CN105353807A - 一种铁谱制作油液流速控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及流体驱动领域，尤其涉及一种铁谱制作油液流速控制系统，本发明提供的铁谱制作油液流速控制系统包括微量真空泵、真空泵控制电路、电磁阀、电磁阀控制电路、检测单元、MCU单元以及上位机，其中：所述微量真空泵与所述MCU单元通过所述真空泵控制电路连接；所述电磁阀与所述MCU单元通过所述电磁阀控制电路连接；所述检测单元分别与所述电磁阀和所述MCU单元连接；所述MCU单元还与所述上位机连接。本发明提供的铁谱制作油液流速控制系统在微量真空泵的输出出现较大的波动时，能够及时反馈，适时调节微量真空泵的输出和电磁阀的分流，以减小波动的范围，解决了油液源输出不稳定，故障率高的问题。

Description

一种铁谱制作油液流速控制系统
【技术领域】
本发明涉及流体驱动领域，尤其涉及一种铁谱制作油液流速控制系统。
【背景技术】
目前铁谱制作系统中主要使用活塞式气缸或微量真空泵来控制油液的流速和压力。
活塞式气缸出气平稳，主要通过控制行程速度来控制流速和压力，但由于行程必须走完才能继续控制导致反应不灵敏，且活塞在炎热或寒冷时密封圈热胀冷缩会导致堵塞或漏油，这将导致铁谱的制作无法正常进行。
微量真空泵主要通过控制驱动的PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)的占空比来控制流速和压力，但由于真空泵的膜瓣特性，膜瓣推动需要一定的作用力，作用力大小、作用时间和作用频率影响气量输出，当用调节PWM的占空比的方式驱动膜瓣时，由于占空比改变导致作用力的作用时间改变，当作用时间小于一定的程度时，膜瓣不能保持每次膜瓣形变一致，因而会造成流速波动和突变；当占空比到达一定值已达到膜瓣饱和作用时间时，油液输出又接近输出极限，不能满足准确调节流速的要求，且有可能出现较大的输出波动和突变，导致铁谱片的制作失败。
【发明内容】
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
本发明提供一种铁谱制作油液流速控制系统，包括微量真空泵、真空泵控制电路、电磁阀、电磁阀控制电路、检测单元、MCU单元以及上位机，其中：
所述微量真空泵与所述MCU单元通过所述真空泵控制电路连接，作为油液源；
所述电磁阀与所述MCU单元通过所述电磁阀控制电路连接，用于接收所述MCU单元的控制信号，所述电磁阀还与所述微量真空泵连接，通过所述控制信号对所述油液源进行分流；
所述检测单元分别与所述电磁阀和所述MCU单元连接，用于检测所述电磁阀的油液信息，并将检测结果传输至所述MCU单元；
所述MCU单元还与所述上位机连接，用于实现人机信息交互，读取所述检测结果、以及对所述电磁阀和所述微量真空泵进行控制。
在一些实施例中，所述真空泵控制电路的占空比的调节范围为0％-100％。
在一些实施例中，所述电磁阀控制电路的占空比的调节范围为0％-100％。
在一些实施例中，所述电磁阀为三通电磁阀，所述三通电磁阀将所述油液源输出的油液分成目标油液和泄流油液，所述三通电磁阀包括：
进气口，与所述微量真空泵连接，用于输入所述油液；
第一出气口，输出目标油液；以及
第二出气口，输出泄流油液。
在一些实施例中，所述铁谱制作油液流速控制系统还包括缓冲容器，所述缓冲容器与所述第一出气口连接，用于缓存并输出所述目标油液。
在一些实施例中，所述检测单元包括：
压力检测单元，分别与所述第一出气口和所述MCU单元连接，用于检测所述第一出气口的压力信息，并将压力检测结果传输至所述MCU单元；和
