CN2524265Y - 微量液体输送自控装置 - Google Patents

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常中华
徐民生
孙冰茹
王耀生
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Abstract

微量液体输送自控装置，属于测量仪器领域。包括计量泵和带有单片机CPU芯片的电子天平，计量泵的吸入管与放置在电子天平上的液体容器联接，其输出管与反应器相连，其特征是电子天平单片机CPU芯片的输出端口经D/A转换器与计量泵的控制器调节控制输入端口连接，其输出端口还与键盘和显示器的接口电路连接。本实用新型将供料系统的控制由开环控制变为闭环控制，计量和流量控制精度高，计量泵供料量可重复性好，为科研、精细化工生产提供了计量准确、可重复性好的液体添加控制系统。本实用新型可广泛应用于化工、制药、环保、生物等精细化工生产和科研领域。

Description

微量液体输送自控装置
技术领域
本实用新型属于测量仪器领域，尤其涉及一种由称量机构控制的供料自动控制装置。
背景技术
因生产工艺的需要，在实际科研、生产过程中经常需对反应器、罐持续加入小流量(流量范围一般在0～10kg/h)的某种化工原料或添加剂。目前，对这种连续小流量液体的添加均采用计量泵进行，即先经人工用电子天平和秒表对计量泵进行标定，而后根据标定值换算出加料理论设定流量，最后依据加料泵的运转时间判定所加入化工原料或添加剂的总量。这种方法的缺陷是流量输送系统为开环控制，实际供料流量因受反应器、罐的压力、温度影响而与标定值有偏差，供料量可重复性差、控制精度低。
实用新型内容
本实用新型的发明目的是提供一种流量输送系统为闭环控制、控制精度高、供料量准确的微量液体输送自控装置。
本实用新型的技术方案是提供一种微量液体输送自控装置，包括计量泵和带有单片机CPU芯片的电子天平，计量泵的吸入管与放置在电子天平上的液体容器联接，其输出管与反应器相连，其特征是电子天平单片机CPU芯片的输出端口经D/A转换器与计量泵的控制器调节控制输入端口连接，其输出端口还与键盘和显示器的接口电路连接。
其中所述的D/A转换器包括D/A转换器芯片，D/A转换器芯片的输出端与控制器的调节控制端连接或经过运算放大器与控制器的调节控制端口连接；所述的单片机CPU芯片的输出端P0口与D/A转换器的数字量输入端D7～D0对应连接，其外部数据存储器写选通端 WR与D/A转换器的写信号端 RW1、 WR2连接，外部数据存储器读选通端 RD与D/A转换器的片选信号端 CS数据传送控制信号端 XFER连接。
其所述的D/A转换器的数据锁存允许端ILE与+5V电源连接，其输出端IOUT1及IOUT2分别与计量泵控制器的调节控制端IIN1及IIN2连接，或其输出端IOUT1及IOUT2分别与运算放大器的-、+输入端连接，运算放大器的输出端与D/A转换器的反馈电阻端RFB并联后与计量泵控制器的调节控制端VIN连接。
其所述的单片机CPU芯片的I/O输出端与行列式键盘电路和LED显示器电路中的移位寄存器连接或经可扩展I/O接口芯片与行列式键盘电路和LED显示器电路连接。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：
1.采用电子天平作为测量单元，计量精度高，流量测量准确。
2.流量输送系统为闭环控制，流量控制精度高。
3.计量泵供料量的可重复性好。
4.装置的输出信号为标准信号(1～5V或4～20mA)。
附图说明
图1是本实用新型的构成示意图；
图2是本实用新型的逻辑原理方框图；
图3是本实用新型实施例的线路图；
图4是本实用新型另一实施例的线路图。
具体实施方式
图1中，计量泵5的吸入管6与放置在电子天平2上的液体容器1相连，电子天平经D/A转换器3与计量泵的控制器4的输入端连接，控制器的输出端与计量泵连接。
图2中，根据电子天平测出的待加液体的重量，计算其减少值21，转换成为瞬时流量值22，该值与流量设定值23进行比较运算24，形成流量控制输出调节值25，去控制计量泵5的运行；由于计量泵的供料运行，产生新的待加液体的重量减少值，依次重复上述的循环过程，即可实现检测、调节和控制的目的。
图3中，单片机CPU芯片IC1的P0口与D/A转换器IC2的数字量输入端D7～D0对应连接，其外部数据存储器写选通端 WR与IC2的写信号端 RW1、 WR2连接，外部数据存储器读选通端 RD与IC2的片选信号端 CS、数据传送控制信号端 XFER连接，IC2的数据锁存允许端ILE与+5V电源连接，其输出端IOUT1及IOUT2分别与计量泵的控制器控制端IIN1及IIN2连接。IC1的P3口及RXD、TXD端与行列式键盘电路和LED显示器电路中的移位寄存器IC3、IC5-0～IC5-7的相应管脚连接。
图4中，单片机CPU芯片IC1的P0口与D/A转换器IC2的数字量输入端D7～D0对应连接，其外部数据存储器写选通端 WR与IC2的写信号端 RW1、 WR2连接，外部数据存储器读选通端 RD与IC2的片选信号端 CS、数据传送控制信号端 XFER连接，IC2的数据锁存允许端ILE与+5V电源连接，其输出端IOUT1及IOUT2分别与运算放大器IC6的-、+输入端连接，运算放大器的输出端与D/A转换器的反馈电阻端RFB并联后计量泵的控制器控制端VIN连接，IC1的P3口经可扩展I/O接口芯片IC8与行列式键盘电路和LED显示器的译码器IC9和驱动器IC10、IC11连接。
图中IC1为电子天平中的单片机CPU芯片，电子天平通过传感器及配套电路、低通滤波器、线性化电路将盛有待加入液体的容器内的液体重量测出后转换成电信号，经位于电子天平内的A/D转换电路转换成数字信号后送入IC1，经IC1进行数据处理和计算后，输出至IC2；IC2采用单缓冲器连接方式与IC1连接，当其 WR1＝ WR2＝0(低电平)时，IC2内部的两个8位寄存器之一始终处于直通状态，数据从其输入端(D0～D7)进入其内的8位D/A转换器，将IC1送来的数字信号转换为电流模拟量信号，经其输出端IOUT1及IOUT2输出至计量泵的控制器控制端，或经IC6转换为电压模拟量信号输出至计量泵的控制器控制端。
IC1所外接的键盘和LED显示器电路用于进行电子天平的称量设定(如校正、去皮)及相关计算数据(如设定值、累计流量、比例、积分、微分、控制周期、输出信号种类等)的输入，由于键盘和LED显示器电路为现有技术，故其电路的详细连接关系和工作过程在此不再详述。
图中IC1的型号为MCS-51系列如8031、8051或8751型号的单片机CPU芯片，IC2为DAC0832或AD7520等型号的D/A转换芯片，IC6可采用7007、μA741或OP-07等型号的运算放大器，IC3、IC5-0～IC5-7采用74LS164移位寄存器，IC4为常规与门芯片，IC8为8155或8279等型号的扩展I/O接口芯片，IC7采用74LS373集成电路芯片，IC9采用74LS138集成电路芯片，IC10H和IC11采用8708 BIC驱动器芯片。
计量泵采用Edlex Meterring Pumps系列，其液体输出流量为0～10kg/h，输入信号类型为1～5V或4～20mA。
本实用新型工作过程简述：
设定好需要的供料流量后，开启计量泵，电子天平检测放在其上的盛有待加液体容器的重量减少值，单片机CPU根据容器内液体的重量减少速率计算出供料流量的实际值，与其预先设定值进行叠加比较处理，得到输出控制信号，经D/A转换后送入计量泵的控制器，去控制、改变控制器的输出频率，从而达到随时调节供料速率，提高流量控制精度的目的。
本实用新型将供料系统的控制由开环控制变为闭环控制，计量和流量控制精度高，计量泵供料量可重复性好，为科研、精细化工生产提供了计量准确、可重复性好的液体添加控制系统。
本实用新型可广泛应用于化工、制药、环保、生物等精细化工生产和科研领域。

