温差电致冷组件加速寿命自动试验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及测试装置。本实用新型公开一种温差电致冷组件加速寿命自动试验装置，包括：一恒温调节单元，包括：一导热底板、一加热组件、一温度采集器、一散热器、一散热风扇、一温控器、一风扇调速器、及一驱动器，该温度采集器安装于导热底板上以采集其温度，该加热组件设置于该导热底板，该散热器设置于该导热底板的下端，位于该散热器的热交换区设有散热风扇，该温度采集器输出连接至该温控器，该温控器输出连接至该驱动器，该驱动器输出连接至该加热组件，该风扇调速器输出连接至该散热风扇；一热交换单元，该热交换单元设置在被试验的温差电致冷组件的冷面上方。本实用新型用于对温差电致冷组件进行加速寿命自动试验。
【专利说明】温差电致冷组件加速寿命自动试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及测试装置，尤其是对温差电致冷组件的加速寿命试验的试验装置。
【背景技术】
[0002]温差电致冷组件是利用塞贝克(Seebeck)效应、珀尔帖(Peltier )效应工作的热泵，其以固态为基础的构造，具有没有运动部件，工作时无噪声，又不会释放有害物质；可靠性高、不受环境条件影响等特点，能在任意角度安装运行，利用调节电压或电流的方式可以精确控制温度。由于它具有的一系列优点，在军用、工业、光通信、激光产品、生物医学、科学研究等各领域都得到了广泛的应用。其对温差电致冷组件的稳定性、可靠性的要求也提出了更高的要求。因此，加速寿命试验是对温差电致冷组件的稳定性、可靠性保证的重要手段之一。
[0003]目前，温差电致冷组件加速寿命试验方法是:在室温条件下，将温差电致冷组件装夹在上下两块铝合金散热器之间，散热器两端加装风扇，通过风扇进行散热及散冷。给温差电致冷组件通最大工作电压，同时通过时间继电器控制，对温差电致冷组件进行通电试验500小时。试验后温差电致冷组件的内阻变化率的绝对值小于5%，以此为标准，对温差电致冷组件进行加速寿命试验。
[0004]根据相关标准(SJ/T10135-2010 4.5.5.1 & SJ/T 10136-2010 4.5.5.1)要求，加速寿命试验方法是:调节工作电压使组件达到最大温差电流，并使组件热面保持在最高工作温度，此时组件承受最大应力，时间为500小时。按以上要求，目前的温差电致冷组件加速寿命试验存在以下问题:1、当前行业无此类型的标准测试装置(市场上无此标准测试装置可购买)，基本都是国家测试机构及企业订制。2、无法准确提供温差电致冷组件测试所需的3种最高工作温度条件:80°C、150°C、20(rC，同时测试过程中无法保持温度的准确性。
3、供电电源无法持续且稳定的提供满足温差电致冷组件测试所需的最大电流。
实用新型内容
[0005]因此，针对上述，本实用新型提供了一种满足温差电致冷组件3种最高工作温度类型(80°C、150°C、200°C )，精确控温(±2度)，能自动采集并记录组件热面应力温度数据，可持续且稳定的提供所需最大温差电流的自动加速寿命试验装置。
[0006]本实用新型采用如下技术方案实现:
[0007]一种温差电致冷组件加速寿命自动试验装置，包括:
[0008]一恒温调节单元，该恒温调节单元设置在被试验的温差电致冷组件的热面下方，提供一个恒温维持条件至温差电致冷组件的热面，包括:一导热底板、一加热组件、一温度采集器、一散热器、一散热风扇、一温控器、一风扇调速器、及一驱动器，该温度采集器安装于导热底板上以采集其温度，该加热组件设置于该导热底板，该散热器设置于该导热底板的下端，位于该散热器的热交换区设有散热风扇，该温度采集器输出连接至该温控器，该温控器输出连接至该驱动器，该驱动器输出连接至该加热组件，该风扇调速器输出连接至该散热风扇；
