專利名稱：混合氣體自動(dòng)控制儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電信號(hào)自動(dòng)監(jiān)測、控制儀器。
在已有的技術(shù)中，對(duì)工業(yè)氣體流量的控制使用了兩種方法一種是通過控制壓力表或浮子流量計(jì)來控制氣體流量，另一種是通過氣路中的檢測電路檢測出氣體的流量，再由控制電路控制氣體通道上閥門的開啟程度來控制氣體流量。
使用上述技術(shù)的缺點(diǎn)在于第一種方法測量精度低，或者說談不上，而且操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，該種方法如果應(yīng)用于氣體的混合，質(zhì)量無法保證。第二種方法精度可以提高，但現(xiàn)行技術(shù)都是檢測電路與控制電路及執(zhí)行器件分離，成本高、易受干擾，精度不高，占地面積大，混合氣體的產(chǎn)品合格率低，無法滿足像機(jī)械、冶金行業(yè)中等離子焊接這類高技術(shù)的技術(shù)要求。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用成本低、測量控制精度高的集檢測電路、控制電路和執(zhí)行器件于一體的裝置。
本發(fā)明的構(gòu)思是通過鍵盤設(shè)置混合氣體各成份的數(shù)值，驅(qū)動(dòng)氣路中的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；同時(shí)氣路中的微差壓傳感器測量出氣體通道中氣體的流量值，送給單片機(jī)控制電路，與預(yù)置的流量值比較，利用比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，直到使傳感器檢測的流量值與預(yù)置的流量值相等為止。同時(shí)本儀器應(yīng)能顯示出每個(gè)通道中的氣體流量值和已經(jīng)流過的總流量值。
附

圖1本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖附圖2本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖附圖3本發(fā)明的電路原理框圖附圖4本發(fā)明的傳感器精度保證電路圖附圖5本發(fā)明的V／F轉(zhuǎn)換電路圖附圖6本發(fā)明的單片機(jī)控制和鍵盤設(shè)置電路圖附圖7本發(fā)明的數(shù)／模轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)電路圖附圖8本發(fā)明的顯示電路原理圖本發(fā)明由下列八個(gè)主要電路組成，如附圖2所示。
被測流量值經(jīng)過傳感器電路［12］(見附圖4)被轉(zhuǎn)換成了模擬量，又經(jīng)過V／F變換電路［6］(見附圖5)轉(zhuǎn)變成頻率，經(jīng)過光電隔離送給單片機(jī)控制電路［7］，與鍵盤設(shè)置電路［11］(見附圖6)預(yù)置的流量值比較，計(jì)算機(jī)判斷是否二值相等，如果不相等，則計(jì)算機(jī)計(jì)算后輸出相應(yīng)的控制信號(hào)送入數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路［8］，再經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路［9］(見附圖7)調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥［1］或［2］使通道中氣體流量與預(yù)置值相等，同時(shí)鍵盤設(shè)置電路［11］可以通過單片機(jī)控制電路［7］在顯示電路［10］(見附圖8)上顯示出每個(gè)通道中氣體的瞬時(shí)流量和累積流量。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.將檢測電路、控制電路和執(zhí)行器集合于一個(gè)較小的裝置中(440×390×196的箱體)實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制和機(jī)電一體化，因而體積小、成本低、操作方便。
2.模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換采用V／F變換電路，提高了轉(zhuǎn)換精度和抗干擾能力。
3.數(shù)據(jù)采集采用溫度補(bǔ)償和提供基準(zhǔn)電源的方法，使系統(tǒng)的控制精度達(dá)到了1％。
4.采用具有記憶功能的EEPROM2817芯片作為存儲(chǔ)單元，可實(shí)現(xiàn)氣體種類的多種選擇和總流量的累積功能，使儀器具有智能化性能，從而使本儀器的用途更廣泛。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，參見附圖3、4、5、6、7、8。
