Question 1

Quels sont les avantages et les inconvénients de la technologie de transmission hydraulique ?

Accepted Answer

1. Avantages
①La puissance de l'unité est légère. Les statistiques montrent que le poids par unité de puissance de la pompe hydraulique et du moteur hydraulique ne représente que 1/10 du générateur et du moteur, et que la pompe hydraulique et le moteur hydraulique peuvent être aussi petits que 0, 03 N/W. Quant à la taille, la première représente environ 12 à 13 % de la seconde. En termes de force de sortie, il est facile d'obtenir de l'huile hydraulique à très haute pression avec une pompe, et une fois cette huile envoyée au vérin hydraulique, une force importante peut être générée. Par conséquent, la technologie hydraulique présente les caractéristiques exceptionnelles de légèreté, de petite taille et de rendement élevé, ce qui est propice à la miniaturisation et à la miniaturisation des équipements mécaniques et de leur système de contrôle, ainsi qu'à un fonctionnement à haute puissance.

② La mise en page est flexible et pratique. La disposition des composants hydrauliques n'est pas limitée par une position spatiale stricte et il est facile d'atteindre la connexion des différentes pièces du système via des canalisations en fonction des besoins de la machine. La disposition et l'installation ont une grande flexibilité et peuvent former des systèmes complexes difficiles à former par d'autres méthodes.

③ La plage de vitesse est large. Grâce à la vanne de commande, la transmission hydraulique peut atteindre une large plage de régulation de vitesse infiniment variable de l'actionneur hydraulique pendant le fonctionnement, et la plage de régulation de vitesse peut atteindre 2 000e.

④ Cela fonctionne de manière stable et rapide. L'huile est élastique et peut absorber la force d'impact, de sorte que la transmission hydraulique transmet le mouvement de manière uniforme et fluide. Il est facile d'atteindre un démarrage rapide, un freinage et une marche arrière fréquente. La fréquence de commutation du mouvement rotatif alternatif peut atteindre 500 fois/min, et la fréquence de commutation du mouvement linéaire alternatif peut atteindre 1000 fois/min.

⑤ Facile à utiliser, à contrôler et à atteindre la protection contre les surcharges. Le système hydraulique est facile à utiliser et à contrôler, et il est facile d'atteindre le contrôle automatique, la télécommande longue distance et la protection contre les surcharges. Il peut être auto-lubrifié pendant le fonctionnement, ce qui favorise la dissipation de la chaleur et prolonge la durée de vie.

⑥ Facile à automatiser et à intégrer électromécanique et hydraulique. La technologie hydraulique est facile à intégrer à la technologie de contrôle électrique et électronique pour former un système composite électromécanique-hydraulique intégré pour atteindre un cycle de travail automatique.

⑦ Il est facile d'atteindre un mouvement linéaire. L’utilisation d’une transmission hydraulique pour obtenir un mouvement linéaire est plus simple qu’une transmission mécanique.

⑧ Le système hydraulique est facile à concevoir, fabriquer, utiliser et entretenir. Les composants hydrauliques appartiennent aux éléments de base de l’industrie des machines et ont atteint la standardisation, la sérialisation et la généralisation. Par conséquent, il est pratique pour la conception, la fabrication, l’utilisation et la maintenance de systèmes hydrauliques, et favorise le raccourcissement du cycle de conception et de fabrication des machines et équipements et la réduction des coûts de fabrication.

2. Inconvénients
① La transmission hydraulique à rapport fixe ne peut pas être garantie. En raison de l'influence de facteurs tels que la compressibilité et les fuites de liquide, la technologie hydraulique ne peut pas garantir strictement la transmission à rapport fixe.
② L'efficacité de la transmission est faible. Pendant le processus de transmission hydraulique, deux conversions sont nécessaires et il y a souvent beaucoup de perte d'énergie, de sorte que l'efficacité de la transmission est faible.
③ La stabilité de fonctionnement est facilement affectée par la température. Les performances du système hydraulique sont sensibles à la température et il ne convient pas de travailler à des températures trop élevées ou trop basses. Lors de l’utilisation d’huile hydraulique à base de pétrole comme moyen de transmission, il est nécessaire de remarquer un problème de prévention des incendies.
④ Le coût est élevé. La précision de fabrication des composants hydrauliques doit être élevée pour prévenir et réduire les fuites, le coût est donc élevé.
⑤ Difficulté de diagnostic des défauts. Les composants et systèmes hydrauliques sont sujets à des pannes dues à la contamination de l'huile hydraulique et à d'autres raisons, et les pannes sont difficiles à diagnostiquer.

Pour plus d'informations sur les sélections de régulateurs de pression pneumatique, veuillez visiter
https://www.genndih.com/fr/régulateur de pression proportionnelle.htm

Question 2

Installation, utilisation et maintenance de régulateur de pression électronique

Accepted Answer

1. Introduction de la vanne proportionnelle
Les vannes proportionnelles permettent un contrôle plus rapide, plus facile et plus précis du cycle de service et répondent aux exigences de performance du processus de commutation, sont contrôlées pendant le processus de commutation et évitent les pressions de pointe excessives, prolongeant ainsi la durée de vie des éléments du dispositif mécanique et hydraulique.
Les vannes proportionnelles peuvent être divisées en : régulateur de pression proportionnel, vanne de débit proportionnelle, vanne directionnelle proportionnelle, vanne proportionnelle, qui sont des composants pneumatiques de haute précision et ont des exigences en matière d'huile hydraulique et de méthodes d'installation.

2. Exigences d'installation de la vanne proportionnelle
(1) La vanne proportionnelle doit vérifier le modèle et d'autres données avant l'installation.
(2) La propreté de l’huile hydraulique est requise. Lorsque la vanne proportionnelle est installée, l'environnement d'installation et le corps de la vanne doivent être propres, et le réservoir d'huile doit également être scellé pour empêcher l'intrusion de polluants externes.
(3) Le tuyau d'huile hydraulique et le réservoir d'huile doivent être nettoyés de la poussière, du tartre d'oxyde, du sable, des copeaux métalliques et autres débris avant l'installation.
(4) Les coudes chauds et les tuyaux soudés doivent être décapés, rincés à l'eau claire et huilés.
(5) Utilisez uniquement un tissu non tissé non pelucheux ou du papier spécial lors du nettoyage.
(6) Il est interdit d'utiliser des matériaux d'étanchéité tels que du chanvre, du mastic ou du ruban d'étanchéité pour l'étanchéité.
(7) Les canalisations hydrauliques doivent être constituées de tubes en acier sans soudure conformes aux normes DIN2391/C.
(8) La canalisation entre la vanne proportionnelle et l'actionneur doit être aussi courte que possible pour augmenter la rigidité du système. Il est recommandé que la vanne proportionnelle soit installée à proximité de l'actionneur et que la rugosité de la surface du plan d'installation ne soit pas supérieure à Rz=4 μm et que la planéité soit inférieure à 0,01/100 mm.

(9) En raison des exigences de précision relativement élevées de la vanne proportionnelle, afin de garantir une meilleure rigidité du système, l'utilisation d'un raccord de tuyau entre la vanne proportionnelle et l'actionneur doit être évitée.
(10) Sélection du filtre à air, il est recommandé d'utiliser un filtre immergé dans l'huile avec une taille de maille inférieure à 60 microns comme filtre à air.
(11) Exigences relatives à la position d'installation de la vanne proportionnelle
La position d'installation de la vanne proportionnelle peut être facultative et il est recommandé d'être en position horizontale. Si une vanne proportionnelle est installée sur l'actionneur, l'axe du tiroir doit être évité et il doit être parallèle à la direction d'accélération de l'actionneur, ce qui affectera la précision de déplacement du tiroir.

3. Exigences pour l'utilisation de vannes proportionnelles
(1) Faites attention à la plage de pression et de température applicable de la vanne proportionnelle et respectez les réglementations des produits associés.
(2) La température de l'huile hydraulique ne doit pas dépasser la température de fonctionnement maximale recommandée par le fabricant d'huile. Afin d'assurer la stabilité des caractéristiques de contrôle de l'équipement, il est recommandé de maintenir la température de l'huile fondamentalement constante à plus ou moins 5 degrés.
(3) Exigences de filtration, afin de prolonger la durée de vie, la vanne de commande pilote doit utiliser un filtre à huile importé de 10 μm, ou elle peut être sélectionnée en fonction de la précision donnée dans l'échantillon.
La pression différentielle admissible du filtre à huile doit être supérieure à la pression différentielle réelle. Des filtres à huile avec indicateurs de contamination sont recommandés. Lors du remplacement du filtre à huile, une attention particulière doit être portée à la propreté. Les contaminants du côté sortie du nouveau filtre à huile seront rejetés dans le système, provoquant des accidents. Les polluants du côté entrée du filtre à huile réduiront la durée de vie de l’élément filtrant.
(4) La pression de commande de la vanne pilote ne doit pas être supérieure à 30 bars. Si la pression pilote dépasse 100 bars, un réducteur de pression à plaque doit être installé à l'entrée. Afin d'éviter les chocs de pression dans la canalisation du réservoir de carburant, un clapet anti-retour doit être utilisé.
(5) Exigences de stockage, l'environnement de stockage doit être sec et exempt de poussière, exempt de substances corrosives et de vapeur d'eau. Lorsque la durée de stockage dépasse trois mois, le boîtier de la vanne proportionnelle doit être enduit d'huile antirouille et scellé.

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Question 3

Réalisation d'un contrôleur PID d'ultra haute précision à 0,1 % dans l'industrie et analyse de ses paramètres clés

Accepted Answer

Réalisation d'un contrôleur PID d'ultra haute précision à 0,1 % dans l'industrie et analyse de ses paramètres clés

1. Qu'est-ce qu'un régulateur de pression proportionnel ?
Dans le domaine industriel, un contrôle ultra-précis des paramètres du procédé tels que la température, la pression du vide et le débit est souvent requis. La précision de contrôle dans le domaine industriel est divisée en haute précision (1 %) et ultra-haute précision (0,1 %). Dans les laboratoires de haut niveau et les étalonnages en métrologie, une précision de contrôle supérieure à 0,05 % est souvent requise.

Pour un système de contrôle PID complet, la boucle de contrôle typique est une forme en boucle fermée, comme le montre la figure 1.

Comme le montre la figure 1, dans le système de contrôle PID en boucle fermée, les capteurs et les actionneurs sont essentiellement externes, qui peuvent être sélectionnés en fonction de différents paramètres de contrôle et exigences de précision. Dans les applications industrielles, le contrôleur PID doit essentiellement être un instrument de contrôle indépendant, c'est-à-dire que le contrôleur PID industriel intègre essentiellement le convertisseur analogique-numérique ADC, le microcontrôleur MCU et le convertisseur numérique-analogique, comme le montre la figure 1. .

Dans certaines occasions de mesure et de contrôle de plus haute précision, tels que le domaine de la mesure et de l'étalonnage, afin d'améliorer la précision du contrôleur PID, un système de contrôle PID avec une structure discrète est généralement utilisé, c'est-à-dire le système analogique-numérique. convertisseur ADC et microcontrôleur du contrôleur PID sur la figure 1. Le MCU et le convertisseur numérique-analogique sont remplacés par des instruments spéciaux avec une plus grande précision. Par exemple, le convertisseur analogique-numérique ADC est remplacé par un voltmètre numérique à six et demi (voire sept et demi), et le microcontrôleur MCU est remplacé par un ordinateur ou un micro-ordinateur monopuce. Le convertisseur numérique-analogique est remplacé par un compteur source numérique à six chiffres et demi. Bien que le système de contrôle PID de ces composants puisse améliorer efficacement la précision du contrôle, le coût et le volume globaux sont considérablement améliorés et il ne convient pas au contrôle dans les applications industrielles.

Cet article se concentre principalement sur l'instrument de contrôleur PID intégré utilisé dans les applications industrielles et présente plusieurs indicateurs techniques clés impliqués dans la réalisation d'un contrôle d'ultra-haute précision à 0,1 % du point de vue des applications d'ingénierie, ce qui aidera l'ultra-haute précision. processus de contrôle de processus dans les applications industrielles de mise en œuvre et de sélection de contrôleurs PID.

2. Analyse des indicateurs techniques clés du contrôleur PID de très haute précision
Afin d'atteindre le contrôle de très haute précision du contrôleur PID supérieur à 0,1 %, ces trois composants doivent répondre aux indicateurs techniques et aux exigences fonctionnelles correspondants pour atteindre respectivement les fonctions de mesure, de calcul et de contrôle de haute précision.

(1) Précision des mesures
La précision de mesure du contrôleur PID se réfère principalement à l'acquisition de l'entrée du capteur externe par le contrôleur, c'est-à-dire à la précision de conversion du convertisseur analogique-numérique ADC. Le sperme d'un ADC est divisé en grades 8, 12, 16 et 24. Par conséquent, l’indicateur technique clé de la précision des mesures du contrôleur PID est cet ADC.

Prenons comme exemple une tension continue avec une plage d'entrée de signal PID de 0 ~ 10 V. La figure 2 répertorie la tension minimale mesurable correspondant aux différents bits de l'ADC.
CAN (bits) Tension minimale disponible (mV) 8 3.906E+01 dix 9.766E+00 12 2.441E+00 14 6.104E-01 16 1.526E-01 18 3.815E-02 20 9.537E-03 22 2.384E-03 24 5.960E-04

Signal analogique (mV) Valeur de tension d'une précision mesurée de 0,1 % ADC nécessaire (bit) 10000 1.00E+01 dix 5000 5h00E+00 12 1000 1.00E+00 14 500 5h00E-01 16 100 1.00E-01 18 50 5h00E-02 18 dix 1.00E-02 20 5 5h00E-03 22 1 1.00E-03 24

Selon la capacité de tension minimale mesurable des différents bits de l'ADC illustrée à la figure 2, les bits de l'ADC requis pour atteindre une précision de mesure de 0,1 % pour différentes valeurs de tension du signal du capteur peuvent être calculés, comme le montre la figure 3. De plus, la sélection des chiffres de l'ADC peut être déterminé en fonction des exigences de précision du contrôle réel, et il est extrêmement acceptable de répondre aux exigences techniques. Après tout, plus les chiffres AD sont élevés, plus la précision est élevée. Cependant, plus l'instrument contrôleur PID est cher, plus la vitesse d'acquisition correspondante est lente.

(2) Précision du contrôle
La précision du contrôle du contrôleur PID se réfère principalement à la précision de la sortie analogique du contrôleur vers l'actionneur externe. Plus le nombre de chiffres est élevé, plus la précision de l'acquisition est élevée.

(3) Précision arithmétique en virgule flottante
La précision du test et la précision du contrôle impliquent la précision de la partie matérielle du contrôleur PID. Pour garantir véritablement la précision globale du contrôle du contrôleur PID, il inclut également la précision de calcul du logiciel de l'unité de microprocesseur MCU utilisée par le contrôleur, c'est-à-dire la précision de fonctionnement dite à virgule flottante. Prenons comme exemple le pourcentage de sortie dans le contrôleur PID, comme le montre la figure 2, le pourcentage de sortie minimum pour les opérations à virgule flottante 8 bits est de 1 % et le pourcentage de sortie minimum pour les opérations à virgule flottante 10 bits et 12 bits. est de 0,1%. Pour atteindre une précision de contrôle totale supérieure à 0,1 %, il faudra nécessairement utiliser des opérations à virgule flottante 14 bits et 16 bits afin que le pourcentage de sortie minimum soit de 0,01 %. C'est-à-dire que plus il y a de bits d'opération à virgule flottante, plus le pourcentage de sortie est faible. Plus la sortie de contrôle est fine, plus la précision de contrôle correspondante est élevée.

3. Analyse des cas de contrôle de pression
Nous utilisons un cas de contrôle de pression pour démontrer l'influence de la précision de contrôle du régulateur de pression proportionnel de KAOLU sur l'effet de contrôle. Dans ce cas, le but de notre expérience est de contrôler avec précision la pression dans une plage de 0 à 6 bars (pression manométrique) pour atteindre une précision de contrôle de 0,1 %. La structure de l’ensemble du dispositif expérimental est présentée à la figure 4.