Claims (6)

1.一种微量液体输送自控装置，包括计量泵和带有单片机CPU芯片的电子天平，计量泵的吸入管与放置在电子天平上的液体容器联接，其输出管与反应器相连，其特征是电子天平单片机CPU芯片的输出端口经D/A转换器与计量泵的控制器调节控制输入端口连接，其输出端口还与键盘和显示器的接口电路连接。
2.按照权利要求1所述的微量液体输送自控装置，其特征是所述的D/A转换器包括D/A转换器芯片，D/A转换器芯片的输出端与控制器的调节控制端连接或经过运算放大器与控制器的调节控制端口连接。
3.按照权利要求1所述的微量液体输送自控装置，其特征是所述的单片机CPU芯片的输出端P0口与D/A转换器的数字量输入端D7～D0对应连接，其外部数据存储器写选通端 WR与D/A转换器的写信号端 RW1、 WR2连接，外部数据存储器读选通端 RD与D/A转换器的片选信号端 CS、数据传送控制信号端 XFER连接。
4.按照权利要求1或2所述的微量液体输送自控装置，其特征是所述的D/A转换器的数据锁存允许端ILE与+5V电源连接，其输出端IOUT1及IOUT2分别与计量泵控制器的调节控制端IIN1及IIN2连接。
5.按照权利要求1或2所述的微量液体输送自控装置，其特征是所述的D/A转换器的数据锁存允许端ILE与+5V电源连接，其输出端IOUT1及IOUT2分别与运算放大器的-、+输入端连接，运算放大器的输出端与D/A转换器的反馈电阻端RFB并联后与计量泵控制器的调节控制端VIN连接。
6.按照权利要求1所述的微量液体输送自控装置，其特征是所述的单片机CPU芯片的I/O输出端与行列式键盘电路和LED显示器电路中的移位寄存器连接或经可扩展I/O接口芯片与行列式键盘电路和LED显示器电路连接。
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