CN105277641B - n元比例阀的控制方法及具有n元比例阀的液相色谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种n元比例阀的控制方法及具有n元比例阀的液相色谱仪，所述n元比例阀包括n个电磁阀，所述液相色谱仪中包括一个控制系统，所述控制系统通过向所述n个电磁阀施加开启电压控制所述n个电磁阀的开启、通过向所述n个电磁阀施加一定时间的具有占空比的电压脉冲控制所述n个电磁阀的开启保持时间，所述控制系统依据n个预定的电压脉冲占空比控制所述n个电磁阀的关闭时间。由于采用了控制系统根据n个预定的电压脉冲占空比控制所述n个电磁阀的关闭时间的技术方案，可以有效地控制n个电磁阀的关闭时间，使n个电磁阀的关闭时间相同，进而使得n个电磁阀通道在进液比例上达到一致，有效地减小系统误差。
Description
技术领域
本发明涉及色谱法技术领域，尤其涉及一种n元比例阀的控制方法及具有n元比例阀的液相色谱仪。
背景技术
液相色谱是色谱法的一个重要分支，其是以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相连同被测样品泵入装有固定相的色谱柱，被测样品的各成分在柱内被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对样品的定性定量分析。该方法已成为化学、医学、工业、农学、商检和法检等学科领域中重要的分离分析技术。高效液相色谱仪(HPLC)是用于此分析方法的仪器。
参照图1，高效液相色谱仪100通常包括溶液组织器101、输液泵102、进样器103、色谱柱104、检测器105、信息处理系统106和控制系统107，其中溶液组织器101中的溶液经过脱气后，作为流动相被输液泵102注入到高效液相色谱仪100的进样器103中，样品溶液经过进样器103注入流动相，并被流动相载入到色谱柱104(固定相)内，由于样品溶液中的各组分与色谱柱104中的固定相具有不同的极性，样品溶液在色谱柱104中作相对运行时，经过反复多次的吸附‐解吸的分配过程，各组分在移动速度上产生较大的差别，最后被分离成单个组分依次从色谱柱104内析出，析出的成分经过单色光的投射，检测器105检测到光强度的变化，并把这些光信号转换成电信号传送到信息处理系统106，信息处理系统106分析接收到的数据，并最后将它们以图谱形式显示出来。控制系统107完成对高效液相色谱仪100内各部件的控制和数据处理等操作。
参照图2，输液泵102由四元比例阀201和串联柱塞泵202串联连接组成，四元比例阀201将一种或者多种流动相按照设定的混合比例进行混合，串联柱塞泵202将混合后的液体输送到液相高效液相色谱仪100的系统中。四元比例阀201包括四个通道分别用于输入不同比例的液体，并将它们混合，控制系统107根据每个通道的液体比例，控制每个通道的开启时间，从而输出设定混合比例的液体给串联柱塞泵202。串联柱塞泵202由一个主泵头203和一个副泵头204组成，主泵头203的冲程体积约为副泵头204的二倍，当主泵头203排液时，入口单向阀205关闭，出口单向206打开，副泵头204对应的柱塞后退吸入主泵头203所排一半的液体，另一半直接进入液相高效液相色谱仪100的系统中；当主泵头203吸液时，出口单向阀206关闭，入口单向阀205打开，副泵头204对应的柱塞前进将泵腔中储存的一半液体输出到系统中，如此循环实现混合液体的传输。
