Upgrade of Pressure Control System of Low-Pressure Environment Simulation Cabin for Radiosonde Verification

Özet: Radiosonde doğrulaması için kullanılan düşük basınçlı ortam simülasyon odasının basınç kontrol sisteminin zayıf kontrol hassasiyeti ve stabilitesi ve basınç sensörlerinin ve kontrol sistemlerinin yanlış konfigürasyonu sorunlarına yöneliktir. Kullanıcı yükseltme ve dönüşüm için bir talepte bulundu. Yeni nesil düşük basınçlı ortam simülasyon odası basınç kontrol sisteminin uygulama şeması tanıtılmış, iki yönlü kontrol yöntemi benimsenmiş ve şema doğrulama testi yapılmıştır. Test sonuçları, kontrol doğruluğunun ve stabilitesinin büyük ölçüde iyileştirildiğini göstermektedir.

1.Soru
Radyosondayı kalibre etmek için önemli yöntemlerden biri, düşük basınçlı ortam simülasyon odasını zeminde test etmektir. Kullanılan düşük basınçlı ortam simülasyon kabininin yapısı Şekil 1'de gösterilmektedir.

Bu düşük basınçlı ortam simülasyon odası, kullanım sırasında basınç kontrolünde büyük dalgalanmalar sorununa sahiptir. Basınç 1 atmosfere ne kadar yakın olursa, dalgalanma o kadar büyük olur. Analize göre, esas olarak aşağıdaki nedenlerden kaynaklanmaktadır:
(1) Basınç sensörü seçimi doğru değildir. Tam ölçekli basınç aralığındaki sensör hatalarının oranı farklıdır, bu da 1 ° atmosfere yakın olduğunda büyük dalgalanmalar ve 1 ° atmosferden uzak olduğunda küçük dalgalanmalar olarak kendini gösterir. Gerçek dünyada tüm sorunlar var. Dalgalanma büyüktür, ancak basınç sensörü 1 atmosfere yakın en yüksek doğruluğa sahiptir ve basınç sensörü hatası 1 atmosferden basınç dalgalanması aralığını tamamen kapsar. Aslında, genel olarak büyük dalgalanmalar vardır, ancak basınç sensörü 1 atmosfere yakın en yüksek doğruluğa sahiptir 1 atmosferin dışındaki mesafelerde, basınç sensörünün hatası basınç dalgalanma aralığını tamamen kapsamıştır.
(2) Basınç kontrolü bir anahtar kontrolü kullanır. Vakum pompası ve solenoid valf, basınç ayar değerine göre aynı anda açılır veya kapanır. Tampon olarak bir gaz depolama tankı eklenmesine rağmen, bu yarı otomatik kontrol yönteminin doğru sabit basınç elde etmesi zordur.
(3) Kontrolör PID otomatik kontrol yöntemini kullanmaz, bu da basınç kontrolünün doğruluğunu etkileyen ana nedendir. Yukarıdaki analize dayanarak, önceki nesil ses kalibrasyonunun düşük basınçlı ortam simülasyon odasını kullanarak basınç kontrol sisteminin zayıf kontrol hassasiyeti ve stabilitesi ve basınç sensörünün ve kontrol sisteminin yanlış konfigürasyonu sorunları esas olarak incelenmiştir. Kullanıcı yükseltme ve dönüşüm için bir talepte bulundu. Bu makale, yeni nesil düşük basınçlı ortam simülasyon odası basınç kontrol sisteminin uygulama şemasını tanıtacaktır. İki yönlü bir kontrol yöntemi önerilir ve kontrol doğruluğunun ve stabilitesinin büyük ölçüde iyileştirilebileceğini kanıtlamak için bir şema doğrulama testi yapılacaktır.

