CN216979637U

CN216979637U - 一种气体流量控制装置

Info

Publication number: CN216979637U
Application number: CN202220711213.5U
Authority: CN
Inventors: 马清海; 吴丹; 孙佳慧; 崔旭
Original assignee: Smc Tianjin Manufacturing Co ltd; Smc China Co ltd; SMC Beijing Manufacturing Co Ltd; SMC Corp
Current assignee: Smc Tianjin Manufacturing Co ltd; Smc China Co ltd; SMC Beijing Manufacturing Co Ltd; SMC Corp
Priority date: 2022-03-25
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2022-07-15
Anticipated expiration: 2032-03-25

Abstract

本申请公开一种气体流量控制装置，所述装置包括：第一电磁阀，其进气端与供气管路连接，其出气端与用气管路连接；第二电磁阀，其进气端与所述供气管路连接，其出气端与所述用气管路连接，所述第二电磁阀的流量小于所述第一电磁阀的流量；流量传感器，设置于所述用气管路上以检测所述用气管路的气体流量值；控制器，其输入接口接收所述用气管路的目标流量值和所述流量传感器发送的所述气体流量值，根据所述气体流量值和所述目标流量值间的差值控制所述第一电磁阀和/或所述第二电磁阀动作。本方案能实现对用气管路的气体流量的高精度调节，而且上述装置具有结构简单，成本低的效果。

Description

一种气体流量控制装置

技术领域

本申请涉及气动控制系统领域，特别涉及一种气体流量控制装置。

背景技术

在气动控制领域经常需要对进入用气设备的气体流量进行控制。现有的气体流量控制系统如图1所示，其包括精密调压阀、流量控制阀、高精度流量计和控制模块。气体依次经过精密调压阀、流量控制阀和高精度流量计，控制模块接收精密调压阀、流量控制阀和高精度流量计的反馈信号，并根据反馈信号对精密调压阀和流量控制阀进行控制。

现有方案中，气体流量的控制精度主要依靠流量控制阀实现，而现有常规的流量控制阀的精度较低，而高精度的流量控制阀价格高昂，导致系统成本较高。因此，目前还难以实现成本较低且精度较高的气体流量控制方案。

发明内容

本申请要解决的技术问题是现有气体流量控制装置存在的精度低或成本高的问题。

针对上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

本申请部分实施例提供一种气体流量控制装置，包括：

第一电磁阀，其进气端与供气管路连接，其出气端与用气管路连接；

第二电磁阀，其进气端与所述供气管路连接，其出气端与所述用气管路连接，所述第二电磁阀的流量小于所述第一电磁阀的流量；

流量传感器，设置于所述用气管路上以检测所述用气管路的气体流量值；

控制器，其输入接口接收所述用气管路的目标流量值和所述流量传感器发送的所述气体流量值，根据所述气体流量值和所述目标流量值间的差值控制所述第一电磁阀和/或所述第二电磁阀动作。

本申请部分实施例提供的气体流量控制装置，所述控制器配置有输入组件，所述输入接口包括第一接口；

所述输入组件被操作后得到所述目标流量值并将所述目标流量值传输至所述第一接口。

本申请部分实施例提供的气体流量控制装置，所述控制器还配置有通信模块，所述输入接口包括第二接口；

所述通信模块接收远程控制端发送的所述目标流量值并将所述目标流量值传输至所述第二接口。

本申请部分实施例提供的气体流量控制装置，所述通信模块包括但不限于MODBUS模块、WIFI模块和5G模块。

本申请部分实施例提供的气体流量控制装置，所述第一电磁阀为频率大于100Hz的高频电磁阀。

本申请部分实施例提供的气体流量控制装置，所述控制器配置有第一PWM信号输出端，所述第一PWM信号输出端与所述第一电磁阀的驱动端连接，所述控制器控制所述第一PWM信号输出端输出的PWM信号的占空比以控制所述第一电磁阀的开闭时间。

本申请部分实施例提供的气体流量控制装置，所述第二电磁阀为频率大于100Hz的高频电磁阀。

本申请部分实施例提供的气体流量控制装置，所述控制器配置有第二PWM信号输出端，所述第二PWM信号输出端与所述第二电磁阀的驱动端连接，所述控制器控制所述第二PWM信号输出端输出的PWM信号的占空比以控制所述第二电磁阀的开闭时间。

本申请部分实施例提供的气体流量控制装置，所述控制器还配置有计时器，所述计时器用于记录所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的动作时长。

本申请部分实施例提供的气体流量控制装置，所述控制器还用于接收所述第二电磁阀的输出端电流值，所述计时器在所述输出端电流值表示所述第二电磁阀的铁芯动作后开始计时。

本申请的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

本申请提供的气体流量控制装置，包括大流量的第一电磁阀和小流量的第二电磁阀，控制器根据流量传感器检测到的用气管路的气体流量值以及目标流量值之间的差值对两个电磁阀进行调控，当差值较大时可控制大流量的第一电磁阀动作以调节第一电磁阀的开闭时间，实现气体流量值的大范围调节，当差值较小时可控制小流量的第二电磁阀动作以调节第二电磁阀的开闭时间，实现气体流量值的精细化调节。本方案能实现对用气管路的气体流量的高精度调节，而且上述装置具有结构简单，成本低的效果。