4. Conclusion
Grâce à l'analyse ci-dessus et à la vérification expérimentale du boîtier de contrôle de pression, l'instrument de contrôleur PID intégré industriel doit répondre aux indicateurs techniques suivants afin d'atteindre une précision de contrôle de 0,1 % :
(1) Le capteur externe doit avoir une ultra-haute précision supérieure à 0,1 %.
(2) L'actionneur externe doit également avoir une haute précision, mais il ne nécessite pas nécessairement une ultra-haute précision de 0,1 %.
(3) Le nombre de bits ADC du contrôleur PID doit être d'au moins 16 bits, et le meilleur est de 24 bits. (4) Le fonctionnement en virgule flottante du contrôleur PID doit garantir que le pourcentage de sortie a une capacité d'ajustement de 0,01 % à 0,05 %.
(5) Le nombre de bits DAC du contrôleur PID doit atteindre au moins 14 bits, et le meilleur est 16 bits.

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Question 4

Solution de contrôle de pression de très haute précision à 0,1 % dans la plage de pression manométrique de 0,1 à 0,6 MPa et résultats de ses tests d'évaluation

Accepted Answer

Solution de contrôle de pression de très haute précision à 0,1 % dans la plage de pression manométrique de 0,1 à 0,6 MPa et résultats de ses tests d'évaluation

1. Introduction du régulateur électronique de pression d’air
Afin de répondre aux besoins de contrôle de pression d'ultra haute précision à 0,1 % dans les applications industrielles, nous proposons des solutions correspondantes. Nous présentons la solution en détail, ainsi que le dispositif de test d'évaluation construit sur la base de la solution et des résultats des tests pour démontrer l'effet de réalisation de cette solution sur un contrôle de pression ultra-haute précision à 0,1 %.

2. Comment résoudre le problème du régulateur électronique de pression d’air ?
Le cœur de la solution est basé sur un régulateur électronique de pression d'air, et la précision du contrôle de pression du régulateur électronique de pression d'air n'est généralement pas élevée, donc en connectant un capteur de pression de plus haute précision et un contrôleur PID pour atteindre un contrôle de pression de très haute précision. Afin de vérifier la faisabilité de cette solution, notamment pour vérifier l'impact du contrôleur PID de très haute précision sur le contrôle de précision, nous avons effectué les tests d'évaluation correspondants. La structure du dispositif de test d'évaluation est illustrée à la figure 1.

Le dispositif de test d'évaluation comprend principalement les parties suivantes :
(1) Capteur de pression : la précision est de 0,05 %, la plage est de pression absolue de 0,1 à 1 MPa et la tension de sortie correspondante est de 0 à 10 V.
(2) Régulateur électronique de pression d'air : la précision est de 0,25 %, la plage est de pression absolue de 0,1 à 1 MPa, la tension de contrôle est de 0 à 10 V.
(3) Contrôleur PID : ADC est de 24 bits, DAC est de 16 bits, la plage ADC est de 0 ~ 10 V, la plage DAC est de 0 ~ 10 V.
(4) Collecteur de données multicanal : Agilent 34972A, acquisition à cinq chiffres et demi/six chiffres et demi.
(5) Raccord de tuyau à trois voies : utilisé comme récipient sous pression et connecté à un capteur de pression et à un régulateur électronique de pression d'air.
(6) Ordinateur : Il est utilisé pour communiquer avec le contrôleur PID et le collecteur de données, en installant et en exécutant les logiciels correspondants pour contrôler, collecter, afficher et stocker le contrôleur PID et le collecteur de données.

Selon notre précédente analyse des données de test d'évaluation et de processus de contrôle, nous pensons que l'instrument de contrôleur PID intégré industriel doit répondre aux indicateurs techniques suivants afin d'atteindre une précision de contrôle de 0,1 % :
(1) Le capteur externe doit avoir une ultra-haute précision supérieure à 0,1 %.
(2) L'actionneur externe doit également avoir une haute précision, mais il ne nécessite pas nécessairement une ultra-haute précision de 0,1 %.
(3) Le contrôleur PID doit être d'au moins 16 bits, et le meilleur est de 24 bits.
(4) Le fonctionnement en virgule flottante du contrôleur PID doit garantir que le pourcentage de sortie a une capacité d'ajustement de 0,01 % à 0,05 %.
(5) Le nombre de bits DAC du contrôleur PID doit atteindre au moins 14 bits, et le meilleur est 16 bits. Il ressort des exigences ci-dessus concernant les indicateurs techniques et les résultats des tests que, afin d'atteindre un contrôle de pression de très haute précision, en partant du principe que le capteur de pression externe, le régulateur de pression proportionnel électronique à air et le contrôleur PID répondent aux exigences de précision. La sortie de contrôle du contrôleur PID et les opérations en virgule flottante doivent également avoir une précision suffisante. À cette fin, nous avons adopté un contrôleur PID avec une précision de sortie de 16 bits et amélioré en conséquence la précision des opérations en virgule flottante. Cette amélioration correspond à l'augmentation du pourcentage minimum de sortie de contrôle de 0,1 % à 0,01 %, ainsi que du pourcentage de sortie de contrôle d'une décimale à deux décimales.

3. Le résultat du test du régulateur électronique de pression d'air
Le test de contrôle constant de la pression a été effectué dans la plage de pression relative de 0,1 à 0,6 MPa à l’aide du dispositif de test mentionné ci-dessus. Les points de consigne de pression sont respectivement de 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 et 0,6 MPa afin d'observer l'influence du pourcentage de sortie du contrôleur PID et de la tension de contrôle sur le contrôle de pression constante et la relation correspondante. Nous pouvons voir les conclusions suivantes :
(1) Dans toute la plage de pression de 0,1 à 0,6 MPa, le taux de fluctuation peut être contrôlé dans la plage de 0,1 %.
(2) En particulier dans la plage de pression plus élevée de 0,3 à 0,6 MPa, le taux de fluctuation peut même être contrôlé de manière stable dans une plage de 0,05 %.
(3) En observant le processus de contrôle de toute la plage de pression, on peut constater qu'une fois le contrôle de pression stable, la plage de changement du pourcentage de sortie du contrôleur est fondamentalement de ± 0,01 %. Cela montre que l'utilisation d'un DAC 16 bits et l'augmentation de la précision arithmétique en virgule flottante ont un effet très évident sur l'amélioration de la précision du contrôle.
(4) Dans la plage de basse pression de 0,1 à 0,2 MPa, les paramètres PID à réglage automatique peuvent être utilisés pour contrôler le taux de fluctuation de 0,1 %, mais si les paramètres de contrôle sont davantage optimisés, la précision du contrôle peut être encore améliorée. Sur la base des conclusions ci-dessus, nous avons simplement optimisé les paramètres du contrôleur PID et effectué un contrôle de pression constante dans la plage de pression basse de 0,1 à 0,2 MPa.

Le taux de fluctuation du contrôle du point de consigne de 0,2 MPa est effectivement réduit à 0,05 %, tandis que le taux de fluctuation du contrôle du point de consigne de 0,1 MPa reste fondamentalement inchangé à 0,1 %. Parfois même parfois plus de 0,1%. Cependant, en observant la courbe de tension de contrôle, nous pouvons constater que dans le processus de contrôle de tension constante avec un point de consigne de 0,1 MPa. Le taux de fluctuation de la tension de commande est essentiellement compris entre 0,05 % et la fluctuation de la pression passe à 0,1 %, ce qui peut être l'influence d'autres facteurs externes, tels que l'influence de la température ambiante, du capteur de pression et de la précision de la vanne proportionnelle électrique. Après tout, à une pression de 0,1 MPa, la pression interne des raccords de tuyauterie à trois voies est plus facilement affectée par la température ambiante, et cette pression de 0,1 MPa est également supérieure à la précision du capteur de pression et à la faible portée du régulateur électronique de pression d'air.

4. Conclusion
Grâce à la solution ci-dessus et aux résultats des tests d'évaluation, il est prouvé que cette solution peut atteindre pleinement un contrôle de pression d'ultra haute précision de 0,1 %. Les conclusions spécifiques sont les suivantes :
(1) Le capteur de pression externe de très haute précision et le contrôleur PID peuvent améliorer efficacement la précision du contrôle de pression du régulateur électronique de pression d'air et peuvent atteindre 0,1 % de contrôle de pression de très haute précision.
(2) Il atteint pleinement l'indice technique de 0,1 % du régulateur électronique de pression d'air de KAOLU , en particulier dans la plage de pression supérieure à 0,2 MPa, et peut même atteindre une précision de contrôle plus élevée de 0,05 %.
(3) Dans le processus de contrôle de pression avec une précision ultra-élevée de 0,1 %, la précision de mesure, la précision de contrôle et le fonctionnement en virgule flottante du contrôleur PID sont les indicateurs techniques clés qui déterminent la précision globale du contrôle. La solution décrite dans cet article utilise un ADC 24 bits. Le pourcentage de sortie de 0,01 % du bit DAC et le fonctionnement en virgule flottante de haute précision prouvent qu'il peut pleinement répondre aux besoins d'un contrôle de très haute précision.
(4) Grâce à la solution et à la vérification expérimentale de cet article, il est prouvé que le contrôleur PID industriel d'ultra haute précision à 0,1 % peut atteindre complètement un contrôle d'ultra haute précision à moindre coût, et peut également être utilisé pour contrôler le d'autres paramètres dans les domaines industriels.

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Question 5

Solutions de régulation de pression pour les systèmes de contrôle du vide dans le soudage par micro-faisceau laser

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1. Introduction du régulateur de pression proportionnel
Le soudage par faisceau laser microscopique (LBW), également connu sous le nom de micro-soudage, est la fusion de métaux différents en projetant un faisceau laser de petit diamètre pour créer une soudure microscopique. Récemment, un client a fait une demande personnalisée pour un système de contrôle du vide pour une régulation précise de la pression dans le système de soudage par faisceau micro-laser. Les exigences spécifiques sont que la chambre de soudage soit remplie de gaz inerte, la pression absolue dans la chambre de soudage soit précise et constante dans la plage de vide de 10 Pa à une atmosphère (0,1 MPa). La fluctuation de pression à n'importe quel point de contrôle est inférieure à ± 1 %.

Cet article proposera des solutions correspondantes aux exigences techniques des clients mentionnés ci-dessus en matière de régulation de pression des systèmes de contrôle du vide dans le soudage par faisceau micro-laser. Le plan de mise en œuvre spécifique consiste à équiper les jauges à vide de différentes plages, les régulateurs de pression proportionnels d'entrée KAOLU , les vannes à bille électriques de sortie et les contrôleurs PID de haute précision à double canal, et à adopter des modes de contrôle en amont et en aval pour différentes plages de vide afin d'atteindre la pression de l'air. régulation dans toute la gamme de contrôle constant. Cette solution permet un contrôle constant du vide à n'importe quel point de consigne sur toute la plage d'échelle jusqu'à un taux de fluctuation inférieur à ± 1 %.

2. Solution de régulateur de pression proportionnel
La plage de réglage de la pression atmosphérique (pression absolue) requise par le soudage par faisceau micro-laser est un degré de vide de 10 Pa ~ 0,1 MPa, de sorte que le taux de fluctuation du degré de vide dans un processus constant de gamme complète peut être réglé arbitrairement est inférieur à ± 1 %, et le processus de soudage est également requis. La fluctuation de la pression atmosphérique provoquée par la pression atmosphérique peut être rapidement ajustée et constante, cette solution utilise donc deux boucles de contrôle pour couvrir la pleine échelle.

La première boucle de contrôle est chargée de contrôler la pression atmosphérique élevée dans une plage de 1 kPa à 101 kPa, et une jauge à vide à capacité de film avec une plage de 1 000 Torr est utilisée comme capteur. Le vacuomètre est connecté au premier canal du contrôleur PID. Le contrôleur PID ajuste le régulateur de pression proportionnel en comparant le signal de vide reçu avec la valeur définie, de sorte que la pression de l'air dans la chambre de soudage atteigne rapidement la valeur définie et reste constante. La deuxième boucle de contrôle est chargée de contrôler la basse pression dans la plage de 10 Pa à 1 kPa et utilise une jauge à vide à capacité de film avec une plage de 10 Torr comme capteur.

Le vacuomètre est connecté au deuxième canal du contrôleur PID. Le contrôleur PID ajuste le régulateur de pression proportionnel en comparant le signal de vide reçu avec la valeur définie, de sorte que la pression de l'air dans la chambre de soudage atteigne rapidement la valeur définie et reste constante.

Afin de garantir la précision et la stabilité du contrôle, cette solution nécessite que le régulateur de pression proportionnel ait une vitesse de réponse en 1 seconde et que le contrôleur PID double canal ait une haute précision AD 24 bits et DA 16 bits. Cette solution a été largement utilisée avec succès.

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Question 6

Solution de contrôle précis de la pression partielle de l'oxygène lors des tests de propriétés thermiques et de la carbonisation des matériaux résistants au théraml

Accepted Answer

Qu’est-ce que la pression partielle d’oxygène ?

La pression partielle de l'oxygène est définie comme la pression du composant oxygène gazeux dans le mélange gazeux, qui correspond à la pression totale appliquée lorsque le composant oxygène gazeux occupe seul tout le volume. La pression partielle d'oxygène est une variable couramment utilisée pour caractériser l'environnement d'oxydation des substances, en particulier dans des conditions de température élevée, la pression partielle d'oxygène est une variable environnementale importante.

Dans des conditions de température élevée pendant le service de vol, les performances de transfert de chaleur des matériaux extérieurs résistants à la chaleur de l'avion sont représentées par des matériaux composites résistants à la chaleur à base de résine, des matériaux composites structurels à faible ablation et sans ablation et des matériaux métalliques résistants aux hautes températures. et la teneur en oxygène de l'environnement dans lequel se trouvent les matériaux. Les indicateurs de pression sont étroitement liés.

Dans un environnement à haute température, la réaction de carbonisation pyrolytique des matériaux composites résistants à la chaleur à base de résine, le processus de sublimation et d'oxydation de la matrice de carbone et de la matrice de carbure de silicium des matériaux composites structurels à faible ablation/zéro ablation et la réaction d'oxydation de surface des matériaux composites à haute température. matériaux métalliques résistants à la température. Les deux sont affectés par la teneur en oxygène de l’environnement dans lequel se trouve le matériau. Dans le même environnement à haute température, la composition de la surface, la structure et les performances de transfert de chaleur des matériaux varient considérablement en fonction du changement de pression partielle d'oxygène dans l'environnement.

Par conséquent, dans la recherche sur les matériaux et les tests d'évaluation du sol, il est nécessaire d'effectuer divers tests de performances après traitement thermique des matériaux dans un environnement à haute température avec une pression partielle d'oxygène variable. Parfois même, simulez directement un environnement à haute température à pression partielle d'oxygène variable sur l'équipement de test correspondant et testez les diverses propriétés physiques du matériau.

Dans l'évaluation des performances physiques et l'évaluation des tests de matériaux résistants à la chaleur pour les avions, la température, la pression atmosphérique et la pression partielle d'oxygène sont trois variables environnementales importantes. Cependant, la plupart des instruments et équipements de test actuels ne peuvent simuler que l’environnement des changements de température et de pression atmosphérique. Il est encore impossible d’obtenir un contrôle précis de l’environnement à pression partielle d’oxygène variable. Par exemple, la conductivité thermique et le coefficient de rayonnement thermique des matériaux ne peuvent être mesurés que dans un environnement de température et de vide variable.

Cependant, la recherche sur les performances du processus d'ablation des matériaux ne peut être testée qu'avec des échantillons après carbonisation dans un environnement sous vide à haute température, ce qui ne permet pas d'obtenir les données de performances réelles des matériaux sous différentes pressions partielles d'oxygène. Notre client a mis en avant les exigences précises de contrôle de la basse pression de l'air et de la pression partielle de l'oxygène, et a fourni son soutien pour les tests et expériences suivants :

Sur la base d'un four de carbonisation sous vide à haute température, il est adapté pour atteindre le contrôle précis du vide variable et de la pression partielle d'oxygène variable. Il peut être cyclé plusieurs fois pour traiter divers matériaux résistants à la chaleur dans des conditions environnementales alternées, telles que le traitement de carbonisation de matériaux composites résistants à la chaleur à base de résine, et effectuer un traitement de surface sur des matériaux composites structurels à faible ablation/zéro ablation et à haute température. -Matériaux métalliques résistants.
Équiper le dispositif de test d'ablation pour atteindre un contrôle précis du vide variable et de la pression partielle d'oxygène variable, de manière à examiner les performances d'ablation et les performances d'isolation thermique dans différentes conditions de température, de degré de vide et de pression partielle d'oxygène.
Sur la base d'un équipement de test de performance de rayonnement thermique à haute température, il est équipé d'un contrôle précis du vide variable et de la pression partielle d'oxygène variable pour mesurer les performances de rayonnement thermique (réflectance spectrale et émissivité totale hémisphérique) des matériaux dans différentes conditions.