[0009]一热交换单元，该热交换单元设置在被试验的温差电致冷组件的冷面上方，将温差电致冷组件的冷面与环境进行热交换。
[0010]其中优选的，该热交换单元是一个肋片散热器，或者是一个换热风扇，或者是一个肋片散热器和一个换热风扇的组合。
[0011]其中优选的，该导热底板的表面开设有一个插孔，该温度采集器插入该插孔内安装固定。该温度采集器与该插孔之间的间歇填充导热胶。
[0012]其中优选的，该导热底板和该散热器是一体式结构。
[0013]其中优选的，该加热组件是内嵌于该导热底板内而固定。
[0014]其中优选的，该加热组件是至少一片PTC陶瓷加热片。
[0015]其中优选的，该温度采集器是热电偶。该温控器是PID智能温控器。该驱动器是固态继电器驱动组件。
[0016]本实用新型的温差电致冷组件加速寿命自动试验装置，可以对温差电致冷组件的加速寿命进行自动试验，且可以提供多种精确控温的工作温度类型，并自动采集并记录组件热面应力温度数据。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的一优选实施例的结构示意图；
[0018]图2是该实施例的导热底板上安放的多个被试验的温差电致冷组件的示意图；
[0019]图3是该实施例的电连接示意图。
【具体实施方式】
[0020]本实用新型提出一种温差电致冷组件加速寿命自动试验装置，包括:一恒温调节单元，该恒温调节单元设置在被试验的温差电致冷组件的热面下方，提供一个恒温维持条件至温差电致冷组件的热面，包括:一导热底板、一加热组件、一温度采集器、一散热器、一散热风扇、一温控器、一风扇调速器、及一驱动器，该温度采集器安装于导热底板上以采集其温度，该加热组件设置于该导热底板，该散热器设置于该导热底板的下端，位于该散热器的热交换区设有散热风扇，该温度采集器输出连接至该温控器，该温控器输出连接至该驱动器，该驱动器输出连接至该加热组件，该风扇调速器输出连接至该散热风扇；一热交换单元，该热交换单元设置在被试验的温差电致冷组件的冷面上方，将温差电致冷组件的冷面与环境进行热交换。
[0021]这样，将被试验温差电致冷组件的热面放置导热底板上，热交换单元叠放置于其冷面上，下压后并固定后即可进行温差电致冷组件的加速寿命自动试验。该恒温调节单元通过加热组件进行加热及散热器、散热风扇进行散热来进行精确控制，使其满足温差电致冷组件热面最高工作温度条件:80°C、150°C、200°C。该热交换单元用于将温差电致冷组件的冷面与环境进行热交换，以防冷凝水下流影响测试。
[0022]现结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进一步说明。
[0023]参阅图1-图3所示，该实施例的温差电致冷组件加速寿命自动试验装置中，散热风扇是采用一个直流风扇1，散热器是采用热传导性能较好的纯铜或6063/6061铝合金加工的一个肋片散热器2，导热底板也是采用热传导性能较好的纯铜或6063/6061铝合金加工的金属平板3，优选的肋片散热器2和金属平板3可以是加工成一体式结构，即一个平板下方具有多个肋片的金属结构，加热组件是采用PTC陶瓷加热片4，被试验的温差电致冷组件的标号为5，温度采集器是采用一个铜-康铜的热电偶6，热交换单元是一个肋片散热器7和一个换热风扇(直流风扇8)的组合，供被试验的温差电致冷组件5测试的电源是可调恒定稳流电源9，温差电致冷组件所需电源为低电压、大电流电源，试验要求持续且稳定的为组件提供恒定的最大温差电流，因此选用DC 30V 20A的可调恒定稳流电源9，供电至直流风扇I和PWM风扇调速器14工作的是开关稳压电源10，温控器是采用PID智能温控器11，具体是选用能进行PID调节及参数自整定功能和具有RS485接口同电脑通信功能的XMT8008K型智能温控器，供被试验的温差电致冷组件5测试计时的是采用脉冲时间继电器12，驱动被试验的温差电致冷组件5和PTC陶瓷加热片4工作的驱动器是固态继电器驱动组件13，风扇调速器是采用PWM (脉冲宽度调制)风扇调速器14，可通过上位机软件来控制和连接于PID智能温控器11的是电脑15。
