一种用于探针退火处理的精准控温装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种用于探针退火处理的精准控温装置,该装置包括加热腔、阵列式加热管组、控制系统和升降系统，阵列式加热管组和升降系统设置在加热腔内，并且阵列式加热管组位于升降系统正上方；阵列式加热管组由若干根长加热管和若干根短加热管组成；控制系统包括彼此相连的PLC控制器和可控硅，可控硅分别与长加热管和短加热管连接；加热腔侧壁上还设有探针放入口。本实用新型专利技术通过优化热源阵列布局，并结合基于PLC控制器与可控硅的双PID功率协调控制，让加热腔内温度变化控制在±1℃以内，整个温度场更加均匀，使得探针的良品率大大提高。

A Precise Temperature Control Device for Probe Annealing

【技术实现步骤摘要】
一种用于探针退火处理的精准控温装置
本技术涉及一种控温装置，具体涉及一种用于探针退火处理的精准控温装置。
技术介绍
探针作为一种高精尖的测试装备，在强度、韧性、和耐磨性上都有特殊的要求，普通加工制造的探针并不能完全满足客户需求，还需要进一步进行热处理来提高相应的性能。目前国内的退火炉都存在温度控制精度差、温度补偿不准确、温度场不均匀、温度跳动幅度大的问题。导致很多探针生产厂家在选用退火炉的时候只能选用国外进口的设备，大大增加了运行的成本。且国外设备存在价格贵，售后服务不及时的问题，同时不能根据实际生产情况，进行灵活、准确的温度调整。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术提供一种用于探针退火处理的精准控温装置，通过优化热源阵列布局，结合基于PLC与可控硅的双PID功率协调控制，让炉内温度变化控制在±1℃以内，从而使探针的良品率更高。本技术的技术方案为：一种用于探针退火处理的精准控温装置，包括加热腔、阵列式加热管组、控制系统和升降系统，所述阵列式加热管组和所述升降系统设置在所述加热腔内，并且所述阵列式加热管组位于所述升降系统正上方；所述阵列式加热管组由若干根长加热管和若干根短加热管组成；所述控制系统包括彼此相连的PLC控制器和可控硅，所述可控硅分别与所述阵列式加热管组的长加热管和短加热管连接；所述加热腔侧壁上还设有探针放入口。进一步地，所述阵列式加热管组由4根长加热管和8根短加热管组成，其中所述4根长加热管呈口字形非封闭式布置，所述8根短加热管两两呈L形布置在所述口字形的4个角旁。进一步地，所述阵列式加热管组的四周设有反射罩。进一步地，所述加热腔内还设有多个温度探测器，所述温度探测器与所述PLC控制器连接。一种用于探针退火处理的精准控温方法，是采用上述装置，包括以下步骤：利用有限元模拟软件确定阵列式加热管组中长加热管和短加热管的数量以及阵列排布方式；将探针放置在升降系统上，并调节探针高度；通过PLC控制器和可控硅控制长加热管加热温度；同时根据加热腔内的温度场分布情况，通过PLC控制器和可控硅控制短加热管加热温度，进而实现整个装置内温度场的均匀升温或降温。本技术的有益效果在于：本技术通过优化热源阵列布局，并结合基于PLC控制器与可控硅的双PID功率协调控制，双PID回路由两个PID子程序组成，其中W-PID子程序可以保证在前期加热阶段较广的温度范围内加热速率都能保持稳定，且不持续保持在100％；H-PID子程序可以保证最终的温度控制精度达到要求，从而使整个加热腔内温度场更加均匀，不会出现局部温度过高或是过低的现象。并且采用阵列式加热管组，精确控制短加热管的温度补偿，让加热腔内温度变化控制在±1℃以内。本技术较比现有的探针退火装置及方法的退火效果更好，产品的良品率更高。附图说明图1为本技术的用于探针退火处理的精准控温装置的一种结构示意图，其中，1-长加热管，2-短加热管，3-升降装置的升降台，4-加热腔，5-升降丝杠，6-可控硅，7-PLC控制器，8-上位机。图2为本技术的用于探针退火处理的精准控温装置的温度补偿算法原理。图3为本技术实施例1的温控流程图。具体实施方式本技术具体实施例所采用的PLC控制器型号为西门子S7-200Smart。本技术具体实施例所采用的可控硅为瑞士佳乐RM1E固态可控硅。在本技术的描述中，需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面结合附图和具体的实施例对本技术做进一步详细说明，所述是对本技术的解释而不是限定。如图1所示，本技术具体实施例提供一种用于探针退火处理的精准控温装置，包括加热腔4、阵列式加热管组、控制系统和升降系统，所述阵列式加热管组和所述升降系统设置在所述加热腔4内，并且所述阵列式加热管组位于所述升降系统正上方。