Cet article visera le calcul de conception résistant à la chaleur et l'optimisation de la modification des matériaux résistant à la chaleur des véhicules de rentrée atmosphérique et des véhicules hypersoniques dans l'espace proche. La demande de tests de propriétés physiques thermiques et de traitement des matériaux dans des environnements de service réels est proposée, et une solution de contrôle précise pour le vide variable et la pression partielle d'oxygène est proposée. Cette solution utilisera un contrôle à plage divisée pour atteindre un contrôle du vide de haute précision, et les dispositifs de support correspondant à cette solution de libération peuvent être utilisés pour les équipements de test et d'évaluation des paramètres de performance thermophysiques à haute température pour divers matériaux.

Selon la définition de la pression partielle d'oxygène, pour un gaz mélangé composé d'oxygène et d'azote, la pression partielle d'oxygène est égale à la fraction molaire d'oxygène dans le gaz mélangé multipliée par la valeur de pression absolue du gaz mélangé. On peut voir que dans le processus de contrôle de la pression partielle d'oxygène, la fraction molaire d'oxygène dans le gaz mélangé et la pression absolue du gaz mélangé doivent être contrôlées simultanément.

De plus, dans la demande avancée par notre client, la pression absolue impliquée est un environnement sous vide inférieur à une pression atmosphérique, et le gaz mélangé est généralement de l'azote et de l'oxygène, de sorte que le problème de contrôle de la pression partielle de l'oxygène peut être attribué aux éléments suivants deux parties:

Contrôlez le nombre de moles d’oxygène dans le gaz mélangé.
Contrôlez le degré de vide (pression absolue) du gaz mélangé. Afin d'atteindre les deux parties de contrôle ci-dessus, la solution proposée dans cet article est le système de contrôle de la pression partielle d'oxygène illustré à la figure 1.

Comme le montre la figure 1, afin de contrôler le nombre de moles d'oxygène dans le gaz mélangé, deux débitmètres massiques de gaz sont utilisés pour contrôler respectivement l'azote et l'oxygène s'écoulant hors du cylindre, de sorte que le nombre de moles d'oxygène dans le réservoir de mélange de gaz est conforme à La valeur de réglage est automatiquement contrôlée, garantissant ainsi que le rapport des moles de gaz mélangé et d'oxygène est toujours contrôlable avec précision. À ce moment-là, le mélange de gaz dans le réservoir de mélange présente une pression positive supérieure à la pression atmosphérique.

Le gaz mélangé avec un certain rapport molaire de gaz mélangé à l'oxygène entre dans le four à haute température parRégulateur de pression proportionnel de KAOLU, et le mélangeur traverse un four à haute température puis est déchargé à traversRégulateur de pression proportionnelet pompe à vide. Lorsque le débit de gaz et le débit d'échappement atteignent un équilibre dynamique, le contrôle précis du degré de vide dans le four à haute température peut être atteint.

En un mot, la technologie de solution de contrôle précise de la pression partielle d'oxygène mentionnée ci-dessus est très mature, et après un grand nombre de tests, la faisabilité et la fiabilité de cette solution ont été vérifiées, et elle peut pleinement répondre à la demande des clients en matière de pression partielle d'oxygène. contrôle dans des conditions de température élevée.

Si vous êtes intéressé parRégulateur de pression proportionnel de KAOLU, Veuillez nous contacter pour plus d'informations!

Question 7

Solution de contrôle du vide de haute précision dans la distillation moléculaire à courte portée

Accepted Answer

1. Qu’est-ce que la distillation moléculaire ?

La distillation moléculaire est une technologie spéciale de séparation liquide-liquide. Elle est différente de la distillation traditionnelle qui repose sur le principe de séparation de la différence de point d'ébullition, mais repose sur la différence de libre parcours moyen du mouvement moléculaire des différentes substances pour parvenir à la séparation. Lorsque le mélange liquide s'écoule le long de la plaque chauffante et est chauffé, les molécules légères et lourdes s'échappent de la surface du liquide et entrent en phase gazeuse.

Étant donné que les libres parcours des molécules légères et lourdes sont différents, les molécules de différentes substances se déplaceront sur des distances différentes après s'être échappées de la surface du liquide. Si une plaque de condensation peut être correctement installée, les molécules légères peuvent atteindre la plaque de condensation et être condensées et évacuées. Tandis que les molécules lourdes ne peuvent pas atteindre la plaque de condensation et être évacuées le long du liquide mélangé, atteignant ainsi l'objectif de séparation des matériaux.

La plage de degré de vide dans le processus de distillation moléculaire est généralement de 0,1 à 100 Pa. Cette plage de vide poussé a des exigences plus élevées en matière de taux de fuite de vide du débitmètre de gaz. Il est difficile pour les débitmètres de gaz généraux de répondre aux exigences, et ils doivent être utilisés spécialement pour les débitmètres de gaz à vide poussé.
La finesse de réglage du débitmètre de gaz est généralement grossière. Si l’on souhaite atteindre un réglage de débit de gaz de haute précision, un débitmètre de gaz haut de gamme et plus précis doit également être utilisé.
Généralement, la vitesse de réponse du débitmètre de gaz est relativement lente et il est difficile de passer le temps d'action de complètement fermé à complètement ouvert en 1 seconde.
Les capteurs de vide dans la plupart des distillations moléculaires utilisent généralementRégulateur de pression proportionnel de KAOLUet des jauges à thermocouple avec une mauvaise précision.
La plupart des contrôleurs PID pour réguler les débitmètres de gaz ont une précision médiocre, ce sont des convertisseurs AD et DA 12 bits, et les convertisseurs AD et DA 16 bits sont rarement utilisés. La précision du contrôleur PID détermine le degré de vide de distillation moléculaire et est la clé du contrôle de la précision.

Afin d'améliorer la pureté de la distillation, compte tenu des problèmes existant dans le système de contrôle du degré de vide du débitmètre de gaz dans la distillation moléculaire existante mentionnés ci-dessus, cet article propose une solution pour un contrôle du degré de vide de plus grande précision. La solution utilisera un régulateur de pression proportionnel plus direct, précis et rapide pour remplacer le débitmètre massique de gaz existant.

En même temps, nous utiliserions une plus grande précision deRégulateur de pression proportionnel de KAOLUet un contrôleur AD 24 bits, DA 16 bits, afin que la distillation moléculaire puisse être atteinte dans le processus. La précision de contrôle de ± 0,5 % sous le degré de vide est arbitrairement définie et elle a une réponse très rapide au changement du degré de vide provoqué par des facteurs tels que la température, ce qui garantit efficacement une haute précision et une haute stabilité du degré de vide dans le processus de distillation moléculaire.

2. Comment résoudre le problème ?

De l’analyse ci-dessus, il ressort que les principaux facteurs qui limitent la précision du contrôle du degré de vide du processus de distillation moléculaire à courte portée existant sont :

Précision de réglage du débitmètre massique de gaz et vitesse de réponse.
La précision des mesures des capteurs de vide.
Précision de mesure et de contrôle du contrôleur PID.

Afin de résoudre les problèmes ci-dessus, la solution spécifique proposée dans cet article consiste à utiliser trois dispositifs de remplacement correspondants, tout commeRégulateur de pression proportionnel de KAOLU.

Comme représenté sur laRégulateur de pression proportionnel de KAOLU, afin d'améliorer la pureté de la distillation et d'atteindre un contrôle du vide de haute précision, la solution utilise les trois dispositifs suivants :

Régulateur de pression proportionnel à grande vitesseest utilisé à la place du débitmètre massique de gaz
Le principe de base du contrôle du degré de vide poussé de la distillation moléculaire est d'ajuster le débit d'admission et le débit de sortie du distillateur et d'atteindre un équilibre dynamique. La technologie clé ici est donc de savoir comment atteindre le réglage précis du débit d'admission d'air. Bien que le débitmètre massique de gaz puisse ajuster le débit d'admission d'air, il utilise la technologie des électrovannes, qui a une hystérésis importante et une vitesse de réponse lente, ce qui affectera la précision du contrôle du degré de vide.

La grande vitesseRégulateur de pression proportionnelLa solution utilisée est une vanne à pointeau purement mécanique entraînée par un moteur pas à pas à grande vitesse. Tout en réduisant considérablement l'erreur d'hystérésis, cela réduit également le temps de réponse global à 800 microsecondes, et la taille de pas fine peut être atteinte avec un réglage rapide et précis de la vanne. Le contrôle du variateur n'a besoin que d'utiliser une tension analogique de 0 à 10 V, et la structure globale est simple et fiable.Régulateurs de pression proportionnelsde diverses spécifications ont différentes capacités de réglage du débit de gaz, qui peuvent répondre au contrôle du vide des distillateurs de différents volumes. Dans le même temps, les joints en caoutchouc perfluoré FFKM peuvent être utilisés pour améliorer la résistance à la corrosion.
UtiliserRégulateur de pression proportionnel de KAOLUau lieu d'une jauge à thermocouple
La précision de mesure de la jauge de capacité de film est beaucoup plus élevée que celle deRégulateur de pression proportionnel de KAOLUet une jauge de thermocouple, et sa précision peut atteindre ±0,25 % sous n'importe quel degré de vide. Ensuite, pour une plage de mesure du vide de 0,001 à 1 mbar (0,1-100 Pa) dans le distillateur à court trajet, vous pouvez directement choisir une jauge de capacité à film 1 Torr pour répondre à toute la gamme de mesure du vide.

Si vous souhaitez garantir une précision de mesure comprise entre 0,1 et 1 Pa, vous pouvez également ajouter une jauge de capacité à film de 0,1 Torr. De cette manière, une mesure précise dans la plage du vide complet peut être assurée par deux jauges de capacité à film avec des plages différentes.
Utilisez un contrôleur de vide de super précision au lieu d'un contrôleur PID de précision ordinaire
Dans tout système de contrôle en boucle fermée à retour PID, quelle que soit la précision du capteur et de l'actionneur, la précision du contrôle final doit être garantie par la précision du contrôleur. Par conséquent, un contrôleur de vide PID de très haute précision est utilisé dans la solution. Ce contrôleur de vide PID de très haute précision est doté d'un AD 24 bits et d'un DA 16 bits et utilise des opérations à virgule flottante double précision pour atteindre un pourcentage de sortie minimum de 0,01 %.

Il s'agit du contrôleur PID industriel avec l'indice technique le plus élevé au monde. L'utilisation de ce contrôleur de vide peut exploiter pleinement les avantages de précision de l'actionneur du régulateur de pression proportionnel et du capteur de vide à jauge de capacité à couche mince, et cette série de contrôleurs propose différents modèles de monocanal et de double canal. Le contrôleur monocanal est un contrôleur PID programmable, et sa caractéristique exceptionnelle est qu'il peut basculer automatiquement entre deux jauges à vide avec différentes plages pour atteindre un contrôle automatique complet. Le contrôleur à double canal est un contrôleur à point fixe, et deux canaux peuvent contrôler indépendamment le degré de vide et la température.

3. Conclusion

Le nouveau système de contrôle du vide optimise le processus de contrôle du degré de vide du processus de distillation moléculaire à courte portée et apporte les trois améliorations suivantes au système de contrôle du degré de vide :

Des régulateurs de pression proportionnels sont utilisés à la place des débitmètres massiques de gaz pour améliorer la précision des actionneurs de régulation du débit d'air d'admission.
Régulateur de pression proportionnel de KAOLUest utilisé pour améliorer la précision de la mesure du vide.
Le contrôleur de vide est utilisé pour remplacer le contrôleur PID traditionnel, ce qui améliore la précision du contrôle PID et étend la fonction de contrôle, qui peut atteindre la commutation automatique de deux capteurs et le contrôle simultané de deux paramètres de processus.

En bref, grâce aux améliorations ci-dessus, le niveau de contrôle du degré de vide du processus de distillation moléculaire à courte portée peut être considérablement amélioré. Grâce à un grand nombre de tests d'évaluation et d'applications pratiques, il a été prouvé que cette solution est très mature et peut facilement atteindre un contrôle de ±0,5 % dans la plage de vide complète. SiRégulateur de pression proportionnel de KAOLUest utilisée, cette solution peut en outre atteindre une précision de contrôle de ±0,1 %.

Si vous souhaitez obtenir de plus amples informations, veuillez vous référer à notresite web

Question 8

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

Accepted Answer

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 :

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.
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.
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 :

Comment se forment la pression positive (pression) et la pression négative (vide)
Méthodes et instruments de contrôle automatiques de pression positive et négative
Sélection du capteur de pression
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 :

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.
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.
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.

Voulez-vous en savoir plus surRégulateur de pression proportionnel de KAOLU? Consultez notre site Web pour plus de détails!

Question 9

Test d'évaluation des performances du régulateur de vide électronique de KAOLU à basse pression

Accepted Answer

1. Présentation deRégulateur de vide électronique de KAOLU

Dans le processus de contrôle de la pression du vide de certaines cavités de préhension mécanique et fermées, il est nécessaire d'utiliser directement une vanne de régulation pour atteindre un réglage précis et un contrôle constant du degré de vide.Série KAOLU QKLest une sorte de vanne de régulation de vide, qui est actionnée et réglée manuellement. La plage nominale de réglage du vide est la pression absolue de 1,3 à 100 kPa (pression manométrique de -100 à -1,3 kPa).

Afin d'avoir une compréhension plus profonde deRégulateur de vide électronique de KAOLU, cet article présente le test d'évaluation à court terme de la stabilité du contrôle du degré de vide de ceRégulateur de vide électronique.

2. Parlons-enRégulateur de vide électronique de KAOLU!

Le principe d'action deRégulateur de vide électronique de KAOLUest la suivante : lorsque le volant tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, la force du ressort est réglée pour pousser le diaphragme et la vanne principale vers le bas, le côté VAC et le côté SET sont connectés et le degré de vide du côté SET change dans la direction de la basse pression.

Ensuite, la pression du vide du côté SET entre dans la chambre à vide par le chemin de l'air, agit sur le dessus du diaphragme et est équilibrée avec la force de compression du ressort de réglage, de sorte que la pression du vide du côté SET reste constante. Si la pression de l'air du côté SET est inférieure à la valeur définie, la force du ressort de réglage et la pression du côté SET de la chambre à vide sont déséquilibrées. Le diaphragme est tiré vers le haut, le noyau de la vanne principale est fermé, le noyau de la vanne d'aspiration d'air est ouvert et l'air s'écoule du côté SET. Lorsque la force de compression et la pression d'air du côté SET sont équilibrées, la pression du vide du côté SET reste constante.

La plage de réglage du vide nominal deRégulateur de vide électronique de KAOLUest une pression absolue de 1,3 à 100 kPa (pression manométrique de -100 à -1,3 kPa).

