temmo萌萌哒 temmo萌萌哒
关注数: 0 粉丝数: 14 发帖数: 336 关注贴吧数: 0
空气采样泵的体积不是越小越好 空气采样泵的体积不是越小越好 在许多气体采样泵的使用条件中,都希望把气体采样泵的体积再做得更小一些,但不是气体采样泵的体积越小越好。 很多厂家都想把泵的体积尽可能做小,实践发现,采样泵的体积、可靠性、噪音等参数都是相互制约的。比如,要把采样泵的体积做小,势必电机体积要小,会严重降低采样泵的可靠性;如果有体积相当小流量又很大的采样泵存在,那么绝对是一个萝卜千斤重三个毛驴拉不动----浮夸。把采样泵的体积减小需要在不降低可靠性的前提下。再者,采样泵的体积越小,要达到同样的流量势必会提高电机转速,这样对泵的噪音、使用寿命等都有负作用。实际生产中需要做的并不是把泵做小,而应该寻找一个平衡点。市场反应很好的德国KNF以及国货气海品牌综合性能就很好。 JWP-2016-12 在许多气体采样泵的使用条件中,都希望把气体采样泵的体积再做得更小一些,但不是气体采样泵的体积越小越好。 很多厂家都想把泵的体积尽可能做小,实践发现,采样泵的体积、可靠性、噪音等参数都是相互制约的。比如,要把采样泵的体积做小,势必电机体积要小,会严重降低采样泵的可靠性;如果有体积相当小流量又很大的采样泵存在,那么绝对是一个萝卜千斤重三个毛驴拉不动----浮夸。把采样泵的体积减小需要在不降低可靠性的前提下。再者,采样泵的体积越小,要达到同样的流量势必会提高电机转速,这样对泵的噪音、使用寿命等都有负作用。实际生产中需要做的并不是把泵做小,而应该寻找一个平衡点。市场反应很好的德国KNF以及国货气海品牌综合性能就很好。 JWP-2016-12
气体采样泵、液体采样泵的FG稳速方式 气体采样泵、液体采样泵的FG稳速方式 本文着重介绍无刷电机采样泵的稳速方式。和有刷电机泵相比较,无刷直流电机泵具有无电磁干扰、寿命长、噪音低等优点,从稳速方面比较,它还具有稳速精度高的特点,这直接关乎采样泵输出流量的稳定精度、调节精度。 有刷直流电机由直流电源直接驱动,当需要稳速时,可采用专用的集成块,反馈信号取自采样泵电机转子的反电势。当需要稳速时,可以采用具有稳速功能的驱动IC,也可以采用具有稳速功能IC的稳速电路。 FG(Frequency Generator)称之为频率发生器,它实际上是将磁的脉冲信号转变为同步的电信号的装置,起到了电磁编码的作用。本文介绍使用无刷电机采样泵FG的稳速原理及相关情况。 1、稳速原理 在气体采样泵、液体采样泵的使用中,以无刷电机FG作为泵速反馈信号可以组成电压伺服电路或者锁相伺服电路,也可以组成同时具有电压伺服和锁相伺服的混合稳速电路,这决取于整个系统对流量稳速精度的要求。 (1)电压伺服电路的稳速原理 采样泵FG脉冲信号的输出频率与泵电机的转速成正比,该信号经过F-V频率电压变换器工作,变为电压与转速成正比,其电平进入比较器与基准电压进行比较,将比较结果进行运算并对PWM控制信号进行调整,从而达到稳速之目的。 (2)锁相伺服电路的稳速原理 采样泵的FG信号频率与泵电机的转速成正比。该信号经过波形整形电路进入相位比较器与基准频率进行比较,比较结果经过积分电路送入放大器对PWM控制信号进行调整,从而达到稳速之目的。 2、FG的结构型式 前面提到,FG是将磁的脉冲信号通过电磁感应原理将变为同步电的脉冲信号的装置。磁脉冲信号制作在转子上.其频率与转速成正比。电脉冲信号制作在定子上,通过电感磁感应得到同步的电信号。由于无刷直流电动机结构型式的不同,FG的结构型式也差异很大,同时导致品质差异很大。本来计划购买进口的可调速采样泵解剖,但未找到国外品牌有带FG和PWM功能的调速气泵,在国内我们仅发现“成都气海”的调速泵有此功能。经详细解剖,发现他们所配置的调速泵FG的结构型式比较好,可靠性高,电机每转一圈FG线输出6个脉冲波,相当于分辨率高达60度转角。 3、特点与应用 (1)用速度反馈原理进行稳速己属经典理论,早年采用测速发电机进行稳速即是典型例子。目前常有采用转速传感器获得泵转速信号的实例,但这种稳速方式比较繁琐、体积较大,采用FG稳速方式的体积明显减小,且信号频率可以做得很高,便于有效保证稳速精度。 (2)有刷电机采样泵的稳速方式之所以没有广泛应用,是因为稳速效果差、电磁干扰大、寿命短等诸多缺陷不可克服。目前直流无刷电机的体积可以做到非常小,像我们购买的“成都气海”VML系列可调速气体采样泵所采用的无刷电机(据说是在国外定制的,国内目前也确实未见有厂家能生产如此高性能的微型无刷电机),而且寿命、稳速精度可以提高一个数量级,至于电磁干扰性能与有刷电机泵简直是天壤之别。其它调速空气采样泵VLK5005、FAY6003、调速液体采样泵WNY1000经测试,稳速效果也很出色。 带有PWM调速功能的气体采样泵、液体采样泵可以让我们轻松实现对泵流量的调节、稳定功能,而且是通过电控方式从根本上来管理泵的输出流量,再加上FG反馈信号,恰似如虎添翼,向更高精度、更加智能化迈进,必然在高端领域中大展其能。 JWP-2016-12
