CN2109594U - 混合气体自动控制仪 - Google Patents

Abstract

混合气体自动控制仪，属于电信号自动监测、控 制仪器，目的是对通过该仪器的气体流量进行监测和 控制，它是由一个单片微型计算机系统[5]以及传感 器[3]、[4]，调节阀[1]、[2]和气体通道A、B等构成。此 仪器能准确地自动检测出通道中气体的流量，判断该 流量是否与预置的流量一致，从而控制调节阀开启的 大小、使通道中的流量值与预置值相等，仪器同时能 记忆、累积通道中的流量，随时显示出瞬时流量和累 积流量，并且具有气体种类选择的功能。

Description

本发明属于电信号自动监测、控制仪器。

在已有的技术中，对工业气体流量的控制使用了两种方法：一种是通过控制压力表或浮子流量计来控制气体流量，另一种是通过气路中的检测电路检测出气体的流量，再由控制电路控制气体通道上阀门的开启程度来控制气体流量。

使用上述技术的缺点在于：第一种方法测量精度低，或者说谈不上，而且操作人员劳动强度大，该种方法如果应用于气体的混合，质量无法保证。第二种方法精度可以提高，但现行技术都是检测电路与控制电路及执行器件分离，成本高、易受干扰，精度不高，占地面积大，混合气体的产品合格率低，无法满足像机械、冶金行业中等离子焊接这类高技术的技术要求。

本发明的目的是提供一种结构简单、使用成本低、测量控制精度高的集检测电路、控制电路和执行器件于一体的装置。

本发明的构思是通过键盘设置混合气体各成份的数值，驱动气路中的电动调节阀；同时气路中的微差压传感器测量出气体通道中气体的流量值，送给单片机控制电路，与预置的流量值比较，利用比较结果驱动电动调节阀，直到使传感器检测的流量值与预置的流量值相等为止。同时本仪器应能显示出每个通道中的气体流量值和已经流过的总流量值。

附图1：本发明的电路结构框图

附图2：本发明的电路结构示意图

附图3：本发明的电路原理框图

附图4：本发明的传感器精度保证电路图

附图5：本发明的V／F转换电路图

附图6：本发明的单片机控制和键盘设置电路图

附图7：本发明的数／模转换及驱动电路图

附图8：本发明的显示电路原理图

本发明由下列八个主要电路组成，如附图2所示。

被测流量值经过传感器电路［12］（见附图4）被转换成了模拟量，又经过V／F变换电路［6］（见附图5）转变成频率，经过光电隔离送给单片机控制电路［7］，与键盘设置电路［11］（见附图6）预置的流量值比较，计算机判断是否二值相等，如果不相等，则计算机计算后输出相应的控制信号送入数／模转换电路［8］，再经过驱动电路［9］（见附图7）调节电动调节阀［1］或［2］使通道中气体流量与预置值相等，同时键盘设置电路［11］可以通过单片机控制电路［7］在显示电路［10］（见附图8）上显示出每个通道中气体的瞬时流量和累积流量。

本发明的优点在于：

1.将检测电路、控制电路和执行器集合于一个较小的装置中（440×390×196的箱体）实现了闭环控制和机电一体化，因而体积小、成本低、操作方便。

2.模拟量到数字量的转换采用V／F变换电路，提高了转换精度和抗干扰能力。

3.数据采集采用温度补偿和提供基准电源的方法，使系统的控制精度达到了1％。

4.采用具有记忆功能的EEPROM2817芯片作为存储单元，可实现气体种类的多种选择和总流量的累积功能，使仪器具有智能化性能，从而使本仪器的用途更广泛。

本发明的一个实施例，参见附图3、4、5、6、7、8。

两路被测气体流量通过传感器电路［12］变成毫伏级模拟信号，为提高测量精度，在电路中提供了型号为MC1403的基准电源电路，及温度传感器AD590，通过控制软件查表的方法补偿由于温度变化而引起的测量误差。转换后的毫伏级信号被送给V／F变换电路［6］，首先经过单片机控制电路［7］控制V／F变换电路［6］中的模拟开关电路CD4051，选择一个通道的信号经LM324电路放大成0－10V信号给V／F变换电路［6］，芯片型号为LM331，（该处模拟量转换成频率量是为增强抗干扰能力而设计的）。V／F变换电路输出的与通道中流量值对应的频率值（脉冲个数）经光电隔离送给单片机控制电路［7］中8031的T1端，开始计算频率，并将此值与键盘预置的储存在可编程并行接口8155RAM中的流量值对应的频率值比较，如果两值不等，则8031计算后通过8155的PA、PB口输出控制信号，经过光电隔离送给数／模转换和驱动电路［8］和［9］。数／模转换部分采用芯片DAC0832电路，经两级放大，输出0～10V直流电压，控制阀门开启的大小。重复此过程，直到通道中气体流量与预置流量相等为止。另一个通道控制原理同上。在此过程中，显示电路［10］不断显示此时通道中的瞬时流量值。其芯片型号为74LS164和LED共阳极数码显示管。单片机控制电路［7］中，单片机本身没有内部程序存储器，必须配置外存储器，它们分别是可编程只读存储器2732、电擦除可编程只读存储器2817。为了单片机工作正确可靠，译码电路采用74LS138，并在8031外扩展了一片可编程并行I／O口芯片8155。另外，为了使每部分电路工作互不干扰，在各部电路的连接电路中均采用光电隔离器TLP51－4。

本发明除上述测量、控制气体流量外，还能提供气体种类的选择和累积流量的显示功能。可根据使用者的需要选择不同种气体流量的控制和累积，气体种类不同，性质不一样，它们之间的相应关系已存储在程序中。实现这些功能的方法是：

1.选择气体种类：可就A或B通道中要监测和控制的气体，在键盘上有气体种类选择功能键，只需按键就可选择7种以上的气体。

2.累积流量的显示：同样在键盘上有总流量显示功能键，只需按键，既可分别显示出A或B通道从开机到观察时的总流量值。这是因为电路中采用了一片EEPROM2817芯片具有在线改写和掉电保护的功能，能够记忆从开始到结束时的流量值。

Claims (2)

1、一种包含有微差压传感器[3]、[4]，单片微型计算机系统[5]，电动调节阀[1]、[2]所构成的混合气体自动控制仪，其特征在于：

(A)电路[12]把基准电源电路以及温度传感器与微差压传感器相连接，提高了测量精度，采集到的数据可通过存储器中的控制软件修正；

(B)电路[6]把模拟开关电路与传感器电路及V/F变换电路相连接，增强了对强电场、强磁场、高频脉冲的抗干扰能力；

(C)主机电路[7]是将一个单片计算机，分别与V/F变换电路、译码电路、门电路、显示电路、键盘电路、并行接口电路和两个外存储器接口电路相连接；

(D)采用电擦除可编程只读存储器EEPROM2817电路芯片使本仪器具有智能化的性能。

2、根据权利要求1所述的混合气体自动控制仪，其特征在于集所述的检测电路、控制电路和执行机构于一个较小的装置内，具有气体种类选择、监控气体流量、监测气体累积流量的功能。

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