3. Examiner la fonction deRégulateur de vide électronique de KAOLU

Afin d'évaluer les indicateurs de performance duRégulateur de vide électronique de KAOLU, le dispositif de test d'évaluation construit est illustré à la figure 2, qui comprend principalement une pompe à vide, une chambre à vide, un vacuomètre capacitif, un collecteur de données de haute précision et un ordinateur.Afin de mesurer avec précision la plage de réglage du vide et la stabilité du contrôle, chaque composant du dispositif de test d'évaluation présente certaines caractéristiques :

La chambre à vide est une chambre fermée, c'est-à-dire que le taux de fuite est très faible et la canalisation à vide n'a que deux interfaces, un vacuomètre et une vanne de régulation.
La mesure du degré de vide adopte une jauge à vide à condensateur à couche mince de haute précision. La précision est de 0,25 % sous n'importe quel degré de vide et la plage de mesure du degré de vide est de 1 à 1 000 Torr.
Afin d'utiliser pleinement la précision de mesure de la jauge à vide capacitive, le dispositif d'évaluation est équipé d'un collecteur de données de haute précision et utilise un logiciel de support pour communiquer avec l'ordinateur afin de collecter et d'afficher la courbe de mesure du vide en temps réel. Afin de garantir à la fois la précision et la vitesse d'acquisition, l'intervalle d'échantillonnage est réglé sur 4 s.
Afin d'éviter la pollution de l'huile de la pompe à vide vers le pipeline et la vanne de régulation de vide, le dispositif d'évaluation est spécialement équipé d'une pompe sèche pour assurer une variété de pollution.

4. Conclusion

Des résultats des tests d’évaluation à court terme ci-dessus, les conclusions suivantes peuvent être tirées :

Le temps de réglage et de contrôle est affecté par le volume de la chambre à vide, plus le volume est petit, plus le degré de vide se stabilise rapidement.
Régulateur de vide électronique de KAOLUatteindre l'indice technique nominal -100kPa.

Prière de se référer àLe site de KAOLUpour plus d'informations.

Question 10

Régulateur de pression proportionnel de haute précision de KAOLU avec contrôleur PID

Accepted Answer

1. Introduction du régulateur de pression proportionnel de KAOLU

Dans les industries de la biomédecine et des semi-conducteurs, les exigences en matière de pression micro-positive sont souvent élevées, nécessitant un contrôle de la pression pour atteindre une ultra-haute précision de 0,1 % sous une pression micro-positive légèrement supérieure à une pression atmosphérique standard. À l’heure actuelle, la technologie de contrôle de très haute précision à micro-pression positive pose deux problèmes :

De nombreux contrôles de pression micro-positive utilisent directement des vannes proportionnelles électriques, mais sont limités par le capteur de pression intégré et la précision du contrôleur. Les vannes proportionnelles électriques ne peuvent pas du tout répondre aux exigences de contrôle de pression de très haute précision.
Dans le domaine des tests de mesure et d'étalonnage, afin d'améliorer la précision du contrôle de pression, une structure divisée de très haute précision est souvent utilisée, c'est-à-dire qu'un capteur de pression indépendant, un collecteur de données, un contrôleur de données et un processeur de micro-ordinateur sont utilisés pour former une boucle de contrôle en boucle fermée. Bien que cette méthode puisse atteindre une précision très élevée (par exemple 0,01 %), le coût global est élevé et elle ne convient pas aux industries industrielles et d’instrumentation.

Pour cette raison, cet article présenteRégulateur de pression proportionnel KAOLU. En connectant un capteur de pression de très haute précision et un contrôleur PID, tout en profitant deRégulateur de pression proportionnel de KAOLU, la précision du contrôle de la pression est grandement améliorée et le coût global est maintenu à un faible niveau.

2. Comment résoudre le problème ?

Comme le montre la figure 1, la solution spécifique est basée surRégulateur de pression proportionnel de KAOLU. Une boucle de contrôle PID en boucle fermée est formée en connectant un capteur de pression de plus haute précision et un contrôleur PID en externe pour atteindre un contrôle de pression micro-positif avec une ultra-haute précision de 0,1 %.

La particularité de cette solution est queRégulateur de pression proportionnel de KAOLUest utilisé comme actionneur, et le contrôle de très haute précision nécessite un capteur de pression externe de plus haute précision et un contrôleur PID.

D'après nos précédents tests d'évaluation et l'analyse des données du processus de contrôle, nous sommes arrivés à la conclusion que pour atteindre une précision de contrôle de 0,1 % pour les instruments de contrôle PID intégrés industriels, les indicateurs techniques suivants doivent être respectés :

Le capteur externe doit avoir une ultra-haute précision supérieure à 0,1 %.
L'actionneur externe (régulateur de pression proportionnel) doit également avoir une grande précision, mais il ne nécessite pas nécessairement une ultra-haute précision de 0,1 %. La précision globale peut atteindre 1 %, ce qui est principalement dû à l'indicateur de débit du régulateur de pression proportionnel utilisé.
Le nombre de bits ADC du contrôleur PID doit être d'au moins 16 bits, de préférence 24 bits.
Le fonctionnement en virgule flottante du contrôleur PID doit garantir que le pourcentage de sortie a une capacité d'ajustement de 0,01 % à 0,05 %.
Le nombre de bits DAC du contrôleur PID doit atteindre au moins 14 bits, et le meilleur est 16 bits.

À partir des exigences ci-dessus concernant les indicateurs techniques et les résultats des tests, on peut voir que pour atteindre un contrôle de pression de très haute précision, en partant du principe que le capteur de pression externe, le régulateur de pression proportionnel et le contrôleur PID ADC répondent aux exigences de précision. La sortie de contrôle DAC du contrôleur PID et les opérations en virgule flottante doivent également avoir une précision suffisante, et le pourcentage minimum de sortie du contrôleur PID doit être capable de 0,01 %.

Sur la base de l'analyse ci-dessus, la configuration matérielle de la solution comprend principalement les parties suivantes :

Capteur de pression : la précision est de 0,05 %, la plage est de pression absolue de 0,1 à 1 MPa et la tension de sortie correspondante est de 0 à 10 V.
Régulateur de pression proportionnel de KAOLU: La pression maximale du gaz d'entrée est de 300 kPa, la plage de contrôle de pression réglée est de 0 à 100 kPa et la quantité analogique externe sert à évaluer l'efficacité de la solution ci-dessus.
Selon la configuration ci-dessus, un dispositif de test d'évaluation est construit, comme le montre la figure 2. Le signal d'entrée est de 0 à 10 DVC, la linéarité est inférieure à ± 0,3 % FS, la répétabilité est inférieure à ± 0,2 % FS et l'hystérésis est inférieur à 0,3 % FS.
Contrôleur PID : ADC est de 24 bits, DAC est de 16 bits, la plage ADC est de 0 ~ 10 V, la plage DAC est de 0 ~ 10 V et le pourcentage de sortie minimum du contrôle analogique est de 0,01 %.

3. ExaminezRégulateur de pression proportionnel de KAOLU

Afin d'évaluer l'efficacité des solutions ci-dessus, un dispositif de test d'évaluation a été construit selon la configuration ci-dessus, comme le montre la figure 2.

Afin de collecter, surveiller et stocker efficacement les données du test d'évaluation, le contenu suivant est ajouté au dispositif de test d'évaluation dans la figure 2 :

Collecteur de données multicanal
Raccords de tuyauterie haute pression : ils sont utilisés comme récipients sous pression et connectés à des capteurs de pression et à un régulateur de pression proportionnel.
Ordinateur : Il est utilisé pour communiquer avec le contrôleur PID et le collecteur de données. Il peut également installer et exécuter les logiciels correspondants pour contrôler, acquérir des données, afficher les courbes et stocker les données du contrôleur PID et du collecteur de données.

4. Conclusion

Grâce à la solution ci-dessus et aux résultats des tests d'évaluation, il est prouvé que cette solution est tout à fait capable d'atteindre un contrôle de pression ultra-haute précision de 0,1 % pour une micro pression positive. Les conclusions spécifiques sont les suivantes :

Le capteur de pression externe de très haute précision et le contrôleur PID peuvent améliorer efficacement la précision du contrôle de pression du régulateur de pression proportionnel de KAOLU et peuvent atteindre un contrôle de pression de très haute précision de 0,1 %.
Dans le processus de contrôle de pression de très haute précision à 0,1 %, la précision de mesure, la précision de contrôle et le fonctionnement en virgule flottante du contrôleur PID sont les indicateurs techniques clés qui déterminent la précision globale du contrôle. La solution décrite dans cet article utilise un CAN 24 bits, un DAC 16 bits et un fonctionnement en virgule flottante de haute précision avec un pourcentage de sortie de 0,01 %, ce qui prouve qu'elle peut répondre pleinement aux besoins d'un contrôle de très haute précision.
Grâce à la solution et aux tests de vérification présentés dans cet article, il est prouvé queRégulateur de pression proportionnel de KAOLUpeut atteindre un contrôle de très haute précision à moindre coût.
La solution présentée dans cet article présente une grande flexibilité, des capteurs de pression etRégulateur de pression proportionnel KAOLUavec différentes plages peuvent être sélectionnées. Un contrôle de très haute précision dans différentes plages de pression peut être atteint grâce à un contrôleur PID de très haute précision à usage général.

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Question 11

Le concept de base de la mesure du régulateur de pression proportionnel et du capteur de pression

Accepted Answer

1. Qu'est-ce qu'un régulateur de pression proportionnel et un capteur de pression ?

Dans le processus de contrôle de la pression sous vide, divers capteurs de pression sous vide etRégulateur de pression proportionnel de KAOLUsont souvent utilisés. Ces capteurs etRégulateur de pression proportionnel de KAOLUmarquent généralement divers contenus dans l'indice de précision, tels que la linéarité, l'hystérésis, la répétabilité et la sensibilité, etc., et certains ne donnent qu'un indice de précision général. Les définitions de ces indicateurs de précision représentent souvent des significations différentes, qui doivent être clairement distinguées lors de leur utilisation, ce qui est particulièrement important pour la mesure et le contrôle précis de la pression du vide.

Cet article présenterait les concepts de base des paramètres tels que la linéarité, l'hystérésis, la répétabilité et la sensibilité pour divers capteurs etRégulateur de pression proportionnel de KAOLUutilisé dans le processus de contrôle de la pression du vide et explique comment utiliser ces indicateurs de précision de manière efficace et correcte.

2. Concept de base concernant la précision

La Commission électrotechnique internationale (CEI) définit la précision comme « l'écart positif ou négatif maximal par rapport à une courbe caractéristique spécifiée observé lorsqu'un appareil est testé selon une procédure spécifiée dans des conditions spécifiées ». Cependant, la définition de la précision pour un capteur de pression etRégulateur de pression proportionnelest beaucoup plus compliqué car les sources d’erreur peuvent inclure les effets de non-linéarité, d’hystérésis, de répétabilité, de température, d’équilibre zéro, d’étalonnage et d’humidité.

La précision a un impact important sur le coût des capteurs de pression etRégulateur de pression proportionnel, et plus important encore, la qualité ou l’efficacité de leur processus de mesure. Lors de la sélection des capteurs etRégulateur de pression proportionnel, il est important de comprendre quels facteurs déterminent l’exactitude. Bien qu'il n'existe pas de définition standard unique de la précision des transducteurs de pression etRégulateur de pression proportionnel, il existe une norme CEI qui définit les facteurs qui composent la précision. La CEI 61298-2 spécifie que la précision doit inclure la non-linéarité, l'hystérésis et la répétabilité. Les sources d’erreurs liées à la précision et leurs méthodes de mesure correspondantes seront présentées élément par élément ci-dessous :

2.1 Non-linéarité et sa méthode de mesure

La non-linéarité est également souvent appelée erreur de linéarité, de rectitude ou de linéarité. La non-linéarité fait référence à l'écart entre la courbe de sortie du signal électrique du capteur de pression et la ligne droite spécifiée dans la plage de pression mesurée. L'écart entre la courbe de sortie de pression deRégulateur de pression proportionnel de KAOLUet la ligne droite spécifiée dans la plage du signal électrique d'entrée, ce qui signifie que la sortie du dispositif linéaire dévie du degré de performance souhaité.

Une méthode courante pour calculer l'erreur de linéarité est la méthode des moindres carrés, qui fournit mathématiquement une ligne droite la mieux ajustée pour les points de données, comme le montre la figure 1. Une autre façon de définir l'erreur de linéarité est la linéarité de la ligne de base terminale, comme le montre la figure 2. La linéarité du terminal est déterminée en traçant une ligne droite (L1) entre deux points de données terminaux sur la courbe de sortie. Tracez ensuite une ligne verticale de la ligne L1 aux points de données sur la courbe de sortie. Sélectionnez les points de données pour atteindre la longueur maximale de la ligne verticale. La longueur de la ligne verticale représente l’erreur de linéarité terminale de la ligne droite. La linéarité terminale est environ deux fois meilleure que la linéarité la mieux adaptée.

La non-linéarité est généralement exprimée en pourcentage de la sortie à pleine échelle, et l'unité est %FS, et l'erreur de non-linéarité correspondante = plage × non-linéarité. Si la plage de mesure est de 1MPa et la non-linéarité est de 0,05%FS, l'erreur non linéaire est : 1MPa×0,05%=0,5kPa.

Déterminer la non-linéarité des transducteurs de pression etRégulateur de pression proportionnel, les données de mesure doivent être collectées en premier. La manière typique de procéder consiste à appliquer une pression à intervalles réguliers sur la plage de pression de zéro à la pleine échelle, ou de charger un signal analogique à intervalles réguliers sur la plage du signal électrique analogique de zéro à la pleine échelle, et à chaque ensemble de pression et de signal analogique. point de sortie mesuré.

Plus il y a de points de pression, plus le calcul non linéaire est précis. Une fois les mesures enregistrées, il est nécessaire de déterminer sur quelle ligne comparer les données de test. Il existe plusieurs lignes différentes qui peuvent être utilisées pour calculer l’erreur de linéarité d’un capteur de pression. Voici les trois plus largement utilisées :

La ligne droite adaptée

Ligne terminale
Bien que cela ne produise pas la moindre erreur, cela est très utile pour révéler les performances réelles de linéarité du capteur. Lors de la connexion d'un capteur de pression à un instrument de mesure, la sortie du capteur de pression est convertie en une lecture en définissant la pression zéro et pleine échelle et en supposant une ligne droite entre deux points. Il s’agit de la méthode d’étalonnage la plus simple et la plus pratique.
Ligne droite parfaite
La sortie de chaque point de mesure est directement comparée à la sortie d'un capteur de pression de plus haute précision. Par exemple, une sortie 0-10 V dans la plage 0-5 bar générera avec précision un signal de tension de 2,5 V à 1,25 bar. Les lignes droites parfaites sont rarement utilisées dans les transducteurs de pression car elles n'incluent généralement pas de composants de réglage pour ajuster le décalage du zéro et le gain d'envergure. De plus, il n’y a pas deux capteurs de pression exactement identiques. Ils ont tous des caractéristiques de zéro et d'étendue différentes qui peuvent présenter des écarts bien supérieurs aux erreurs de linéarité.

Par conséquent, pour un lot de capteurs de pression, la spécification de l’erreur de linéarité doit être plus grande pour inclure les variations des caractéristiques du zéro et de l’étendue. Cependant, certaines applications nécessitent encore une ligne parfaitement droite, comme dans les applications où un capteur de pression défectueux doit être remplacé directement, sans aucun étalonnage des paramètres de zéro et d'échelle.

2.2 Répétabilité

L'erreur de répétabilité est l'écart de la lecture de sortie lorsqu'une pression d'entrée donnée est mesurée en continu plusieurs fois à condition que les autres conditions restent inchangées. PourRégulateur de pression proportionnel de KAOLU, il s'agit de l'écart de la lecture de sortie de pression lorsqu'un signal de tension d'entrée donné est mesuré en continu. Les erreurs de répétabilité peuvent être divisées en erreurs de répétabilité et erreurs de non-répétabilité.

L'erreur répétable fait référence aux incertitudes prévisibles qui peuvent être caractérisées ou supprimées des mesures avec un conditionnement analogique supplémentaire ou une électronique basée sur un microprocesseur. Généralement, pour les transducteurs de pression etRégulateur de pression proportionnel, les erreurs reproductibles sont les erreurs de linéarité et de décalage thermique du zéro/de l'étendue.

L'erreur de répétabilité du capteur de pression inclut parfois une erreur de répétabilité à court terme, qui indique la stabilité du capteur de pression sur une série de cycles de pression, obtenue en collectant un deuxième et un troisième point d'étalonnage peu de temps après la première collecte.

Comparez chaque point de pression au même point dans les cycles 2 et 3 pour déterminer l’erreur de répétabilité, c’est-à-dire comparez le même point de pression pour chaque cycle de pression au premier cycle pour déterminer l’ampleur du changement. La répétabilité à court terme apparaît rarement comme une erreur distincte sur une fiche technique et est généralement incluse dans les erreurs combinées de non-linéarité, d'hystérésis et de répétabilité.

