Камеру тепло-холод называют по-разному: камера тепла и холода, камера холода и тепла (КХТ), термокамера, климатическая камера тепло-холод. Суть одна — это испытательное оборудование, которое создаёт в закрытом рабочем объёме заданную температуру ниже и выше комнатной и меняет её по программе. В таких камерах проверяют, как электроника, приборы, материалы и узлы переносят холод, жару и смену температур при эксплуатации, транспортировании и хранении.
Чем камера тепло-холод отличается от морозильника и сушильного шкафа
Морозильная камера только охлаждает, сушильный шкаф только нагревает. Камера тепло-холод делает и то и другое в одном объёме и поддерживает режим с заданной точностью. Поэтому запрос «камера холода с подогревом» по сути описывает ту же камеру тепло-холод: холодильная машина и нагреватели работают под управлением одного регулятора, а не поочерёдно вручную.
Вторая важная разница — равномерность. В испытательной камере воздух принудительно перемешивается, чтобы температура в разных точках рабочего объёма отличалась как можно меньше. Без этого результат испытания зависит от того, на какую полку поставили изделие.
Как устроена камера тепло-холод
- Рабочая камера. Внутренний объём, куда помещают изделие; в камерах КТХ он из нержавеющей стали, со съёмной полкой.
- Теплоизолированный корпус и дверь. Изоляция отделяет рабочий объём от помещения и снижает нагрузку на холодильную машину.
- Холодильная машина. Компрессор, конденсатор и испаритель отводят тепло из рабочего объёма. Конденсатор охлаждается воздухом помещения или водой; у КТХ воздушное охлаждение входит в базовую комплектацию, водяное — опция.
- Нагреватели. Поднимают температуру до верхнего значения и вместе с холодильной машиной удерживают режим.
- Вентилятор. Обеспечивает принудительную конвекцию — равномерное распределение температуры по объёму.
- Регулятор. Микропроцессорный регулятор поддерживает заданную температуру и выполняет программы; для сложных многоступенчатых программ ставят ПЛК с сенсорной панелью.
- Смотровое окно с подогревом и освещение. Подогрев стекла не даёт ему запотевать и обмерзать на холоде, так что изделие видно во время испытания.
- Технологические отверстия. Через них выводят кабели к изделию, работающему под нагрузкой; в КТХ их два, диаметром 100 мм.
- Защита. Автоматическая защита и реле контроля напряжения отключают камеру при аварийных ситуациях.
Какие испытания проводят в камере тепло-холод
Основной межгосударственный стандарт на температурные испытания — ГОСТ 30630.2.1-2013. Он описывает испытания на воздействие верхнего и нижнего значений температуры при эксплуатации, при транспортировании и хранении, а также на изменение температуры среды. Режимы увязаны с климатическими исполнениями изделий по ГОСТ 15150.
- Испытание на холод: изделие выдерживают при нижней температуре и проверяют параметры во время и после воздействия.
- Испытание на тепло: то же при верхней температуре, в том числе для изделий, которые сами выделяют тепло при работе.
- Постепенное изменение температуры: изделие проходит циклы холод — тепло в одной камере с заданной скоростью изменения температуры.
- Термоциклирование и термотренировка: многократные циклы, которые выявляют скрытые дефекты пайки, монтажа и материалов до отправки изделия заказчику.
- Хранение и транспортирование: проверка, что изделие не повреждается в нерабочем состоянии при крайних температурах.
Для резкой смены температуры за секунды камера тепло-холод не подходит — там нужна камера термошока с двумя зонами. Если методика требует влажности, понадобится камера тепло-холод-влага.
Как выбрать нижнюю температуру
Нижняя граница сильнее всего влияет на устройство холодильной машины и на цену. Камеры КТХ выпускаются в трёх исполнениях по холоду: −30, −65 и −85 °C. Ориентиры такие:
- −30 °C — для изделий, которые работают в отапливаемых помещениях или в мягком климате, и для проверок без жёстких требований по холоду.
- −65 °C — для большинства программ, где нижнее значение лежит в районе −40…−60 °C: оборудование для улицы, транспорт, приборы общего назначения.
- −85 °C — для программ с экстремальным холодом, например при проверке хранения и транспортирования при очень низких температурах.
Берите исполнение по самой низкой температуре вашей программы с небольшим запасом, но не «на всякий случай». Например, КТХ 80 в исполнении −30…+100 °C стоит от 680 000 ₽, в исполнении −85…+100 °C — от 830 000 ₽, а в максимальном −85…+180 °C — от 910 000 ₽.
Как выбрать верхнюю температуру
По теплу исполнений тоже три: +100, +160 и +180 °C. Для испытаний электроники на теплоустойчивость чаще всего хватает +100 °C. Более высокие значения нужны для материалов, полимеров, кабелей и изделий с высокой рабочей температурой, а также для ускоренных испытаний. Верхняя граница на цену влияет меньше, чем нижняя, но и здесь лучше не переплачивать за неиспользуемый запас.