[0024]该实施例中，金属平板3及肋片散热器7同温差电致冷组件的冷/热面接触的表面加工的平面度精度±0.025mm，金属平板3厚度为12mm，在金属平板3的侧面，平行于底板表面均匀的加工2个宽度为15mm，厚度为2mm，长度为80mm的孔。同时，在金属平板3侧面靠近表面的中心位置钻一个直径2_的用于放置热电偶6的插孔。金属平板3表面和肋片散热器7的两侧位置对称加工2个安装固定孔。
[0025]将金属平板3上嵌放PTC陶瓷加热片4的开孔及热电偶插孔内填满需耐高温的导热脂，分别插入2片TC陶瓷加热片4和I个热电偶6。当然，PTC陶瓷加热片4在具体使用时是可以采用I片或者更多片，多片PTC陶瓷加热片则用并联的方式连接，连同热电偶6、PID智能温控器11及固态继电器驱动组件13组成的温度控制线路部分，采用220V交流供电(如图3)。
[0026]肋片散热器2的底端设有散热肋片，为其主要热交换区，故直流风扇I用螺丝固定在散热器2底端，直流风扇I连接于PWM风扇调速器14，PWM风扇调速器14同开关稳压电源10连接，通过PWM风扇调速器14调节直流风扇I来强迫吹风，对肋片散热器2进行散热，组成温度辅助散热控制部分(如图3)。
[0027]直流风扇8直接同开关稳压电源10连接，组成被试验的温差电致冷组件5的冷面热交换部分，通过直流风扇8强迫吹风加速与环境的热交换，并辅助通过肋片散热器7加速热交换，以防止被试验的温差电致冷组件5在试验过程中冷面温度过低造成结露和结冰，影响测试。当然的，根据被试验的温差电致冷组件5的测试数量和制冷量的不同，该被试验的温差电致冷组件5冷面上设置热交换单元可以是仅一个直流风扇8或者仅一个肋片散热器7来满足(如图3)。
[0028]将金属平板3、肋片散热器7表面和被试验的温差电致冷组件5的表面分别均匀涂布上一层耐高温的导热脂，将被试验的温差电致冷组件5热面贴装在肋片散热器2上的金属平板3的表面，肋片散热器7放置在被试验的温差电致冷组件5冷面，用螺丝通过肋片散热器7和金属平板3的2个安装孔，有适当的扭力将测的温差电致冷组件5装夹在中间。虽该实施例以螺丝锁固为例，但也可采用其他方式进行固定。将被试验的温差电致冷组件5两条正负极连接到包含固态继电器驱动组件13、脉冲时间继电器12和可调恒定稳流电源9及电器控制线路部分中(如图3)。
[0029]该实施例在实际应用中，为了提高试验效率，可以同时进行多个温差电致冷组件5的共同测试。如附图2所示，是将多组(20个)被试验的温差电致冷组件5采用并联的方式组合起来，同上述的包含固态继电器驱动组件13、脉冲时间继电器12和可调恒定稳流电源9连接，进行独立的供电控制。
[0030]将PID智能温控器11的RS485接口同电脑15的串口进行连接，通过PID智能温控器11自带的上位机程序对金属平板3插孔内的热电偶6所采集的温度数据实时快速准确的采集和记录，并根据该反馈温度来驱动固态继电器驱动组件13而调控2片PTC陶瓷加热片4，以及借助PWM风扇调速器14调节直流风扇I来强迫吹风，对肋片散热器2进行散热，组成温度辅助散热控制部分，并共同实现对金属平板3温度的调节。
