一種壓力式電子流量控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種壓力式電子流量控制器，包括氣阻、第一壓力調(diào)節(jié)組件及控制組件，所述第一壓力調(diào)節(jié)組件安裝于氣阻的進(jìn)氣端，用來(lái)調(diào)節(jié)氣阻上進(jìn)氣端的氣體壓力，還包括第二壓力調(diào)節(jié)組件，所述第二壓力調(diào)節(jié)組件與氣阻的出氣端相連，用來(lái)調(diào)節(jié)氣阻上出氣端的氣體壓力以保持出氣端的氣體壓強(qiáng)恒定。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、能夠提高其環(huán)境適應(yīng)能力、進(jìn)而提高控制精度等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種壓力式電子流量控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型主要涉及到精密分析儀器領(lǐng)域，特指一種適用于精密分析儀器的不受環(huán)境壓力影響的壓力式電子流量控制器。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，在眾多的精密分析設(shè)備中常常要使用到對(duì)于流體進(jìn)行控制的器件，比如流量控制器，其包括氣阻1、比例閥41和壓力傳感器51。以色譜儀為例，如圖1所示，當(dāng)前應(yīng)用于色譜中的壓力式電子流量控制器，氣體從進(jìn)氣端3進(jìn)入后均采用對(duì)輸入口的壓力進(jìn)行控制，然后通過(guò)一個(gè)氣阻1，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的控制；其基本原理是基于泊肅葉方程，在不考慮溫度的影響，其輸出流量可簡(jiǎn)要的表示為:
[0004]Q= (P1-P2) /R
[0005]式中:Q為輸出流量，R為氣阻I的氣體阻力值，Pl和P2分別為氣阻I的前端和后端壓力。現(xiàn)有的技術(shù)方案中，氣阻I的出氣端2是直接接大氣的，即P2實(shí)際為環(huán)境的大氣壓力。通常在環(huán)境較好的條件下，P2是隨著時(shí)間有漸變的，所以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中實(shí)際的流量控制會(huì)有一個(gè)專門(mén)針對(duì)大氣的壓力補(bǔ)償。
[0006]采用上述傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的精密分析儀器(如色譜儀)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用時(shí)，基本能夠滿足應(yīng)用需要，達(dá)到分析精度的要求，這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室環(huán)境通常很好，不會(huì)出現(xiàn)儀器接口處大氣壓力瞬變的情況。但若應(yīng)用于便攜式設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)使用，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，隨時(shí)可能因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境擾動(dòng)，對(duì)流量控制模塊輸出口的氣體壓力值產(chǎn)生變化，進(jìn)而影響到電子流量控制器的流量輸出，對(duì)分析儀器的精度造成嚴(yán)重影響。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、能夠提高其環(huán)境適應(yīng)能力、進(jìn)而提高控制精度的壓力式電子流量控制器。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種壓力式電子流量控制器，包括氣阻、第一壓力調(diào)節(jié)組件及控制組件，所述第一壓力調(diào)節(jié)組件安裝于氣阻的進(jìn)氣端，用來(lái)調(diào)節(jié)氣阻上進(jìn)氣端的氣體壓力，還包括第二壓力調(diào)節(jié)組件，所述第二壓力調(diào)節(jié)組件與氣阻的出氣端相連，用來(lái)調(diào)節(jié)氣阻上出氣端的氣體壓力以保持出氣端的氣體壓強(qiáng)恒定。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):所述第一壓力調(diào)節(jié)組件包括第一比例調(diào)節(jié)閥和第一壓力傳感器，所述第一壓力傳感器用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣阻的進(jìn)氣端壓力信號(hào)，并將壓力信號(hào)傳送給控制組件，所述控制組件根據(jù)壓力信號(hào)輸出控制指令至第一比例調(diào)節(jié)閥，由第一比例調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)入氣阻的氣體的實(shí)時(shí)壓力值。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):所述氣阻的進(jìn)氣端設(shè)有進(jìn)氣氣路模塊，所述第一壓力調(diào)節(jié)組件對(duì)進(jìn)氣氣路模塊的出氣口氣壓進(jìn)行控制。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):所述第一壓力傳感器為高量程壓力傳感器。