Les erreurs non répétables sont des incertitudes de mesure complexes qui ne peuvent être prédites et caractérisées, telles que l'hystérésis, la répétabilité à court terme et la stabilité à long terme. L'erreur non reproductible varie en fonction des changements de pression, du nombre et de la fréquence des cycles de pression, et varie donc d'une application à l'autre. La stabilité à long terme est une mesure de la façon dont le signal de sortie dérive au fil du temps dans des conditions de fonctionnement normales.

La dérive à long terme est exprimée en pourcentage de la pleine échelle sur une période de temps, généralement 12 mois. Parfois, la stabilité à long terme nulle et la durée sont indiquées seules, surtout si l'une est beaucoup plus grande que l'autre. La dérive à long terme n'est en réalité qu'un chiffre comparant une technologie à une autre et on ne peut pas s'y fier pour une application particulière. En effet, le nombre de cycles de pression, de cycles de température, de vibrations et de chocs qu'un capteur de pression subira au cours de sa durée de vie n'est pas facile à prévoir.

Tous ces facteurs affectent les performances d'un capteur de pression à des degrés divers en fonction de l'amplitude et de la fréquence. En bref, dans la déclaration de précision des capteurs de pression généraux etRégulateur de pression proportionnel, l'indice de répétabilité fait généralement référence à la répétabilité, et la répétabilité fait ici généralement référence aux erreurs répétables à court terme.

2.3 Hystérésis

L'erreur d'hystérésis est généralement exprimée comme une combinaison d'hystérésis mécanique et d'hystérésis de température. L'hystérésis mécanique est l'écart de sortie à une certaine pression d'entrée lorsque cette entrée s'approche d'abord avec une pression croissante, puis lorsque la pression diminue. De même, l'hystérésis de température est l'écart de sortie au niveau d'une entrée avant et après un cycle de température. L'hystérésis est représentée comme une combinaison de deux effets, comme le montre la figure 3.

Il est peu probable que l'hystérésis de température soit mentionnée dans les spécifications des capteurs de pression. Il est donc difficile de déterminer si elle est incluse dans l'erreur de température globale. Si une hystérésis de température est indiquée, elle sera exprimée en pourcentage de la pleine échelle sur la plage de température compensée.

L'erreur d'hystérésis de mesure individuelle est calculée en comparant le signal de sortie au même point de pression dans un ensemble de données de pression croissantes et décroissantes. Cependant, lorsque les décalages sont calculés avec d’autres données pour calculer les performances globales en matière de précision, chaque point est considéré individuellement et comparé à la meilleure ligne droite.

L'hystérésis des transducteurs de pression etRégulateur de pression proportionnelest mesuré en appliquant une pression ou une tension de commande de zéro à la pleine échelle, en s'arrêtant généralement à 5 pas équidistants sans dépasser la valeur mesurée. Le processus est ensuite répété dans la direction opposée, de la pleine échelle à zéro.

Pour garantir les meilleurs résultats, il est important de contrôler soigneusement la pression ou la tension afin qu'elle ne dépasse pas le point de mesure, car les changements dans la direction de la pression et de la tension appliquées introduisent des effets d'hystérésis secondaires.

L'erreur d'hystérésis sera l'écart de valeur entre les valeurs de pression ou de tension croissantes et décroissantes mesurées au même point de pas. Le pourcentage d'hystérésis peut ensuite être déterminé en prenant l'écart maximum et en le divisant par la pression à pleine échelle. Comme le montre la figure 3, le processus de calcul spécifique est :
Hystérésis % = ((Vp1 - dVp1)/FRO) × 100
Vp1 = Sortie de tension à la pression P1 pendant l'augmentation de la pression.
dVp1 = Tension de sortie à la pression P1 pendant la décompression.
FRO = Sortie de tension à pleine échelle de pression

2.4 Résolution et sensibilité

La résolution fait référence à la capacité d'un capteur à percevoir de petits changements dans une mesure. C'est-à-dire que si la quantité d'entrée change lentement à partir d'une certaine valeur non nulle, lorsque la valeur de changement d'entrée ne dépasse pas une certaine valeur, la sortie du capteur ne changera pas, ce qui signifie que le capteur ne peut pas distinguer le changement de quantité d'entrée. Sa sortie ne change que lorsque la quantité d'entrée change au-delà de la résolution.

La résolution de chaque point du capteur dans la plage pleine échelle n'est généralement pas la même, de sorte que la valeur de changement de la quantité d'entrée qui peut provoquer un changement progressif de la quantité de sortie dans la plage pleine échelle est souvent utilisée comme indice pour mesurer la résolution, c'est-à-dire la résolution = le changement mesuré de la quantité de sortie/variation mesurée. La sensibilité fait référence au rapport entre le changement de tension de sortie ΔV et le changement d'entrée de pression ΔP dans des conditions de fonctionnement stables du capteur de pression, c'est-à-dire sensibilité = changement de réponse/changement mesuré.

La sensibilité est la pente de la courbe caractéristique sortie-entrée. S'il existe une relation linéaire entre la sortie et l'entrée du capteur de pression, alors la sensibilité est constante. Sinon, cela variera en fonction de la quantité d’entrée.

Lorsque la sortie et l'entrée du capteur ont la même dimension, la sensibilité peut être comprise comme le grossissement. D’une manière générale, plus la sensibilité est élevée, meilleure est la résolution et plus la précision des mesures peut être obtenue. Cependant, plus la sensibilité est élevée, plus la plage de mesure est étroite et plus la stabilité est mauvaise.

Les indicateurs de résolution et de sensibilité sont très importants dans l'application de contrôle de pression deRégulateur de pression proportionnel, qui en détermine souvent la précision finale. Surtout dans le processus de contrôle de pression d'un contrôleur PID externe, plus la sensibilité deRégulateur de pression proportionnel, plus leRégulateur de pression proportionnelpeut recevoir une sortie de signal de tension de commande minimisée par le contrôleur PID, afin d'atteindre une régulation et un contrôle de pression de plus grande précision.

3. La relation entre l'erreur totale et la précision

La précision est généralement le principal facteur à prendre en compte lors du choix d'utiliser un transducteur de pression etRégulateur de pression proportionnel. Il convient de noter que la précision ne représente qu'une partie de l'erreur totale, et l'erreur totale apparaît parfois dans les indicateurs techniques du capteur etRégulateur de pression proportionnel. L'erreur totale dépend de divers facteurs, tels que les conditions d'utilisation du capteur, etc. Comme le montre la figure 4, l'erreur totale comprend principalement trois aspects : l'erreur réglable, la précision et l'effet de la température.

Comme le montre la figure 4, l'erreur réglable se compose d'erreurs de zéro et d'étendue. Les erreurs réglables peuvent être facilement identifiées et ajustées. Ces deux indicateurs de capteur de pression etRégulateur de pression proportionnelsont généralement calibrés avant de quitter l’usine et pendant le processus d’étalonnage.

La stabilité à long terme, également connue sous le nom d'erreur à long terme ou de dérive à long terme, est à l'origine d'erreurs de zéro et d'échelle pendant le fonctionnement. Cela signifie que ces deux erreurs réglables peuvent réapparaître ou même « pire » après une utilisation prolongée du capteur. Grâce à l'étalonnage et aux ajustements ultérieurs, cette dérive à long terme peut être à nouveau corrigée.

L'erreur d'effet de température de l'erreur totale est que la fluctuation de température affectera la valeur mesurée du capteur de pression etRégulateur de pression proportionnel. Il existe également un effet appelé hystérésis de température. En général, l'hystérésis représente l'écart systématique par rapport à la mesure du même point sur les trajets aller et retour. Concernant l'hystérésis de température, l'hystérésis décrit ici la différence (c'est-à-dire l'écart) du signal de sortie à une certaine température lorsqu'une température spécifique augmente ou diminue.

4. Conclusion

Dans l'application pratique des capteurs de pression etRégulateur de pression proportionnel de KAOLU, le principal problème est de savoir ce qui devrait être le plus important lors de la sélection des capteurs etRégulateur de pression proportionnel de KAOLU, ce qui nécessite une analyse spécifique de situations spécifiques. L’erreur de réglage ayant été corrigée par le constructeur, elle ne joue qu’un rôle secondaire. De plus, les capteurs de pression nécessitent généralement un étalonnage et un débogage réguliers pendant leur utilisation.

C’est pourquoi, dans les applications pratiques, la précision et les effets thermiques jouent souvent un rôle décisif. La question clé est la suivante : est-il utilisé dans des conditions contrôlées ? Cela signifie que lors d'une mesure proche de la température de référence pendant l'étalonnage (généralement 25 °C), l'effet de la température est essentiellement négligeable et le contenu principal de l'erreur totale est uniquement l'effet de précision. Cependant, lors de la mesure et du contrôle de la pression sur une large plage de températures, les effets de la température deviennent très importants.

Question 12

Avantage du régulateur électronique de pression d'air

Accepted Answer

Introduction

La série QKL de régulateurs électroniques de pression d'air offre un haut niveau de précision et de contrôle. La conception brevetée de ce produit lui permet de fonctionner indépendamment de la charge, du débit et de la consommation d'air. Cela signifie que vous pouvez utiliser votre compresseur de manière plus flexible que jamais. Toutes les séries QKL sont contrôlées électroniquement, la pression étant réglée via un affichage numérique. Le contrôleur à microprocesseur vous permet de régler les pressions de fonctionnement souhaitées en mbar avec une résolution de 1 mbar. Ceci peut être facilement ajusté selon les besoins au moyen de simples claviers.

La conception brevetée de la série QKL offre un contrôle de pression extrêmement précis et indépendant.

Contrairement aux régulateurs de pression conventionnels, la conception brevetée de la série QKL offre un contrôle de pression extrêmement précis, indépendant de la charge, du débit et de la consommation d'air.

La série QKL est un régulateur de pression haute résolution, haute vitesse et haute précision qui peut être utilisé dans une large gamme d'applications telles que les systèmes de traitement de l'eau et les compresseurs d'air industriels.

Utilisez le compresseur de manière plus flexible

Cela signifie que vous pouvez utiliser votre compresseur de manière plus flexible que jamais. En effet, il vous permet d'ajuster la pression en fonction de votre application, de la contrôler avec plus de précision et donc de l'utiliser plus efficacement. Vous pouvez également économiser de l’argent en utilisant moins d’énergie et économiser de l’espace en utilisant un compresseur plus petit.

En ce qui concerne les outils pneumatiques, il existe plusieurs raisons pour lesquelles les régulateurs de pression électroniques sont si bien adaptés à leur utilisation :

Ils fournissent un approvisionnement constant en air comprimé à un niveau de pression choisi par l'utilisateur.
Ils ne nécessitent aucun réglage ni entretien lorsqu'ils sont utilisés sur de longues périodes.
Leur taille compacte permet d'économiser de l'espace dans les boîtes à outils ou sur les établis.

Toutes les séries QKL sont contrôlées électroniquement, la pression étant réglée via un affichage numérique.

La série QKL est contrôlée électroniquement, la pression étant réglée via un affichage numérique. La pression peut être ajustée au moyen de simples claviers et peut être réglée par incréments de 1 mbar ou par incréments de 0,1 mbar selon le modèle.

Le contrôleur à microprocesseur permet de régler les pressions de fonctionnement en mbar avec une résolution de 1 mbar.

Le contrôleur à microprocesseur vous permet de régler les pressions de fonctionnement souhaitées en mbar avec une résolution de 1 mbar. Cela permet d’ajuster précisément la pression en fonction de vos besoins actuels. L'affichage numérique vous indique l'état de l'alimentation en air.

Ajustez facilement selon les besoins au moyen de simples claviers

Le régulateur électronique de pression d’air est une excellente solution pour de nombreuses applications différentes. Ceci peut être facilement ajusté selon les besoins au moyen de simples claviers. Le régulateur électronique de pression d'air a une plage de pression réglable entre 0 et 20 bars, ce qui le rend flexible et peut être utilisé pour de nombreuses applications. Ce produit est utile pour différents types de compresseurs tels que les pompes à eau, les compresseurs de réfrigération, les refroidisseurs d'huile et les unités AC de salle de serveurs.

Les régulateurs d'air électroniques offrent des niveaux élevés de précision et de contrôle

Les régulateurs d'air électroniques offrent des niveaux élevés de précision et de contrôle. L'affichage numérique vous permet de lire facilement la pression et le point de consigne actuels, ainsi que la tension de sortie du compresseur. Cela vous permet de régler avec précision la pression souhaitée, ce qui facilite plus que jamais le calibrage en fonction de votre application spécifique. Le contrôleur à microprocesseur vous offre également une certaine flexibilité quant à la fréquence à laquelle vous devez ajuster ou réinitialiser un paramètre spécifique de votre régulateur.

Vous pouvez utiliser un régulateur d'air électronique avec des compresseurs qui fonctionnent à des pressions inférieures à 45 PSI (3 BAR), bien que des tensions de sortie plus élevées puissent être nécessaires en fonction du type de moteur utilisé dans cette plage. Par exemple : si 14 VCA est requis, une vanne de 24 VCC doit être utilisée à la place, car elle fournirait environ deux fois plus de puissance que celle disponible via les sources de courant domestiques (120 VCA).

Conclusion

Nous espérons que cet article de blog vous a permis de mieux comprendre comment utiliser les régulateurs d'air électroniques. Si vous souhaitez plus d'informations sur nos produits, n'hésitez pas à nous contacter à tout moment !
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Question 13

Solution de contrôle de pression de vide de haute précision (pression positive et négative) pour réacteur en verre double couche

Accepted Answer

1. Qu'est-ce qu'un réacteur en verre double couche ?

Le réacteur en verre double couche est conçu avec du verre double couche. La couche interne peut être placée dans le solvant de réaction pour remuer la réaction, et la couche intermédiaire peut être passée à travers différentes sources de froid et de chaleur (liquide réfrigéré, eau chaude ou huile chaude) pour une réaction de chauffage ou de refroidissement cyclique.

Dans le réacteur en verre hermétique, dans les conditions de température constante définies, la réaction d'agitation peut être effectuée sous vide jusqu'à une pression légèrement positive selon les besoins et le reflux et la distillation de la solution réactionnelle peuvent être effectués. C'est un équipement de fabrication idéal pour les usines modernes de chimie fine, les produits biopharmaceutiques et la synthèse de nouveaux matériaux.

Le réacteur en verre double couche est le même que les autres réacteurs. La pression du vide est une variable de contrôle importante dans le processus de réaction. Différents processus de réaction nécessitent souvent des valeurs différentes de vide (pression négative) ou de pression (pression positive).

Cependant, dans la grande majorité des réacteurs à cuve agitée en verre, il existe actuellement de graves lacunes dans le contrôle précis de la pression du vide, qui se reflètent principalement dans les aspects suivants :

Il n'existe pas de méthode de contrôle automatique et beaucoup d'entre eux reposent uniquement sur l'extraction de pompes à vide et une intervention manuelle, ce qui ne peut qu'améliorer l'environnement de vide simple mais ne peut pas atteindre le contrôle.
Certains contrôleurs de pression à vide adoptent également un mode de contrôle d'admission d'air de type commutateur, la pression à vide fluctue considérablement et souvent beaucoup d'entre eux ne peuvent pas atteindre le contrôle du programme.
La méthode de contrôle est unique et il est impossible de contrôler le degré de vide sur toute la plage (1 Pa ~ 0,1 MPa), et elle ne peut être contrôlée que dans une certaine plage. De plus, la plupart des réacteurs à cuve agitée en verre ne disposent pas de capacités d'alimentation et de contrôle de pression micro-positive.
De nombreux réacteurs utilisent des vannes papillon ou des vannes à bille pour contrôler le débit de pompage. Pour les petits réacteurs en verre, la vitesse de réponse des vannes papillon et des vannes à bille est trop lente pour atteindre un contrôle précis de la pression du vide, en particulier lorsque la température change. Ce phénomène est particulièrement évident dans le processus réactionnel.
De même, une pompe à vide à vitesse réglable est également utilisée pour contrôler le degré de vide du réacteur. Cependant, il existe également un problème de vitesse de réponse lente, entraînant de grandes fluctuations de la pression du vide. De plus, seul le réglage du débit de pompage ne peut contrôler que la plage de vide faible (haute pression) proche d'une pression atmosphérique, et il est impuissant à contrôler la plage de vide plus élevé (basse pression).
De nombreux réacteurs ont des exigences strictes pour les pièces gazeuses (ou liquides), exigeant des vannes sanitaires (ou de qualité alimentaire), mais la plupart des vannes de régulation électriques actuelles ne peuvent pas répondre à cette exigence particulière.

