сверхточный контроль микроположительного и вакуумного давления в системе отбора проб, применение пропорционального клапана регулирования расхода

Сверхточный контроль микроположительного и вакуумного давления в системе отбора проб циркулирующих опухолевых клеток (ЦОК) Устройство обнаружения

Аннотация: В системах сортировки и отбора проб клеток, таких как циркулирующие опухолевые клетки, необходимо точно контролировать давление в небольшом диапазоне положительного и отрицательного давления вокруг стандартного атмосферного давления, чтобы выдвигать более высокие требования. Ввиду этих технических проблем в этой статье предлагается высокоточное решение для точного контроля положительного и отрицательного давления с использованиемпропорциональный клапан регулирования расхода (пропорциональный игольчатый клапан),Подробно знакомит с методом управления, а также с функциями и техническими показателями программного и аппаратного обеспечения, благодаря чему может быть достигнута точность управления 0,5%.

1. Вопрос

Сортировка циркулирующих опухолевых клеток (ЦОК) признана эффективным инструментом диагностики и прогнозирования рака, требующим соответствующих устройств обнаружения, которые могут выполнять все экспериментальные процедуры автоматически, быстро и чувствительно без какого-либо ручного вмешательства. Для некоторых систем отбора проб, основанных на принципе потока жидкости под давлением, необходимо точно контролировать давление газа, чтобы обеспечить стабильный поток во время процесса отбора проб и достичь автоматической регулировки с обратной связью для работы насоса и клапана.

2. Решение

Решение, предложенное в этой статье, заключается в достижении точного контроля положительного и отрицательного давления в диапазоне ± 10 пс (i или ± 700 мбар) вблизи стандартного атмосферного давления, а точность управления достигает 0,5%. То есть обеспечить решение для управляемого источника давления воздуха, используя метод динамического баланса в режиме двунаправленного управления в сочетании с высокоточным шаговым двигателем и микропотоком.пропорциональный клапан регулирования расхода, высокоточный датчик давления и двухканальный ПИД-регулятор, источник давления воздуха может использоваться для высокоточного управления и программируемых выходов для положительного, отрицательного давления и давления в одну атмосферу.

Основной принцип точного управления микроположительным и отрицательным давлением показан на рисунке 1. Конкретное содержание:

(1) Принцип управления основан на методе динамического баланса забора и выпуска воздуха в закрытой полости. Это типичный контур управления с обратной связью: 2-канальный ПИД-регулятор собирает сигнал датчика вакуумного давления и сравнивает его с заданным значением, а затем регулирует открытие впуска.пропорциональный клапан регулирования расходаи выхлоппропорциональное управление потокомклапаны и, наконец, делает измеренное значение датчика равным заданному значению для достижения вакуумного давления точного управления.

(2) Контур управления оснащен воздушным насосом (источником отрицательного давления) и источником воздуха (источником положительного давления) для улучшения возможности создания достаточного отрицательного и положительного давления.

(3) Чтобы охватить необходимый диапазон вакуумного давления от отрицательного до положительного давления (например, от -10 до +10 фунтов на квадратный дюйм), необходимо настроить высокоточный датчик абсолютного давления с испытательным диапазоном, охватывающим требуемый диапазон. Датчик абсолютного давления соответствует выходному сигналу постоянного тока, превышающему диапазон вакуумного давления, со значениями от малых до больших (например, 0–10 В постоянного тока). Этот аналоговый сигнал подается на ПИД-регулятор, и ПИД-регулятор регулирует открытие впускного и выпускного клапанов для достижения точного контроля давления. Преимущество использования датчика абсолютного давления заключается в том, что на него не влияют изменения местного атмосферного давления и не требуется коррекция давления, что может обеспечить точность и повторяемость испытаний.

(4) Когда управление меняется с отрицательного давления на положительное давление, открытие регулирующего клапана впуска (впускной поток) в начале намного меньше, чем открытие регулирующего клапана выпуска (вытяжной поток), и за счет автоматической регулировки впускного и выпускного клапанов. воздух.Поток достигает разных состояний равновесия, чтобы достичь различного контроля отрицательного давления, и, наконец, открытие впускного регулирующего клапана постепенно становится намного больше, чем открытие выпускного регулирующего клапана, тем самым достигая ряда заданных точек или наклонов в диапазоне от отрицательного давления до положительного. давление непрерывного точного контроля. Для управления переходом от положительного давления к отрицательному давлению описанный выше процесс выполняется в обратном порядке.