流速检测单元，分别与所述缓冲容器和所述MCU单元连接，用于检测所述缓冲容器输出的目标油液的流速信息，并将流速检测结果传输至所述MCU单元。
在一些实施例中，所述MCU单元包括：IO控制单元，
所述IO控制单元与所述真空泵控制电路连接，用于对所述微量真空泵进行IO控制。
在一些实施例中，所述MCU单元还包括PID控制单元和PWM输出单元，
所述PID控制单元与所述PWM输出单元连接，用于调节所述PWM输出单元输出的PWM信号；
所述PWM输出单元还与所述电磁阀控制电路连接，用于产生PWM信号并控制所述电磁阀。
本发明具体实施例的有益效果在于，本发明提供的铁谱制作油液流速控制系统，通过微量真空泵和电磁阀的结合，对油液进行稳态输出并进行分流，通过检测单元对目标油液的检测并向MCU单元进行检测结果的反馈，从而进一步对微量真空泵和电磁阀进行微调控制，当微量真空泵的输出出现较大的波动时，能够及时反馈，适时调节微量真空泵的输出和电磁阀的分流，以减小波动的范围，解决了油液源输出不稳定，故障率高的问题。
【附图说明】
图1为本发明第一个实施例的铁谱制作油液流速控制系统架构示意图。
图2为本发明第二个实施例的铁谱制作油液流速控制系统架构示意图。
图3为本发明第三个实施例的铁谱制作油液流速控制系统架构示意图。
图4为本发明第三个实施例的铁谱制作油液流速控制系统中油液输出的曲线变化示意图。
附图标记：1、微量真空泵；2、真空泵控制电路；3、电磁阀；4、电磁阀控制电路；5、检测单元；6、MCU单元；7、上位机；8、缓冲容器；31、进气口；32、第一出气口；33、第二出气口；51、压力检测单元；52、流速检测单元；61、IO控制单元；62、PID控制单元；63、PWM输出单元。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，铁谱制作油液流速控制系统包括微量真空泵1、真空泵控制电路2、电磁阀3、电磁阀控制电路4、检测单元5、MCU单元6以及上位机7，其中：
微量真空泵1与MCU单元6通过真空泵控制电路2连接，作为油液源；电磁阀3与MCU单元6通过电磁阀控制电路4连接，用于接收MCU单元6的控制信号，电磁阀3还与微量真空泵1连接，通过控制信号对所述油液源进行分流；检测单元5分别与电磁阀3和MCU单元6连接，用于检测电磁阀3的油液信息，并将检测结果传输至MCU单元6，可以实时向MCU单元6反馈电磁阀3的油液信息；MCU单元6还与上位机7连接，用于实现人机信息交互，读取检测结果、以及对电磁阀3和微量真空泵1进行控制。
优选地，在本实施例中，微量真空泵1以压力波动范围最小来进行稳态输出，以减少油液波动较大的情况发生的频率，具体可以采用直流电压驱动，使微量真空泵保持在最大油量输出，参数可以是：最大压力≤20kPa，流量≤300ml/min，占空比为100％，供电电压3.3V。
优选地，真空泵控制电路2用于控制微量真空泵1，其占空比的调节范围可以是0％-100％。设置可调节的占空比，用于MCU单元调节控制微量真空泵。在本实施例中，真空泵控制电路2的具体参数可以设置如下：供电电压的范围为1.5-6V，最大供电电流为1A。
优选地，电磁阀控制电路4用于控制电磁阀3，其占空比的调节范围可以是0％-100％。设置可调节的占空比，用于MCU单元调节控制电磁阀。在本实施例中，电磁阀控制电路4的具体参数可以设置如下：供电电压为3.3V，最大供电电流为1A。
优选地，电磁阀3为三通电磁阀，所述三通电磁阀将所述油液源输出的油液分成目标油液和泄流油液，所述三通电磁阀包括：进气口31、第一出气口32和第二出气口33，进气口31与微量真空泵1连接，用于输入油液；第一出气口32输出目标油液，可用于工业使用；第二出气口33输出泄流油液，用于对所述油液分流时调节所述目标油液的流速和压力。在本实施例中，三通电磁阀的寿命≥7000万次，耐压≥100kPa，供电电压可以是3.3V。
