2022.03.14
라디오존데 검증을 위한 저압 환경 시뮬레이션 캐빈의 압력 제어 시스템 업그레이드
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자세한 세부 사항
라디오존데 검증을 위한 저압 환경 시뮬레이션 캐빈의 압력 제어 시스템 업그레이드
개요: 라디오존데 검증에 사용되는 저압 환경 시뮬레이션 챔버의 압력 제어 시스템의 제어 정확도 및 안정성이 좋지 않고, 압력 센서 및 제어 시스템의 부정확한 구성 문제에 중점을 둡니다. 사용자는 업그레이드 및 변환 요구 사항을 제안했습니다. 이 기사에서는 차세대 저압 환경 시뮬레이션 챔버 압력 제어 시스템의 구현 방식을 소개하고 양방향 제어 모드를 채택하며 방식 검증 테스트를 수행합니다. 테스트 결과 제어 정확도와 안정성이 크게 향상되었음을 보여줍니다.
1. 질문
라디오존데를 교정하는 중요한 방법 중 하나는 지상에서 저압 환경 시뮬레이션 객실을 테스트하는 것입니다. 사용중인 저압 환경 시뮬레이션 캐빈의 구조는 그림 1에 나와 있습니다.
이러한 저압환경 시뮬레이션 챔버를 사용하는 동안 압력제어가 크게 변동되는 문제점이 있다. 압력이 1기압에 가까울수록 변동폭이 커집니다. 분석에 따르면 이는 주로 다음과 같은 이유로 발생합니다.
(1) 압력 센서의 선택이 정확하지 않습니다. 전체 압력 범위에서 센서 오차의 비율이 동일하지 않아 1기압에 가까울수록 변동폭이 크고, 1기압에서 멀어지면 변동폭이 작은 것을 알 수 있습니다. 현실 세계에는 모든 문제가 존재합니다. 변동폭은 크지만 압력센서는 1기압 부근에서 정확도가 가장 높으며, 압력센서 오차는 1기압에서 떨어진 곳에서는 압력 변동폭을 완전히 커버합니다. 실제로 전체적으로 변동폭이 크지만 압력센서는 1기압 부근에서 정확도가 가장 높으며, 1기압에서 떨어진 곳에서는 압력센서의 오차가 압력변동폭을 완전히 커버하고 있다.
(2) 압력 제어는 스위치 제어 모드를 채택합니다. 진공펌프와 솔레노이드 밸브는 압력설정값에 따라 동시에 열리거나 닫힙니다. 완충장치로 가스 저장탱크가 추가되더라도 이러한 반자동 제어방식에서는 정확하고 일정한 압력을 얻기가 어렵습니다.
(3) 컨트롤러는 압력 제어 정확도에 영향을 미치는 주요 원인이기도 한 PID 자동 제어 방식을 사용하지 않습니다. 위의 분석을 바탕으로 이전 세대 음향 교정에 사용된 저압 환경 시뮬레이션 챔버를 사용한 압력 제어 시스템의 제어 정확도 및 안정성이 좋지 않은 문제와 압력 센서 및 제어 시스템의 부정확한 구성 문제에 중점을 두었습니다. 사용자는 업그레이드 및 변환 요구 사항을 제안했습니다. 이 기사에서는 저압 환경 시뮬레이션 챔버 압력 제어 시스템을 갖춘 차세대 구현 방식을 소개합니다. 양방향 제어 모드를 채택할 것을 제안하고 방식 검증 테스트를 실시해 제어 정확도와 안정성이 크게 향상될 수 있음을 입증했습니다.
2. 압력 제어 시스템 업그레이드 및 개편FC 시리즈 전기 니들 밸브 사용손데 검증을 위한 저압 환경 시뮬레이션 챔버의 절대 압력 범위는 1torr~760torr입니다. 시뮬레이션 챔버의 압력은 이 범위 내의 모든 설정 지점에서 정확하고 일정할 수 있어야 하며, 심지어는 온도에 따라 제어될 수도 있습니다. 압력 변환율을 설정합니다. 이러한 이유로 구체적인 업그레이드 계획은 원래의 압력 제어 시스템을 기반으로 진공 펌프와 진공 솔레노이드 밸브를 유지하고, 압력 센서와 컨트롤러를 교체하고, 에너지 저장 탱크를 제거하고, 수치 제어식 흡기 밸브와 배기 밸브를 늘리는 것입니다. 구체적인 계획은 다음과 같습니다.
