一種空氣質量流量控制裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種空氣質量流量控制裝置，包括氣體質量流量傳感器和流量控制電磁比例閥，所述的氣體質量流量傳感器連接信號調理電路模塊，所述的信號調理電路模塊連接信號控制算法電路模塊，所述的信號控制算法電路模塊連接信號輸出驅動電路模塊，所述的信號輸出驅動電路模塊連接流量控制電磁比例閥，所述的信號調理電路模塊連接信號輸出電路模塊，所述的信號控制算法電路模塊連接控制信號輸入電路模塊。本發明專利技術能夠根據接收到的質量流量設定值，將裝置的質量流量精確的控制為接收到的質量流量設定值，精度高、穩定性好、抗干擾能力強。能夠輸出所監測的質量流量的電壓信號，便于傳輸至上位機或主控制器進行屏幕顯示。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及自動控制領域中的一種空氣質量流量控制裝置。
技術介紹
空氣質量流量控制器用于對空氣質量流量進行精密測量、控制。它在特種化學材料、電路工業、化學工業、醫藥、真空和環保等多種領域的生產和科研中有著重要的作用。其典型應用場合包括:擴算、氧化、外延、等離子刻蝕、離子注入、鍍膜設備、光纖、混氣配氣系統、毛細管測量及其它分析儀器。目前，國內空氣質量流量控制器由于控制電路設計存在爭議、算法、參數選擇缺乏科學性、器件選擇缺乏實踐考證，質量流量控制極易受到溫度、壓強、電磁干擾等外界影響，導致質量流量波動幅度大、穩定性差。所以如何設計流量波動小、穩定性好、精度高、響應速度快、穩定可靠、工作溫度壓力范圍寬、重復性好、操作方便、便于與其它控制器或上位機連接的空氣質量流量控制器就非常必要。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種設計流量波動小、穩定性好、精度高、響應速度快、穩定可靠、工作溫度壓力范圍寬、重復性好、操作方便、便于與其它控制器或上位機連接的空氣質量流量控制器。本專利技術采用的技術方案是:一種空氣質量流量控制裝置，包括氣體質量流量傳感器和流量控制電磁比例閥，所述的氣體質量流量傳感器連接信號調理電路模塊，所述的信號調理電路模塊的端口 A連接信號控制算法電路模塊的端口 D，所述的信號控制算法電路模塊的端口 E連接信號輸出驅動電路模塊的端口 F，所述的信號輸出驅動電路模塊的端口 G連接流量控制電磁比例閥，所述的信號調理電路模塊的端口 A連接信號輸出電路模塊的端口 B，所述的信號控制算法電路模塊端口 C連接控制信號輸入電路模塊。考慮到系統的穩定性，每個部分都用螺絲固定在機械框架結構上，模塊之間通過接插件進行電氣連接。氣流首先經過質量流量傳感器，質量流量傳感器輸出監測電壓信號至控制電路，由控制電路輸出相應信號驅動流量控制電磁比例閥，通過控制流量控制電磁比例閥的不同開度大小，達到控制空氣質量流量的目的。作為本專利技術的進一步改進，所述的信號調理電路模塊的電阻R1并聯電容C1，構成RC濾波電路；所述的RC濾波電路串聯運算放大器LM324，構成緩沖電路；電阻R4、電容C2和運算放大器LM324并聯，構成放大電路；電阻R7、滑動電阻R5和運算放大器LM324并聯，構成凋零電路；所述的RC濾波電路、電阻R2、緩沖電路、電阻R6、凋零電路依次串聯； 所述的信號控制算法電路模塊包括依次串聯的減法電路、積分電路和加法求和電路；所述的積分電路并聯比例放大電路；所述的減法電路包括并聯的R1(l、C12和運算放大器LM324 ;所述的積分電路包括并聯的R13、C13和運算放大器LM324 ;所述的比例放大電路包括并聯的R15和運算放大器LM324 ;所述的加法求和電路包括并聯的R22和運算放大器LM324 ； 所述的信號輸出驅動電路模塊包括芯片U1-3524 ；電阻R24和電容C4并聯接入到芯片U1-3524的8腳和9腳；電阻R25、R26和電容C7并聯分別接入到芯片U1-3524的2腳、4腳和7腳；電阻R27接入到芯片U1-3524的14腳。本專利技術采用的有益效果是:本專利技術能夠根據接收到的質量流量設定值，將裝置的質量流量精確的控制為接收到的質量流量設定值，精度高、穩定性好、抗干擾能力強。能夠輸出所監測的質量流量的電壓信號，便于傳輸至上位機或主控制器進行屏幕顯示。附圖說明圖1為本專利技術示意圖。圖2為信號調理電路模塊的電路圖。圖3為信號控制算法電路模塊的電路圖。圖4為信號輸出驅動電路模塊的電路圖。圖5為信號輸出電路模塊的電路圖。