四元比例阀201在整个系统中的作用就是按照需求去分配最多四路流动相液体的比例，能否准确的按设定的比例去混合流动相梯度洗脱，是影响整个测试结果的重要因子。现有技术中，控制系统107通过向四元比例阀201的4个电磁阀施加一定的开启电压控制4个电磁阀的开启，通过向4个电磁阀施加一定时间的具有占空比的电压脉冲控制4个电磁阀的开启保持时间，具体的，控制系统107是根据四元比例阀201每个电磁阀通道的液体比例来确定为四个电磁阀施加多长时间的电压脉冲，从而保证4个电磁阀的开启保持时间。现有技术中，施加在每一个电磁阀上的电压脉冲的占空比是相同的、固定的，这样可以帮助保持电磁阀开启状态的稳定，但四元比例阀201在进行梯度洗脱时，四个电磁阀通道在进液比例上存在差异，这种差异由于一直存在且累计，造成系统误差变大。
发明内容
本发明的目的之一在于：解决现有技术在液相色谱仪中电磁阀通道在进液比例上存在差异，造成系统误差变大的技术问题，提供一种具有n元比例阀的液相色谱仪。
本发明提供的具有n元比例阀的液相色谱仪，所述n元比例阀包括n个电磁阀，所述液相色谱仪中包括一个控制系统，所述控制系统通过向所述n个电磁阀施加开启电压控制所述n个电磁阀的开启、通过向所述n个电磁阀施加一定时间的具有占空比的电压脉冲控制所述n个电磁阀的开启保持时间，所述控制系统依据n个预定的电压脉冲占空比控制所述n个电磁阀的关闭时间。
由于采用了控制系统根据n个预定的电压脉冲占空比控制所述n个电磁阀的关闭时间的技术方案，可以有效地控制n个电磁阀的关闭时间，使n个电磁阀的关闭时间相同，进而使得n个电磁阀通道在进液比例上达到一致，有效地减小系统误差。
作为一种举例，所述n个预定的电压脉冲占空比可以预存在所述控制系统的存储器中。
n个预定的电压脉冲占空比预存在所述控制系统的存储器中，控制系统可以上电自动调用，节省了设置时间，方便快捷。
作为一种举例，所述n个预定的电压脉冲占空比可以通过一个设置界面进行设置。
n个预定的电压脉冲占空比可通过一个设置界面进行设置，在每更换一个n元比例阀时，只要根据新的n元比例阀的参数进行重新设置即可，使用户自行操作更换比例阀成为可能。
作为一种举例，所述n个预定的电压脉冲占空比可以通过分别对每一个电磁阀预设一定数值的电压脉冲占空比，同时检测每一个电磁阀的关闭时间，使每一个电磁阀的关闭时间相同调节所述电压脉冲占空比得到。
作为一种举例，所述开启电压可以为所述电磁阀额定电压的2‐3倍。
开启电压设定为电磁阀额定电压的2‐3倍，使电磁阀快速开启，减少n个电磁阀彼此开启时间的差异，减小了开启时间不一致带来的比例误差，有助于达到电磁阀开启状态的稳定。
作为一种举例，所述预设一定数值的电压脉冲占空比可以是预设50％的电压脉冲占空比。
本发明的又一目的在于：解决现有技术在液相色谱仪中电磁阀通道在进液比例上存在差异，造成系统误差变大的技术问题，提供一种n元比例阀的控制方法。所述n元比例阀包括n个电磁阀，所述方法包括如下步骤：
依据一个相同的关闭时间指标，依次测量使所述n个电磁阀保持导通的n个电压脉冲的占空比；
存储所述n个电压脉冲的占空比；
调用所述n个电压脉冲的占空比，使n个电磁阀达到相同的关闭时间。
采用上述方法，可以有效地控制n个电磁阀的关闭时间，使n个电磁阀的关闭时间相同，进而使得n个电磁阀通道在进液比例上达到一致，有效地减小系统误差。
作为一种举例，所述n个预定的电压脉冲占空比可以通过分别对每一个电磁阀预设一定数值的电压脉冲占空比，同时检测每一个电磁阀的关闭时间，使每一个电磁阀的关闭时间相同调节所述电压脉冲占空比得到。
作为一种举例，所述开启电压可以为所述电磁阀额定电压的2‐3倍。
开启电压设定为电磁阀额定电压的2‐3倍，使电磁阀快速开启，减少n个电磁阀彼此开启时间的差异，有助于达到电磁阀开启状态的稳定。
作为一种举例，所述预设一定数值的电压脉冲占空比可以是预设50％的电压脉冲占空比。
附图说明
图1是现有技术高效液相色谱仪100的结构示意图；
图2是高效液相色谱仪100中输液泵102的结构示意图；
图3是本发明实施例控制系统107与四元比例阀301的连接示意图；
图4是本发明实施例中在示波器上显示的电磁阀线缆上的电流波形变化曲线；
图5是本发明实施例中对4个电磁阀的预定电压脉冲占空比进行设置输入的设置界面；