3. Конкретное содержание

Конкретная конструкция крошечного генератора положительного и отрицательного давления, используемого в решении, показана на рисунке 2, который в основном включает в себя источник газа высокого давления,пропорциональный клапан регулирования расхода, закрытая полость, датчик давления, высокоточный ПИД-регулятор и воздушный насос.

В системе управления микроположительным и отрицательным давлением, показанной на рисунке 2, выход рабочего давления в закрытой полости подключен к прибору обнаружения и двум шаговым двигателям серии FC.пропорциональные клапаны регулирования расходаустанавливаются слева и справа от закрытой полости.пропорциональный клапан регулирования расходасам по себе является регулирующим клапаном двойного назначения с положительным отрицательным давлением, диапазон абсолютного вакуумного давления составляет 0,0001 мбар ~ 7 бар, максимальный расход составляет 40 мл/мин, а размер шага шагового двигателя составляет 12,7 микрон, что может полностью соответствовать точным контроль положительного и отрицательного давления в небольших полостях.

В системе управления, показанной на рисунке 2, двапропорциональные клапаны регулирования расходаиспользуются для достижения точного контроля любой заданной точки положительного и отрицательного давления, а также может управляться линейно от положительного давления к отрицательному давлению или от отрицательного давления к положительному давлению линейного управления изменением.

Для небольшого контроля положительного и отрицательного давления в системе отбора проб приборов для обнаружения циркулирующих опухолевых клеток (ЦОК) необходимо точно контролировать вакуумное давление, близкое к стандартному атмосферному давлению. Двусторонний динамический режим клапана, то есть через двухканальный ПИД-регулятор один канал используется для поддержания открытия клапана.пропорциональный клапан регулирования расходаво впускном порту практически не меняется, а другой канал используется для регулировки открытияпропорциональный клапан регулирования расходана выпускном отверстии в соответствии с алгоритмом ПИД. Тратить.

В дополнение к вышеупомянутому методу управления постоянным впускным потоком для регулировки выхлопного потока, точность управления крошечным положительным и отрицательным давлением в системе отбора проб прибора для обнаружения циркулирующих опухолевых клеток (ЦОК) в основном определяется датчиком давления ФИД. контроллер ипропорциональный клапан регулирования расхода. ПИД-регулятор в этом решении использует 24-битный AD и 16-битный DA, апропорциональный клапан регулирования расходаЭто высокоточный шаговый двигатель, поэтому точность измерения этого решения в основном зависит от точности датчика давления, обычно не менее 0,1% от точного датчика давления.

Для контроля микродавления в системе отбора проб часто требуется, чтобы закрытый контейнер выполнял многократные возвратно-поступательные изменения в диапазоне положительного и отрицательного давления. Поэтому используется ПИД-регулятор, который может хранить несколько программ редактирования, а степень настройки состоит из одного или нескольких сегментов полилинии. Кривая может достигать автоматического программного управления возвратно-поступательным изменением положительного и отрицательного давления.

В решении, описанном в этой статье, для достижения точного контроля положительного и отрицательного давления, как показано на рисунке 2, воздушный насос настроен на формирование отрицательного давления. Всасывающий насос эквивалентен источнику отрицательного давления, но использование генератора вакуума также может достичь эффекта источника отрицательного давления. Преимущество использования генератора вакуума в качестве источника отрицательного давления заключается в том, что всю систему необходимо оборудовать только источником газа высокого давления, что снижает стоимость всей системы, ее объем и вес. Генератор вакуума можно подключить к источник газа высокого давления для достижения такого же эффекта откачки.

4. Вывод

Решение, описанное в этой статье, может полностью обеспечить точный контроль любой заданной точки и непрерывной программной формы микроположительного и отрицательного давления в системе отбора проб циркулирующих опухолевых клеток (ЦОК), а также может достигать высокой точности и скорости управления, а также весь процесс можно автоматизировать.

В дополнение к автоматическому и точному контролю небольшого положительного и отрицательного давления, еще одной особенностью этого решения является то, что система проста, диапазон управления положительным и отрицательным давлением может быть относительно широким, а вся система небольшая и интегрированная, что удобно сформировать небольшой инструмент для тестирования.

Для получения дополнительной информации о пропорциональном регулирующем клапане потока, пожалуйста,кликните сюда.