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):所述第二壓力調(diào)節(jié)組件包括第二比例調(diào)節(jié)閥和第二壓力傳感器，所述第二壓力傳感器用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣阻的出氣端的實(shí)際壓力信號(hào)并將實(shí)際壓力信號(hào)傳送給控制組件，所述控制組件根據(jù)壓力信號(hào)輸出控制指令至第二比例調(diào)節(jié)閥，由所述第二比例調(diào)節(jié)閥控制氣阻的出口端的實(shí)時(shí)壓力值。
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):所述氣阻的出氣端設(shè)有出氣氣路模塊，所述第二壓力調(diào)節(jié)組件對(duì)出氣氣路模塊的出氣口氣壓進(jìn)行控制。
[0015]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):所述第二壓力傳感器為低量程壓力傳感器。
[0016]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):還包括一外殼，所述氣阻、第一壓力調(diào)節(jié)組件、控制組件及第二壓力調(diào)節(jié)組件均安裝于外殼內(nèi)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型的壓力式電子流量控制器，通過(guò)壓力補(bǔ)償?shù)氖侄芜_(dá)到補(bǔ)償環(huán)境壓力變化對(duì)電子流量/壓力控制器輸出的影響，可以使流量輸出不受環(huán)境氣體壓力瞬變或漸變的影響，有效解決現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境壓力易發(fā)生變化而造成控制流量發(fā)生變化的技術(shù)問(wèn)題，從而提高了其環(huán)境適應(yīng)能力和控制精度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電子流量控制器的原理示意圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新型電子流量控制器的原理示意圖。
[0020]圖3是本實(shí)用新型電子流量控制器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0021]圖4是本實(shí)用新型中控制組件的工作原理示意圖。
[0022]圖例說(shuō)明:
[0023]1、氣阻；2、出氣端；3、進(jìn)氣端；4、第一比例調(diào)節(jié)閥；5、第一壓力傳感器；6、控制組件；7、第二比例調(diào)節(jié)閥；8、第二壓力傳感器；9、進(jìn)氣氣路模塊；10、出氣氣路模塊；11、外殼；21、信號(hào)調(diào)理電路；22、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元；23、數(shù)據(jù)處理單元；24、存儲(chǔ)器；25、恒流驅(qū)動(dòng)電路；26、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元；41、比例閥；51、壓力傳感器。

【具體實(shí)施方式】
[0024]以下將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]如圖2和圖3所示，本實(shí)用新型的壓力式電子流量控制器，包括氣阻1、第一壓力調(diào)節(jié)組件、第二壓力調(diào)節(jié)組件及控制組件6，第一壓力調(diào)節(jié)組件安裝于氣阻I的進(jìn)氣端3，用來(lái)調(diào)節(jié)氣阻I上進(jìn)氣端3的氣體壓力；第二壓力調(diào)節(jié)組件與氣阻I的出氣端2相連，用來(lái)調(diào)節(jié)氣阻I上出氣端2的氣體壓力；在控制組件的控制下，令第二壓力調(diào)節(jié)組件保持氣阻I上出氣端2的氣體壓強(qiáng)恒定。
[0026]第一壓力調(diào)節(jié)組件包括第一比例調(diào)節(jié)閥4和第一壓力傳感器5，第一壓力傳感器5用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣阻I的進(jìn)氣端3壓力信號(hào)，并將壓力信號(hào)傳送給控制組件6，控制組件6則根據(jù)壓力信號(hào)輸出控制指令至第一比例調(diào)節(jié)閥4，由第一比例調(diào)節(jié)閥4控制進(jìn)入氣阻I的氣體的實(shí)時(shí)壓力值。本實(shí)施例中，氣阻I的進(jìn)氣端3設(shè)有進(jìn)氣氣路模塊9，第一壓力調(diào)節(jié)組件對(duì)進(jìn)氣氣路模塊9的出氣口氣壓進(jìn)行控制，即可完成對(duì)氣阻I進(jìn)氣壓力的控制。
