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자세한 세부 사항
1. 환경이 곤충에 영향을 미치는 이유는 무엇입니까?
다양한 유기체가 살아가는 환경은 그들의 생활 방식에 영향을 미치고 변화시킵니다. 이러한 환경 조건에는 주로 바람, 비, 토양 구성, 방사선, 온도 및 대기압과 같은 요소가 포함됩니다. 수많은 연구에 따르면 기압 변화와 관련된 악천후 조건이 번식, 먹이 섭취 및 서식지에 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났습니다. 다른 요인은 곤충 행동입니다. 비행, 산란, 기생, 짝짓기, 노래 등은 기압의 영향을 받습니다.
곤충 행동 패턴과 기압과의 상관관계 연구를 위해 현재 일반적으로 사용되는 방법은 자연 조건에서 관찰하고 기록하는 방법으로 효율성이 낮고 주기가 길며 부정확한 문제가 있다.
일부 실험실에서는 수동으로 제어되는 기압 챔버를 사용하지만 부정확한 기압 제어, 오랜 시간 동안 자연 기압의 느린 변화 과정을 정확하게 모방할 수 없고 제어 가능한 기압 변화 범위가 매우 좁은 등의 문제가 있습니다. 최근 우리 고객 중 한 명이 곤충 연구에 사용되는 기압 챔버의 양압과 음압을 자동으로 제어하기를 원합니다. 구체적인 요구사항은 다음과 같습니다.
- 공기압 제어 범위: 표준 대기압을 기준으로 정압 및 부압 범위 내에서 공기압 챔버의 공기압을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 즉, 기압실의 절대압력을 90kPa~110kPa 범위 내에서 정밀하게 제어할 수 있습니다.
- 기압 제어 형태: 자연 대기압의 느린 변화 과정을 자동으로 시뮬레이션할 수 있습니다. 즉, 임의로 설정된 변화 방향과 속도에 따라 기압 변화를 제어할 수 있습니다. 공기압은 어떤 설정점에서도 정확하고 일정할 수 있습니다. 즉, 임의로 설정된 파선 형태에 따라 전체 공기압 변화 과정을 정밀하게 제어할 수 있다.
- 공기압 제어 정확도: 90kPa~110kPa 범위 내에서 모든 압력에서의 제어 정확도는 ±0.1% 미만입니다.
위의 고객 요구 사항을 충족하기 위해 이 기사에서는 이에 상응하는 고정밀 공기압 프로그램 제어 솔루션을 제안합니다. 이 솔루션은 밀폐된 용기 안팎의 가스의 동적 균형 방법을 채택하고, 고압 가스 실린더를 고압 가스 공급원으로 사용하고, 펌핑용 진공 펌프를 사용하며, 압력 센서를 수집하기 위해 이중 채널 진공 압력 프로그램 컨트롤러를 사용합니다. 입구와 출구의 개방을 동시에 제어합니다.비례 압력 조절기. 이러한 방식으로 설정된 압력 변경 프로그램의 정확한 제어와 장기적으로 안정적인 작동에 도달할 수 있습니다.
2. 문제를 해결하는 방법은 무엇입니까?
고객이 제시한 위의 요구 사항에서 곤충 행동 연구를 위한 공기실의 압력 제어는 정압 및 부압 자동 제어의 전형적인 문제임을 알 수 있습니다.
양압과 음압의 자동 제어는 다음 문제를 해결해야 합니다.
- 정압(압력)과 부압(진공)은 어떻게 형성되는가
- 양압 및 음압 자동 제어 방법 및 제어 장치
- 압력 센서 선택
- 비례압력 조절기의 선정
위의 문제를 해결하기 위해 본 논문에서 제안한 구체적인 솔루션을 그림 1에 나타내었다.
첫째, 솔루션은 동적 밸런싱 방법을 사용하여 공기실에 양압과 음압을 생성합니다. 그림 1에 표시된 것처럼 고압 가스 공급원은 공기 압력 챔버 왼쪽의 공기 입구 말단에 배치됩니다. 진공 펌프는 공기 압력 챔버의 오른쪽 공기 출구 끝에 배열됩니다. 공기 흡입 유량이 배기 유량보다 크면 양압과 음압이 형성됩니다. 그런 다음 공기 흡입 및 배출 흐름은 흡입 및 배출 밸브에 의해 조절됩니다.
공기실의 양압과 음압의 조정 및 제어는 일반적인 분할 범위 제어 사례입니다. 하나의 레귤레이터의 출력은 서로 다른 작동 범위를 가진 여러 액추에이터를 동시에 구동하는 데 사용됩니다. 이곳의 레귤레이터는KAOLU 의 비례 압력 조절기그림 1에 나와 있으며 작동 범위가 다른 액추에이터는 흡기 밸브와 배기 밸브입니다.
다음과 같은 것을 알 수 있다.비례 압력 조절기분할 범위 제어 기능이 필요합니다.비례 압력 조절기다양한 작동 범위(양압 또는 부압 범위)에 대해 흡기 밸브와 배기 밸브의 개방을 동시에 조정하는 기능이 필요합니다.
