專利名稱：單板表面溫度和相對濕度的同步控制方法和控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子或通信領(lǐng)域中的控制技術(shù)，特別公開一種對溫度和相對濕度進(jìn)行控制的技術(shù)。
背景技術(shù)：
只要有需要通信的地方，就需要有通信產(chǎn)品，通信產(chǎn)品中通常包括實(shí)現(xiàn)各種功能的單板，單板是由印制板、元器件、結(jié)構(gòu)件等構(gòu)成，在通電的情況下實(shí)現(xiàn)一定功能，因此在這些結(jié)構(gòu)中不可避免的使用很多導(dǎo)電金屬。為了保證單板可靠工作，一般都需要強(qiáng)迫風(fēng)冷方式滿足器件結(jié)溫允許的要求。如果單板表面溫度比通信產(chǎn)品外界環(huán)境溫度差值較小，或者溫度還較低，就有可能造成單板表面相對濕度較大，甚至凝露，引起單板線路腐蝕等失效，影響通信的可靠性，并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
然而通信產(chǎn)品的運(yùn)行環(huán)境包括各種各樣的地理環(huán)境，特別是如紅海、亞丁灣沿海等環(huán)境惡劣的地區(qū)，在這些環(huán)境惡劣地區(qū)，空氣濕度比較大，如果單板表面層的溫度比通信產(chǎn)品外界環(huán)境的溫度差值較小，就可能會產(chǎn)生凝露，使單板表面濕度過高，對金屬件造成腐蝕，引起單板功能失常，導(dǎo)致通信故障。
現(xiàn)有技術(shù)一對于位于較惡劣環(huán)境地區(qū)的通信產(chǎn)品采取的防腐蝕措施一般是將單板與外界環(huán)境隔離，即把單板或者模塊密封。這種技術(shù)可以隔離單板表面與外界環(huán)境的空氣，盡可能保證單板表面濕度不受外界環(huán)境空氣的影響。但是密封直接影響到單板的散熱，如白天溫度較高時(shí)，單板的溫度可能過大，會引起單板功能失常，另外，由于采取密封技術(shù)，這種技術(shù)成本也較高。
現(xiàn)有技術(shù)二通過改變冷卻設(shè)備控制機(jī)柜設(shè)備內(nèi)部的空氣溫度，適當(dāng)提高機(jī)柜設(shè)備內(nèi)部的溫度，保證設(shè)備內(nèi)部的溫升(與外界環(huán)境的溫度差)較高，來控制機(jī)柜設(shè)備內(nèi)部的相對濕度。例如專利號為97197704.6的中國專利，但是該技術(shù)方案中用于調(diào)整空氣溫度的參考溫度是固定的，沒有根據(jù)實(shí)際環(huán)境的變化進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，因此沒有從根本上提高單板本身對多變環(huán)境濕度的適應(yīng)能力，并且該方案在實(shí)施時(shí)，提高了整個(gè)機(jī)柜設(shè)備內(nèi)的空氣溫度，則降低了單板表面和設(shè)備內(nèi)部的散熱溫差，直接導(dǎo)致單板本身散熱能力的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開一種單板表面溫度的同步控制方法和控制系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有單板運(yùn)行在惡劣環(huán)境中時(shí)，金屬部分容易被腐蝕的問題。
一種單板表面溫度和相對濕度的控制方法，包括如下步驟檢測并記錄所述單板的表面溫度和運(yùn)行空間的環(huán)境溫度；確定所述表面溫度與環(huán)境溫度之間的溫度差值；根據(jù)所述溫度差值調(diào)整所述單板的散熱動(dòng)力，使該溫度差值保持在設(shè)定的下限值Tmin和上限值Tmax之間，以保證所述單板表面的相對濕度低于所述單板運(yùn)行空間的環(huán)境濕度。
所述表面溫度是指所述單板表面的最低溫度。
所述表面溫度是指在所述單板表面包括最低溫度區(qū)的區(qū)域中測量的多個(gè)溫度的平均值；和/或所述單板運(yùn)行空間的環(huán)境溫度是在所述單板運(yùn)行空間中測量的多個(gè)溫度的平均值。
所述調(diào)整散熱動(dòng)力的方法是指下列之一當(dāng)所述溫度差值低于Tmin時(shí)，降低或關(guān)閉所述散熱動(dòng)力；當(dāng)所述溫度差值高于Tmax時(shí)，提高所述散熱動(dòng)力；當(dāng)所述溫度差值在高于或等于Tmin并小于或等于Tmax之間時(shí)，保持所述散熱動(dòng)力。
所述方法還包括當(dāng)所述溫度差值低于Tmin時(shí)，將所述單板加熱到表面溫度等于或大于Tmin的步驟。