2.Basınç kontrol sisteminin yükseltilmesi FC serisi elektrikli iğne valfi kullanın Hata dedektörü doğrulaması için kullanılan düşük basınçlı ortam simülasyon odasının mutlak basınç aralığı 1Torr ~ 760Torr'dur Simülasyon odasının basıncının bu aralıktaki herhangi bir ayar noktasında doğru ve sabit olması ve hatta ayarlanan basınç dönüşüm oranına göre kontrol edilmesi gerekir. Bu nedenle, özel yükseltme şeması orijinal basınç kontrol sistemine dayanır, vakum pompasını ve vakum solenoid valfini tutar, basınç sensörünü ve kontrolörü değiştirir, enerji depolama tankını çıkarır ve CNC emme valfi ve egzoz valfi ekler. Özel plan aşağıdaki gibidir:
(1) 10Torr ve 1000Torrare kapasitif basınç göstergeleri tüm düşük voltaj aralığının ölçümünü kapsayabilir ve tüm aralığın ölçüm doğruluğunu sağlayabilir.
(2) Yüksek hassasiyetli PID vakum basınç kontrolörü, kontrol doğruluğunu sağlamak için kapasitif basınç göstergesinin ölçüm hassasiyeti ile eşleşir.
(3) Vakum odasının giriş ve egzoz portlarının her birine elektrikli iğne valfi takın. Elektrikli iğne valfi doğrudan hava girişine monte edilir.
(4) Kontrol yöntemi sırasıyla yukarı akış modunu ve aşağı akış modunu benimser. Akış yukarı mod 10Torr'un altındaki hava basıncını kontrol eder ve akış aşağı mod 10-760Torr aralığındaki hava basıncını kontrol eder KaoLu elektrikli iğne valfi kullanılır (https://www.genndih.com/proportion-flow-control-valve.htm)
(5) Şekil 2'de gösterildiği gibi, yukarı akış modu, yukarı akış basıncını ve çıkış akışını sabit tutmak ve giriş akışını ayarlayarak oda basıncını kontrol etmektir.
(6) Şekil 3'te gösterildiği gibi, aşağı akış modu, yukarı akış basıncını ve giriş akışını sabit tutmak ve egzoz akışını ayarlayarak oda basıncını kontrol etmektir.

3.Şema sertifikasyon testi
Yukarıdaki iki kontrol yöntemi için, değerlendirme testi için 1Torr ve 1000Torr olmak üzere iki kapasitif basınç göstergesi, bir elektrikli iğne valfi ve 24 bit yüksek hassasiyetli basınç kontrolörü kullanılmıştır. Test için vakum odasının iç alanı 400 × 400 × 500mm'dir; Test ekipmanı Şekil 4 ve 5'te gösterilmektedir.

Yukarı akış modal testinde, önce vakum pompası açılır ve daha sonra tam hızda pompalanır. Ardından kontrolörün PID parametrelerini yaklaşık 68Pa'da otomatik olarak ayarlayın. Otomatik ayarlama tamamlandıktan sonra 12, 27, 40, 53, 67, 80, 93 ve 107Pa'lık 8 ayar noktası kontrol edilir. Tüm kontrol işlemi sırasında hava basıncı değişimi Şekil 6'da gösterilmektedir. Akış aşağı mod testinde, önce vakum pompasını açın ve ardından emme elektrikli iğne valfini mikro emme konumuna ayarlamak için tam hızda pompalayın. Ardından kontrolörün PID parametrelerini yaklaşık 300Torr'da otomatik olarak ayarlayın. Ayarlama tamamlandığından, sırasıyla 70, 200, 300, 450 ve 600 torçluk beş ayar noktası kontrol edilir. Tüm kontrol işlemi sırasında hava basıncı değişimi Şekil 7'de gösterilmektedir.

Farklı düşük basınç ve sabit basınç noktalarındaki yukarıda belirtilen kontrol etkileri volatilite olarak ifade edilir ve Şekil 8 ve 9'da gösterilen tüm aralıktaki volatilite dağılımları elde edilir. Nabız hızı dağılım haritasından, nabız hızının tüm düşük basınç aralığında ± 1% aralığında doğru bir şekilde kontrol edilebildiği görülebilir. 12Pa'daki büyük dalgalanma, 68Pa kendi kendine ayarlama ile elde edilen PID parametrelerinin geçersiz olması ve PID parametresi kendi kendine ayarlamanın ayrı ayrı yapılması gerektiğidir.

Yukarıdaki test sonuçlarından, elektrikli iğne valfinin basınç kontrolünün doğruluğunu ve stabilitesini 5 kattan fazla artırabildiği ve düşük basınçlı ortam simülasyon odasının otomasyon seviyesini ve güvenilirliğini büyük ölçüde geliştirebildiği görülebilir. Çıkarılan elektrikli iğne valfi hakkında daha fazla bilgi için lütfen şu adresi ziyaret edin: https://www.genndih.com/proportional-flow-control-valve/miniature-proportional-valve-0-32L-min.html