Afin de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus dans le réacteur en verre double couche, cet article vous montrera une solution complète et mature, c'est-à-dire utiliserRégulateur de pression proportionnel de KAOLUet un contrôleur PID à double canal de haute précision, combiné à des jauges à vide de différentes plages, un réacteur, une pompe à vide et une source d'air à pression positive, constituent une boucle de contrôle en boucle fermée.

Grâce au mode bidirectionnel de contrôle simultané de l'amont et de l'aval (admission et échappement), le contrôle de programmation automatique de la gamme complète de vide et de micro pression positive peut être atteint, ce qui peut atteindre une précision de contrôle élevée et communiquer avec l'ordinateur hôte pour atteindre le contrôle central.

2. Méthode de contrôle de la pression du vide (pression positive et négative, haute et basse pression)

Généralement, nous prenons une pression atmosphérique standard (pression absolue de 1Bar ou 750 Torr) comme point de référence et stipulons qu'une pression inférieure à la pression atmosphérique standard est un environnement de pression négative ou de vide, et une pression supérieure à la pression atmosphérique standard est un environnement à pression positive (pression).

Ensuite, le contrôle de l’environnement de travail sous pression d’air du réacteur agité est un problème typique de contrôle de pression sous vide (pression positive et négative ou haute et basse pression).

Une méthode typique de contrôle des pressions positives et négatives est la méthode de l'équilibre dynamique, dont le principe est illustré à la figure 1.

Le principe de base de la méthode d'équilibre dynamique est que l'entrée et la sortie d'air dans le récipient sous pression contrôlée atteignent un certain équilibre. La ligne de flèche noire sur la figure 1 représente la direction du flux de gaz et la ligne de flèche rouge représente la transmission et la direction du signal électrique.

Parmi eux, la source d'air à haute pression est utilisée comme source de pression positive et la pompe à vide fournit une source de pression négative pour pomper l'air. Le régulateur de processus collecte le signal du capteur et le compare à la valeur définie pour ajuster simultanément l'ouverture des vannes d'entrée et de sortie afin que le débit d'entrée et de sortie puisse atteindre la valeur définie dans un état équilibré.

L’utilisation de la méthode de l’équilibre dynamique dans le contrôle de la pression du vide présente deux avantages principaux :

La plage de contrôle est vaste et peut atteindre un contrôle continu du vide à la pression positive.
Il offre une précision de contrôle élevée sur toute la plage. Lors du contrôle dans la plage de vide poussé (basse pression), l'ouverture de la soupape d'échappement est fixe et l'ouverture de la soupape d'admission est ajustée. Lors du contrôle dans une plage de vide faible ou de pression légèrement positive, l'ouverture de la soupape d'admission est fixe et l'ouverture de la soupape d'échappement est ajustée.

3. Solutions

Le dispositif de contrôle de la pression sous vide est principalement composé d'une source d'air à haute pression,Régulateur de pression proportionnel au vide de KAOLU, un capteur de pression à vide, un régulateur de processus PID et une pompe à vide.

Source d'air à haute pression
La source de gaz à haute pression fournit généralement du gaz à haute pression supérieure à la pression réglée pour le processus de contrôle de pression micro-positive. La source de gaz est généralement une bouteille de gaz à haute pression et une bouteille de gaz à haute pression produit du gaz à une pression fixe via une soupape de réduction de pression.

Cette pression fixe doit être légèrement supérieure à la pression micro-positive à contrôler. Si le réacteur doit uniquement être contrôlé dans la plage du vide (pression négative), une source de gaz à haute pression n'est pas nécessaire et l'atmosphère peut être utilisée directement.
Régulateur de pression proportionnel au vide de KAOLU
KAOLU 'Le régulateur de pression proportionnel au vide est une vanne de régulation électronique à réponse rapide, comprenant une vanne à pointeau électrique.KAOLU 'Le régulateur de pression proportionnel au vide convient au réglage de l'admission de petit débit. Pour les réacteurs en verre double couche de petit volume, les vannes de régulation d'entrée et de sortie peuvent utiliser directement des vannes à pointeau à commande électronique, tandis que pour les réacteurs de grand volume, des vannes à pointeau électroniques sont sélectionnées pour les vannes d'entrée.

L'heure d'ouverture complète deKAOLULe régulateur de pression proportionnel au vide est de 0,8 s. Le temps de réponse rapide est l’un des facteurs importants pour garantir la précision du contrôle.
Capteur de pression à vide
Le capteur est la clé de la mesure de la pression sous vide tout au long du processus de réaction, et sa précision de mesure détermine également la précision du contrôle de la température du réacteur et de la pression sous vide ainsi que l'efficacité du processus. Il est généralement recommandé d’utiliser un vacuomètre capacitif de haute précision.

Dans toute la plage de pression du vide, deux spécifications de jauges à vide capacitives (10Torr et 1000Torr) peuvent essentiellement couvrir toute la plage de la basse pression (vide) à la pression légèrement positive (haute pression), et elles peuvent également garantir la précision de la mesure × 0,25. % sous n'importe quelle pression de vide. La sortie du signal de la jauge à vide capacitive correspondant à la plage de mesure est généralement une tension cc de 0 ~ 10 V, et la tension de sortie a une relation linéaire avec la valeur de mesure du degré de vide.

Certains réacteurs utilisent une jauge Pirani pour mesurer dans la plage du vide, mais l'erreur de mesure de la jauge Pirani est relativement importante et le signal de tension de sortie correspondant a une relation non linéaire avec le degré de vide, donc la jauge Pirani est généralement utilisée pour la mesure et le réacteur. le contrôle de la pression du vide ne nécessite pas une grande précision de contrôle.

Une attention particulière doit être accordée au fait que la capacité de mesure de pression positive de la jauge à vide capacitive est très limitée et que la jauge Pirani ne peut pas mesurer la pression positive. Si un contrôle de pression positive doit être effectué, un capteur de pression positive avec une précision correspondante est requis.
Régulateur de processus PID
Le régulateur de processus est la clé pour atteindre le contrôle de la pression du vide, et sa précision d'acquisition et sa précision de réglage déterminent la précision du contrôle final de la pression du vide. Cette solution utilise un régulateur de procédé PID à double canal de très haute précision, dans lequel deux canaux indépendants sont utilisés pour régler respectivement la vanne d'entrée et la vanne de sortie.

Chaque canal est configuré avec des opérations AD 24 bits, DA 16 bits et des opérations à virgule flottante double précision, qui peuvent atteindre un pourcentage de sortie minimum de 0,01 %. Il s'agit du plus haut niveau de configuration pour les régulateurs PID industriels au monde. Il s'agit également d'une vanne de régulation électronique, qui peut facilement atteindre une précision de contrôle de la pression du vide supérieure à ± 1 %.

Le régulateur de processus PID double canal de très haute précision possède des fonctions puissantes. Les paramètres PID peuvent être auto-réglés et plusieurs ensembles de paramètres PID peuvent être stockés pour répondre aux besoins de différents processus de réaction. Il dispose également d'un protocole de communication standard MODBUS, et le contrôle de plusieurs régulateurs peut être atteint via l'ordinateur hôte de contrôle central. Le logiciel informatique fourni avec la machine peut effectuer des réglages à distance, l'acquisition de données, l'affichage et le stockage du contrôleur PID, ce qui facilite grandement le débogage du système de contrôle de pression sous vide.

4. Conclusion

En résumé, la solution de contrôle précis de la pression du vide proposée dans cet article peut non seulement répondre aux besoins de contrôle précis de la pression du vide (pression positive et négative) dans les réacteurs en verre double couche, mais peut également être utilisée dans d'autres réacteurs et compétences rotatives qui contrôle de la pression du vide.

La solution décrite dans cet article est un système de contrôle de pression et de vide avec une structure discrète. Le système de contrôle peut également être intégré en fonction des besoins et de la conception spécifique du réacteur. La vanne à commande électronique et le régulateur PID sont intégrés dans un instrument, ce qui est plus pratique pour l'ensemble du réacteur en matière de conception et de mise en kit.

Pour plus d'informations surRégulateur de pression proportionnel au vide de KAOLU, veuillez vous référer à notresite web.

Question 14

Solution de contrôle précis du vide dans le réglage de l'épaisseur du liquide du microscope électronique à transmission en phase liquide

Accepted Answer

1. Qu'est-ce que le microscope électronique à transmission en phase liquide ?

Ces dernières années, la microscopie électronique à transmission en phase liquide basée sur la microscopie électronique à transmission, le micro-nano-traitement et les technologies de fabrication de couches minces a été utilisée pour construire des plates-formes de micro-expériences à diverses échelles de résolution nanométriques et développer de nouvelles techniques de nano-caractérisation et des technologies associées. des champs. Nous proposons ici un moyen efficace. Comme le montre la figure 1, une cellule liquide standard est une micropuce de silicium dotée de deux fenêtres en film de nitrure de silicium (SiN) électroniquement transparentes soutenues par un matériau isolant, entre lesquelles un échantillon liquide est rempli.

Théoriquement, l'épaisseur du liquide peut être réglée par un espaceur entre les micropuces, mais dans l'observation réelle, la micropuce doit être placée dans un environnement ultra-vide du microscope électronique à transmission, de sorte que la pression à l'intérieur et à l'extérieur de la fenêtre de la membrane est différent. Cela fera saillir et dilater la fenêtre de la membrane, entraînant une modification de l'épaisseur du liquide, et ce changement est souvent plusieurs fois supérieur.

Par conséquent, à moins que des bulles ne soient produites, cette variation d’épaisseur affectera sérieusement la résolution de l’observation. De plus, des piliers peuvent être utilisés pour relier les fenêtres de membrane supérieure et inférieure afin de minimiser l'expansion, mais ce type de pool de liquide d'épaisseur fixe ne peut pas être chargé avec différents échantillons pour l'observation, ce qui n'est ni universel ni applicable.

On peut voir que la déformation convexe et l'expansion du pool liquide dans l'environnement ultra-vide du microscope électronique à transmission sont en fait une caractéristique utilisable. Grâce à cette expansion, des échantillons liquides de différentes épaisseurs peuvent être obtenus à condition de garantir que la haute résolution soit plus polyvalente et applicable à l'observation d'une variété d'échantillons liquides. Cependant, le principe selon lequel l’épaisseur du liquide peut être ajustée est qu’elle peut être contrôlée avec précision.

Par conséquent, afin d’atteindre l’épaisseur réglable d’un échantillon liquide dans le microscope électronique en phase liquide, il est nécessaire d’essayer de contrôler avec précision la différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur de la fenêtre membranaire du pool liquide. Cet article présentera les solutions correspondantes pour le contrôle du degré de vide à l’intérieur de la piscine liquide. Le contrôle de haute précision du degré de vide adoptera la méthode d'équilibre dynamique, qui peut atteindre une précision de contrôle de ± 1 % sous n'importe quel degré de vide dans la plage de 0,1 à 100 kPa et peut être réglé avec précision et contrôler constamment l'épaisseur de l'échantillon liquide.

2. Solutions

La solution décrite dans cet article utilise également la méthode d'équilibre dynamique mentionnée ci-dessus pour contrôler le degré de vide de l'échantillon liquide. La différence est qu'il est affiné davantage et que le plan de mise en œuvre spécifique et la description détaillée sont donnés.

Selon la plage de contrôle du degré de vide correspondant à l'ajustement de l'épaisseur du liquide décrite dans la littérature ci-dessus, nous avons d'abord déterminé que la plage de contrôle du degré de vide que la solution doit couvrir est de 0,1 à 100 kPa, ce qui peut essentiellement satisfaire tous les échantillons de liquide sous le liquide. microscope électronique à transmission de phase. En outre, il est nécessaire d'ajuster l'épaisseur, tandis que la précision du contrôle du degré de vide doit être meilleure que ± 1 %. L'appareil est illustré à la figure 2.

Le système de contrôle du degré de vide pour l'ajustement de l'épaisseur de l'échantillon liquide dans le microscope électronique en phase liquide illustré à la figure 4 comprend principalement des jauges à vide,Régulateur de pression proportionnel de KAOLU, pompes à vide, contrôleurs de pression à vide, ordinateurs et leurs logiciels, leurs fonctions respectives et leurs détails décrits comme suit :

Jauge à vide
utilisé pour mesurer avec précision le degré de vide des échantillons liquides. La jauge à vide adopte une jauge à vide à condensateur à couche mince avec une précision de mesure élevée. Afin de répondre aux besoins de mesure du vide à grande échelle, deux vacuomètres de plages différentes sont équipés.
Régulateur de pression proportionnel de KAOLU
utilisé pour ajuster avec précision le débit d’admission et d’échappement.KAOLULe régulateur de pression proportionnel de est une vanne à pointeau à grande vitesse entraînée par un moteur pas à pas. Il peut ajuster avec précision et rapidité l'ouverture de la vanne à pointeau en moins de 1 s grâce à un signal de tension analogique de 0 ~ 10 V pour atteindre un réglage de débit de haute précision. Il est très approprié pour les petites tailles de contrôle du vide dans l'espace. Nous équipons deuxRégulateurs de pression proportionnels série QKLpour ajuster respectivement le débit d'admission d'air et d'échappement pour atteindre un contrôle de haute précision du degré de vide.
Pompe à vide
Il est utilisé comme source de vide. La pompe à vide utilisée comme source de vide adopte généralement une pompe à vide sèche à faible pollution et réduit l'impact des vibrations et du bruit sur l'ensemble du microscope électronique à transmission.
Contrôleur de pression à vide
Il est utilisé pour recevoir le signal de mesure de la jauge à vide et contrôler automatiquement leRégulateur de pression proportionnelselon la valeur définie du degré de vide par PID afin que le degré de vide de l'échantillon liquide puisse rapidement atteindre la valeur définie et la maintenir constante pendant une longue période.

Pour un contrôle du vide poussé dans la plage de 0,1 à 1 kPa, le contrôleur doit collecter le signal du vacuomètre 1 avec une plage de 10 Torr et, en même temps, fixer le régulateur de pression proportionnel pour l'échappement à un état complètement ouvert, le contrôleur ajuste automatiquement l'ouverture du régulateur de pression proportionnel pour l'admission d'air.

Pour un contrôle du faible degré de vide compris entre 1 et 100 kPa, le contrôleur doit collecter le signal du vacuomètre 2 avec une plage de 1 000 Torr et, en même temps, fixer le régulateur de pression proportionnel pour l'entrée d'air à un certain état d'ouverture. et le contrôleur contrôle le régulateur de pression proportionnel pour l'échappement. L'ouverture est automatiquement ajustée. Afin d'atteindre ce type de contrôle du degré de vide dans une large plage, il est équipé d'un double canal indépendantKAOLURégulateur de pression proportionnel de haute précision de la série QKL. Les deux voies correspondent à l'acquisition du signal de deux vacuomètres et forment deux voies indépendantes. La boucle de contrôle en boucle fermée contrôle automatiquement le degré de vide dans différentes plages.
Ordinateur et logiciels
L'ordinateur est utilisé pour communiquer avec le contrôleur de pression à vide, et le logiciel informatique peut effectuer divers réglages de paramètres, contrôle des opérations, affichage numérique, affichage graphique, stockage et appel du contrôleur de pression à vide via le formulaire d'interface. Bien que le contrôleur de pression de vide puisse être utilisé seul pour contrôler le degré de vide, il doit être actionné manuellement via les boutons du contrôleur, ce qui est compliqué à utiliser, mais il est plus intuitif et simple de faire fonctionner le contrôleur via un logiciel informatique.