(1) 10torr 및 1000torrare의 정전 용량 압력 게이지를 사용하여 전체 저압 범위를 측정하므로 전체 범위의 측정 정확도가 보장됩니다.
(2) 고정밀 PID 진공 압력 컨트롤러는 용량성 압력 게이지의 측정 정확도를 일치시키고 제어 정확도를 보장하는 데 사용됩니다.
(3) 진공 챔버의 공기 흡입구와 배기구에 각각 전기 니들 밸브를 설치하십시오. 전기 니들 밸브는 공기 흡입구에 직접 설치됩니다.
(4) 제어 모드는 각각 업스트림 모드와 다운스트림 모드를 채택합니다. Upstream 모드는 10torr 이하의 공기압력을 제어하는데 사용되고, Downstream 모드는 KAOLU 전자니들밸브(https://www.genndih.com)를 이용하여 10~760torr 범위의 공기압력을 제어하는데 사용됩니다. /ko/비례 흐름 제어 밸브.htm)
(5) 그림 2에서 볼 수 있듯이 상류 모드는 상류 압력과 출구 흐름을 일정하게 유지하고 입구 흐름을 조정하여 챔버 압력을 제어하는 것입니다.
(6) 그림 3에서 볼 수 있듯이 하류 모드는 상류 압력과 입구 흐름을 일정하게 유지하고 배기 흐름을 조정하여 챔버 압력을 제어하는 것입니다.
3. 제도의 인증시험
위의 두 가지 제어 모드에 대해 1torr와 1000torr의 용량성 압력 게이지 2개, 전기 니들 밸브 및 24비트 고정밀 압력 컨트롤러를 사용하여 평가 테스트를 수행했습니다. 테스트에 사용된 진공챔버의 내부 공간은 400×400×500mm이다. 테스트 장치는 그림 4와 그림 5에 나와 있습니다.
업스트림 모드 테스트 중에 진공 펌프를 먼저 켠 다음 최고 속도로 펌핑했습니다. 그런 다음 컨트롤러의 PID 매개변수가 약 68Pa로 자체 조정되었습니다. 자동 튜닝이 완료된 후 12, 27, 40, 53, 67, 80, 93 및 107Pa의 8개 설정값이 각각 제어됩니다. 전체 제어 과정 중 공기압 변화는 그림 6에 나와 있습니다. 다운스트림 모드 테스트 동안 진공 펌프를 먼저 켠 다음 최고 속도로 펌핑하고 공기 흡입 전기 니들 밸브를 마이크로 흡입 위치로 조정했습니다. 그런 다음 컨트롤러의 PID 매개변수가 약 300torr에서 자체 조정되었습니다. Auto-Tuning이 완료되면 각각 70, 200, 300, 450, 600 Torr의 5가지 설정값이 제어됩니다. 전체 제어 과정 동안의 공기압 변화는 그림 7에 나와 있습니다.
서로 다른 낮은 압력 상수 지점에서의 위의 제어 효과를 변동률로 표현하면 그림 8과 9에 표시된 전체 범위의 변동률 분포가 얻어집니다. 변동률 분포도를 보면 저압 전 범위에서 ±1% 범위 내에서 변동률을 정확하게 제어할 수 있음을 알 수 있다. 12Pa에서 변동폭이 큰 이유는 68Pa에서 셀프 튜닝을 통해 얻은 PID 파라미터가 유효하지 않아 별도의 PID 파라미터 셀프 튜닝이 필요하기 때문입니다.