可调速空气采样泵的PI调速的智能控制方法 可调速空气采样泵的PI调速的智能控制方法 摘要:本文通过探究无刷电机可调速空气采样泵的可变参数PI控制器的设计、建模、仿真、测试,并与普通PI控制器进行试验比较,认为可变参数PI控制器对调速采样泵的控制性能更好,并且实现方便,因此适合在工程领域广泛采用。 关键词:可变参数PI控制器,可调速空气采样泵(微型调速真空泵),无刷电机 无刷空气采样泵采用的无刷电机利用电子换向器取代了机械电刷和机械换向器,具有优秀的线性机械特性、宽的调速范围、大的启动转矩等优点,而且避免了有刷电机电刷和换向器因强迫性接触造成的结构复杂、可靠性差、变化的接触电阻、火花、噪声等一系列影响性能和精度的问题,配置无刷电机的调速采样泵被越来越广泛地应用到各种仪器设备和伺服系统中。本文以在实际中应用非常广泛的气海品牌调速采样泵为例分析,具体型号VLK5005-12V。 1、可变参数PI控制器的设计 本调速系统采用双闭环调节,如图1所示。电流环采用滞环调节,滞环控制器工作原理简单.响应速度快,能对电压波动起到及时抗扰作用。速度环采用可变参数PI调节,对负载变化起抗扰作用,PI控制器一旦饱和,起着饱和非线性的作用。其输出幅限值决定于被允许的最大电流。 可变参数PI控制器的实质是针对调速采样泵给定的不同转速采用不同的PI控制器,使之跟踪被控对象特性的变化,保证调速范围内任一转速下空气采样泵均能有良好的动态响应特性。实现过程即在调速范围内取若干关键点.在每个速度点分别设计相应的PI控制器,然后对各个速度点的PI参数进行曲线拟合。得到PI参数随给定转速变化而变化的规律。表1列出了本系统样机在不同转速点设计的PI控制器,速度控制器的动态特性为欠阻尼。阻尼比约0.6。超调量控制在10%左右。最后用最小二乘法拟合的PI参数随给定转速的变化规律为:Kp=5.003/no,Ki=1280/(no-404),式中no为要求的空气采样泵的稳定速度,由外界给定。 2.系统仿真模型的建立 系统仿真模型是基于Matlah7.0/Simulink上构建。利用Simulink搭建图2的仿真模型如图3所示,它包括调速采样泵本体模块BLDC、逆变器模块Inverter、电流滞环控制模块HysteresisCurrent和转速可变参数PI控制器模块ChangingPI。 3.仿真结果及分析 本仿真系统样机参数:调速采样泵VLK5005-12V(气海品牌),额定电压12V DC,负载电流I<360mA,电流滞环模块饱和限幅器带宽【-0.1,0.1】。仿真设置:变步长,ode45算法,仿真时间0.2s。通过以下方式进行空气采样泵的BLDC调速系统性能的仿真试验。负载在20s转速从500rpm升到2300rpm,普通PI控制器和可变参数PI控制器的比较如图6所示:可变参数PI控制器在不同转速均体现出良好的调节特性;普通PI控制器在900rpm时有良好的动态特性,在2300rpm时调节性能明显变差。负载恒定,在5s转速从1800rpm调升到2300rpm,如图7所示。调速采样泵保持良好的响应特性。 4.结束语 本文在分析BLDC数学模型的基础上。设计了BLDC的可变参数PI调速系统。仿真结果表明:可变参数的PI调速系统鲁棒性强,调速性能良好。由于该方法实现方便,它将在工程领域得到广泛应用。论文中提供的BLDC仿真模块具有通用性,为BLDC系统的设计和实现提供了实用工具。另外,由于目前未见进口品牌的无刷空气采样泵有PWM调速功能和FG反馈信号功能,因此没有相关测试数据,本文则以国产知名的气海品牌为例论证。选用气海其它型号的调速采样泵测试,比如VLK4506、VLC7602、FAY6003,同样证实上述结论。 JWP-2016-12
技术部对空气采样泵的测试总结及建议 技术部对空气采样泵的测试总结及建议 由于公司的气体分析仪器大都要使用空气采样泵(也叫微型真空泵),其中在线检测仪就需要采样泵昼夜不停地运转,经过我们技术部测试和跟踪大量产品,先简单总结如下,更详细的试验报告稍后呈交技术部资料室。 对于普通检测仪器(非连续在线监测)的各种便携式气体分析仪、台式气体分析仪等,这两年已经全部把进口空气采样泵替换为国产品牌,成本大幅降低,其中大部分采用成都气海的采样泵,经过这几年的实践检验其品质可靠,但其价格也高于其它国货。 对于连续在线监测的氧分析仪我们也选用了不少成都气海的采样泵在试验,目前试验尚未结束,但从现在看来,VLC7602(进口完整版)、VLK5005(进口完整版)已经连续运转了9个月,没有一台出现故障;VLK4506(进口简化版)已经连续运转了6个月未出故障。