Afin de répondre aux exigences de haute précision en matière d'ajustement et de contrôle de l'épaisseur des liquides, les principaux indicateurs techniques des composants clés ci-dessus sont les suivants :

Jauge à vide
Jauge à vide capacitive à couche mince, les plages de mesure sont respectivement de 10 Torr et 1 000 Torr, et la précision de toute valeur de mesure du vide est de 0,25 %.
Régulateur de pression proportionnel de KAOLU
Il est entraîné par un moteur pas à pas, le signal de commande est un signal analogique de tension ou de courant, le temps de réponse total de complètement fermé à complètement ouvert est inférieur à 1 s, la répétabilité est meilleure que ± 0,1 % et le noyau de valve a une résistance à la corrosion. .
Contrôleur de pression à vide
AD 24 bits, DA 16 bits, pourcentage de sortie minimum de 0,01 %, paramètres PID avec fonction d'auto-réglage, communication RS 485 et protocole de communication MODBUS standard, équipé d'un logiciel de contrôle informatique.

3. Conclusion

La microscopie électronique à transmission en phase liquide est devenue une technique de base pour la surveillance en temps réel des processus de nanomatériaux dans les liquides. En raison de la différence de pression entre le liquide et le vide poussé du microscope électronique à transmission, la fenêtre de la membrane en nitrure de silicium est généralement pliée, ce qui peut être ajusté en ajustant le pool de liquide. La pression du vide est utilisée pour ajuster dynamiquement l’épaisseur du liquide, ce qui donne lieu à une couche de liquide ultra-mince dans la région centrale de la fenêtre pour une imagerie haute résolution.

Grâce à la solution proposée dans cet article, un dispositif indépendant de contrôle du degré de vide peut être construit pour l'ajustement automatique et le contrôle constant de diverses épaisseurs d'échantillons liquides de micropuces en microscopie électronique à transmission liquide et peut atteindre une précision de contrôle élevée. De plus, le contrôle automatique du vide de haute précision à l'intérieur du pool de liquide offre également la possibilité d'un changement dynamique de l'épaisseur du liquide selon le programme, ce qui est très bénéfique pour surmonter la limitation de diffusion et atteindre la condition de dissolution globale.

En résumé, la solution fournit une méthode fondamentale pour mesurer et ajuster dynamiquement l'épaisseur du liquide en utilisantRégulateur de pression proportionnel de KAOLU, permettant de nouveaux modèles expérimentaux et un meilleur contrôle de la chimie des solutions.

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Question 15

Solution de contrôle de la pression sous vide dans le processus d’extraction à froid de l’azote des boissons au café et au thé

Accepted Answer

Infusion à froid, l'équivalent de l'infusion chaude traditionnelle du café et du thé, existe dans le monde entier depuis de nombreuses années et est populaire pour sa texture et son goût uniques. Le processus de production de boissons infusées à froid est basé sur le principe de l'extraction à basse température, c'est-à-dire que sous vide, le point d'ébullition de l'eau est bien inférieur à celui de la pression normale (100°C) pour brasser des boissons à basse pression et température.

De plus, les boissons enrichies en azote apparues ces dernières années sont remplies d'azote à haute pression après infusion à froid, ce qui a considérablement modifié la texture, le goût et les effets visuels des boissons comme le café et le thé.

(Figure 1 Schéma de principe de la solution de contrôle automatique de la pression du vide)

La solution représentée sur la figure 1 peut contrôler séparément le degré de vide et la haute pression du récipient de boisson, dans laquelle un manomètre et un manomètre sont utilisés pour mesurer respectivement le degré de vide dans le récipient de boisson et la pression d'azote pendant le remplissage d'azote.

Dans la solution ci-dessus, deux boucles de contrôle en boucle fermée sont conçues respectivement pour le contrôle du degré de vide et de la pression. Afin de réduire les coûts et le volume, la partie commune de ces deux boucles en boucle fermée est constituée des vannes et des contrôleurs d'entrée et de sortie, et la partie indépendante est constituée de vacuomètres et de manomètres.

(1) Contrôle automatique du degré de vide

Lors du contrôle du degré de vide, allumez d'abord la pompe à vide et la source d'air à haute pression. À ce stade, la source d’air haute pression peut ne pas être connectée ou l’atmosphère à pression normale peut être utilisée. Lorsque le débit de sortie de gaz du conteneur est supérieur au débit d'admission d'air, un vide à basse pression se formera naturellement dans l'état du conteneur.

Ensuite, le contrôleur effectue une comparaison en fonction de la valeur de vide ou du programme défini et du signal du vacuomètre collecté. Le contrôleur émet le signal de contrôle selon l'algorithme de contrôle PID en fonction de la différence après comparaison, et ajuste l'ouverture de la soupape d'admission d'air et de la soupape d'échappement en même temps. La valeur mesurée du vacuomètre s'approche rapidement et est égale à la valeur définie, réalisant ainsi l'ajustement dynamique du contrôle du degré de vide.

Il convient de noter que, étant donné que différents cafés et thés ont des exigences différentes en matière de degré de vide et de vitesse de changement au cours du processus de préparation à basse température, le contrôleur doit avoir une fonction de conception programmable et la vanne doit avoir une vitesse de réglage plus rapide.

(2) Contrôle automatique de la haute pression de remplissage d'azote

Après avoir terminé le processus de contrôle du degré de vide et le processus de brassage à basse température, le processus de remplissage d'azote et le processus de contrôle à haute pression peuvent être directement effectués, et la pompe à vide peut être éteinte à ce moment. Lorsque le débit de sortie d'air du récipient est inférieur au débit d'admission d'air, un état de haute pression se formera naturellement dans le récipient de boisson hermétique.

De même, le contrôleur compare les signaux du manomètre collectés en fonction de la valeur de pression réglée ou du programme. Le contrôleur émet le signal de commande selon l'algorithme de contrôle PID en fonction de la différence après comparaison, et ajuste simultanément l'ouverture de la soupape d'admission d'air et de la soupape d'échappement, de sorte que la valeur mesurée du manomètre s'approche rapidement et soit égale à la valeur définie, réalisant ainsi la dynamique du contrôle haute pression.

Il convient également de noter que, étant donné que différents cafés et thés ont des exigences différentes en matière de pression et de vitesse de changement pendant le processus de remplissage d'azote, le contrôleur doit également avoir une fonction de conception programmable et la vanne doit également avoir une vitesse de réglage plus rapide.

Afin d'atteindre la réalisation technique du contenu de conception de la solution illustrée à la figure 1, conformément aux exigences de contrôle de pression sous vide ci-dessus, un système de contrôle de pression sous vide correspondant est configuré et la structure spécifique est illustrée sur la figure 2.

(Figure 2 Schéma schématique du système de contrôle automatique de la pression du vide)

Régulateur de pression proportionnel QKL-B4H de KAOLU est un dispositif utilisé pour maintenir ou contrôler la pression d'un fluide (tel qu'un gaz ou un liquide) dans une plage souhaitée. Il est couramment utilisé dans les processus industriels et de fabrication où le maintien d’une pression constante est essentiel pour garantir la qualité et la cohérence du produit final.

Régulateur de pression proportionnel QKL-B4H de KAOLU présente une vitesse élevée, une haute précision 0,05 % FS et une haute résolution 1 kPa, et surtout ultra-stable à la pression cible. Les clients ont utilisé notre contrôleur électronique pour remplacer le coûteux contrôleur de pression dekstop (consulter pour les spécifications personnalisées).

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Question 16

Application du régulateur de pression proportionnel et de la vanne de régulation de débit proportionnelle au contrôle à basse température de l'azote liquide en écoulement

Accepted Answer

Pour le contrôle cryogénique de la température dans la plage de température de l’azote liquide, les deux méthodes suivantes couramment utilisées sont actuellement utilisées :

(1) Type à immersion directe : c'est-à-dire que l'éprouvette est complètement immergée dans l'azote liquide pour le refroidissement et le contrôle de température correspondant, mais de cette manière, la température de refroidissement de l'éprouvette ne peut pas être contrôlée et ajustée dans une large plage de températures basses. Il ne peut être ajusté et contrôlé que dans une petite plage en contrôlant la pression de l'azote liquide à une température proche de -196°C.

De plus, la méthode d'immersion directe n'attend souvent pas que l'éprouvette atteigne le temps de refroidissement et de maintien, et l'azote liquide s'est pratiquement complètement volatilisé. Dans le même temps, ce type de méthode d'exploitation est relativement simple et présente des exigences élevées pour les opérateurs réels, et des accidents de sécurité peuvent survenir en cas de légère négligence.

(2) Méthode de purge à l'azote liquide : c'est-à-dire utilisation directe d'azote liquide à débit contrôlable ou d'azote liquide gazeux pour la purge afin d'ajuster et de contrôler la température à basse température de l'éprouvette. Lorsque la méthode de purge est utilisée pour le contrôle cryogénique de la température, le débit d’azote liquide ou d’azote liquide est directement lié à la stabilité et à la fiabilité de la température de l’éprouvette.

Dans le même temps, le contrôle du débit de fluide à basse température a toujours été un point difficile et douloureux dans l'industrie, qui nécessite que tous les composants enKAOLU Régulateur de pression proportionnelsur le pipeline à basse température doit avoir de bonnes caractéristiques de résistance à basse température, et le prix est très cher. Certains contrôles rudimentaires à basse température utilisent des vannes de commutation à basse température pour le contrôle marche-arrêt. Bien que le coût de la vanne soit réduit, la précision de contrôle de ce mode de commande de commutateur est extrêmement mauvaise.

De plus, la sortie du milieu à basse température est en contact direct avec l'éprouvette ou l'air dans l'échangeur thermique, et la vapeur d'eau dans l'air gèle rapidement lorsqu'elle est refroidie. À mesure que le temps de refroidissement augmente, la sortie du fluide à basse température est facilement bloquée par le gel. Il existe un besoin urgent de développer un dispositif de test capable d’atteindre un contrôle à très basse température du dispositif de contrôle central à température ambiante.

Afin de résoudre les problèmes liés au procédé de purge à l'azote liquide mentionné ci-dessus, cet article propose trois solutions pour un contrôle de température à large plage de température de l'azote liquide avec une précision différente. Le cœur technique de la solution est d'atteindre un contrôle précis de la température à basse température en ajustant le débit ou la pression de la source de gaz à température ambiante, et il n'est plus nécessaire deKAOLU Régulateur de pression proportionnelavoir une résistance à basse température. Dans le même temps, sur la base des deux solutions techniques ci-dessus, une troisième solution sous forme de chauffage électrique sera ajoutée, permettant ainsi d'atteindre un contrôle de température à basse température de plus grande précision.

Le principe et l'analyse

Dans la méthode traditionnelle de purge de contrôle de température cryogénique à l'azote liquide, il est courant d'ajuster directement le débit de purge du milieu cryogénique d'azote liquide, et en même temps de combiner le capteur de température et le contrôleur PID pour former une boucle de contrôle en boucle fermée, et enfin atteindre le contrôle de la température cryogénique en contrôlant le débit.

En analysant la méthode traditionnelle de purge à l'azote liquide mentionnée ci-dessus, on peut constater que le principe de base de la purge du milieu à basse température est de former une pression d'air plus élevée dans le réservoir d'azote liquide (stockage cryogénique Dewar) pour forcer l'azote liquide ou l'azote liquide à déborder dans la canalisation réglée pour former le fluide à basse température, et enfin le contrôle à basse température est effectué en ajustant la vitesse d'écoulement. Par conséquent, le gaz à haute pression dans le réservoir d’azote liquide est la clé de tout cela.

Tant que la pression du gaz peut être ajustée, des fluides à basse température avec différents débits peuvent également être formés dans la canalisation fixe pour atteindre l'objectif de contrôle de la température. Dans le même temps, cette méthode de réglage de la pression du gaz dans le réservoir d'azote liquide peut être atteinte à température ambiante, évitant ainsi la nécessité d'utiliser des vannes de régulation cryogéniques électriques spéciales et coûteuses pour le contrôle direct du débit du fluide cryogénique.

Sur la base de l'analyse ci-dessus, cet article conçoit les trois schémas de contrôle à basse température suivants et peut atteindre différentes précisions de contrôle.

Schéma de contrôle du débit d'admission d'air

Pour tout conteneur ayant une certaine taille d'espace, sa pression interne peut être attribuée à un état d'équilibre dynamique atteint par le flux d'entrée et de sortie. Par conséquent, si la pression du gaz dans le réservoir d’azote liquide doit être contrôlée, l’une des méthodes efficaces consiste à ajuster le débit de gaz entrant et sortant du réservoir d’azote liquide pour atteindre un équilibre dynamique.

Il convient de noter que dans le système de contrôle à basse température actuel, la sortie de liquide ou la sortie de gaz du réservoir d'azote liquide est souvent directement connectée au pipeline de refroidissement de l'éprouvette. Si le débit de fluide basse température est directement contrôlé à la sortie du réservoir d’azote liquide, une vanne cryogénique est nécessaire. À ce stade, l'ouverture de sortie d'air peut être maintenue constante sans ajuster le débit, et seul le débit d'admission du réservoir d'azote liquide peut être ajusté. Le schéma spécifique est illustré à la figure 1.

On peut voir sur la figure 1 que le gaz à haute pression (généralement de l'azote) traverse le réducteur de pression pour former un gaz à pression fixe, et que le gaz à haute pression à température ambiante s'écoule à travers la vanne à pointeau électrique et le tuyau d'admission. dans l'azote liquide dans la bouteille de Dewar. Une fois que le gaz à haute pression à température ambiante entre dans l’azote liquide, l’azote liquide est évaporé et volatilisé en gaz. Le gaz volatil circule à travers l'échangeur de chaleur du dispositif de test via le tuyau de sortie de gaz tout en augmentant progressivement la pression dans le flacon Dewar scellé.

Décharge après le changeur. On peut voir qu'en ajustant la vanne à pointeau électrique installée sur la canalisation d'admission d'air, plus l'ouverture de la vanne à pointeau est grande, plus le débit d'entrée d'air est rapide, plus la volatilisation de l'azote liquide est intense, plus la pression est élevée. dans la bouteille de Dewar, et enfin le débit. Plus le débit du fluide à basse température dans l'échangeur de chaleur est rapide, plus la vitesse de refroidissement correspondante est rapide. Une autre caractéristique principale de cette solution est que la vanne à pointeau électrique peut fonctionner à température ambiante.

On peut voir que la solution pour ajuster le débit d'air d'admission à température ambiante consiste à former une boucle de contrôle en boucle fermée à basse température à travers la vanne à pointeau électrique, le capteur de température et le contrôleur de programme PID, de sorte que le contrôle ou le programme à point fixe le contrôle de la température à basse température peut être atteint. Cependant, le problème avec cette solution est que la précision du contrôle de la température est médiocre et qu'il y aura généralement des fluctuations de température de 2 à 5 °C. Les principales raisons sont les suivantes :

(1) En raison d'un certain débit de gaz à haute pression, la pression dans la bouteille de Dewar change et le changement de pression modifie le débit du fluide de refroidissement. Le processus de sublimation et le processus de changement de pression sont plus compliqués, ce qui rend le débit et la pression d'admission plus élevés. Il ne s’agit pas d’une simple relation linéaire avec la température, qui est le principal facteur à l’origine d’un contrôle imprécis de la température. À moins que la vitesse de l'ensemble du processus de conditionnement soit très rapide, il s'agit souvent d'un processus lent en action.

(2) Cette méthode technique consistant à utiliser uniquement des fluides à basse température pour le contrôle de la température présente les inconvénients d'un refroidissement rapide et d'un chauffage lent. Une fois que la température réelle dépasse la température de consigne, il faut souvent un refroidissement lent de l'éprouvette pour atteindre le rétablissement de la température. C'est une autre raison pour laquelle le contrôle des basses pressions ne peut guère atteindre une plus grande précision.

Schéma de contrôle de la pression d'admission d'air

Afin de résoudre le problème de l'instabilité de la pression dans le processus de contrôle de débit mentionné ci-dessus, une autre solution proposée dans cet article consiste à contrôler directement la pression dans la bouteille de Dewar, c'est-à-dire à atteindre la pression de Dewar en ajustant et en contrôlant la pression de haute pression. -entrée de gaz sous pression à l'intérieur de la bouteille. Le schéma spécifique est illustré à la figure 2.