[0027]第二壓力調(diào)節(jié)組件包括第二比例調(diào)節(jié)閥7和第二壓力傳感器8，第二壓力傳感器8用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣阻I的出氣端2的實(shí)際壓力信號(hào)，并將實(shí)際壓力信號(hào)傳送給控制組件6，控制組件6則根據(jù)壓力信號(hào)輸出控制指令至第二比例調(diào)節(jié)閥7，由第二比例調(diào)節(jié)閥7控制氣阻I的出口端的實(shí)時(shí)壓力值。本實(shí)施例中，氣阻I的出氣端2設(shè)有出氣氣路模塊10，第二壓力調(diào)節(jié)組件對(duì)出氣氣路模塊10的出氣口氣壓進(jìn)行控制，即可完成對(duì)氣阻I上出氣端2壓力的控制。
[0028]在具體使用過(guò)程中，第一壓力傳感器5采用高量程壓力傳感器，第二壓力傳感器8采用低量程壓力傳感器。使用大量程的壓力傳感器主要是為了滿足寬流量控制輸出的要求，因?yàn)闅庾鐸的兩端壓差可允許的調(diào)節(jié)范圍越大，其流過(guò)的流量范圍必然越寬。
[0029]本實(shí)施例中，如圖4所示，為控制組件6的工作原理示意圖。壓力傳感器(第一壓力傳感器5和第二壓力傳感器8)檢測(cè)到的壓力信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路21調(diào)理后進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元22 (ADC)進(jìn)行采樣，采樣的壓力信號(hào)傳入到數(shù)據(jù)處理單元23 (MCU)中處理，MCU將此壓力信號(hào)與存儲(chǔ)器24中存儲(chǔ)的設(shè)定目標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)計(jì)算其與目標(biāo)設(shè)定值的差異進(jìn)行調(diào)整數(shù)模轉(zhuǎn)換單元26 (DAC)的輸出，以控制恒流驅(qū)動(dòng)電路25的輸出電流大小來(lái)控制比例電磁閥，由比例電磁閥調(diào)整流過(guò)其氣體的流量，以達(dá)到控制壓力傳感器檢測(cè)到的壓力信號(hào)穩(wěn)定在目標(biāo)設(shè)定值，達(dá)到壓力穩(wěn)定控制的目的。
[0030]可以理解，在上述結(jié)構(gòu)中，壓力傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)氣體壓力監(jiān)測(cè)為硬件的基本功能，比例調(diào)節(jié)閥根據(jù)控制組件6的控制信號(hào)進(jìn)行流量控制也為硬件的基本功能，無(wú)需進(jìn)行任何方法或軟件上的重新設(shè)定。
[0031]本實(shí)施中，上述各個(gè)結(jié)構(gòu)組件均安裝于一外殼11內(nèi)，該外殼11為整個(gè)電子流量控制器安裝固定的金屬結(jié)構(gòu)外殼，并且起到對(duì)模塊進(jìn)行電磁屏蔽的作用，起到一定的抗電磁干擾的能力。
[0032]工作原理:樣氣先進(jìn)入到進(jìn)氣氣路模塊9，由第一壓力傳感器5檢測(cè)進(jìn)氣氣路模塊9中的氣體壓力大小并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸給控制組件6，再由控制組件6反饋控制第一比例調(diào)節(jié)閥4調(diào)節(jié)控制進(jìn)氣氣路模塊9內(nèi)的氣體壓力，保證其氣體壓力為目標(biāo)值并維持恒定。即，第一壓力傳感器5將監(jiān)測(cè)的氣體壓強(qiáng)值傳送給控制組件6，由控制組件6完成其對(duì)目標(biāo)控制壓力的差值計(jì)算，并依此使用PID調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制第一比例調(diào)節(jié)閥4的控制通過(guò)氣流的流量大小，以達(dá)到對(duì)進(jìn)氣氣路模塊9內(nèi)的氣體壓強(qiáng)恒定控制，設(shè)控制壓強(qiáng)值為P1。
[0033]經(jīng)進(jìn)氣氣路模塊9后的恒定壓力的氣體將會(huì)通過(guò)氣阻1，進(jìn)入到出氣氣路模塊10中。
