定值与实际温度值之间的微分偏差。
29、综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
30、能够远程产生快速温度变化的气体，让待测工件处在一个超快速高低温变化的环境，完成测试，且温度变化范围更广，温度控制更加准确，测试结果更精准，方便测试。
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1.一种基于单片机的立式热流仪，其特征在于：包括气源，气源连接气体电磁阀，气体电磁阀的另一端连接于干燥系统，干燥系统另一端连接于气体比例阀，气体比例阀另一端连接于气体传感器，气体传感器另一端连接于通过压缩机制冷的冷却系统，冷却系统的另一端连接于加热系统，加热系统另一端连接于反应腔，加热系统中设有第一温度传感器，反应腔内设有第二温度传感器；
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的立式热流仪，其特征在于：还设有升降系统，升降系统控制加热系统升降，实现与反应腔的连通或离开。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于单片机的立式热流仪，其特征在于：还包括除霜装置，除霜装置包括位于冷却系统中冷却气路和/或换热器外壳处的加热丝，通过控制加热丝加热来除霜。
4.一种基于单片机的立式热流仪的控制方法，其特征在于：包括如下步骤，
5.根据权利要求4所述的一种基于单片机的立式热流仪的控制方法，其特征在于：单片机根据系统的实际流量与预设目标流量之间的偏差来计算输出控制信号。
6.根据权利要求5所述的一种基于单片机的立式热流仪的控制方法，其特征在
7.根据权利要求4或6所述的一种基于单片机的立式热流仪的控制方法，其特征在于：单片机根据预设气体温度值与第一温度传感器反馈温度之间的偏差来计算输出加热功率，实现对出气温度的控制。
8.根据权利要求7所述的一种基于单片机的立式热流仪的控制方法，其特征在于：出气温度控制的计算公式如下，
9.根据权利要求4所述的一种基于单片机的立式热流仪的控制方法，其特征在于：表面温度由内环PID和外环PID形成级联PID控制，首先，对外环温度的设定值和实际温度的偏差进行PID运算，使其输出作为内环的温度设定值，再对内环实际温度值和内环设定值进行PID运算，其输出作为最终的控制信号来调节加热功率。
10.根据权利要求9所述的一种基于单片机的立式热流仪的控制方法，其特征在于：表面温度控制的计算公式如下，
...【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的立式热流仪，其特征在于：包括气源，气源连接气体电磁阀，气体电磁阀的另一端连接于干燥系统，干燥系统另一端连接于气体比例阀，气体比例阀另一端连接于气体传感器，气体传感器另一端连接于通过压缩机制冷的冷却系统，冷却系统的另一端连接于加热系统，加热系统另一端连接于反应腔，加热系统中设有第一温度传感器，反应腔内设有第二温度传感器；
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的立式热流仪，其特征在于：还设有升降系统，升降系统控制加热系统升降，实现与反应腔的连通或离开。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于单片机的立式热流仪，其特征在于：还包括除霜装置，除霜装置包括位于冷却系统中冷却气路和/或换热器外壳处的加热丝，通过控制加热丝加热来除霜。
4.一种基于单片机的立式热流仪的控制方法，其特征在于：包括如下步骤，
5.根据权利要求4所述的一种基于单片机的立式热流仪的控制方法，其特征在于：单片机根据系统的实际流量与预设目标流量之...
【专利技术属性】
技术研发人员：马悦，刘湘泉，
申请(专利权)人：江苏天一瑞合仪器设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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