Как выбрать объём
Объём выбирают не по изделию, а по воздуху вокруг него. ГОСТ 30630.2.1-2013 рекомендует размещать изделия ближе к центру полезного объёма и чтобы их общий объём не превышал 20 % полезного объёма камеры. Кроме того, смотрите на внутренние размеры рабочей зоны: высокий прибор может не войти в камеру подходящего литража.
| Модель | Объём, л | Рабочая зона, мм | Питание | Цена |
|---|---|---|---|---|
| КТХ 22 | 22 | 350×280×250 | 220/380 В | от 500 000 ₽ |
| КТХ 64 | 64 | 400×400×400 | 220/380 В | от 650 000 ₽ |
| КТХ 80 | 80 | 420×510×400 | 220/380 В | от 680 000 ₽ |
| КТХ 160 | 160 | 520×640×510 | 380 В | от 800 000 ₽ |
| КТХ 400 | 400 | 600×800×850 | 380 В | от 1 000 000 ₽ |
| КТХ 800 | 800 | 900×1000×900 | 380 В | от 1 250 000 ₽ |
| КТХ 1000 | 1000 | 950×1100×960 | 380 В, 3ф | от 1 400 000 ₽ |
| КТХ 1500 | 1500 | 1000×1250×1200 | 380 В, 3ф | от 1 800 000 ₽ |
| КТХ 2000 | 2000 | 1200×1200×1400 | 380 В, 3ф | от 2 200 000 ₽ |
Цены указаны для базового исполнения −30…+100 °C. Если изделие крупное, тяжёлое или его удобнее опускать сверху, посмотрите камеры с вертикальной загрузкой КТХ ВЗ объёмом 160–800 литров.
Точность и скорость изменения температуры
Камеры КТХ поддерживают температуру с точностью ±1 °C при дискретности задания 0,1 °C. Скорость изменения температуры зависит от исполнения, объёма и, главное, от загрузки: массивное металлическое изделие замедляет и охлаждение, и нагрев. Если методика задаёт скорость, укажите её и массу загрузки в запросе. Для метода постепенного изменения температуры ГОСТ 30630.2.1-2013 рекомендует выбирать скорость из ряда 1, 3, 5, 10 и 15 °C/мин, усреднённую за период не более 5 минут.
Что ещё учесть при выборе
- Кабели и трубки. Если стандартных двух отверстий Ø100 мм мало, есть дополнительные или увеличенные шлюзы, а также серия КТХ Ш с технологическими шлюзами.
- Архив и интерфейс. Для протоколов испытаний заложите архивирование и Ethernet / RS-485.
- Нагрузка на полку. Для тяжёлых изделий — дополнительные полки и усиленная нагрузка.
- Место установки. Камеры весят от 100 кг (КТХ 22) до 600 кг (КТХ 2000); проверьте проёмы, перекрытия и питание.
- Аттестация. Если камеру будут использовать для испытаний с протоколами, сразу закажите первичную аттестацию, монтаж и пусконаладку.
Как проходит типовое испытание
- Изделие выдерживают в нормальных климатических условиях и проверяют его параметры и внешний вид.
- Изделие размещают в камере ближе к центру рабочего объёма, кабели выводят через технологические отверстия.
- Камера выходит на заданную температуру по программе, затем изделие выдерживают до теплового равновесия — время выдержки задаёт методика.
- В конце выдержки, если это требуется, измеряют параметры работающего изделия прямо в камере.
- После испытания изделие возвращают в нормальные условия, повторно осматривают и проверяют; результат сравнивают с требованиями документации на изделие.
Программный регулятор позволяет пройти несколько таких этапов подряд без участия оператора, а архив фиксирует фактический ход температуры для протокола.
Вопросы и ответы
Чем КТХ отличается от КХТ? Это разные сокращения одного и того же оборудования: камера тепло-холод и камера холода и тепла. В обоих случаях камера и охлаждает, и нагревает рабочий объём.
Можно ли в камере тепло-холод испытывать на влажность? Нет, у КТХ нет генератора влажности. Для испытаний на влажное тепло нужна камера тепло-холод-влага КТХВ или тепло-влага КТВ.
Какой объём брать для платы размером 200×150 мм? По объёму подойдёт даже КТХ 22, но учтите оснастку, кабели и возможное число плат в партии. Если плат несколько, практичнее КТХ 64 или КТХ 80.
Нужна ли камере вода? В базовой комплектации холодильная машина охлаждается воздухом, вода не нужна. Водяное охлаждение — опция для помещений, где тепло от конденсатора нежелательно.
Камеры тепло-холод КТХ в каталоге