샘플링 시스템 내 마이크로 포지티브 및 진공 압력의 초정밀 제어 비례 유량 제어 밸브 적용

순환종양세포(CTC) 검출 장치의 샘플링 시스템에서 미세양극압과 진공압의 초정밀 제어

개요: 순환 종양 세포와 같은 세포 분류 및 샘플링 시스템에서는 더 높은 요구 사항을 제시하기 위해 표준 대기압을 중심으로 작은 양압 및 음압 범위의 압력을 정밀하게 제어할 필요가 있습니다. 이러한 기술적 문제를 고려하여 이 논문에서는 다음을 사용하여 고정밀 양압 및 부압 정밀 제어 솔루션을 제안합니다.비례 유량 제어 밸브(비례 니들 밸브),0.5%의 제어 정확도에 도달할 수 있도록 제어 방법과 소프트웨어 및 하드웨어의 기능 및 기술 지표를 자세히 소개합니다.

1. 질문

순환 종양 세포(CTC) 분류는 암 진단 및 예후를 위한 효과적인 도구로 인식되어 왔으며 수동 개입 없이 모든 실험 절차를 자동으로 빠르고 민감하게 수행할 수 있는 해당 탐지 장치가 필요합니다. 압력 구동 액체 흐름 원리를 기반으로 하는 일부 샘플링 시스템의 경우 샘플링 프로세스 중에 안정적인 흐름을 보장하고 펌프 및 밸브 작동에 대한 자동 피드백 조정에 도달하기 위해 가스 압력을 정밀하게 제어해야 합니다.

2. 솔루션

본 논문에서 제안하는 해결책은 표준 대기압 근처에서 ±10ps(i 또는 ±700mbar) 범위에서 정압과 부압의 정밀한 제어에 도달하고 제어 정확도는 0.5%에 도달하는 것입니다. 즉, 고정밀 스테퍼 모터와 마이크로 플로우를 결합한 양방향 제어 모드의 동적 균형 방식을 사용하여 제어 가능한 공기압 소스 솔루션을 제공하는 것입니다.비례 유량 제어 밸브, 고정밀 압력 센서 및 듀얼 채널 PID 컨트롤러, 공기 압력 소스를 고정밀 제어에 사용할 수 있으며 정압, 부압 및 1기압에 대한 프로그래밍 가능한 출력이 가능합니다.

미세 양압 및 음압 정밀 제어의 기본 원리는 그림 1에 나와 있습니다. 구체적인 내용은 다음과 같습니다.

(1) 제어 원리는 폐쇄된 공동 내 공기 흡입구와 공기 배출구의 동적 균형 방법을 기반으로 합니다. 이는 일반적인 폐쇄 루프 제어 루프이며, 2채널 PID 컨트롤러는 진공 압력 센서 신호를 수집하고 이를 설정 값과 비교한 다음 흡입구 개방을 조정합니다.비례 유량 제어 밸브그리고 배기비례 흐름 제어최종적으로 센서 측정값을 설정값과 동일하게 만들어 정확한 제어의 진공압력에 도달합니다.

(2) 제어 루프에는 충분한 음압 및 양압 성능을 향상시키기 위해 공기 펌프(음압 소스)와 공기 소스(양압 소스)가 장착되어 있습니다.

(3) 부압에서 정압까지(예: -10psi ~ +10psi) 필요한 진공 압력 범위를 커버하기 위해 필요한 범위를 포괄하는 테스트 범위를 갖춘 고정밀 절대 압력 센서를 구성합니다. 절대 압력 센서는 작은 것부터 큰 것까지(예: 0~10VDC) 값을 갖는 DC 아날로그 신호인 위의 진공 압력 범위의 출력에 해당합니다. 이 아날로그 신호는 PID 제어기에 입력되고 PID 제어기는 흡기 밸브와 배기 밸브의 개방도를 조정하여 정밀한 압력 제어를 달성합니다. 절대압 센서를 사용하면 국부적인 대기압 변화에 영향을 받지 않고 압력 보정이 필요하지 않아 테스트의 정확성과 반복성을 보장할 수 있다는 장점이 있습니다.

(4) 제어가 부압에서 정압으로 변경되면 초기 흡기 조절 밸브의 개방(흡기 유량)이 배기 조절 밸브의 개방(추출 유량)보다 훨씬 작아지고 흡기 및 배기를 자동으로 조정합니다. 공기.흐름은 서로 다른 평형 상태에 도달하여 서로 다른 음압 제어에 도달하고, 마지막으로 흡기 제어 밸브의 개방은 배기 제어 밸브의 개방보다 점차 커져 음압에서 양압까지 범위의 일련의 설정점 또는 경사에 도달합니다. 지속적인 정밀 제어의 압력. 양압에서 음압으로의 변경 제어의 경우 위의 프로세스가 반대입니다.

