Chambre barométrique automatisée pour les expériences entomologiques : la solution de contrôle précis de la pression positive et de la pression négative

1. Pourquoi l’environnement affecterait-il les insectes ?

L'environnement dans lequel vivent divers organismes affecte et modifie leur mode de vie. Ces conditions environnementales comprennent principalement des facteurs tels que le vent, la pluie, la composition du sol, le rayonnement, la température et la pression atmosphérique. De nombreuses études ont montré que des conditions météorologiques défavorables, souvent associées à des changements de pression atmosphérique, peuvent affecter la reproduction, l'alimentation et l'habitat. D'autres facteurs sont les comportements des insectes. Le vol, le frai, le parasitisme, l'accouplement et le chant sont affectés par la pression atmosphérique.

Pour l'étude de la corrélation entre les comportements des insectes et la pression atmosphérique, la méthode actuellement couramment utilisée consiste à observer et à enregistrer dans des conditions naturelles, ce qui pose des problèmes tels qu'une faible efficacité, un cycle long et une imprécision.

Certains laboratoires utilisent des chambres de pression d'air à commande manuelle, mais il existe des problèmes tels qu'un contrôle imprécis de la pression d'air, l'incapacité d'imiter avec précision le processus de changement lent de la pression naturelle pendant une longue période et la plage de changement de pression d'air contrôlable est très étroite. Récemment, l'un de nos clients espère contrôler automatiquement les pressions positives et négatives de la chambre à pression d'air utilisée pour la recherche sur les insectes. Les exigences spécifiques sont les suivantes :

1. Plage de contrôle de la pression atmosphérique : basée sur une pression atmosphérique standard, elle peut atteindre un contrôle précis de la pression atmosphérique dans la chambre de pression atmosphérique dans la plage de pression positive et négative. C'est-à-dire que la pression absolue dans la chambre de pression d'air peut être contrôlée avec précision dans la plage de 90 kPa à 110 kPa.
2. Formulaire de contrôle de la pression atmosphérique : il peut simuler automatiquement le processus de changement lent de la pression atmosphérique naturelle, ce qui signifie que le changement de la pression atmosphérique peut être contrôlé en fonction de la direction du changement et de la vitesse définie arbitrairement. La pression atmosphérique peut être précise et constante à n’importe quel point de consigne. En un mot, l'ensemble du processus de changement de pression d'air peut être contrôlé avec précision selon une forme de ligne brisée définie arbitrairement.
3. Précision du contrôle de la pression atmosphérique : dans la plage de 90 kPa ~ 110 kPa, la précision du contrôle à n'importe quelle pression est inférieure à ± 0,1 %.

Afin de répondre aux exigences ci-dessus avancées par les clients, cet article proposera une solution de contrôle de programme de pression atmosphérique de haute précision correspondante. La solution adoptera la méthode d'équilibre dynamique du gaz entrant et sortant d'un conteneur fermé, utilisera des bouteilles de gaz haute pression comme source de gaz haute pression, une pompe à vide pour le pompage et utilisera le contrôleur de programme de pression sous vide à double canal pour collecter les capteurs de pression. et contrôler simultanément l'ouverture de l'entrée et de la sortieRégulateur de pression proportionnel. De cette façon, il peut atteindre un contrôle précis et un fonctionnement stable à long terme de tout programme de changement de pression défini.

2. Comment résoudre le problème ?

D'après les exigences ci-dessus avancées par le client, il ressort que le contrôle de la pression de la chambre à air pour l'étude du comportement des insectes est un problème typique du contrôle automatique de la pression positive et négative.
Ce contrôle automatique de la pression positive et négative doit résoudre les problèmes suivants :

1. Comment se forment la pression positive (pression) et la pression négative (vide)
2. Méthodes et instruments de contrôle automatiques de pression positive et négative
3. Sélection du capteur de pression
4. Sélection du régulateur de pression proportionnel

Afin de résoudre les problèmes ci-dessus, la solution spécifique proposée dans cet article est présentée dans la figure 1.

Premièrement, la solution utilise une méthode d’équilibrage dynamique pour créer une pression positive et négative dans la chambre à air. Comme le montre la figure 1, une source de gaz haute pression est disposée à l'extrémité d'entrée d'air sur le côté gauche de la chambre de pression d'air. Une pompe à vide est disposée à l'extrémité de sortie d'air sur le côté droit de la chambre de pression d'air. Si le débit d’admission d’air est supérieur au débit d’échappement, une pression positive et négative se formerait. Ensuite, le débit d’entrée et de sortie d’air est régulé par des vannes d’entrée et de sortie.

Le réglage et le contrôle de la pression positive et négative de la chambre à air sont un cas de contrôle typique à plage divisée. La sortie d'un régulateur est utilisée pour piloter simultanément plusieurs actionneurs avec des plages de travail différentes. Le régulateur ici estRégulateur de pression proportionnel de KAOLUillustré à la figure 1, et les actionneurs avec différentes plages de travail sont la soupape d'admission d'air et la soupape d'échappement.

On peut voir que leRégulateur de pression proportionnelIl est nécessaire d'avoir une fonction de contrôle à plage divisée.Régulateur de pression proportionneldoit avoir pour fonction de régler simultanément l'ouverture de la soupape d'admission et de la soupape d'échappement pour différentes plages de travail (plage de pression positive ou plage de pression négative)

De plus, afin de garantir la précision du contrôle, leRégulateur de pression proportionnelest un régulateur PID de très haute précision, avec des convertisseurs AD 24 bits et DA 16 bits, et des fonctions arithmétiques à virgule flottante double précision, et le pourcentage de sortie minimum peut atteindre 0,01 %.