위의 테스트 결과에서 볼 수 있듯이 전기 니들 밸브는 압력 제어 정확도와 안정성을 5배 이상 향상시킬 수 있으며 저압 환경 시뮬레이션 챔버의 자동화 수준과 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 소개된 전자 니들 밸브에 대한 자세한 내용을 보려면 다음을 방문하십시오.https://www.genndih.com/ko/proportional-flow-control-valve/miniature-proportional-valve-0-32L-min.html
개요: 라디오존데 검증에 사용되는 저압 환경 시뮬레이션 챔버의 압력 제어 시스템의 제어 정확도 및 안정성이 좋지 않고, 압력 센서 및 제어 시스템의 부정확한 구성 문제에 중점을 둡니다. 사용자는 업그레이드 및 변환 요구 사항을 제안했습니다. 이 기사에서는 차세대 저압 환경 시뮬레이션 챔버 압력 제어 시스템의 구현 방식을 소개하고 양방향 제어 모드를 채택하며 방식 검증 테스트를 수행합니다. 테스트 결과 제어 정확도와 안정성이 크게 향상되었음을 보여줍니다.
1. 질문
라디오존데를 교정하는 중요한 방법 중 하나는 지상에서 저압 환경 시뮬레이션 객실을 테스트하는 것입니다. 사용중인 저압 환경 시뮬레이션 캐빈의 구조는 그림 1에 나와 있습니다.
이러한 저압환경 시뮬레이션 챔버를 사용하는 동안 압력제어가 크게 변동되는 문제점이 있다. 압력이 1기압에 가까울수록 변동폭이 커집니다. 분석에 따르면 이는 주로 다음과 같은 이유로 발생합니다.
(1) 압력 센서의 선택이 정확하지 않습니다. 전체 압력 범위에서 센서 오차의 비율이 동일하지 않아 1기압에 가까울수록 변동폭이 크고, 1기압에서 멀어지면 변동폭이 작은 것을 알 수 있습니다. 현실 세계에는 모든 문제가 존재합니다. 변동폭은 크지만 압력센서는 1기압 부근에서 정확도가 가장 높으며, 압력센서 오차는 1기압에서 떨어진 곳에서는 압력 변동폭을 완전히 커버합니다. 실제로 전체적으로 변동폭이 크지만 압력센서는 1기압 부근에서 정확도가 가장 높으며, 1기압에서 떨어진 곳에서는 압력센서의 오차가 압력변동폭을 완전히 커버하고 있다.
(2) 압력 제어는 스위치 제어 모드를 채택합니다. 진공펌프와 솔레노이드 밸브는 압력설정값에 따라 동시에 열리거나 닫힙니다. 완충장치로 가스 저장탱크가 추가되더라도 이러한 반자동 제어방식에서는 정확하고 일정한 압력을 얻기가 어렵습니다.
(3) 컨트롤러는 압력 제어 정확도에 영향을 미치는 주요 원인이기도 한 PID 자동 제어 방식을 사용하지 않습니다. 위의 분석을 바탕으로 이전 세대 음향 교정에 사용된 저압 환경 시뮬레이션 챔버를 사용한 압력 제어 시스템의 제어 정확도 및 안정성이 좋지 않은 문제와 압력 센서 및 제어 시스템의 부정확한 구성 문제에 중점을 두었습니다. 사용자는 업그레이드 및 변환 요구 사항을 제안했습니다. 이 기사에서는 저압 환경 시뮬레이션 챔버 압력 제어 시스템을 갖춘 차세대 구현 방식을 소개합니다. 양방향 제어 모드를 채택할 것을 제안하고 방식 검증 테스트를 실시해 제어 정확도와 안정성이 크게 향상될 수 있음을 입증했습니다.
2. 압력 제어 시스템 업그레이드 및 개편FC 시리즈 전기 니들 밸브 사용손데 검증을 위한 저압 환경 시뮬레이션 챔버의 절대 압력 범위는 1torr~760torr입니다. 시뮬레이션 챔버의 압력은 이 범위 내의 모든 설정 지점에서 정확하고 일정할 수 있어야 하며, 심지어는 온도에 따라 제어될 수도 있습니다. 압력 변환율을 설정합니다. 이러한 이유로 구체적인 업그레이드 계획은 원래의 압력 제어 시스템을 기반으로 진공 펌프와 진공 솔레노이드 밸브를 유지하고, 압력 센서와 컨트롤러를 교체하고, 에너지 저장 탱크를 제거하고, 수치 제어식 흡기 밸브와 배기 밸브를 늘리는 것입니다. 구체적인 계획은 다음과 같습니다.