所述散熱動(dòng)力是指通過散熱風(fēng)扇提供的風(fēng)力，并通過調(diào)整該風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速來調(diào)整該風(fēng)力；和/或通過熱交換器設(shè)備提供的冷卻力，并通過調(diào)整該熱交換器設(shè)備的熱交換率來調(diào)整該冷卻力。
所述下限值Tmin大于等于8℃并小于等于14℃、上限值Tmax大于等于18℃并小于等于24℃。
所述下限值Tmin等于10℃、上限值Tmax等于20℃。
一種單板表面溫度和相對濕度的同步控制系統(tǒng)，包括提供散熱動(dòng)力的散熱設(shè)備和控制該散熱設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的控制芯片，還包括設(shè)置在所述單板表面的第一溫度傳感器，檢測所述單板的表面溫度、并將該表面溫度發(fā)送給所述控制芯片；設(shè)置在所述單板附近、并與該單板保持間距的第二溫度傳感器，檢測所述單板運(yùn)行的環(huán)境溫度、并將該環(huán)境溫度發(fā)送給所述控制芯片；所述控制芯片確定所述表面溫度高出環(huán)境溫度的溫度差值，并根據(jù)所述溫度差值調(diào)整所述散熱設(shè)備的散熱動(dòng)力。
所述第一溫度傳感器和/或第二溫度傳感器分別并行設(shè)置為多個(gè)，所述控制芯片分別計(jì)算多個(gè)所述表面溫度和環(huán)境溫度的平均值，用計(jì)算得到的兩個(gè)平均值確定所述溫度差值。
所述控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述單板上的功率器件，通過開關(guān)連接該單板的工作電源，所述開關(guān)由所述控制芯片根據(jù)所述溫度差值進(jìn)行接通或關(guān)斷。
所述功率器件為至少一個(gè)二極管和/或三極管；所述散熱設(shè)備為散熱風(fēng)扇和/或熱交換設(shè)備。
所述單板包括涂在全部表面區(qū)域或部分表面區(qū)域的聚氨酯樹脂層或有機(jī)硅彈塑性樹脂層。
本發(fā)明有益效果如下由于本發(fā)明通過控制單板表面溫度與運(yùn)行環(huán)境溫度之間的差值，來控制單板表面的相對濕度，一方面，在單板表面溫度過高時(shí)，提高單板的散熱動(dòng)力，另一方面，在單板表面溫度過低時(shí)，降低單板的散熱動(dòng)力，并且可以實(shí)現(xiàn)為單板加熱，這樣無論運(yùn)行環(huán)境如何變化，都使單板的表面溫度維持在較佳的散熱溫度附近，不會因環(huán)境濕度的改變產(chǎn)生凝露，也不會使單板過熱影響可靠性和使用壽命，提高了單板的環(huán)境適應(yīng)性；由于直接控制單板溫度比直接控制濕度更容易實(shí)施，因此本發(fā)明所述方法和系統(tǒng)操作簡單、維護(hù)方便，在惡劣環(huán)境下，可以有效降低單板的維護(hù)成本、提高單板的使用壽命。


圖1為本發(fā)明所述單板表面溫度控制方法的流程圖；圖2為本發(fā)明所述單板表面溫度控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
通信設(shè)備有時(shí)不可避免的放置于較惡劣環(huán)境，如外部環(huán)境或者簡單室內(nèi)環(huán)境等。本發(fā)明所述技術(shù)方案主要用于這些惡劣的環(huán)境中，以防止通信單板被水份腐蝕，具體應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案時(shí)，對于惡劣環(huán)境的劃分可以通過人們的認(rèn)知常識或者相關(guān)天氣數(shù)據(jù)分析確定，這里給出一種可行的劃分方法以供參考例如根據(jù)溫濕度t、鹽霧s、大氣污染p三個(gè)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性來決定設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的惡劣程度，并把運(yùn)行環(huán)境劃分為三個(gè)等級，即是A、B、C，其中，C類環(huán)境為需要利用本發(fā)明控制單板表面溫度來防止腐蝕，如表1，表1中的具體數(shù)值根據(jù)各地情況確定。
溫濕度根據(jù)日平均溫度及相對濕度的天數(shù)比率劃分為四個(gè)級別t1、t2、t3、t4；根據(jù)距離海洋遠(yuǎn)近來定義鹽霧等級，并劃分為s1、s2、s3、s4；根據(jù)大氣的硫化氫、二氧化硫含量等級，劃分為p1、p2、p3三大類。