3. 구체적인 내용

솔루션에 포함된 작은 양압 및 음압 발생기의 구체적인 구조는 그림 2에 나와 있으며 주로 고압 가스 소스,비례 유량 제어 밸브, 폐쇄형 캐비티, 압력 센서, 고정밀 PID 컨트롤러 및 공기 펌프.

그림 2에 표시된 미세 양압 및 음압 제어 시스템에서 폐쇄 공동의 작동 압력 출구는 감지 장비에 연결되고 두 개의 FC 시리즈 스테핑 모터비례 유량 제어 밸브닫힌 캐비티의 왼쪽과 오른쪽에 설치됩니다. 그만큼비례 유량 제어 밸브자체는 양의 음압 이중 목적 조절 밸브이며 절대 진공 압력 범위는 0.0001mbar~7bar이고 최대 유량은 40mL/min이며 스테핑 모터의 단일 단계 크기는 12.7미크론으로 정밀한 요구 사항을 완벽하게 충족할 수 있습니다. 작은 구멍의 양압과 음압을 제어합니다.

그림 2에 표시된 제어 시스템에서는 두 가지비례 유량 제어 밸브양압과 음압의 모든 설정점을 정밀하게 제어하는 데 사용되며 선형 변화 제어의 양압에서 음압으로, 또는 음압에서 양압으로 선형적으로 제어할 수도 있습니다.

순환 종양 세포(CTC) 검출 장비의 샘플링 시스템에서 작은 양압 및 음압 제어의 경우 요구 사항은 표준 대기압에 가까운 진공 압력을 정확하게 제어하는 것입니다. 밸브의 양방향 동적 모드, 즉 이중 채널 PID 컨트롤러를 통해 하나의 채널을 사용하여 밸브의 개방을 유지합니다.비례 유량 제어 밸브흡기 포트는 기본적으로 변경되지 않고 다른 채널은 입구의 개방을 조정하는 데 사용됩니다.비례 유량 제어 밸브PID 알고리즘에 따라 배기 포트에서. 경비.

배기 흐름을 조정하기 위해 위에서 언급한 일정한 흡입 흐름 제어 방법 외에도 순환 종양 세포(CTC) 검출 장비의 샘플링 시스템에서 작은 양압 및 음압의 제어 정확도는 주로 압력 센서인 PID에 의해 결정됩니다. 컨트롤러와비례 유량 제어 밸브. 이 솔루션의 PID 컨트롤러는 24비트 AD와 16비트 DA를 사용하며비례 유량 제어 밸브고정밀 스테퍼 모터이므로 이 솔루션의 테스트 정확도는 주로 압력 센서의 정확도에 따라 달라지며 일반적으로 정확한 압력 센서의 최소 0.1%입니다.

샘플링 시스템의 미세 압력 제어를 위해 폐쇄된 용기는 양압과 음압 범위 내에서 여러 번의 왕복 변화를 수행해야 하는 경우가 많습니다. 따라서 다수의 편집 프로그램을 저장할 수 있는 PID 제어기를 사용하며, 설정 정도는 하나 이상의 폴리라인 세그먼트로 구성됩니다. 곡선은 양압과 음압의 왕복 변화에 대한 자동 프로그램 제어에 도달할 수 있습니다.

이 문서에 설명된 솔루션에서는 양압과 음압을 정밀하게 제어하기 위해 그림 2와 같이 음압을 형성하도록 공기 펌프를 구성했습니다. 흡입 펌프는 음압 소스와 동일하지만 진공 발생기를 사용하면 음압 소스의 효과에 도달할 수도 있습니다. 진공 발생기를 음압 소스로 사용하면 전체 시스템에 고압 가스 소스만 장착하면 되므로 전체 시스템의 비용, 부피 및 무게가 줄어들고 진공 발생기를 다음 장치에 연결할 수 있다는 장점이 있습니다. 동일한 펌핑 효과에 도달하는 고압 가스 소스.

4. 결론

이 문서에 설명된 솔루션은 순환 종양 세포(CTC) 검출 장비의 샘플링 시스템에서 미세 양압 및 음압의 모든 설정점 및 연속 프로그램 형태에 대한 정밀한 제어에 완벽하게 도달할 수 있으며 높은 제어 정확도와 속도에 도달할 수 있습니다. 전체 프로세스를 자동화할 수 있습니다.

작은 정압과 부압을 자동으로 정밀하게 제어하는 것 외에도 이 솔루션의 또 다른 특징은 시스템이 간단하고 정압과 부압의 제어 범위가 상대적으로 넓으며 전체 시스템이 작고 통합되어 있다는 것입니다. 작은 테스트 장비를 형성하는 것이 편리합니다.

비례 유량 제어 밸브에 대한 추가 정보를 원하시면여기를 클릭하세요.