本发明提供的铁谱制作油液流速控制系统，通过微量真空泵进行稳态输出，结合电磁阀的分流，再通过检测单元对目标油液的检测并向MCU单元进行检测结果的反馈，从而进一步对微量真空泵和电磁阀进行微调控制，当微量真空泵的输出出现较大的波动时，能够及时反馈，适时调节微量真空泵的输出和电磁阀的分流，以减小波动，解决了油液源输出不稳定，故障率高的问题。
实施例2
如图2所示，铁谱制作油液流速控制系统包括微量真空泵1、真空泵控制电路2、电磁阀3、电磁阀控制电路4、检测单元5、MCU单元6和上位机7。
本实施例在实施例1的基础上增加了缓冲容器8，压力检测单元51和流速检测单元52，与实施例相同的部分不再赘述。
进一步地，铁谱制作油液流速控制系统还包括缓冲容器8，缓冲容器8与第一出气口32连接，用于缓存并输出目标油液。缓冲容器8的使用，使得电磁阀3更容易调节波动的范围。
进一步地，检测单元5包括：压力检测单元51和流速检测单元52，压力检测单元51分别与第一出气口32和MCU单元6连接，用于检测第一出气口32的压力信息，并将压力检测结果传输至MCU单元6；流速检测单元32分别与缓冲容器8和MCU单元6连接，用于检测缓冲容器8输出的目标油液的流速信息，并将流速检测结果传输至MCU单元6。在本实施例中，压力检测单元51检测的压力范围可以是0-50kPa，通过模数转换输出3V-5V的模拟信号至MCU单元6来进行信息传输；流速检测单元52可以采用数字信号传输方法向MCU单元6进行信息传输。
在本实施例中，压力信息的检测可以是将目标油液通过一分二气管分出另外一支不漏气的分支油液，且压力与目标油液相同，压力检测单元51检测该分支油液的压力即可得到目标油液的压力信息，通过这种不影响目标油液的检测方式，能够更加准确的向MCU单元6反馈目标油液的压力信息。
本实施例提供的铁谱制作油液流速控制系统，通过增加缓冲容器，压力检测单元和流速检测单元，以有效的双路反馈方式，更加准确的反馈目标油液的压力和流速信息，促进MCU单元对微量真空泵和电磁阀的精确控制。
实施例3
如图3所示，铁谱制作油液流速控制系统包括微量真空泵1、真空泵控制电路2、电磁阀3、电磁阀控制电路4、检测单元5、MCU单元6、上位机7和缓冲容器8。
本实施例在实施例2的基础上增加了IO控制单元61、PID控制单元62和PWM输出单元63，与实施例2相同的部分不再赘述。
进一步地，MCU单元6包括：IO控制单元61，IO控制单元61与真空泵控制电路2连接，用于实现MCU单元6对微量真空泵1进行IO控制。
进一步地，MCU单元6还包括PID控制单元62和PWM输出单元63，PID控制单元62与PWM输出单元63连接，用于调节PWM输出单元63输出的PWM信号；PWM输出单元63还与电磁阀控制电路4连接，用于产生PWM信号并控制电磁阀3。
PWM信号和占空比的控制原理如下：
如图4所示，微量真空泵输出稳态的油液，油液经过电磁阀，电磁阀在PWM输出单元的控制下，将油液分成呈方波变化的目标油液和泄流油液，目标油液经过缓冲容器之后，输出平滑波形变化的目标油液。
电磁阀控制电路中占空比(Ton/T)的控制公式：Lt＝Lmax×Ton/T。
Lt为目标油液的流速，Lmax为微量真空泵最大稳态输出油液的流速，T为PWM信号的PWM周期，Ton为目标油液在PWM周期内开启的时长，因此目标油液的流速Lt取决于对占空比(Ton/T)的控制，且为线性关系。