但VMC6005大约连续转4个月就坏了,因此估计VLC、VLK泵可以胜任在线检测,目前可以开始考虑改型,替换Thomas和KNF品牌的采样泵。等试验结束后会有详细的试验报告。 因为VLC和VLK系列产品有调速功能,其实可以借此功能把采样做得更智能化。比如,采样初期可以让泵全速运转抽气,到稳定监测期则可以放慢速度抽气,非常有利于降低噪音、延长寿命,而且由于调速功能完全由程序控制,没有机械阀门,自动化程度很高。再加上泵有工况反馈信号FG、自我保护功能等,非常适合用于后期更高版本的仪器。 从我们小批量测试的一些气海公司更便宜的经济型产品来看(VAT和FAT系列几款采样泵),结论为:经济型产品负载连续运转的寿命比他们的标准品短,大约在1000到1500小时之间。对于每天运转时间不长的分析仪器可以考虑采用这两个系列的经济型产品。值得提醒的是由于经济型采样泵配的是有刷电机,所以有电磁干扰。初步建议除非常廉价的低端仪器外可以考虑继续选用成都气海的空气采样泵。 JW-P2016-12
单片机控制调速采样泵的调速系统 单片机控制调速采样泵的调速系统 摘要:本文提出了配置无刷直流电机的可调速气体采样泵的调速系统的单片机控制方案,由于采用了单片机作为控制系统的核心,通过软件来实现闭环调速的控制,使调速性能得到提高。通过恒载荷调速和变载荷恒速试验,表明单片机控制调速采样泵的调速系统具有良好的实用性。 关键词:单片机,调速采样泵,无刷电机,调速,数字PID调节 1、基本原理与结构 众所周知,各类气体采样泵中,直流电机气体采样泵的调速性能就性价比而言是最理想的,但普通有刷电机气泵的电刷(换向器)的寿命、维护、可靠性等问题没有得到很好解决,因此,人们一直寻求一种既具有直流电机调速性能好,又不受电刷技术限制的新型可调速的气体采样泵。 随着单片机技术的不断成熟和价廉,单片机已广泛应用于工业控制的各个环节。本文方案在触发控制和管理PID调节系统中都利用了单片机技术,本方案的结构框图如图所示。管理/PID调节单片机系统用于键盘的输入输出和显示输出管理,以及调速算法的实现。调速算法的输入量为调速气泵的FG反馈脉冲信号,调速算法的输出为用于控制泵转速的PWM信号。 2、调速系统 本系统的速度调节环采用数字PID调节,是一个双闭环调节系统,调速控制单片机根据气体采样泵反馈的FG信号来确定转速变量,计算出相应的误差量和控制量来控制单片机系统输出的PWM占空比,实现调速气泵的调速、修正。速度调节环能实现气体采样泵电机转速迅速、准确地跟随给定转速的变化,并使气泵电机转速不受其它因素的干扰影响。电流调节环使电机转速不受负荷变化的影响。 3、性能测试 为了验证上述调速系统的各项性能,采用VLK4506(进口完整版)调速气泵与系统相连,测试了在不同负载情况下的该气体采样泵的性能。所用调速采样泵VLK4506的参数如下:电源,直流12V,空载峰值流量6L/min,极限真空度45KPa,制造商:成都气海机电(因气海的调速采样泵在高端领域使用非常广泛,故而采用它测试。目前还未见国外品牌有配置无刷电机并且带PWM调速和FG反馈信号的气体采样泵)。 3.1、恒负载调速 在恒负载情况下,气体采样泵的转速能平稳地调节到设定转速(由键盘设定),测试中可变速范围为500rpm到2400rpm。快速拉升和快速下降(转速变化在200转/10秒以上)时,达到设定转速时,转速波动2~4次后进入恒速(设定转速)。在平稳拉升和下降(转速变化在200rpm以下)时,基本上没有转速波动现象。 3.2、变负载稳速 在气体采样泵转速设定值不变的情况下,改变负载大小,泵速的稳定性能良好。在负荷平稳变化(每10秒内平稳增加或减少当前载荷的100%)的情况下,转速波动在2%以内;在负荷突变(每秒内增加或减少当前载荷的50%)的情况下,转速波动在5%以内。 JWP-2016-12
气体采样泵、液体采样泵的FG稳速方式 气体采样泵、液体采样泵的FG稳速方式 本文着重介绍无刷电机采样泵的稳速方式。和有刷电机泵相比较,无刷直流电机泵具有无电磁干扰、寿命长、噪音低等优点,从稳速方面比较,它还具有稳速精度高的特点,这直接关乎采样泵输出流量的稳定精度、调节精度。 有刷直流电机由直流电源直接驱动,当需要稳速时,可采用专用的集成块,反馈信号取自采样泵电机转子的反电势。当需要稳速时,可以采用具有稳速功能的驱动IC,也可以采用具有稳速功能IC的稳速电路。 FG(Frequency Generator)称之为频率发生器,它实际上是将磁的脉冲信号转变为同步的电信号的装置,起到了电磁编码的作用。本文介绍使用无刷电机采样泵FG的稳速原理及相关情况。 1、稳速原理 在气体采样泵、液体采样泵的使用中,以无刷电机FG作为泵速反馈信号可以组成电压伺服电路或者锁相伺服电路,也可以组成同时具有电压伺服和锁相伺服的混合稳速电路,这决取于整个系统对流量稳速精度的要求。 (1)电压伺服电路的稳速原理 采样泵FG脉冲信号的输出频率与泵电机的转速成正比,该信号经过F-V频率电压变换器工作,变为电压与转速成正比,其电平进入比较器与基准电压进行比较,将比较结果进行运算并对PWM控制信号进行调整,从而达到稳速之目的。 (2)锁相伺服电路的稳速原理 采样泵的FG信号频率与泵电机的转速成正比。该信号经过波形整形电路进入相位比较器与基准频率进行比较,比较结果经过积分电路送入放大器对PWM控制信号进行调整,从而达到稳速之目的。 2、FG的结构型式 前面提到,FG是将磁的脉冲信号通过电磁感应原理将变为同步电的脉冲信号的装置。磁脉冲信号制作在转子上.其频率与转速成正比。电脉冲信号制作在定子上,通过电感磁感应得到同步的电信号。由于无刷直流电动机结构型式的不同,FG的结构型式也差异很大,同时导致品质差异很大。本来计划购买进口的可调速采样泵解剖,但未找到国外品牌有带FG和PWM功能的调速气泵,在国内我们仅发现“成都气海”的调速泵有此功能。经详细解剖,发现他们所配置的调速泵FG的结构型式比较好,可靠性高,电机每转一圈FG线输出6个脉冲波,相当于分辨率高达60度转角。 3、特点与应用 (1)用速度反馈原理进行稳速己属经典理论,早年采用测速发电机进行稳速即是典型例子。目前常有采用转速传感器获得泵转速信号的实例,但这种稳速方式比较繁琐、体积较大,采用FG稳速方式的体积明显减小,且信号频率可以做得很高,便于有效保证稳速精度。 (2)有刷电机采样泵的稳速方式之所以没有广泛应用,是因为稳速效果差、电磁干扰大、寿命短等诸多缺陷不可克服。目前直流无刷电机的体积可以做到非常小,像我们购买的“成都气海”VML系列可调速气体采样泵所采用的无刷电机(据说是在国外定制的,国内目前也确实未见有厂家能生产如此高性能的微型无刷电机),而且寿命、稳速精度可以提高一个数量级,至于电磁干扰性能与有刷电机泵简直是天壤之别。其它调速空气采样泵VLK5005、FAY6003、调速液体采样泵WNY1000经测试,稳速效果也很出色。 带有PWM调速功能的气体采样泵、液体采样泵可以让我们轻松实现对泵流量的调节、稳定功能,而且是通过电控方式从根本上来管理泵的输出流量,再加上FG反馈信号,恰似如虎添翼,向更高精度、更加智能化迈进,必然在高端领域中大展其能。 JWP-2016-12
空气采样泵噪音和降噪问题 空气采样泵噪音和降噪问题 流量稍大的空气采样泵往往噪音不理想。采样泵噪音主要由机械振动噪音和气流噪音两部分组成。品质好的采样泵如果安装得好,机械振动噪音很小,气流噪音是噪音的主要的来源。大量的气体在狭小的泵内高速流动必然产生噪音,对这部分噪音进行处理是非常重要的,但常常被忽视。因此选配消音器是必要的。对消音器不仅要求它的消音效果好,还要它的阻力小,它不能大量衰减流量。因为噪音与整个气路系统都相关,因此消音器安装在泵的进气口还是排气口、安装几只,都需要配合整个系统的情况确定,不是千篇一律的,这需要我们试验才能得到最佳方案。成都气海有与它自己泵配套的消音器,对部分型号的泵消音效果很好。最大的优点是阻力小,对流量衰减很小。 消音器上的弯头和直通接头都可作为连接泵进、排气口的连接端,可以根据消音效果自行确定。建议在泵的抽气口和排气口都连接消音器,消音效果最佳。在条件不允许进、排气口同时连接时,可根据实际效果自行确定在泵的抽气口或排气口连接消音器。 对于一般市面上容易买到的消音器,往往是用在高压气动系统上的,阻力很大,不能用于采样泵,容易损坏泵。 还有一种降低气流噪音的简便方法。就是故意在抽气口或排气口端使用较长的管子,并把管子故意盘绕,总之就是要改变气流状态,如果改变得合适也可以降低噪音。 如果泵自带减震脚对于降低机械振动噪音是很好的,否则要自己配减震装置。 实例: 我们一直使用VBY2106作采样泵,质量很好。但近来客户对噪音指标要求越来越严格,因此考虑到了给空气采样泵消音的问题。我在气动原件市场购买了普通消音器,不仅效果不好而且还把泵搞坏了。后来买了成都气海的微型泵专用消音器,我们在排气口串联了一只,发现在GK型仪器上消音效果较好,但在JC型仪器上消音效果差。后来我们在泵的抽气口又串联了一只消音器,效果非常好!经测量,减小了9-10分贝!泵运转时,在没有气流经过泵(把抽气口完全堵塞)的情况下其实噪音不大,很大一部分噪音是大量气体在管路中流动时产生的,所以不同的管路系统噪音不一样。加上消音器后改变了气流状态,所以噪音也就变了。 JWP-2016-12