图6是本发明实施例一种四元比例阀的控制方法的方法流程图。
具体实施方式
参照图3，结合参照图1，在本发明实施例中，控制系统107通过一个功率放大芯片302连接四元比例阀301，控制系统107依据4个预定的电压脉冲占空比控制四元比例阀301中4个电磁阀的关闭时间。在本实施例中，4个预定的电压脉冲占空比(PWM值)预存在控制系统107的存储器中，上电时，控制系统107自动按照预存在存储器中的四个PWM值控制4个电磁阀的关闭时间。
控制系统107通过引脚ValveA、引脚ValveB、引脚ValveC、引脚ValveD、引脚ValveEN与功率放大芯片302连接，引脚ValveEN连接功率放大芯片302的使能端，当引脚ValveEN为高电平的时候，功率放大芯片302正常工作，由于用四个PWM值控制4个电磁阀属于弱电控制强电，强电即四元比例阀301的开启电压，本实施例中，电磁阀的额定电压为12v，开启电压选为33v，所以在控制系统107与四元比例阀301之间需要使用功率放大芯片302，本实施例中的功率放大芯片选择为L293DD芯片，在实际连接中，功率放大芯片302的OUT1端连接四元比例阀301中第一个比例阀的一个输入端，第一比例阀的另一个输入端接地；功率放大芯片302的OUT2端连接四元比例阀301中第二个比例阀的一个输入端，第二比例阀的另一个输入端接地；功率放大芯片302的OUT3端连接四元比例阀301中第三个比例阀的一个输入端，第三比例阀的另一个输入端接地；功率放大芯片302的OUT4端连接四元比例阀301中第四个比例阀的一个输入端，第四比例阀的另一个输入端接地。
在本实施例中，预存在存储器中的4个电压脉冲占空比(PWM值)是通过如下方法检测的：四元比例阀301中4个电磁阀的通道是独立的，因此分别对4个电磁阀的4个通道单独测试，测试前，为4个电磁阀规定一个统一的关闭时间，本实施例中规定为3ms，测试时，用电流探头的一端连接到一个电磁阀的线缆上，此时，在该电磁阀上施加一个50％的PWM值，测量电磁阀线缆上的电流值，电流探头的另一端连接到一台示波器上，参照图4，在该示波器上检测线缆上的电流波形变化曲线401，并测得t2‐t3之间的关闭时间，t3‐t4之间是电磁阀线圈上残留的能量导致的电流波形残留段，因此不算在关闭时间内，如果此时关闭时间不是3ms，例如关闭时间偏大，则调小PWM值，如关闭时间偏小，则调大PWM值，直到关闭时间达到3ms，记录此时的PWM值，作为该电磁阀的预定电压脉冲占空比(PWM值)。用同样的方法完成对其他3个电磁阀的检测，得到其他3个电磁阀的预定电压脉冲占空比(PWM值)。
由于采用了控制系统107根据4个预定的电压脉冲占空比控制4个电磁阀的关闭时间的技术方案，可以有效地控制4个电磁阀的关闭时间，使4个电磁阀的关闭时间相同，进而使得4个电磁阀通道在进液比例上达到一致，有效地减小系统误差。
在本实施例中，4个电磁阀的预定电压脉冲占空比(PWM值)是预存在控制系统107的存储器中，上电后自动调用。
4个预定的电压脉冲占空比预存在控制系统107的存储器中，控制系统107可以上电自动调用，节省了设置时间，方便快捷。
作为另外的举例，在本举例说明中，4个电磁阀的预定电压脉冲占空比(PWM值)可以通过一个设置界面进行设置，该设置界面可以设置在液相色谱仪上位机软件界面上，参照图5，在这个设置界面上，可以对4个电磁阀的A、B、C、D四个通道进行设置，方便使用者使用。使用者还可以点击读取查看输入的参数，确认是否正确。
4个预定的电压脉冲占空比可通过一个设置界面进行设置，在每更换一个四元比例阀时，只要根据新的四元比例阀的参数进行重新设置即可，使用户自行操作更换比例阀成为可能。
在本实施例中，电磁阀的额定电压为12v，开启电压选为33v。由于开启电压为额定电压的2‐3倍，使得电磁阀实现快速开启，在这种情况下，控制系统107根据4个预定的电压脉冲占空比控制4个电磁阀的关闭时间，使4个电磁阀的关闭时间相同，不仅使得4个电磁阀通道在进液比例上达到一致，而且有效地兼顾了电磁阀开启状态的稳定，达到了最优的效果。