兩路被測氣體流量通過傳感器電路［12］變成毫伏級(jí)模擬信號(hào)，為提高測量精度，在電路中提供了型號(hào)為MC1403的基準(zhǔn)電源電路，及溫度傳感器AD590，通過控制軟件查表的方法補(bǔ)償由于溫度變化而引起的測量誤差。轉(zhuǎn)換后的毫伏級(jí)信號(hào)被送給V／F變換電路［6］，首先經(jīng)過單片機(jī)控制電路［7］控制V／F變換電路［6］中的模擬開關(guān)電路CD4051，選擇一個(gè)通道的信號(hào)經(jīng)LM324電路放大成0－10V信號(hào)給V／F變換電路［6］，芯片型號(hào)為LM331，(該處模擬量轉(zhuǎn)換成頻率量是為增強(qiáng)抗干擾能力而設(shè)計(jì)的)。V／F變換電路輸出的與通道中流量值對(duì)應(yīng)的頻率值(脈沖個(gè)數(shù))經(jīng)光電隔離送給單片機(jī)控制電路［7］中8031的T1端，開始計(jì)算頻率，并將此值與鍵盤預(yù)置的儲(chǔ)存在可編程并行接口8155RAM中的流量值對(duì)應(yīng)的頻率值比較，如果兩值不等，則8031計(jì)算后通過8155的PA、PB口輸出控制信號(hào)，經(jīng)過光電隔離送給數(shù)／模轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)電路［8］和［9］。數(shù)／模轉(zhuǎn)換部分采用芯片DAC0832電路，經(jīng)兩級(jí)放大，輸出0～10V直流電壓，控制閥門開啟的大小。重復(fù)此過程，直到通道中氣體流量與預(yù)置流量相等為止。另一個(gè)通道控制原理同上。在此過程中，顯示電路［10］不斷顯示此時(shí)通道中的瞬時(shí)流量值。其芯片型號(hào)為74LS164和LED共陽極數(shù)碼顯示管。單片機(jī)控制電路［7］中，單片機(jī)本身沒有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，必須配置外存儲(chǔ)器，它們分別是可編程只讀存儲(chǔ)器2732、電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器2817。為了單片機(jī)工作正確可靠，譯碼電路采用74LS138，并在8031外擴(kuò)展了一片可編程并行I／O口芯片8155。另外，為了使每部分電路工作互不干擾，在各部電路的連接電路中均采用光電隔離器TLP51－4。
本發(fā)明除上述測量、控制氣體流量外，還能提供氣體種類的選擇和累積流量的顯示功能。可根據(jù)使用者的需要選擇不同種氣體流量的控制和累積，氣體種類不同，性質(zhì)不一樣，它們之間的相應(yīng)關(guān)系已存儲(chǔ)在程序中。實(shí)現(xiàn)這些功能的方法是1.選擇氣體種類可就A或B通道中要監(jiān)測和控制的氣體，在鍵盤上有氣體種類選擇功能鍵，只需按鍵就可選擇7種以上的氣體。
2.累積流量的顯示同樣在鍵盤上有總流量顯示功能鍵，只需按鍵，既可分別顯示出A或B通道從開機(jī)到觀察時(shí)的總流量值。這是因?yàn)殡娐分胁捎昧艘黄珽EPROM2817芯片具有在線改寫和掉電保護(hù)的功能，能夠記憶從開始到結(jié)束時(shí)的流量值。
權(quán)利要求1.一種包含有微差壓傳感器[3]、[4]，單片微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[5]，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥[1]、[2]所構(gòu)成的混合氣體自動(dòng)控制儀，其特征在于(A)電路[12]把基準(zhǔn)電源電路以及溫度傳感器與微差壓傳感器相連接，提高了測量精度，采集到的數(shù)據(jù)可通過存儲(chǔ)器中的控制軟件修正；(B)電路[6]把模擬開關(guān)電路與傳感器電路及V/F變換電路相連接，增強(qiáng)了對(duì)強(qiáng)電場、強(qiáng)磁場、高頻脈沖的抗干擾能力；(C)主機(jī)電路[7]是將一個(gè)單片計(jì)算機(jī)，分別與V/F變換電路、譯碼電路、門電路、顯示電路、鍵盤電路、并行接口電路和兩個(gè)外存儲(chǔ)器接口電路相連接；(D)采用電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM2817電路芯片使本儀器具有智能化的性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合氣體自動(dòng)控制儀，其特征在于集所述的檢測電路、控制電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)于一個(gè)較小的裝置內(nèi)，具有氣體種類選擇、監(jiān)控氣體流量、監(jiān)測氣體累積流量的功能。
專利摘要混合氣體自動(dòng)控制儀，屬于電信號(hào)自動(dòng)監(jiān)測、控制儀器，目的是對(duì)通過該儀器的氣體流量進(jìn)行監(jiān)測和控制，它是由一個(gè)單片微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[5]以及傳感器[3]、[4]，調(diào)節(jié)閥[1]、[2]和氣體通道A、B等構(gòu)成。此儀器能準(zhǔn)確地自動(dòng)檢測出通道中氣體的流量，判斷該流量是否與預(yù)置的流量一致，從而控制調(diào)節(jié)閥開啟的大小、使通道中的流量值與預(yù)置值相等，儀器同時(shí)能記憶、累積通道中的流量，隨時(shí)顯示出瞬時(shí)流量和累積流量，并且具有氣體種類選擇的功能。
文檔編號(hào)G01F1/34GK2109594SQ9122716
公開日1992年7月8日 申請(qǐng)日期1991年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月28日
發(fā)明者侯明 申請(qǐng)人:侯明