[0034]在出氣氣路模塊10中，通過(guò)第二比例調(diào)節(jié)閥7和第二壓力傳感器8進(jìn)行閉環(huán)控制，即:第二壓力傳感器8對(duì)出氣氣路模塊10內(nèi)的氣體壓強(qiáng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)的氣體壓強(qiáng)值傳送給控制組件6，由控制組件6完成其對(duì)目標(biāo)控制壓力的差值計(jì)算，并依此使用PID調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制第二比例調(diào)節(jié)閥7的出氣流量大小，以達(dá)到對(duì)出氣氣路模塊10內(nèi)的氣體壓強(qiáng)恒定控制。設(shè)控制的壓強(qiáng)值為P2，此時(shí)P2是不受外界環(huán)境氣壓PO的影響的。換言之，第二壓力調(diào)節(jié)組件能夠令出氣氣路模塊10出氣端的壓力為一恒定小值，這樣就能使氣阻I兩端的氣體壓力大小固定，差值固定，不會(huì)再受到外界環(huán)境壓力的影響，有利于提高精密分析儀器的環(huán)境適應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)精密分析儀器的便攜化。
[0035]此時(shí)，由泊肅葉方程可知，在氣阻I的氣體阻尼值大小已知為R的情況下，在不考慮環(huán)境溫度的影響，就可以直接得到控制的流量值為Q= (P1-P2VR。由于實(shí)際控制是需要準(zhǔn)確獲得流量的值，所以操作上是將P2設(shè)定為一個(gè)比環(huán)境大氣壓力略大，如15.5Psi的常量值，這樣就可以直接將流量與前端入口處的壓力對(duì)應(yīng)起來(lái)，即P1=QR+P2。
[0036]以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種壓力式電子流量控制器，包括氣阻(I)、第一壓力調(diào)節(jié)組件及控制組件(6)，所述第一壓力調(diào)節(jié)組件安裝于氣阻(I)的進(jìn)氣端(3)，用來(lái)調(diào)節(jié)氣阻(I)上進(jìn)氣端(3)的氣體壓力，其特征在于，還包括第二壓力調(diào)節(jié)組件，所述第二壓力調(diào)節(jié)組件與氣阻(I)的出氣端(2)相連，用來(lái)調(diào)節(jié)氣阻(I)上出氣端(2)的氣體壓力以保持出氣端(2)的氣體壓強(qiáng)恒定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力式電子流量控制器，其特征在于，所述第一壓力調(diào)節(jié)組件包括第一比例調(diào)節(jié)閥(4)和第一壓力傳感器(5)，所述第一壓力傳感器5用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣阻(I)的進(jìn)氣端(3)壓力信號(hào)，并將壓力信號(hào)傳送給控制組件(6)，所述控制組件(6)根據(jù)壓力信號(hào)輸出控制指令至第一比例調(diào)節(jié)閥(4)，由第一比例調(diào)節(jié)閥(4)控制進(jìn)入氣阻(I)的氣體的實(shí)時(shí)壓力值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓力式電子流量控制器，其特征在于，所述氣阻(I)的進(jìn)氣端(3)設(shè)有進(jìn)氣氣路模塊(9)，所述第一壓力調(diào)節(jié)組件對(duì)進(jìn)氣氣路模塊(9)的出氣口氣壓進(jìn)行控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓力式電子流量控制器，其特征在于，所述第一壓力傳感器(5)為高量程壓力傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力式電子流量控制器，其特征在于，所述第二壓力調(diào)節(jié)組件包括第二比例調(diào)節(jié)閥(7)和第二壓力傳感器(8)，所述第二壓力傳感器(8)用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣阻(I)的出氣端(2)的實(shí)際壓力信號(hào)并將實(shí)際壓力信號(hào)傳送給控制組件(6)，所述控制組件(6)根據(jù)壓力信號(hào)輸出控制指令至第二比例調(diào)節(jié)閥(7)，由所述第二比例調(diào)節(jié)閥(7)控制氣阻(I)的出口端的實(shí)時(shí)壓力值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓力式電子流量控制器，其特征在于，所述氣阻(I)的出氣端(2)設(shè)有出氣氣路模塊(10)，所述第二壓力調(diào)節(jié)組件對(duì)出氣氣路模塊(10)的出氣口氣壓進(jìn)行控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓力式電子流量控制器，其特征在于，所述第二壓力傳感器(8)為低量程壓力傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任意一項(xiàng)所述的壓力式電子流量控制器，其特征在于，還包括一外殼(11)，所述氣阻(I)、第一壓力調(diào)節(jié)組件、控制組件(6)及第二壓力調(diào)節(jié)組件均安裝于外殼(11)內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G05D7/06GK204028709SQ201420490545
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】朱先德, 胡亞軍, 方偉, 胡娟 申請(qǐng)人:湖南三德科技股份有限公司