表1溫濕度/鹽霧/大氣污染與A/B/C環(huán)境對應(yīng)關(guān)系表

這樣，根據(jù)氣象數(shù)據(jù)就可以簡單的劃分出惡劣環(huán)境，作為是否應(yīng)用本發(fā)明的前提條件。例如從表1中可以得到，如果某地區(qū)的溫濕度為t2，鹽霧等級為s2，而大氣污染等級為p2，則此地區(qū)的運(yùn)行環(huán)境被定義為C類惡劣環(huán)境。
根據(jù)溫度和濕度之間的關(guān)系，一般只要保證單板表面溫度高出外界環(huán)境溫度一定的溫度范圍內(nèi)，就可以使單板的表面濕度維持在允許的范圍內(nèi)，提高運(yùn)行在各C類環(huán)境中單板的適應(yīng)性，溫度范圍的下限值一般為8℃≤Tmin≤14℃、上限值一般為18℃≤Tmax≤24℃，通?？梢匀min＝10℃、Tmax＝20℃較為適宜，如外界日環(huán)境溫度平均為25℃，則單板表面溫度必須在35℃以上，就可以保證單板環(huán)境適應(yīng)性。但是，單板運(yùn)行的溫度不能過高，過高的表面溫度直接影響單板的可靠性和壽命，因此很有必要將單板表面溫度與環(huán)境溫度的差值限定在一個(gè)上限值Tmax以下，一般不超出20℃，這樣即保證了單板表面不因過低的溫度產(chǎn)生凝露，又不影響單板正常運(yùn)行所允許的溫度條件。對于運(yùn)行于C類環(huán)境的設(shè)備，使用本發(fā)明所述方法控制單板表面的溫度，保證單板表面比外界環(huán)境溫度高出值(也稱為溫升，即是單板表面比外界環(huán)境溫度差)維持在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，即10℃～20℃的范圍就可以提高單板環(huán)境適應(yīng)性，防止單板功能因金屬腐蝕而失效。
具體的方法流程如圖1所示s1、檢測并記錄所述單板的表面溫度T1；本步驟通過在單板表面上設(shè)置外部溫度傳感器，可以很快讀出外部環(huán)境溫度T1，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將傳感器設(shè)置在單板整個(gè)表面溫度最低的區(qū)域(如靠近風(fēng)口板邊)來測量單板表面的最低溫度。
s2、檢測并記錄所述單板的的環(huán)境溫度T2；本步驟在單板運(yùn)行環(huán)境中設(shè)置另一個(gè)溫度傳感器，可以獲知單板的運(yùn)行環(huán)境的溫度T2。
上述兩個(gè)步驟中，為了更加精確控制，測量單板表面溫度的溫度傳感器和測量環(huán)境溫度的溫度傳感器可以分別并行設(shè)置為多個(gè)，利用多個(gè)測量值的平均值來控制提高了控制的精確性，同時(shí)也提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，如果由其中的一個(gè)溫度傳感器出現(xiàn)故障失效時(shí)，不會直接導(dǎo)致控制系統(tǒng)的失靈。
S3、確定所述表面溫度高出環(huán)境溫度的溫度差值ΔT＝T1-T2；S4、比較ΔT與Tmin、即10℃的大??；依據(jù)本實(shí)施例，如果ΔT＜10℃，執(zhí)行步驟S5；否則執(zhí)行步驟S6。
S5、為防止單板表面產(chǎn)生凝露，則需要降低設(shè)備的散熱動(dòng)力，即降低風(fēng)扇速度或者停止風(fēng)扇運(yùn)行，或者降低熱交換設(shè)備的熱交換率或關(guān)閉熱交換設(shè)備，這樣做的目的在于使單板緩慢升溫。
S6、比較ΔT與Tmax、即20℃的大小；依據(jù)本實(shí)施例，如果ΔT＞20℃時(shí)，執(zhí)行步驟S7；否則執(zhí)行步驟S8。
S7、為保證單板的正常運(yùn)行，則提高所述單板散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，或者提高熱交換設(shè)備的熱交換率，這樣做的目的在于使單板加快散熱速度進(jìn)行降溫。
S8、如果10℃≤ΔT≤20℃時(shí)，保持所述單板散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速或熱交換設(shè)備的熱交換率，使單板在正常的溫度和濕度條件下穩(wěn)定運(yùn)行。
執(zhí)行完步驟S8后，自動(dòng)返回步驟S1進(jìn)行循環(huán)控制，本發(fā)明所述的方法可以實(shí)時(shí)檢測溫度變化進(jìn)行調(diào)整，也可以按照設(shè)定的固定周期間隔的周期性檢測溫度并進(jìn)行調(diào)整。