PWM信号的PWM频率(1/T)计算：以缓冲容器流出的油液的波动范围为控制目标，例如将波动范围设置为±5％，则Lmax×T≤5％×Lm，则T≤5％×Lm/Lmax，则频率1/T≥20×Lmax/Lm，Lm为缓冲容器的容积。本领域技术人员应该理解，本实施例设置的波动范围仅用以解释本发明，波动范围是根据实际生产需要来设定的。
在本实施例中，目标油液的平滑程度随着油液压力的增大而减小，随着缓冲容器的容积增大而增大，随着PWM周期的增长而增大；目标油液的流速随着压力的增大而增大，随着电磁阀的占空比的增大而增大。检测单元将检测到的油液信息反馈至MCU单元，MCU单元通过对检测结果进行分析，并通过分析结果进一步调整油液的压力、流速、PWM周期及电磁阀的占空比。
本实施例提供的铁谱制作油液流速控制系统，通过PID控制单元和PWM输出单元的结合对电磁阀进行精确控制，不仅解决了传统油液源输出不稳定，故障率高的问题，还有利于对目标油液的精确控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铁谱制作油液流速控制系统，其特征在于，包括微量真空泵、真空泵控制电路、电磁阀、电磁阀控制电路、检测单元、MCU单元以及上位机，其中：
所述微量真空泵与所述MCU单元通过所述真空泵控制电路连接，作为油液源；
所述电磁阀与所述MCU单元通过所述电磁阀控制电路连接，用于接收所述MCU单元的控制信号，所述电磁阀还与所述微量真空泵连接，通过所述控制信号对所述油液源进行分流；
所述检测单元分别与所述电磁阀和所述MCU单元连接，用于检测所述电磁阀的油液信息，并将检测结果传输至所述MCU单元；
所述MCU单元还与所述上位机连接，用于实现人机信息交互，读取所述检测结果、以及对所述电磁阀和所述微量真空泵进行控制。
2.如权利要求1所述的铁谱制作油液流速控制系统，其特征在于，所述真空泵控制电路的占空比的调节范围为0％-100％。
3.如权利要求1所述的铁谱制作油液流速控制系统，其特征在于，所述电磁阀控制电路的占空比的调节范围为0％-100％。
4.如权利要求1所述的铁谱制作油液流速控制系统，其特征在于，所述电磁阀为三通电磁阀，所述三通电磁阀将所述油液源输出的油液分成目标油液和泄流油液，所述三通电磁阀包括：
进气口，与所述微量真空泵连接，用于输入所述油液；
第一出气口，输出目标油液；以及
第二出气口，输出泄流油液。
5.如权利要求4所述的铁谱制作油液流速控制系统，其特征在于，所述铁谱制作油液流速控制系统还包括缓冲容器，所述缓冲容器与所述第一出气口连接，用于缓存并输出所述目标油液。
6.如权利要求5所述的铁谱制作油液流速控制系统，其特征在于，所述检测单元包括：
压力检测单元，分别与所述第一出气口和所述MCU单元连接，用于检测所述第一出气口的压力信息，并将压力检测结果传输至所述MCU单元；和
流速检测单元，分别与所述缓冲容器和所述MCU单元连接，用于检测所述缓冲容器输出的目标油液的流速信息，并将流速检测结果传输至所述MCU单元。
7.如权利要求1所述的铁谱制作油液流速控制系统，其特征在于，所述MCU单元包括：IO控制单元，
所述IO控制单元与所述真空泵控制电路连接，用于对所述微量真空泵进行IO控制。
8.如权利要求1所述的铁谱制作油液流速控制系统，其特征在于，所述MCU单元还包括PID控制单元和PWM输出单元，
所述PID控制单元与所述PWM输出单元连接，用于调节所述PWM输出单元输出的PWM信号；
所述PWM输出单元还与所述电磁阀控制电路连接，用于产生PWM信号并控制所述电磁阀。
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