Afin de garantir que le changement de pression dans la chambre de pression d'air atteigne la précision de contrôle proposée par le client, il est également nécessaire de sélectionner un capteur de pression de haute précision. Si la précision de contrôle de ±0,1 % doit être atteinte, la précision de mesure du capteur de pression doit atteindre ±0,05 %. De même, la précision du contrôle de la pression dépend également de la précision du réglage et de la vitesse de réponse des soupapes d'admission et d'échappement d'air.

Pour les chambres à pression d'air utilisées dans des expériences entomologiques avec des volumes plus petits, les vannes doivent avoir une vitesse de réponse ultra-élevée. Ici, nous utilisonsKAOLU Régulateur de pression proportionnelentraîné par un moteur pas à pas. La vitesse d'ouverture complète deRégulateur de pression proportionnelest de 0,8 seconde, avec un taux de fuite de vide ultra-faible et une résistance à la pression positive de 7 bars. Une série deRégulateur de pression proportionnelavec différents diamètres d'orifice sont disponibles pour répondre aux chambres de pression d'air automatiques de différentes spécifications et tailles. Le plus important c'est queRégulateur de pression proportionnelpeut être directement piloté par un signal analogique de 0 ~ 10 V, 4 ~ 20 mA ou RS485, et il présente une linéarité, une répétabilité et une vitesse rapide élevées.

Après la sélection et la configuration ci-dessus, selon la solution illustrée à la figure 1, leRégulateur de pression proportionnelest illustré à la figure 2.Régulateur de pression proportionnelmontré sur la figure 2 est un instrument intégré, et tous les composants, y compris le numériqueRégulateur de pression proportionnel, le contrôleur, l'alimentation électrique, etc. sont intégrés et installés dans le contrôleur. Il y a des connecteurs enfichables des deux côtés du contrôleur pour connecter la pompe air/air. Il y a un connecteur à prise rapide pour connecter l'entrée/sortie d'air de la chambre de pression d'air à l'arrière du contrôleur. Il existe également des interfaces spéciales pour connecter le capteur de pression, la communication informatique et l'alimentation électrique de travail.

Le capteur de pression est directement installé sur la paroi latérale de la chambre de pression d'air sous une forme externe, ce qui permet de détecter plus précisément le changement de pression de vide dans la chambre de pression d'air. Les câbles de signal et d'alimentation du capteur de pression se connectent aux connecteurs correspondants à l'arrière du contrôleur de pression à vide. Cette forme de capteur de pression externe est plus extensible, et différents capteurs de pression peuvent être sélectionnés en fonction de la plage de contrôle de pression sous vide de différentes chambres à air ou conteneurs hermétiques, et il est facile à remplacer et à installer.

La communication informatique adopte une interface RS 485 avec le protocole MODBUS standard, elle peut donc être connectée à un ordinateur. Grâce au logiciel de contrôle fourni avec le contrôleur PID, l'ordinateur peut contrôler directement le régulateur PID et utiliser l'interface logicielle pour configurer et exécuter le programme de contrôle, ainsi que collecter, stocker et afficher l'ensemble de la courbe de résultats du processus de contrôle.

3. Conclusion

En tant qu'instrument standard de contrôle de la pression sous vide, la solution de contrôle de précision de la pression positive et négative mentionnée ci-dessus répond non seulement aux exigences des chambres à pression d'air automatiques pour les expériences entomologiques, mais présente également une forte applicabilité et évolutivité, principalement reflétées dans les plusieurs aspects suivants :

1. Un contrôle de la pression du vide dans une plage plus large peut être effectué, la plage de contrôle de la pression absolue peut couvrir 0,1 Pa ~ 0,5 MPa et elle dispose d'une très large plage de contrôle de la pression positive et de la pression négative.
2. Diverses formes de contrôle peuvent être obtenues dans la plage de pression positive et négative, telles que le contrôle séparé de la pression positive, le contrôle séparé de la pression négative (degré de vide) et le contrôle continu de la pression positive et négative. Tous les contrôles peuvent être contrôlés par des points fixes ou par Contrôle automatique des programmes de programmation polyligne.
3. D'autres fonctions peuvent être étendues, telles que le contrôle de la pression de l'air sous différents gaz ou mélanges de gaz avec différentes teneurs en gaz, et peuvent également être utilisées pour contrôler d'autres variables environnementales en même temps, telles que la température, l'humidité et la lumière.

En bref, le contrôleur de pression à vide standardisé peut répondre au contrôle du programme de pression de diverses chambres à air de laboratoire et a une précision de contrôle supérieure à ± 0,1 %. En même temps,Régulateur de pression proportionnel de KAOLUconvient également au contrôle précis de la pression de l'air de divers récipients sous pression sous vide (tels que les chambres climatiques, les chambres d'essais climatiques, les fours à atmosphère sous vide, les étuves de séchage sous vide, les évaporateurs rotatifs, les conteneurs de précision à basse température, les fours de lyophilisation et divers spectromètres, etc. ) Cela peut grandement améliorer le degré d’automatisation et la précision du contrôle.

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