較小設(shè)備中，單板的散熱動(dòng)力一般由風(fēng)扇提供，風(fēng)扇數(shù)量和安裝位置根據(jù)設(shè)備情況選擇，并且如果是大型設(shè)備，或者運(yùn)行在高溫地區(qū)的設(shè)備，單一的風(fēng)扇散熱可能無法滿足需要，因此需要專門的熱交換設(shè)備提供冷卻。
極端情況下，即使關(guān)閉所有的散熱動(dòng)力仍無法保證單板的溫度高出運(yùn)行環(huán)境溫度10℃時(shí)，還可以在單板溫度較低的局部區(qū)域進(jìn)行加熱使單板升溫防止凝露，加熱的方法是啟動(dòng)預(yù)先設(shè)置在單板溫度較低區(qū)域的無功能功率器件，例如三極管、二極管等功率器件，并當(dāng)溫度上升到一定值后再關(guān)閉加熱的功率器件，這樣還可以在單板啟動(dòng)時(shí)使溫度較快的上升到所需的溫差范圍。
本發(fā)明所述控制方法通過圖2所示的控制系統(tǒng)完成，圖2為一個(gè)采用風(fēng)扇散熱的小型設(shè)備的散熱控制系統(tǒng)，該散熱控制系統(tǒng)包括控制芯片，用于控制散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速；第一溫度傳感器，設(shè)置在單板表面，用于檢測單板的表面溫度并通過控制芯片的通信接口發(fā)送給控制芯片；第二溫度傳感器，設(shè)置在所述單板附近、并與該單板保持一定的間距，用于檢測單板運(yùn)行的環(huán)境溫度并通過控制芯片的通信接口發(fā)送給控制芯片；控制芯片內(nèi)置CPU，預(yù)先設(shè)置單板溫度的監(jiān)控點(diǎn)Tmin和Tmax，一般取10℃和20℃，根據(jù)第一溫度傳感器和第二溫度傳感器的檢測結(jié)果計(jì)算表面溫度高于環(huán)境溫度的溫度差值ΔT，并且將ΔT和Tmin、Tmax進(jìn)行比較，然后根據(jù)比較的結(jié)果調(diào)節(jié)風(fēng)扇的工作電壓以控制風(fēng)速轉(zhuǎn)速。
控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在單板上、不承擔(dān)無任何電路功能的功率器件，該功率器件通過開關(guān)連接該單板的工作電源，開關(guān)由控制芯片根據(jù)ΔT進(jìn)行接通或關(guān)斷，當(dāng)ΔT＜Tmin時(shí)接通開關(guān)加熱單板，加熱到一定時(shí)間后，當(dāng)單板的表面溫度等于或高于Tmin后關(guān)斷開關(guān)停止加熱，功率器件可以選擇二極管、三極管等功率器件，安裝在溫度較低的區(qū)域，數(shù)量根據(jù)單板實(shí)際運(yùn)行的環(huán)境情況確定。
控制芯片可采用集成溫度傳感器的AD590、AD592、TMP17、LM135等型號，對控制芯片的具體設(shè)置和編程、以及對二極管或三極管的開關(guān)控制是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)，這里不再贅述。
如前所述，如果是大型設(shè)備或高溫環(huán)境下運(yùn)行的設(shè)備，僅有風(fēng)扇提供的風(fēng)力無法滿足散熱的需要，則增加設(shè)置熱交換器提高設(shè)備的散熱能力，控制思路和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制相同，這里不再贅述。
另外，對于同樣運(yùn)行于C類環(huán)境的設(shè)備中的單板，可以采取在單板表面噴涂一層較厚涂覆材料，利用敷型涂覆形成的隔離保護(hù)層防止單板被腐蝕，敷型涂覆材料的具體選擇如表2所示表2敷型涂覆材料

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單板表面溫度和相對濕度的同步控制方法，其特征在于，包括如下步驟檢測并記錄所述單板的表面溫度和運(yùn)行空間的環(huán)境溫度；確定所述表面溫度與環(huán)境溫度之間的溫度差值；根據(jù)所述溫度差值調(diào)整所述單板的散熱動(dòng)力，使該溫度差值保持在設(shè)定的下限值Tmin和上限值Tmax之間，以保證所述單板表面的相對濕度低于所述單板運(yùn)行空間的環(huán)境濕度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面溫度是指所述單板表面的最低溫度。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述表面溫度是指在所述單板表面包括最低溫度區(qū)的區(qū)域中測量的多個(gè)溫度的平均值；和/或所述單板運(yùn)行空間的環(huán)境溫度是在所述單板運(yùn)行空間中測量的多個(gè)溫度的平均值。