[0031]该实施例的工作过程是:根据被试验的温差电致冷组件5最大工作温度的类型，通过PID智能温控器11的表面板或电脑15的上位机程序设定温差电致冷组件的热面工作温度为80°C、150°C或者是200°C ;通过脉冲时间继电器12面板将试验装置的通电时间设定为500小时。调整可调恒定稳流电源9的电流至被试验的温差电致冷组件5最大工作电流。
[0032]一般情况下，单片温差电致冷组件产生的热量无法持续稳定的使其热面达到致冷组件最大的工作温度(80°C、150°C或者是200°C)此时，通过铜-康铜热电偶6监测到的温度信号反馈给具备自整定、超调自适应功能的PID智能温控器11，由PID智能温控器11控制驱动固态继电器驱动组件13接通220V交流输出给PTC陶瓷加热片4进行供电加热，对与被试验的温差电致冷组件5接触的金属平板3进行辅助补偿加热，当肋片散热器2上的金属平板3温度达到试验设定温度时，热电偶6反馈温度信号至PID智能温控器11，由PID智能温控器11自动控制固态继电器驱动组件13的通断电时间，调节PTC陶瓷加热片4通断电的占空比。当金属平板3温度超过试验设定温度时，暂时关断PTC陶瓷加热片4，利用由PWM (脉冲宽度调制)风扇调速器14驱动直流风扇I对肋片散热器2进行辅助强迫吹风散热。通过上述方式，可精确保证被试验的温差电致冷组件5的热面温度保持所需的试验温度。
[0033]通过提实用新型提供的温差电致冷组件加速寿命自动试验装置可以自动的、快速高效便捷的进行加速寿命试验。
[0034]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.温差电致冷组件加速寿命自动试验装置，其特征在于，包括: 一恒温调节单元，该恒温调节单元设置在被试验的温差电致冷组件的热面下方，提供一个恒温维持条件至温差电致冷组件的热面，包括:一导热底板、一加热组件、一温度采集器、一散热器、一散热风扇、一温控器、一风扇调速器、及一驱动器，该温度采集器安装于导热底板上以采集其温度，该加热组件设置于该导热底板，该散热器设置于该导热底板的下端，位于该散热器的热交换区设有散热风扇，该温度采集器输出连接至该温控器，该温控器输出连接至该驱动器，该驱动器输出连接至该加热组件，该风扇调速器输出连接至该散热风扇； 一热交换单元，该热交换单元设置在被试验的温差电致冷组件的冷面上方，将温差电致冷组件的冷面与环境进行热交换。
2.根据权利要求1所述的温差电致冷组件加速寿命自动试验装置，其特征在于:该热交换单元是一个肋片散热器，或者是一个换热风扇，或者是一个肋片散热器和一个换热风扇的组合。
3.根据权利要求1所述的温差电致冷组件加速寿命自动试验装置，其特征在于:该导热底板的表面开设有一个插孔，该温度采集器插入该插孔内安装固定。
4.根据权利要求3所述的温差电致冷组件加速寿命自动试验装置，其特征在于:该温度采集器与该插孔之间的间歇填充导热胶。
5.根据权利要求1所述的温差电致冷组件加速寿命自动试验装置，其特征在于:该导热底板和该散热器是一体式结构。
6.根据权利要求1所述的温差电致冷组件加速寿命自动试验装置，其特征在于:该加热组件是内嵌于该导热底板内而固定。
7.根据权利要求6所述的温差电致冷组件加速寿命自动试验装置，其特征在于:该加热组件是至少一片PTC陶瓷加热片。
8.根据权利要求1所述的温差电致冷组件加速寿命自动试验装置，其特征在于:该温度采集器是热电偶。
9.根据权利要求1所述的温差电致冷组件加速寿命自动试验装置，其特征在于:该温控器是PID智能温控器。
10.根据权利要求1所述的温差电致冷组件加速寿命自动试验装置，其特征在于:该驱动器是固态继电器驱动组件。
【文档编号】G01R31/00GK203759167SQ201420136205
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】周创举 申请人:鹏南电子科技（厦门）有限公司