(1) 10torr 및 1000torrare의 정전 용량 압력 게이지를 사용하여 전체 저압 범위를 측정하므로 전체 범위의 측정 정확도가 보장됩니다.
(2) 고정밀 PID 진공 압력 컨트롤러는 용량성 압력 게이지의 측정 정확도를 일치시키고 제어 정확도를 보장하는 데 사용됩니다.
(3) 진공 챔버의 공기 흡입구와 배기구에 각각 전기 니들 밸브를 설치하십시오. 전기 니들 밸브는 공기 흡입구에 직접 설치됩니다.
(4) 제어 모드는 각각 업스트림 모드와 다운스트림 모드를 채택합니다. Upstream 모드는 10torr 이하의 공기압력을 제어하는데 사용되고, Downstream 모드는 KAOLU 전자니들밸브(https://www.genndih.com)를 이용하여 10~760torr 범위의 공기압력을 제어하는데 사용됩니다. /ko/비례 흐름 제어 밸브.htm)
(5) 그림 2에서 볼 수 있듯이 상류 모드는 상류 압력과 출구 흐름을 일정하게 유지하고 입구 흐름을 조정하여 챔버 압력을 제어하는 것입니다.
(6) 그림 3에서 볼 수 있듯이 하류 모드는 상류 압력과 입구 흐름을 일정하게 유지하고 배기 흐름을 조정하여 챔버 압력을 제어하는 것입니다.
3. 제도의 인증시험
위의 두 가지 제어 모드에 대해 1torr와 1000torr의 용량성 압력 게이지 2개, 전기 니들 밸브 및 24비트 고정밀 압력 컨트롤러를 사용하여 평가 테스트를 수행했습니다. 테스트에 사용된 진공챔버의 내부 공간은 400×400×500mm이다. 테스트 장치는 그림 4와 그림 5에 나와 있습니다.
업스트림 모드 테스트 중에 진공 펌프를 먼저 켠 다음 최고 속도로 펌핑했습니다. 그런 다음 컨트롤러의 PID 매개변수가 약 68Pa로 자체 조정되었습니다. 자동 튜닝이 완료된 후 12, 27, 40, 53, 67, 80, 93 및 107Pa의 8개 설정값이 각각 제어됩니다. 전체 제어 과정 중 공기압 변화는 그림 6에 나와 있습니다. 다운스트림 모드 테스트 동안 진공 펌프를 먼저 켠 다음 최고 속도로 펌핑하고 공기 흡입 전기 니들 밸브를 마이크로 흡입 위치로 조정했습니다. 그런 다음 컨트롤러의 PID 매개변수가 약 300torr에서 자체 조정되었습니다. Auto-Tuning이 완료되면 각각 70, 200, 300, 450, 600 Torr의 5가지 설정값이 제어됩니다. 전체 제어 과정 동안의 공기압 변화는 그림 7에 나와 있습니다.
서로 다른 낮은 압력 상수 지점에서의 위의 제어 효과를 변동률로 표현하면 그림 8과 9에 표시된 전체 범위의 변동률 분포가 얻어집니다. 변동률 분포도를 보면 저압 전 범위에서 ±1% 범위 내에서 변동률을 정확하게 제어할 수 있음을 알 수 있다. 12Pa에서 변동폭이 큰 이유는 68Pa에서 셀프 튜닝을 통해 얻은 PID 파라미터가 유효하지 않아 별도의 PID 파라미터 셀프 튜닝이 필요하기 때문입니다.
위의 테스트 결과에서 볼 수 있듯이 전기 니들 밸브는 압력 제어 정확도와 안정성을 5배 이상 향상시킬 수 있으며 저압 환경 시뮬레이션 챔버의 자동화 수준과 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 소개된 전자 니들 밸브에 대한 자세한 내용을 보려면 다음을 방문하십시오.https://www.genndih.com/ko/proportional-flow-control-valve/miniature-proportional-valve-0-32L-min.html