可调速空气采样泵的PI调速的智能控制方法 可调速空气采样泵的PI调速的智能控制方法 摘要:本文通过探究无刷电机可调速空气采样泵的可变参数PI控制器的设计、建模、仿真、测试,并与普通PI控制器进行试验比较,认为可变参数PI控制器对调速采样泵的控制性能更好,并且实现方便,因此适合在工程领域广泛采用。 关键词:可变参数PI控制器,可调速空气采样泵(微型调速真空泵),无刷电机 无刷空气采样泵采用的无刷电机利用电子换向器取代了机械电刷和机械换向器,具有优秀的线性机械特性、宽的调速范围、大的启动转矩等优点,而且避免了有刷电机电刷和换向器因强迫性接触造成的结构复杂、可靠性差、变化的接触电阻、火花、噪声等一系列影响性能和精度的问题,配置无刷电机的调速采样泵被越来越广泛地应用到各种仪器设备和伺服系统中。本文以在实际中应用非常广泛的气海品牌调速采样泵为例分析,具体型号VLK5005-12V。 1、可变参数PI控制器的设计 本调速系统采用双闭环调节,如图1所示。电流环采用滞环调节,滞环控制器工作原理简单.响应速度快,能对电压波动起到及时抗扰作用。速度环采用可变参数PI调节,对负载变化起抗扰作用,PI控制器一旦饱和,起着饱和非线性的作用。其输出幅限值决定于被允许的最大电流。 可变参数PI控制器的实质是针对调速采样泵给定的不同转速采用不同的PI控制器,使之跟踪被控对象特性的变化,保证调速范围内任一转速下空气采样泵均能有良好的动态响应特性。实现过程即在调速范围内取若干关键点.在每个速度点分别设计相应的PI控制器,然后对各个速度点的PI参数进行曲线拟合。得到PI参数随给定转速变化而变化的规律。表1列出了本系统样机在不同转速点设计的PI控制器,速度控制器的动态特性为欠阻尼。阻尼比约0.6。超调量控制在10%左右。最后用最小二乘法拟合的PI参数随给定转速的变化规律为:Kp=5.003/no,Ki=1280/(no-404),式中no为要求的空气采样泵的稳定速度,由外界给定。 2.系统仿真模型的建立 系统仿真模型是基于Matlah7.0/Simulink上构建。利用Simulink搭建图2的仿真模型如图3所示,它包括调速采样泵本体模块BLDC、逆变器模块Inverter、电流滞环控制模块HysteresisCurrent和转速可变参数PI控制器模块ChangingPI。 3.仿真结果及分析 本仿真系统样机参数:调速采样泵VLK5005-12V(气海品牌),额定电压12V DC,负载电流I<360mA,电流滞环模块饱和限幅器带宽【-0.1,0.1】。仿真设置:变步长,ode45算法,仿真时间0.2s。通过以下方式进行空气采样泵的BLDC调速系统性能的仿真试验。负载在20s转速从500rpm升到2300rpm,普通PI控制器和可变参数PI控制器的比较如图6所示:可变参数PI控制器在不同转速均体现出良好的调节特性;普通PI控制器在900rpm时有良好的动态特性,在2300rpm时调节性能明显变差。负载恒定,在5s转速从1800rpm调升到2300rpm,如图7所示。调速采样泵保持良好的响应特性。 4.结束语 本文在分析BLDC数学模型的基础上。设计了BLDC的可变参数PI调速系统。仿真结果表明:可变参数的PI调速系统鲁棒性强,调速性能良好。由于该方法实现方便,它将在工程领域得到广泛应用。论文中提供的BLDC仿真模块具有通用性,为BLDC系统的设计和实现提供了实用工具。另外,由于目前未见进口品牌的无刷空气采样泵有PWM调速功能和FG反馈信号功能,因此没有相关测试数据,本文则以国产知名的气海品牌为例论证。选用气海其它型号的调速采样泵测试,比如VLK4506、VLC7602、FAY6003,同样证实上述结论。 JWP-2016-12
技术部对空气采样泵的测试总结及建议 技术部对空气采样泵的测试总结及建议 由于公司的气体分析仪器大都要使用空气采样泵(也叫微型真空泵),其中在线检测仪就需要采样泵昼夜不停地运转,经过我们技术部测试和跟踪大量产品,先简单总结如下,更详细的试验报告稍后呈交技术部资料室。 对于普通检测仪器(非连续在线监测)的各种便携式气体分析仪、台式气体分析仪等,这两年已经全部把进口空气采样泵替换为国产品牌,成本大幅降低,其中大部分采用成都气海的采样泵,经过这几年的实践检验其品质可靠,但其价格也高于其它国货。 对于连续在线监测的氧分析仪我们也选用了不少成都气海的采样泵在试验,目前试验尚未结束,但从现在看来,VLC7602(进口完整版)、VLK5005(进口完整版)已经连续运转了9个月,没有一台出现故障;VLK4506(进口简化版)已经连续运转了6个月未出故障。但VMC6005大约连续转4个月就坏了,因此估计VLC、VLK泵可以胜任在线检测,目前可以开始考虑改型,替换Thomas和KNF品牌的采样泵。等试验结束后会有详细的试验报告。 因为VLC和VLK系列产品有调速功能,其实可以借此功能把采样做得更智能化。比如,采样初期可以让泵全速运转抽气,到稳定监测期则可以放慢速度抽气,非常有利于降低噪音、延长寿命,而且由于调速功能完全由程序控制,没有机械阀门,自动化程度很高。再加上泵有工况反馈信号FG、自我保护功能等,非常适合用于后期更高版本的仪器。 从我们小批量测试的一些气海公司更便宜的经济型产品来看(VAT和FAT系列几款采样泵),结论为:经济型产品负载连续运转的寿命比他们的标准品短,大约在1000到1500小时之间。对于每天运转时间不长的分析仪器可以考虑采用这两个系列的经济型产品。值得提醒的是由于经济型采样泵配的是有刷电机,所以有电磁干扰。初步建议除非常廉价的低端仪器外可以考虑继续选用成都气海的空气采样泵。 JW-P2016-12