또한, 제어의 정확성을 보장하기 위해 선택된비례 압력 조절기24비트 AD 및 16비트 DA 변환기와 배정밀도 부동 소수점 연산 기능을 갖춘 초고정밀 PID 조정기이며 최소 출력 비율은 0.01%에 도달할 수 있습니다.
기압실의 압력 변화가 고객이 제안한 제어 정확도에 도달하도록 하려면 고정밀 압력 센서를 선택하는 것도 필요합니다. 제어 정확도가 ±0.1%에 도달하려면 압력 센서의 측정 정확도가 ±0.05%에 도달해야 합니다. 마찬가지로 압력 제어 정확도도 공기 흡입 및 배기 밸브의 조정 정확도와 응답 속도에 따라 달라집니다.
더 작은 부피의 곤충학 실험에 사용되는 기압 챔버의 경우 밸브는 초고속 응답 속도를 가져야 합니다. 여기서 우리는KAOLU 의 비례 압력 조절기스테핑 모터로 구동됩니다. 가득 차있는 오프닝 속도의비례 압력 조절기0.8초, 매우 낮은 진공 누출율과 7bar의 정압 저항을 갖추고 있습니다. 일련의비례 압력 조절기다양한 포트 직경을 사용하여 다양한 사양과 크기의 자동 공기압 챔버를 충족할 수 있습니다. 가장 중요한 것은비례 압력 조절기0~10V, 4~20mA 또는 RS485의 아날로그 신호로 직접 구동할 수 있으며 높은 선형성, 반복성 및 빠른 속도를 갖습니다.
위의 선택 및 구성 후 그림 1에 표시된 솔루션에 따라 구성됩니다.비례 압력 조절기그림 2에 나와 있습니다.비례 압력 조절기그림 2에 표시된 통합 계측기이며 수치를 포함한 모든 구성 요소는비례 압력 조절기, 컨트롤러, 전원 공급 장치 등이 컨트롤러에 통합되어 설치됩니다. 컨트롤러 양쪽에는 공기/공기 펌프를 연결하는 푸시인 커넥터가 있습니다. 컨트롤러 뒷면에는 공기압력실의 공기 흡입구와 배출구를 연결하는 퀵 플러그 커넥터가 있습니다. 압력 센서, 컴퓨터 통신 및 작동 전원 공급 장치를 연결하기 위한 특수 인터페이스도 있습니다.
압력 센서는 외부 형태로 기압실의 측벽에 직접 설치되어 기압실의 진공 압력 변화를 보다 정확하게 감지할 수 있습니다. 압력 센서의 신호 및 전원 리드는 진공 압력 컨트롤러 뒷면의 해당 커넥터에 연결됩니다. 이러한 형태의 외부 압력 센서는 확장성이 더 뛰어나며 다양한 공기 챔버 또는 밀폐 용기의 진공 압력 제어 범위에 따라 다양한 압력 센서를 선택할 수 있으며 교체 및 설치가 쉽습니다.
컴퓨터 통신은 표준 MODBUS 프로토콜을 사용하는 RS 485 인터페이스를 채택하므로 컴퓨터에 연결할 수 있습니다. PID 컨트롤러와 함께 제공되는 제어 소프트웨어를 통해 컴퓨터는 PID 레귤레이터를 직접 제어하고 소프트웨어 인터페이스를 사용하여 제어 프로그램을 설정 및 실행하고 제어 프로세스의 전체 프로세스 결과 곡선을 수집, 저장 및 표시할 수 있습니다.
3. 결론
위에서 언급한 정압 및 부압 정밀 제어 솔루션은 표준 진공 압력 제어 기기로서 곤충학 실험을 위한 자동 기압 챔버의 요구 사항을 충족할 뿐만 아니라 강력한 적용성과 확장성을 갖추고 있으며 주로 다음과 같은 여러 측면에 반영됩니다.
- 더 넓은 범위의 진공압력 제어가 가능하며, 절대압력 제어범위는 0.1Pa~0.5MPa까지 가능하며, 정압 및 부압 제어 범위도 매우 넓습니다.
- 양압과 음압의 범위에서 양압의 개별 제어, 음압(진공도)의 개별 제어, 양압과 음압의 연속 제어 등 다양한 형태의 제어가 가능합니다. 모든 제어는 고정점이나 폴리라인 프로그래밍 프로그램의 자동 제어로 제어할 수 있습니다.
- 다양한 가스에서의 공기압 제어나 가스 함량이 다른 혼합 가스 등 더 많은 기능을 확장할 수 있으며 온도, 습도, 빛과 같은 다른 환경 변수를 동시에 제어하는 데에도 사용할 수 있습니다.
즉, 표준화된 진공 압력 컨트롤러는 다양한 실험실 공기 챔버의 압력 프로그램 제어를 충족할 수 있으며 ±0.1% 이상의 제어 정확도를 갖습니다. 동시에,KAOLU 의 비례 압력 조절기다양한 진공 압력 용기(예: 기후 챔버, 기후 환경 테스트 챔버, 진공 대기로, 진공 건조 오븐, 회전 증발기, 정밀 저온 용기, 동결 건조 오븐 및 다양한 분광계 등)의 정밀한 공기압 제어에도 적합합니다. ) 자동화 정도와 제어 정밀도를 크게 향상시킬 수 있습니다.
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