附图说明

下面将通过附图详细描述本申请中优选实施例，将有助于理解本申请的目的和优点，其中:

图1为现有气体流量控制装置的结构示意图；

图2为本申请一个实施例所述气体流量控制装置的安装结构示意图；

图3为本申请一个实施例所述气体流量控制装置的结构示意图；

图4为本申请另一个实施例所述气体流量控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供一种气体流量控制装置，如图2和图3所示，该装置包括阀门控制组件100和流量传感器200，其中阀门控制组件100设置在供气管路GR和用气管路GC之间，气源输出的气体经过供气管路GR和用气管路GC输入至用气设备。结合图2所示，该阀门控制组件100包括第一电磁阀101、第二电磁阀102和控制器103。第一电磁阀101的进气端与供气管路GR连接，出气端与用气管路GC连接。第二电磁阀102的进气端与所述供气管路GR连接，出气端与所述用气管路GC连接，所述第二电磁阀102的流量小于所述第一电磁阀101的流量。流量传感器200设置于所述用气管路GC上以检测所述用气管路GC的气体流量值。所述控制器103，其输入接口接收所述用气管路GC的目标流量值和所述流量传感器200发送的所述气体流量值，根据所述气体流量值和所述目标流量值间的差值控制所述第一电磁阀101和/或所述第二电磁阀102动作。所述控制器103的输出接口与所述第一电磁阀101和所述第二电磁阀102的驱动端连接，控制器103能够驱动第一电磁阀101的高频通断或驱动第二电磁阀102的高频通断从而对气体流量进行调节。控制器103具有处理器，处理器可选择PLC控制模块、MCU芯片等，控制器103具有数据输入、数据比较和数据输出的功能。其中的目标流量值是根据用气设备的需求确定的，气体流量值为流量传感器200发送的检测结果，控制器103直接将两个数据进行比较即可确定差值。在控制器103内，可预先存储两个调节参数，当差值达到其中较大的调节参数时，控制器103控制第一电磁阀101的开闭时间，实现供气管路GR与用气管路GC之间的气体流量在大范围内调节，使上述差值减小；当差值达到预先存储的较小的调节参数时，控制器103控制第二电磁阀102的开闭时间，实现供气管路GR与用气管路GC之间的气体流量的精细化调节，使上述差值减小直至所述流量传感器200检测到的所述气体流量值与所述目标流量值之间的差值在容许范围内。

本实施例提供的上述方案，控制器103根据流量传感器200检测到的用气管路GC的气体流量值以及目标流量值之间的差值对两个电磁阀进行调控。相比于第一电磁阀101，第二电磁阀102具有更小的流量和更高的调节精度，因此，控制器103首先根据上述差值的大小确定需要对气体流量进行大范围调节还是精细化调节，进而控制对应的电磁阀动作，由此实现对用气管路的气体流量的高精度调节。

本实施例提供的以上方案中，如图4所示，所述控制器103配置有输入组件104，所述输入接口包括第一接口；所述输入组件104被操作后得到所述目标流量值并将所述目标流量值传输至所述第一接口，所述第一接口和处理器连接，第一接口将接收到的数据直接传输至所述处理器。上述方案中，所述输入组件104可以为键盘、触摸屏等，操作人员通过在键盘、触摸屏上进行目标流量值的设置，获得用气管路GC的目标流量值。进一步地，所述控制器103还可以配置有通信模块105，所述输入接口包括第二接口；所述通信模块105接收远程控制端300发送的所述目标流量值并将所述目标流量值传输至所述第二接口。其中，所述通信模块105包括但不限于MODBUS模块、WIFI模块和5G模块。在具体实现时，所述第一接口和所述第二接口可以仅设置一个，也可以同时存在。控制器103通过上述接口，既可以接收目标流量值的设置结果，也可以接收调节参数的设置结果，所述目标流量值既可以通过第一接口接收模拟量的设置结果，也可以通过第二接口接收远程通信设置结果。控制器103采集到目标流量值及流量传感器200反馈的检测值，如果差值在容许偏差以外时，根据差值的大小对电磁阀控制量进行调节。如果差值达到预先设定的调节参数中的较大值时，执行粗调，控制第一电磁阀101动作，如果差值达到预先设定的调节参数中的较小值时，执行细调，控制第二电磁阀102动作，如果差值在容许偏差以内时，保持两电磁阀控制量不变，从而避免频繁调整电磁阀造成的装置压力脉动。以上方案中，由于所述控制器103能实时地通过所述第一接口或所述第二接口接收信号，所述流量传感器200能实时地对用气管路GC的气体流量值进行检测，因此所述控制器103确定的所述差值也是动态变化的，所述控制器103能够根据动态变化的情况实时地对第一电磁阀101和第二电磁阀102进行实时控制。另外，本装置能够通过调节上述各调节参数和容许偏差等数据，能够使本实施例中的装置适配不同用气设备、不同电磁阀及流量传感器的情况。