作为另外的举例，在本举例说明中，电磁阀的开启电压与额定电压相等，为12，减小系统误差的效果较开启电压为33v时稍差。
作为另外的举例，在本举例说明中，可以选用六元或八元及多元比例阀，同样可以达到减小系统误差的效果。
作为另外的举例，在本举例说明中，在一个电磁阀上可以首先施加除50％以外的PWM值，依据经验公式PWM值*开启电压*系数k＝关闭时间，如果开启电压选为33V，关闭时间为3.00ms，系数K的范围是4.95----6.6之间，那么PWM值范围只要满足45％----60％之间的范围即可。
参照图6，本发明实施例的四元比例阀的控制方法包括步骤：S601，依据一个相同的关闭时间指标，依次测量使4个电磁阀保持导通的4个电压脉冲的占空比；
S602，存储所述4个电压脉冲的占空比；
S603，调用所述4个电压脉冲的占空比，使4个电磁阀达到相同的关闭时间。
在本实施例中，依据一个相同的关闭时间，依次检测使4个电磁阀保持导通的4个电压脉冲的占空比的方法与前述方法一致，这里不再详述。
采用上述方法，可以有效地控制4个电磁阀的关闭时间，使4个电磁阀的关闭时间相同，进而使得4个电磁阀通道在进液比例上达到一致，有效地减小系统误差。
本发明来源于国家重大科学仪器设备开发专项资金资助项目，该项目编号为：2012YQ140008。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上优选实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有n元比例阀的液相色谱仪，所述n元比例阀包括n个电磁阀，所述液相色谱仪中包括一个控制系统，所述控制系统通过向所述n个电磁阀施加开启电压控制所述n个电磁阀的开启、通过向所述n个电磁阀施加一定时间的具有占空比的电压脉冲控制所述n个电磁阀的开启保持时间，其特征在于，所述控制系统依据n个预定的电压脉冲占空比控制所述n个电磁阀的关闭时间。
2.根据权利要求1所述的液相色谱仪，其特征在于，所述n个预定的电压脉冲占空比预存在所述控制系统的存储器中。
3.根据权利要求1所述的液相色谱仪，其特征在于，所述n个预定的电压脉冲占空比通过一个设置界面进行设置。
4.根据权利要求1、2或3所述的液相色谱仪，其特征在于，所述n个预定的电压脉冲占空比是通过分别对每一个电磁阀预设一定数值的电压脉冲占空比，同时检测每一个电磁阀的关闭时间，使每一个电磁阀的关闭时间相同调节所述电压脉冲占空比得到的。
5.根据权利要求1、2或3所述的液相色谱仪，其特征在于，所述开启电压为所述电磁阀额定电压的2-3倍。
6.根据权利要求4所述的液相色谱仪，其特征在于，所述开启电压为所述电磁阀额定电压的2-3倍。
7.根据权利要求6所述的液相色谱仪，其特征在于，所述预设一定数值的电压脉冲占空比是预设50％的电压脉冲占空比。
8.一种n元比例阀的控制方法，所述n元比例阀包括n个电磁阀，其特征在于，包括如下步骤：
依据一个相同的关闭时间，依次检测使所述n个电磁阀保持导通的n个电压脉冲的占空比；
存储所述n个电压脉冲的占空比；
调用所述n个电压脉冲的占空比，使n个电磁阀达到相同的关闭时间。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述n个预定的电压脉冲占空比是是通过分别对每一个电磁阀预设一定数值的电压脉冲占空比，同时检测每一个电磁阀的关闭时间，使每一个电磁阀的关闭时间相同调节所述电压脉冲占空比得到的。
10.根据权利要求8或9所述的控制方法，其特征在于，开启电压为所述电磁阀额定电压的2-3倍。
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