单片机控制调速采样泵的调速系统 单片机控制调速采样泵的调速系统 摘要:本文提出了配置无刷直流电机的可调速气体采样泵的调速系统的单片机控制方案,由于采用了单片机作为控制系统的核心,通过软件来实现闭环调速的控制,使调速性能得到提高。通过恒载荷调速和变载荷恒速试验,表明单片机控制调速采样泵的调速系统具有良好的实用性。 关键词:单片机,调速采样泵,无刷电机,调速,数字PID调节 1、基本原理与结构 众所周知,各类气体采样泵中,直流电机气体采样泵的调速性能就性价比而言是最理想的,但普通有刷电机气泵的电刷(换向器)的寿命、维护、可靠性等问题没有得到很好解决,因此,人们一直寻求一种既具有直流电机调速性能好,又不受电刷技术限制的新型可调速的气体采样泵。 随着单片机技术的不断成熟和价廉,单片机已广泛应用于工业控制的各个环节。本文方案在触发控制和管理PID调节系统中都利用了单片机技术,本方案的结构框图如图所示。管理/PID调节单片机系统用于键盘的输入输出和显示输出管理,以及调速算法的实现。调速算法的输入量为调速气泵的FG反馈脉冲信号,调速算法的输出为用于控制泵转速的PWM信号。 2、调速系统 本系统的速度调节环采用数字PID调节,是一个双闭环调节系统,调速控制单片机根据气体采样泵反馈的FG信号来确定转速变量,计算出相应的误差量和控制量来控制单片机系统输出的PWM占空比,实现调速气泵的调速、修正。速度调节环能实现气体采样泵电机转速迅速、准确地跟随给定转速的变化,并使气泵电机转速不受其它因素的干扰影响。电流调节环使电机转速不受负荷变化的影响。 3、性能测试 为了验证上述调速系统的各项性能,采用VLK4506(进口完整版)调速气泵与系统相连,测试了在不同负载情况下的该气体采样泵的性能。所用调速采样泵VLK4506的参数如下:电源,直流12V,空载峰值流量6L/min,极限真空度45KPa,制造商:成都气海机电(因气海的调速采样泵在高端领域使用非常广泛,故而采用它测试。目前还未见国外品牌有配置无刷电机并且带PWM调速和FG反馈信号的气体采样泵)。 3.1、恒负载调速 在恒负载情况下,气体采样泵的转速能平稳地调节到设定转速(由键盘设定),测试中可变速范围为500rpm到2400rpm。快速拉升和快速下降(转速变化在200转/10秒以上)时,达到设定转速时,转速波动2~4次后进入恒速(设定转速)。在平稳拉升和下降(转速变化在200rpm以下)时,基本上没有转速波动现象。 3.2、变负载稳速 在气体采样泵转速设定值不变的情况下,改变负载大小,泵速的稳定性能良好。在负荷平稳变化(每10秒内平稳增加或减少当前载荷的100%)的情况下,转速波动在2%以内;在负荷突变(每秒内增加或减少当前载荷的50%)的情况下,转速波动在5%以内。 JWP-2016-12
气体采样泵、液体采样泵的FG稳速方式 气体采样泵、液体采样泵的FG稳速方式 本文着重介绍无刷电机采样泵的稳速方式。和有刷电机泵相比较,无刷直流电机泵具有无电磁干扰、寿命长、噪音低等优点,从稳速方面比较,它还具有稳速精度高的特点,这直接关乎采样泵输出流量的稳定精度、调节精度。 有刷直流电机由直流电源直接驱动,当需要稳速时,可采用专用的集成块,反馈信号取自采样泵电机转子的反电势。当需要稳速时,可以采用具有稳速功能的驱动IC,也可以采用具有稳速功能IC的稳速电路。 FG(Frequency Generator)称之为频率发生器,它实际上是将磁的脉冲信号转变为同步的电信号的装置,起到了电磁编码的作用。本文介绍使用无刷电机采样泵FG的稳速原理及相关情况。 1、稳速原理 在气体采样泵、液体采样泵的使用中,以无刷电机FG作为泵速反馈信号可以组成电压伺服电路或者锁相伺服电路,也可以组成同时具有电压伺服和锁相伺服的混合稳速电路,这决取于整个系统对流量稳速精度的要求。 (1)电压伺服电路的稳速原理 采样泵FG脉冲信号的输出频率与泵电机的转速成正比,该信号经过F-V频率电压变换器工作,变为电压与转速成正比,其电平进入比较器与基准电压进行比较,将比较结果进行运算并对PWM控制信号进行调整,从而达到稳速之目的。 (2)锁相伺服电路的稳速原理 采样泵的FG信号频率与泵电机的转速成正比。该信号经过波形整形电路进入相位比较器与基准频率进行比较,比较结果经过积分电路送入放大器对PWM控制信号进行调整,从而达到稳速之目的。 2、FG的结构型式 前面提到,FG是将磁的脉冲信号通过电磁感应原理将变为同步电的脉冲信号的装置。磁脉冲信号制作在转子上.其频率与转速成正比。电脉冲信号制作在定子上,通过电感磁感应得到同步的电信号。