所述加热腔的尺寸为400mm×400mm。所述阵列式加热管组的排布结构是通过有限元模拟软件确定，具体由4根长加热管1和8根短加热管2组成，其中所述4根长加热管1呈口字形非封闭式布置，所述8根短加热管2两两呈L形布置在所述口字形的4个角旁；长加热管1(卤素孪管，欧雅特)尺寸为11mm×23mm×485mm，短加热管2(卤素孪管，欧雅特)尺寸为11mm×23mm×200mm；短加热管2会对边角区域进行加热，从而改善四周边角区域温度较低的现象。本技术具体实施例中对长加热管1和短加热管2的设计，是利用温度补偿算法的原理，如图2所示：RP～Ra段为长加热管和短加热管的缓慢匀速升温过程；Ra～Ram段，长加热管和短加热管加热强度都为Umax，使探针快速升温；在Ram～Rb段，长加热管加热强度先大幅度降低为Umidl然后保温，短加热管加热强度略微降低为Umids然后保温，短加热管为主要辐射源，使温度场逐渐均匀(Ram～Rb为过渡段)；在Rb～RL段，长加热管和短加热管分别逐渐降至ULa和ULb，此过程可进一步提高控制精度。通过该原理，对探针的降温和升温都进行干预，升温时，温度平缓均匀的上升，避免出现局部过热的情况，降温时采用缓慢降温，防止冷却过快导致产品变形或开裂。所述阵列式加热管组的四周还设有反射罩(图中未显示)，通过反射罩的反射作用就可将辐射到其他方向的热量反射到放置探针的升降台表面，可以提高探针对辐射热量的吸收效率。所述控制系统包括依次相连的上位机8、PLC控制器7和可控硅6，所述可控硅6分别与所述阵列式加热管组的长加热管1和短加热管2连接；所述加热腔4侧壁上还设有探针放入口。所述加热腔1内还设有5个温度探测器，其中4个位于所述阵列式加热管组的四周，1个位于所述阵列式加热管组的中心位置。所述温度探测器与所述PLC控制器7连接(图中未显示)。本技术具体实施例利用多个温度探测器，选取加热腔内多点温度，并将温度信息反馈给PLC控制器，进而控制加热电流大小，实现整个炉内温度场的均匀升温或降温。所述升降系统包括升降台3和设置在所述升降台3底部的升降丝杠5。实施例1本实施例提供一种用于探针退火处理的精准控温方法，是采用上述装置，具体温控流程如图3所示，该方法包括以下步骤：(1)将探针放置在升降台上，并通过升降丝杠调节探针高度，使探针距离阵列式加热管组的距离为300mm；(2)通过上位机设定好长加热管的加热温度为300℃，升温时间为2h，升温速率为2.5℃/min，保温时间为3h，并将控制信号传送给PLC控制器，PLC控制器解码控制信号后通过可控硅控制长加热管加热；(3)通过温度探测器反馈给PLC控制器的加热腔内温度分布情况，PLC控制器通过可控硅控制短加热管以同样的速率升温及保温；(4)通过上位机设定好长加热管降温温度为60℃，并将控制信号传送给PLC控制器，PLC控制器解码控制信号后通过可控硅控制长加热管加热；分三个阶段降温：第一个阶段，降温速率为1℃/min，降温时间为2h，降至180℃然后保温3h；第二个阶段，降温速率为0.6℃/min，降温时间为2h，降至108℃；第三个阶段，降温速率为0.4℃/min，降温时间为2h，降至60℃并保温2h后长加热管停止加热，探针自然降温至25℃；(5)通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于探针退火处理的精准控温装置，其特征在于，包括加热腔、阵列式加热管组、控制系统和升降系统，所述阵列式加热管组和所述升降系统设置在所述加热腔内，并且所述阵列式加热管组位于所述升降系统正上方；所述阵列式加热管组由若干根长加热管和若干根短加热管组成；所述控制系统包括彼此相连的PLC控制器和可控硅，所述可控硅分别与所述阵列式加热管组的长加热管和短加热管连接；所述加热腔侧壁上还设有探针放入口。

【技术特征摘要】
1.一种用于探针退火处理的精准控温装置，其特征在于，包括加热腔、阵列式加热管组、控制系统和升降系统，所述阵列式加热管组和所述升降系统设置在所述加热腔内，并且所述阵列式加热管组位于所述升降系统正上方；所述阵列式加热管组由若干根长加热管和若干根短加热管组成；所述控制系统包括彼此相连的PLC控制器和可控硅，所述可控硅分别与所述阵列式加热管组的长加热管和短加热管连接；所述加热腔侧壁上还设有探针放入口。2.根据权利要求1所述的一种用于探针退火...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锐，杜江涛，万忠民，周飚，谭国甫，陈曦，黄泰明，
申请(专利权)人：深圳市艺盛科五金电子有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44