圖中所示:I信號輸出電路模塊，2信號調理電路模塊，3氣體質量流量傳感器，4信號控制算法電路模塊，5信號輸入電路模塊，6信號輸出驅動電路模塊，7流量控制電磁比例閥，9 端口 A, 12 端口 B, 13 端口 C，14 端口 D, 21 端口 E，23 端口 F，28 芯片 U1-3524，32 開關管，33端口 G0具體實施例方式下面結合圖，對本專利技術做進一步的說明。如圖所示，一種空氣質量流量控制裝置，包括氣體質量流量傳感器和流量控制電磁比例閥，所述的氣體質量流量傳感器連接信號調理電路模塊，所述的信號調理電路模塊的端口 A連接信號控制算法電路模塊的端口 D，所述的信號控制算法電路模塊的端口 E連接信號輸出驅動電路模塊的端口 F，所述的信號輸出驅動電路模塊的端口 G連接流量控制電磁比例閥，所述的信號調理電路模塊的端口 A連接信號輸出電路模塊的端口 B，所述的信號控制算法電路模塊端口 C連接控制信號輸入電路模塊；所述的信號調理電路的電阻R1并聯電容C1，構成RC濾波電路；所述的RC濾波電路串聯運算放大器LM324，構成緩沖電路；電阻R4、電容C2和運算放大器LM324并聯，構成放大電路；電阻R7、滑動電阻R5和運算放大器LM324并聯，構成凋零電路；所述的RC濾波電路、電阻R2、緩沖電路、電阻R6、凋零電路依次串聯；所述的信號控制算法電路包括依次串聯的減法電路、積分電路和加法求和電路；所述的積分電路并聯比例放大電路；所述的減法電路包括并聯的RltlX12和運算放大器LM324 ；所述的積分電路包括并聯的R13、C13和運算放大器LM324 ;所述的比例放大電路包括并聯的R15和運算放大器LM324 ;所述的加法求和電路包括并聯的R22和運算放大器LM324 ;所述的信號輸出驅動電路模塊包括芯片U1-3524 ;電阻R24和電容C4并聯接入到芯片U1-3524的8腳和9腳；電阻R25、R26和電容C7并聯分別接入到芯片U1-3524的2腳、4腳和7腳；電阻R27接入到芯片U1-3524的14腳。氣體質量流量傳感器為氣流進氣口，并實時監測氣體質量流量，輸出相應1-5V的電壓信號，質量流量傳感器選用了 Honywell的熱膜式氣體質量流量傳感器。控制電路采用自動控制原理設計了 PID控制電路，根據接收到的質量流量設定值與質量流量監測值進行PID運算，并輸出相應占空比的PWM信號至流量控制電磁比例閥，流量控制電磁比例閥選用的是美國PARKER熱補償式電磁比例閥，通過閥的開度大小達到精確控制氣體質量流量的目的。所述的信號調理電路模塊，輸入端為質量流量傳感器的監測信號，電壓范圍為1-5V。由于所測的電壓信號高頻信號含量較多，所以設計了有R1與C1組成的RC濾波電路，濾波電路輸出至由運算放大器LM324設計的緩沖電路，這樣可以提高電路的輸入電阻，增強信號的驅動的能力。同時為了將電壓信號擴展為0-5V，又利用運算放大器LM324設計了相應信號放大電路，利用R4可以構成不同的放大系數，C2是為防止電路振蕩而設計的。利用運算放大器LM324設計了信號調零電路，可以通過滑動變阻器R5調節信號的零點電壓。經過調理的質量流量信號由端口 A輸出。所述的端口 C接收主控制器或上位機的控制電壓，為0-5V的電壓信號。端口 D為輸出信號，與端口 A相連。由運算放大器LM324與C8及其外圍器件構成減法電路，輸出設定值與監測值的差值電壓。控制電路采用了并聯式PID設計，由運算放大器LM324及其外圍器件構成了積分電路，其中C3影響到積分系數的大小。運算放大器LM324及其外圍器件構成了比例放大電路。比例放大電路與積分電路分別輸出至由運算放大器LM324構成本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種空氣質量流量控制裝置，包括氣體質量流量傳感器（3）和流量控制電磁比例閥（7），其特征在于所述的氣體質量流量傳感器（3）連接信號調理電路模塊（2），所述的信號調理電路模塊（2）的端口A(9)連接信號控制算法電路模塊（4）的端口D(14)，所述的信號控制算法電路模塊（4）的端口E(21)連接信號輸出驅動電路模塊（6）的端口F(23)，所述的信號輸出驅動電路模塊（6）的端口G(33)連接流量控制電磁比例閥（7），所述的信號調理電路模塊（3）的端口A(9)連接信號輸出電路模塊（1）的端口B(12)，所述的信號控制算法電路模塊（4）的端口C(13)連接控制信號輸入電路模塊（5）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張帥，魯愛昕，施一萬，施奇兵，葉叢雷，吳玉笛，徐合林，陸明霞，
申請(專利權)人：安徽省安光環境光學工程技術研究中心有限公司，
類型：發明
國別省市：