由于无刷直流电动机结构型式的不同,FG的结构型式也差异很大,同时导致品质差异很大。本来计划购买进口的可调速采样泵解剖,但未找到国外品牌有带FG和PWM功能的调速气泵,在国内我们仅发现“成都气海”的调速泵有此功能。经详细解剖,发现他们所配置的调速泵FG的结构型式比较好,可靠性高,电机每转一圈FG线输出6个脉冲波,相当于分辨率高达60度转角。 3、特点与应用 (1)用速度反馈原理进行稳速己属经典理论,早年采用测速发电机进行稳速即是典型例子。目前常有采用转速传感器获得泵转速信号的实例,但这种稳速方式比较繁琐、体积较大,采用FG稳速方式的体积明显减小,且信号频率可以做得很高,便于有效保证稳速精度。 (2)有刷电机采样泵的稳速方式之所以没有广泛应用,是因为稳速效果差、电磁干扰大、寿命短等诸多缺陷不可克服。目前直流无刷电机的体积可以做到非常小,像我们购买的“成都气海”VML系列可调速气体采样泵所采用的无刷电机(据说是在国外定制的,国内目前也确实未见有厂家能生产如此高性能的微型无刷电机),而且寿命、稳速精度可以提高一个数量级,至于电磁干扰性能与有刷电机泵简直是天壤之别。其它调速空气采样泵VLK5005、FAY6003、调速液体采样泵WNY1000经测试,稳速效果也很出色。 带有PWM调速功能的气体采样泵、液体采样泵可以让我们轻松实现对泵流量的调节、稳定功能,而且是通过电控方式从根本上来管理泵的输出流量,再加上FG反馈信号,恰似如虎添翼,向更高精度、更加智能化迈进,必然在高端领域中大展其能。 JWP-2016-10
空气采样泵噪音和降噪问题 空气采样泵噪音和降噪问题 流量稍大的空气采样泵往往噪音不理想。采样泵噪音主要由机械振动噪音和气流噪音两部分组成。品质好的采样泵如果安装得好,机械振动噪音很小,气流噪音是噪音的主要的来源。大量的气体在狭小的泵内高速流动必然产生噪音,对这部分噪音进行处理是非常重要的,但常常被忽视。因此选配消音器是必要的。对消音器不仅要求它的消音效果好,还要它的阻力小,它不能大量衰减流量。因为噪音与整个气路系统都相关,因此消音器安装在泵的进气口还是排气口、安装几只,都需要配合整个系统的情况确定,不是千篇一律的,这需要我们试验才能得到最佳方案。成都气海有与它自己泵配套的消音器,对部分型号的泵消音效果很好。最大的优点是阻力小,对流量衰减很小。 消音器上的弯头和直通接头都可作为连接泵进、排气口的连接端,可以根据消音效果自行确定。建议在泵的抽气口和排气口都连接消音器,消音效果最佳。在条件不允许进、排气口同时连接时,可根据实际效果自行确定在泵的抽气口或排气口连接消音器。 对于一般市面上容易买到的消音器,往往是用在高压气动系统上的,阻力很大,不能用于采样泵,容易损坏泵。 还有一种降低气流噪音的简便方法。就是故意在抽气口或排气口端使用较长的管子,并把管子故意盘绕,总之就是要改变气流状态,如果改变得合适也可以降低噪音。 如果泵自带减震脚对于降低机械振动噪音是很好的,否则要自己配减震装置。 实例: 我们一直使用VBY2106作采样泵,质量很好。但近来客户对噪音指标要求越来越严格,因此考虑到了给空气采样泵消音的问题。我在气动原件市场购买了普通消音器,不仅效果不好而且还把泵搞坏了。后来买了成都气海的微型泵专用消音器,我们在排气口串联了一只,发现在GK型仪器上消音效果较好,但在JC型仪器上消音效果差。后来我们在泵的抽气口又串联了一只消音器,效果非常好!经测量,减小了9-10分贝!泵运转时,在没有气流经过泵(把抽气口完全堵塞)的情况下其实噪音不大,很大一部分噪音是大量气体在管路中流动时产生的,所以不同的管路系统噪音不一样。加上消音器后改变了气流状态,所以噪音也就变了。 JWP-2016-10
可调速空气采样泵的PI调速的智能控制方法 可调速空气采样泵的PI调速的智能控制方法 摘要:本文通过探究无刷电机可调速空气采样泵的可变参数PI控制器的设计、建模、仿真、测试,并与普通PI控制器进行试验比较,认为可变参数PI控制器对调速采样泵的控制性能更好,并且实现方便,因此适合在工程领域广泛采用。 关键词:可变参数PI控制器,可调速空气采样泵(微型调速真空泵),无刷电机 无刷空气采样泵采用的无刷电机利用电子换向器取代了机械电刷和机械换向器,具有优秀的线性机械特性、宽的调速范围、大的启动转矩等优点,而且避免了有刷电机电刷和换向器因强迫性接触造成的结构复杂、可靠性差、变化的接触电阻、火花、噪声等一系列影响性能和精度的问题,配置无刷电机的调速采样泵被越来越广泛地应用到各种仪器设备和伺服系统中。本文以在实际中应用非常广泛的气海品牌调速采样泵为例分析,具体型号VLK5005-12V。 1、可变参数PI控制器的设计 本调速系统采用双闭环调节,如图1所示。电流环采用滞环调节,滞环控制器工作原理简单.响应速度快,能对电压波动起到及时抗扰作用。速度环采用可变参数PI调节,对负载变化起抗扰作用,PI控制器一旦饱和,起着饱和非线性的作用。