On peut voir sur la figure 2 que la pression du gaz à haute pression est contrôlée en fonction de la valeur définie à l'entrée d'air via un régulateur de pression proportionnel, garantissant ainsi que la pression dans la bouteille de Dewar est toujours dans un état contrôlé avec précision. Une boucle de contrôle en cascade à double boucle fermée composée d'un régulateur de pression proportionnel, d'un capteur de température et d'un contrôleur de programme PID (le régulateur de pression proportionnel est une boucle de contrôle auxiliaire, et le contrôleur PID est connecté au capteur de température et au mécanisme de régulateur de pression proportionnel dans le contrôle principal boucle).

Vous pouvez régler la pression de sortie du régulateur de pression proportionnel pour contrôler la pression du gaz dans le récipient Dewar, plus la pression dans le récipient Dewar est élevée, plus le débit du fluide à basse température circulant à travers l'échangeur de chaleur est rapide, et le taux de refroidissement correspondant est également plus rapide.

Par conséquent, le contrôleur PID ajuste automatiquement la pression du gaz dans le récipient Dewar en fonction du point de consigne ou du programme défini, de sorte qu'un contrôle plus précis de la température cryogénique puisse être atteint et que l'incertitude de contrôle provoquée par le processus de sublimation compliqué puisse être évitée. Par rapport au schéma de contrôle de débit mentionné ci-dessus, la structure du schéma de contrôle de pression est également très simple, ce qui améliore la précision de contrôle de température du système de contrôle de température, tout en conservant l'avantage de pouvoir s'ajuster à température ambiante.

Un autre avantage exceptionnel du système de contrôle de la pression est qu'il peut contrôler la basse température des éprouvettes de grande taille, principalement parce que le contrôle de la pression dans la bouteille Dewar d'azote liquide de grande taille est beaucoup plus pratique et précis que le contrôle du débit. Le schéma de contrôle du débit en raison de la limitation de la plage de réglage du débit par le calibre du régulateur de pression proportionnel, la vitesse de réponse lente du régulateur de pression proportionnel de grand diamètre entraînera également des erreurs dans le contrôle de la température.

Bien que le schéma de contrôle de la pression soit une mise à niveau du schéma de contrôle du débit, il améliore également la précision du contrôle de la température. Cela ne résout toujours pas les inconvénients d'un refroidissement rapide mais d'une récupération lente de la température dans la méthode de refroidissement unique, et il existe toujours des problèmes de précision limitée du contrôle de la température et de vitesse lente du contrôle de la température.

Schéma de contrôle de la pression d'admission auxiliaire du chauffage électrique

Afin de résoudre complètement le problème de la faible précision du contrôle de la température et de la vitesse lente provoqués par le bloc de refroidissement en mode de refroidissement unique mais par la lente récupération de la température. Cet article propose un autre schéma d'optimisation, c'est-à-dire basé sur le schéma de contrôle de la pression d'admission.

Un radiateur électrique est ajouté pour assurer la fonction de chauffage, fournissant ainsi un dispositif de chauffage actif pour coopérer avec le système de refroidissement pour former un système à double action de froid et de chaleur. Lorsque la température de l'éprouvette est inférieure à la valeur définie, le chauffage actif automatique effectue un réglage fin, de sorte que la température puisse revenir rapidement à la valeur définie. Cela peut également améliorer considérablement la précision du contrôle de la température. Le schéma spécifique est illustré à la figure 3.

Comme le montre la figure 3, le schéma d'optimisation consiste à ajouter un radiateur électrique sur la base du schéma illustré à la figure 2, c'est-à-dire à ajouter un canal de contrôle de la température avec une fonction de chauffage pur. Parallèlement, afin de soutenir la réalisation de cette fonction de chauffage, en plus de l'ajout d'un capteur de température, un régulateur PID double canal deSérie QKL de KAOLUest également utilisé.

En conséquence, deux boucles de contrôle indépendantes sont formées, une boucle contrôle la pression d'admission pour atteindre un réglage approximatif de la basse température, et l'autre boucle contrôle le chauffage pour atteindre un réglage précis de la basse température, garantissant ainsi la vitesse et la précision du contrôle de la température au niveau du niveau de température. en même temps.

La solution proposée dans cet article résout complètement le problème de la nécessité d'être équipé de vannes de régulation électriques basse température coûteuses dans le contrôle à basse température de la zone de température de l'azote liquide dans le passé, et résout également le problème de la mauvaise précision du contrôle de la température de vannes de commutation basse température.

Les trois solutions décrites dans cet article sont applicables et répondent au contrôle de la température de différentes exigences dans une large gamme de plages de température de l'azote liquide, et peuvent être sélectionnées et utilisées en fonction de situations spécifiques dans des applications pratiques. Parmi eux, la plage de contrôle de température applicable du schéma de contrôle du débit et de la pression est de 0°C~-150°C, tandis que la plage de température contrôlable du schéma de contrôle de la pression après la fonction de chauffage d'appoint est de 150°C~-150°C. , la température limite supérieure est ici principalement affectée par la détermination de la résistance à basse température du radiateur.

Tous les schémas de contrôle à basse température mentionnés ci-dessus ne s'appliquent qu'à la forme de purge de l'azote liquide gazeux, de sorte que la température n'est pas très basse, mais ils fournissent une référence technique pour le refroidissement à flux direct et le contrôle de la température du milieu d'azote liquide à basse température.

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Question 17

Solution de contrôle du vide de haute précision dans le processus de décongélation sous vide

Accepted Answer

Avec le développement de l'économie et l'amélioration du niveau de vie de la population, une attention croissante a été accordée au développement technologique dans le domaine de la production, du stockage, du transport et de la transformation des aliments. La décongélation sous vide et la technologie dérivée de décongélation par sublimation-réhydratation sous vide font partie de ces nouvelles technologies de transformation des aliments.

La technologie de décongélation sous vide utilise les caractéristiques de différentes pressions dans un état de vide et de différents points d'ébullition de l'eau. La vapeur d'eau formée lorsque l'eau bout dans une chambre à vide se condense en gouttelettes d'eau à la surface des aliments congelés à une température plus basse. La chaleur latente dégagée lors de la condensation de la vapeur est absorbée par les aliments surgelés, et finalement la température du produit surgelé monte jusqu'à décongeler.

Par rapport à d'autres méthodes de décongélation, la décongélation sous vide présente les avantages d'une vitesse de décongélation rapide, d'un effet de décongélation uniforme et d'une faible température de décongélation. De plus, les produits congelés se trouvent dans un environnement sous vide et pauvre en oxygène pendant le processus de décongélation, ce qui peut inhiber efficacement l'oxydation des aliments et la reproduction de certains micro-organismes aérobies, et réduire également la perte de qualité.

Avec les progrès de la technologie, une nouvelle méthode basée sur la technologie de décongélation sous vide est apparue : la méthode de décongélation par sublimation-réhydratation sous vide. La principale caractéristique de cette méthode est qu’elle peut être étendue et appliquée au processus de décongélation d’autres aliments surgelés tels que les fruits, les légumes, les aliments cuits et les produits aquatiques.

En résumé, l'un des avantages importants des méthodes de décongélation sous vide et de décongélation par sublimation-réhydratation sous vide est que les paramètres de décongélation (température et vide) peuvent être optimisés en fonction des caractéristiques des produits surgelés et de la consommation d'énergie, de manière à atteindre le meilleur état de décongélation. .

Afin de résoudre le problème selon lequel le degré de vide dans le processus de congélation sous vide ne peut pas être programmé et contrôlé automatiquement et avec précision, une solution spécifique est proposée dans cet article.

Le principe de base de la solution est d'utiliserRégulateur de pression proportionnel de KAOLUpour ajuster le débit d'admission d'air en fonction de différents réglages de pression de vide selon la méthode d'équilibre dynamique, et enfin atteindre le degré de vide de décongélation de divers produits congelés à n'importe quel réglage. Un contrôle précis du programme est effectué à des points fixes, rendant ainsi la technologie de décongélation sous vide plus largement applicable et une capacité d'assurance qualité.

2. Principe de la méthode d'équilibre dynamique pour le contrôle de la pression du vide

Dans le processus de contrôle de la pression du vide, la méthode de contrôle de précision la plus courante est la méthode de l'équilibre dynamique, comme le montre la figure 3. Son principe de base est basé sur l'équilibre dynamique entre le débit d'admission et le débit d'échappement, permettant ainsi un réglage précis des différents niveaux de vide. contrôle des réglages de pression.

(Schéma schématique du principe de la méthode d'équilibre dynamique pour le contrôle de la pression du vide)

3. Solutions

Le processus de fonctionnement du système de contrôle du vide consiste en ce que le contrôleur de pression du vide à double canal compare le signal collecté à partir du manomètre en fonction de la valeur définie du degré de vide ou du programme défini. Le contrôleur utilise l'algorithme PID pour calculer et émettre le signal de contrôle en fonction de la différence après comparaison, et le signal de contrôle entraîneRégulateur de pression proportionnel de KAOLUpour ajuster dynamiquement le débit d'admission d'air ou d'échappement, de sorte que le degré de vide dans la chambre à vide change, ce qui fait que la valeur mesurée de la jauge à vide s'approche immédiatement du point de consigne pour un contrôle automatique. La description de chaque composant du système de contrôle du degré de vide dans la solution est la suivante :

(1) Bien que la jauge à vide existante puisse être utilisée, afin de garantir la précision du contrôle du degré de vide, il est recommandé que la jauge à vide adopte une jauge à vide capacitive à couche mince de haute précision, et sa précision de mesure à n'importe quel degré de vide peut être meilleur que 0,3%.

De plus, afin de répondre à la décongélation sous vide de divers produits congelés, il est nécessaire de contrôler le degré de vide dans une plage de degrés de vide plus large, il est donc recommandé d'utiliser deux jauges à vide capacitives avec des plages différentes pour les couvrir. Les plages recommandées des deux vacuomètres sont 1Torr et 10Torr.

(2) Le système de contrôle du degré de vide adopteRégulateur de pression proportionnel de KAOLUpour régler respectivement le débit d'admission et d'échappement.Régulateur de pression proportionnel de KAOLUcombiné à deux jauges à vide avec des plages haute et basse, peut atteindre une précision de contrôle meilleure que 1 % dans la plage de vide complète. De plus, afin de garantir la précision du contrôle et la stabilité du vide,Régulateur de pression proportionnel de KAOLU doivent répondre à certaines exigences en matière de taux de fuite et de vitesse de réponse.

(3) Un autre instrument clé du système de contrôle du vide est un contrôleur de pression du vide à double canal de haute précision. Son canal de contrôle PID bidirectionnel indépendant forme un canal de contrôle à vide poussé avec un vacuomètre 1Torr et une vanne à pointeau électrique, et un vacuomètre 10Torr. Il forme un canal de contrôle à faible vide avec le robinet à tournant sphérique électrique. L'important est que chaque canal indépendant soit 24 bits AD, 16 bits DA et un pourcentage de sortie minimum de 0,01 %, ce qui peut garantir un contrôle précis de la pression du vide.

De plus, ce contrôleur dispose de la fonction d'auto-réglage des paramètres PID, qui peut rapidement atteindre une sélection raisonnable des paramètres PID. Il est équipé d'une interface de communication RS485 standard et d'un logiciel informatique, pratique pour communiquer avec l'ordinateur hôte et utiliser l'ordinateur hôte pour contrôler le réglage des paramètres, le fonctionnement et les variables de processus. Acquisition, affichage, stockage et rappel.

En bref, la solution de contrôle du degré de vide proposée dans cet article peut bien répondre à toutes les exigences de contrôle automatique et précis du degré de vide dans le processus de décongélation sous vide, et est très adaptée à la recherche sur le processus de décongélation sous vide en laboratoire et à l'équipement de décongélation sous vide pour le traitement d'un grand nombre de produits surgelés.

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Question 18

Système de vide de générateur d'harmoniques d'ordre élevé à laser pulsé et sa solution de contrôle précis

Accepted Answer

Ces dernières années, l'utilisation de lasers à impulsions ultracourtes pour exciter les gaz rares afin de générer des harmoniques d'ordre élevé fournit une source de lumière ultraviolette extrême simple et abordable pour les systèmes de spectroscopie photoélectronique à résolution temporelle et angulaire et l'imagerie par diffraction cohérente de la lumière ultraviolette extrême.

La génération d'harmoniques supérieures est un processus optique non linéaire extrême, dont la clé est de concentrer des impulsions laser intenses sur des concentrations contrôlables de gaz rares.

1.Question

Dans le processus de génération d'harmoniques d'ordre élevé, afin d'obtenir des effets d'application pratiques, le système de vide correspondant doit répondre aux exigences suivantes :

(1) Dans le processus de génération d'harmoniques d'ordre élevé, le changement des paramètres macroscopiques affectera la densité atomique et la fraction d'ionisation, et la correspondance de phase macroscopique correspondante peut être atteinte, de sorte que les paramètres macroscopiques tels que la longueur d'interaction effective, l'intensité du laser et le gaz peut être utilisé un réglage adaptatif de la pression pour modifier le spectre harmonique supérieur.

Lors de la modification de ces paramètres, non seulement l'ordre harmonique change, mais aussi la pondération spectrale change également, ce qui signifie que la pression du gaz (niveau de vide) à l'intérieur de la cellule à gaz doit être réglée avec précision et contrôlée de manière stable afin d'atteindre le niveau supérieur souhaité. génération harmonique.

(2) Étant donné que les harmoniques d’ordre élevé sont facilement absorbées par l’atmosphère, il est nécessaire que le chemin optique des harmoniques d’ordre élevé soit maintenu dans un état de vide poussé. On peut voir que le générateur d'harmoniques d'ordre élevé doit inclure deux zones avec des degrés de vide différents, l'une est la zone de faible vide à l'intérieur de la cellule à gaz avec une plage de pression absolue de 1 à 100 Torr, et l'autre est la pression absolue sur le chemin optique harmonique d'ordre élevé. Zone de vide poussé de l'ordre de 0,001 Pa.

Cet article proposera des solutions correspondantes pour le contrôle du degré de vide dans ces deux domaines différents, en particulier le contrôle stable et précis du degré de vide dans la zone de faible vide à l'intérieur de la cellule à gaz est présenté en détail.

2. Solutions

La chambre à vide est divisée en deux zones en fonction du degré de vide, qui sont respectivement utilisées pour la cellule à gaz et le chemin optique de transmission harmonique d'ordre élevé. Pour le contrôle du vide dans ces deux zones, les deux circuits de vide suivants sont utilisés.

(1) Circuit de contrôle du vide poussé du chemin optique

Dans le circuit à vide poussé de la chambre à vide, la canalisation d'échappement est directement reliée à la paroi de la chambre à vide, et le gaz dans la chambre à vide est pompé par une pompe moléculaire pour lui faire atteindre un vide poussé avec une pression absolue de 0,001. Pa, et utilisez une jauge Pirani pour surveiller les changements dans le vide.

Afin de prélever l'échantillon une fois le test terminé, il est nécessaire de gonfler la chambre à vide pour revenir à l'atmosphère à pression normale. Une valve de dégonflage électrique est disposée sur la paroi de la chambre à vide, et l'ouverture et la fermeture de la valve de dégonflage peuvent être contrôlées par le programme.

(2) Circuit de contrôle à faible vide de la cellule à gaz. La canalisation de vide est directement connectée au pool de gaz et forme un faible vide avec une bouteille de gaz à haute pression, une vanne à pointeau électrique pour régler le débit d'admission, une jauge de capacité,Régulateur de pression proportionnel de KAOLUpour régler le débit d'échappement, une pompe sèche et une boucle de contrôle du contrôleur de vide.

Il s'agit d'une méthode de contrôle d'équilibre dynamique permettant d'ajuster le débit d'admission et d'échappement afin d'atteindre le contrôle du degré de vide. La caractéristique de cette méthode est qu'elle peut atteindre un contrôle précis du degré de vide dans la plage de 1 Pa ~ 0,1 MPa, en particulier la combinaison d'un contrôleur de vide haute précision à double canal AD 24 bits et 16 DA bits, la précision du contrôle peut atteindre ± 1 %.

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