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述調(diào)整散熱動(dòng)力的方法是指下列之一當(dāng)所述溫度差值低于Tmin時(shí)，降低或關(guān)閉所述散熱動(dòng)力；當(dāng)所述溫度差值高于Tmax時(shí)，提高所述散熱動(dòng)力；當(dāng)所述溫度差值在高于或等于Tmin并小于或等于Tmax之間時(shí)，保持所述散熱動(dòng)力。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括當(dāng)所述溫度差值低于Tmin時(shí)，將所述單板加熱到表面溫度等于或大于Tmin的步驟。
6.如權(quán)利要求1～5任意之一所述的方法，其特征在于，所述散熱動(dòng)力是指通過散熱風(fēng)扇提供的風(fēng)力，并通過調(diào)整該風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速來調(diào)整該風(fēng)力；和/或通過熱交換器設(shè)備提供的冷卻力，并通過調(diào)整該熱交換器設(shè)備的熱交換率來調(diào)整該冷卻力。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述下限值Tmin大于等于8℃并小于等于14℃、上限值Tmax大于等于18℃并小于等于24℃。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述下限值Tmin等于10℃、上限值Tmax等于20℃。
9.一種單板表面溫度和相對濕度的同步控制系統(tǒng)，包括提供散熱動(dòng)力的散熱設(shè)備和控制該散熱設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的控制芯片，其特征在于，還包括設(shè)置在所述單板表面的第一溫度傳感器，檢測所述單板的表面溫度、并將該表面溫度發(fā)送給所述控制芯片；設(shè)置在所述單板附近、并與該單板保持間距的第二溫度傳感器，檢測所述單板運(yùn)行的環(huán)境溫度、并將該環(huán)境溫度發(fā)送給所述控制芯片；所述控制芯片確定所述表面溫度高出環(huán)境溫度的溫度差值，并根據(jù)所述溫度差值調(diào)整所述散熱設(shè)備的散熱動(dòng)力。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一溫度傳感器和/或第二溫度傳感器分別并行設(shè)置為多個(gè)，所述控制芯片分別計(jì)算多個(gè)所述表面溫度和環(huán)境溫度的平均值，用計(jì)算得到的兩個(gè)平均值確定所述溫度差值。
11.如權(quán)利要求9或10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述單板上的功率器件，通過開關(guān)連接該單板的工作電源，所述開關(guān)由所述控制芯片根據(jù)所述溫度差值進(jìn)行接通或關(guān)斷。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述功率器件為至少一個(gè)二極管和/或三極管；所述散熱設(shè)備為散熱風(fēng)扇和/或熱交換設(shè)備。
13.如權(quán)利要求9或10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述單板包括涂在全部表面區(qū)域或部分表面區(qū)域的聚氨酯樹脂層或有機(jī)硅彈塑性樹脂層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單板表面溫度的控制方法和控制系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有單板運(yùn)行在惡劣環(huán)境中時(shí)，金屬部分容易被腐蝕的問題。所述方法包括檢測并記錄單板的表面溫度和運(yùn)行空間的環(huán)境溫度；確定表面溫度與環(huán)境溫度之間的溫度差值；根據(jù)所述溫度差值調(diào)整所述單板的散熱動(dòng)力，使該溫度差值保持在設(shè)定的下限值T
文檔編號G05D23/00GK1869853SQ20051007226
公開日2006年11月29日 申請日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月27日
發(fā)明者陳普養(yǎng), 羅美春, 羅曙東, 洪宇平, 王界平 申請人:華為技術(shù)有限公司