如图所示，所述输入接口还包括第三接口，所述第三接口用于与流量传感器200的输出端相连，用于接收流量传感器200检测到的气体流量值。如图所示，处理器与第一接口、第二接口和第三接口相连，直接通过三个接口接收所需数据。同时，所述处理器与所述输出接口连接，处理器将第一电磁阀101和第二电磁阀102的控制指令经过输出接口传输至两个电磁阀的驱动端。

作为一种优选的方案，以上所述的气体流量控制装置中，所述第一电磁阀101为频率大于100Hz的高频电磁阀，优选其频率200Hz；所述第二电磁阀102为频率大于100Hz的高频电磁阀，优选其频率200Hz。进一步地，如图4所示，所述控制器103的输出接口包括第一PWM信号输出端，所述第一PWM信号输出端与所述第一电磁阀101的驱动端连接，所述控制器103控制所述第一PWM信号输出端输出的PWM信号的占空比以控制所述第一电磁阀101的开闭时间。所述控制器103的输出接口还包括第二PWM信号输出端，所述第二PWM信号输出端与所述第二电磁阀102的驱动端连接，所述控制器103控制所述第二PWM信号输出端输出的PWM信号的占空比以控制所述第二电磁阀102的开闭时间。优选地，所述第一电磁阀101和所述第二电磁阀102均为200Hz的高频电磁阀。通常，所述第一电磁阀101和所述第二电磁阀102在PWM信号的高电平阶段开启，在PWM信号的低电平阶段关闭。因此，控制器103通过改变第一PWM信号的占空比、第二PWM信号的占空比即可改变两个电磁阀的开闭时间。

进一步地，以上的气体流量控制装置，所述控制器103还配置有计时器，所述计时器用于记录所述第一电磁阀101和所述第二电磁阀102的动作时长。其中，所述控制器103还用于接收所述第二电磁阀102的输出端电流值，所述计时器在所述输出端电流值表示所述第二电磁阀102的铁芯动作后开始计时。由于计时器的开始时间和结束时间均由处理器进行控制，而处理器能够根据第二电磁阀102的输出端电流值确定铁芯是否移动，从而处理器可以准确地控制计时器是否启动。本方案中，所述控制器103可配置与所述第二电磁阀102相适配的电磁阀驱动回路，因此控制器103可以检测流经第二电磁阀102的电流检测第二电磁阀102的铁芯动作，当控制器103检测到第二电磁阀102的铁芯动作后才开始对第二电磁阀102的动作时间进行计时，即便是在本装置长时间使用后，第二电磁阀102的阀特性发生变化(例如通电后至铁芯打开之间的时间间隔发生变化)，也不影响本方案中的第二电磁阀102的控制精度，因此本方案能够吸收不同第二电磁阀102间的个体差异，还能够消除第二电磁阀102阀特性变化带来的影响，实现精细控制。

另外，在实际应用中，所述控制器103无需获取所述第一电磁阀101的实际动作时间，可以根据所述第一电磁阀101的标称开阀时间(即所述第一电磁阀101对应的样本阀门的标称开阀时间，其表示样本阀门从得电到实际开启之间的时间差)获得。所述控制器103在得到所述第一电磁阀101的动作时长后，计时器对第一电磁阀101的设定计时时长通过如下方式得到：设定计时时长＝标称开阀时间+第一电磁阀的动作时长，由此可以利用第一电磁阀101实现气体流量值的粗调。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。

Claims

1.一种气体流量控制装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的气体流量控制装置，其特征在于：

所述控制器配置有输入组件，所述输入接口包括第一接口；

3.根据权利要求2所述的气体流量控制装置，其特征在于：

所述控制器还配置有通信模块，所述输入接口包括第二接口；

4.根据权利要求3所述的气体流量控制装置，其特征在于：

所述通信模块包括但不限于MODBUS模块、WIFI模块和5G模块。

5.根据权利要求1-4任一项所述的气体流量控制装置，其特征在于：

所述第一电磁阀为频率大于100Hz的高频电磁阀。

6.根据权利要求5所述的气体流量控制装置，其特征在于：

所述控制器配置有第一PWM信号输出端，所述第一PWM信号输出端与所述第一电磁阀的驱动端连接，所述控制器控制所述第一PWM信号输出端输出的PWM信号的占空比以控制所述第一电磁阀的开闭时间。

7.根据权利要求6所述的气体流量控制装置，其特征在于：

所述第二电磁阀为频率大于100Hz的高频电磁阀。

8.根据权利要求7所述的气体流量控制装置，其特征在于：

所述控制器配置有第二PWM信号输出端，所述第二PWM信号输出端与所述第二电磁阀的驱动端连接，所述控制器控制所述第二PWM信号输出端输出的PWM信号的占空比以控制所述第二电磁阀的开闭时间。

9.根据权利要求8所述的气体流量控制装置，其特征在于：

所述控制器还配置有计时器，所述计时器用于记录所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的动作时长。

10.根据权利要求9所述的气体流量控制装置，其特征在于：

所述控制器还用于接收所述第二电磁阀的输出端电流值，所述计时器在所述输出端电流值表示所述第二电磁阀的铁芯动作后开始计时。