特性氣體輸送面板、電路板溫控箱的設計

李晶 陳虹

【摘要】隨著全球性的環境污染、能源短缺等問題日益嚴重，一些可再生資源的利用成為必需途徑，半導體、芯片、太陽能的開發利用是目前可再生資源的主要發展方向。在制作半導體、芯片等過程中無時無刻不在使用著危險性氣體，而這些承載特性氣體的管路、氣體面板以及焊接PCB板對于溫度也有極為嚴格的要求。對于溫度的高度要求，溫度控制箱的研發也迫切需要，溫控箱可以使得操作人員在安全的地方按照相應的設備需求設定一級二級溫度，并且能夠給予操作人員溫度提示、報警提示。

【關鍵字】可再生資源、半導體、溫度、溫控箱等

1 引言

溫度控制箱可實現對目標物的加熱控制，如加熱帶，加熱毯，管路，特性氣體輸送面板等。并具有低溫報警和高溫切斷功能，同時可傳送輸出本地溫度值與報警狀態，實現對目標的遠程實時監控。

近幾年來光機電一體化行業的經濟發展較快，對于溫控箱的需求也較為普遍。而對于溫控箱的控制功能也有所不同。例如在PCB板焊接的過程中合適的預熱溫度可減少PCB的熱沖擊，減小PCB的變形翹曲，提高助焊劑的活性；一般要求機板經預熱后，焊點面溫度達到：單面板80-90℃，雙面板90-100℃，均為版面實際溫度。那么就需要對版面進行加熱，溫度控制精度也需要保持在0.1。溫控表作為它的核心元器件，應該認真根據客戶的需求包括溫度控制范圍，精度，警報值設定等進行詳細選配，其次溫控箱的設計應該考慮到控制任務要求簡易與否，設計合理的外觀，達到空間性的要求。

2 溫控箱方案設計

該溫控箱可以設定高低溫報警（蜂鳴器和指示燈同時警報），當溫度超過設定值時，可發出警報并切斷加熱電源，并對于那些帶漏電保護的總開關可在加熱帶或加熱毯在外保護層意外破裂，致使帶電導線接觸到管道或瓶身時馬上斷電，防止因漏電而產生人身或設備事故。同時也可以設定低溫報警，并且可以通過控制進行面板的加熱，使得溫度達到需求值。

由于本溫控線的溫度設定均可在前面板進行，總開關設在箱體后面板，不用開箱即可切斷電源，相對地安全可靠。除總電源進線外，與外界連接的所有線路均集成為電氣接頭，方便安裝，拆卸更換。同時實現了信號的遠程通信，連接后，可遠程讀取每臺設備上的實時溫度與報警狀態。

2.1溫控箱內部元器件介紹

2.1.1 開關電源

將工頻交流變成直流，再將直流變換成高頻交流，通過開關變壓器，反饋穩壓等過程變成你所需要的電壓的后，通過整流，濾波，再變換成直流的過程，而MOSFET在整個過程中通過其不斷的開與關，使高壓直流變換成高頻交流電的過程。

2.1.2 固態繼電器

利用電子元件（如開關三極管、雙向可控硅等半導體器件）的開關特性，可達到無觸點無火花地接通和斷開電路的目的。

2.1.3 一體化漏電開關

實現過流、短路、漏電保護功能。

2.1.4 中間繼電器

用于繼電保護與自動控制系統中，以增加觸點的數量及容量；在控制電路中傳遞中間信號。

2.1.5 端子排

用來連接線路的一種電器元器件。

2.2 溫控箱外觀面板正面部件及其功能：

2.2.1 蜂鳴器（BUZZER）

發生低溫或高溫報警時，會發出警報音。

2.2.2 復位鍵/警報指示燈（RESET）

此為紅色帶燈按鈕。發生高溫警報時，按鈕里的紅燈會亮，同時蜂鳴器鳴叫。按下復位按鈕可消除警報音，在高溫警報消除后，再次按下復位鍵，報警指示燈會熄滅，并重新開始加熱。發生低溫警報時，蜂鳴器鳴叫，按下復位鍵消音即可。

2.2.3 加熱開關/加熱指示燈（Heating）

在控制器在正常使用時，加熱開關手柄處的加熱指示燈會隨著控制輸出而閃爍。此時若想停止加熱，把加熱開關打到OFF位置即可，無需關閉控制器電源。

2.2.4 溫控表

溫控表為整個控制器中的核心元件。加熱溫度的設定，警報值的設定等都是在表頭上操作。具體操作設定步驟參閱以下章節。

2.3溫控箱背部進出線接口方式

2.3.1外接信號進線口（SPARE）

此接口用于溫度或報警信號的遠傳。配PG16塑料防水穿板接頭?？商鎿Q為3/4〃金屬軟管接頭。

2.3.2電源進線口（POWER IN）

此接口用于控制箱的總電源進線，接頭形式同備用口。

2.3.3開關/斷路器（CP0）

設備的電源開關，具有漏電保護功能。

2.3.4 負載線路接頭/進口（CN1）

用于連接被控制的元件，如加熱帶，加熱毯等（可替換為PG16或3/4〃金屬穿板接頭直接進線）。接頭各節點定義如下（如負載中不含過溫開關，把針腳1，2短接）：

2.4箱體外形尺寸及固定方式

該箱體的尺寸可以根據客戶的需求另作調整設計。

3 控制流程及操作說明

當溫控箱與要控制的面板等被控對象裝配好之后，接通電源，打開漏電開關。溫控表背景燈亮開始工作，按照溫控表的使用說明針對客戶的需求進行溫度值、警報值的設定（此操作也可僅在控制箱做好之后通電，然后進行溫控表溫度值、警報值的設定）。然后根據高低警報進行相應的操作。如果是低溫警報，，蜂鳴器鳴叫，按下復位鍵消音即可，并重新開始加熱；如果是高溫報警，按鈕里的紅燈會亮，同時蜂鳴器鳴叫。按下復位按鈕可消除警報音，在高溫警報消除后，再次按下復位鍵，報警指示燈會熄滅。

4結論

在一些半導體集成電路中，電路板焊接過程及其重要，對于產品的性能以及合格率起著至關重要的作用，而溫控箱是半導體器件等制作過程中管路、面板加熱的主要控制手段，因此需要根據生產環境的不同，需要設計與選配不同需求的溫控箱，本案的溫控箱屬于單點的控制箱，達到小規模芯片產商的需求，同時也為后續的多點溫控箱做了一定的鋪墊。

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作者簡介：李晶（1986-），女，山西永濟人，本科，上海建橋學院，主要從事實驗室PLC、電子技術、自動控制等教學工作。