其输出幅限值决定于被允许的最大电流。 可变参数PI控制器的实质是针对调速采样泵给定的不同转速采用不同的PI控制器,使之跟踪被控对象特性的变化,保证调速范围内任一转速下空气采样泵均能有良好的动态响应特性。实现过程即在调速范围内取若干关键点.在每个速度点分别设计相应的PI控制器,然后对各个速度点的PI参数进行曲线拟合。得到PI参数随给定转速变化而变化的规律。表1列出了本系统样机在不同转速点设计的PI控制器,速度控制器的动态特性为欠阻尼。阻尼比约0.6。超调量控制在10%左右。最后用最小二乘法拟合的PI参数随给定转速的变化规律为:Kp=5.003/no,Ki=1280/(no-404),式中no为要求的空气采样泵的稳定速度,由外界给定。 2.系统仿真模型的建立 系统仿真模型是基于Matlah7.0/Simulink上构建。利用Simulink搭建图2的仿真模型如图3所示,它包括调速采样泵本体模块BLDC、逆变器模块Inverter、电流滞环控制模块HysteresisCurrent和转速可变参数PI控制器模块ChangingPI。 3.仿真结果及分析 本仿真系统样机参数:调速采样泵VLK5005-12V(气海品牌),额定电压12V DC,负载电流I<360mA,电流滞环模块饱和限幅器带宽【-0.1,0.1】。仿真设置:变步长,ode45算法,仿真时间0.2s。通过以下方式进行空气采样泵的BLDC调速系统性能的仿真试验。负载在20s转速从500rpm升到2300rpm,普通PI控制器和可变参数PI控制器的比较如图6所示:可变参数PI控制器在不同转速均体现出良好的调节特性;普通PI控制器在900rpm时有良好的动态特性,在2300rpm时调节性能明显变差。负载恒定,在5s转速从1800rpm调升到2300rpm,如图7所示。调速采样泵保持良好的响应特性。 4.结束语 本文在分析BLDC数学模型的基础上。设计了BLDC的可变参数PI调速系统。仿真结果表明:可变参数的PI调速系统鲁棒性强,调速性能良好。由于该方法实现方便,它将在工程领域得到广泛应用。论文中提供的BLDC仿真模块具有通用性,为BLDC系统的设计和实现提供了实用工具。另外,由于目前未见进口品牌的无刷空气采样泵有PWM调速功能和FG反馈信号功能,因此没有相关测试数据,本文则以国产知名的气海品牌为例论证。选用气海其它型号的调速采样泵测试,比如VLK4506、VLC7602、FAY6003,同样证实上述结论。 JWP-2016-10
单片机控制调速采样泵的调速系统 单片机控制调速采样泵的调速系统 摘要:本文提出了配置无刷直流电机的可调速气体采样泵的调速系统的单片机控制方案,由于采用了单片机作为控制系统的核心,通过软件来实现闭环调速的控制,使调速性能得到提高。通过恒载荷调速和变载荷恒速试验,表明单片机控制调速采样泵的调速系统具有良好的实用性。 关键词:单片机,调速采样泵,无刷电机,调速,数字PID调节 1、基本原理与结构 众所周知,各类气体采样泵中,直流电机气体采样泵的调速性能就性价比而言是最理想的,但普通有刷电机气泵的电刷(换向器)的寿命、维护、可靠性等问题没有得到很好解决,因此,人们一直寻求一种既具有直流电机调速性能好,又不受电刷技术限制的新型可调速的气体采样泵。 随着单片机技术的不断成熟和价廉,单片机已广泛应用于工业控制的各个环节。本文方案在触发控制和管理PID调节系统中都利用了单片机技术,本方案的结构框图如图所示。管理/PID调节单片机系统用于键盘的输入输出和显示输出管理,以及调速算法的实现。调速算法的输入量为调速气泵的FG反馈脉冲信号,调速算法的输出为用于控制泵转速的PWM信号。 2、调速系统 本系统的速度调节环采用数字PID调节,是一个双闭环调节系统,调速控制单片机根据气体采样泵反馈的FG信号来确定转速变量,计算出相应的误差量和控制量来控制单片机系统输出的PWM占空比,实现调速气泵的调速、修正。速度调节环能实现气体采样泵电机转速迅速、准确地跟随给定转速的变化,并使气泵电机转速不受其它因素的干扰影响。电流调节环使电机转速不受负荷变化的影响。 3、性能测试 为了验证上述调速系统的各项性能,采用VLK4506(进口完整版)调速气泵与系统相连,测试了在不同负载情况下的该气体采样泵的性能。所用调速采样泵VLK4506的参数如下:电源,直流12V,空载峰值流量6L/min,极限真空度45KPa,制造商:成都气海机电(因气海的调速采样泵在高端领域使用非常广泛,故而采用它测试。目前还未见国外品牌有配置无刷电机并且带PWM调速和FG反馈信号的气体采样泵)。 3.1、恒负载调速 在恒负载情况下,气体采样泵的转速能平稳地调节到设定转速(由键盘设定),测试中可变速范围为500rpm到2400rpm。快速拉升和快速下降(转速变化在200转/10秒以上)时,达到设定转速时,转速波动2~4次后进入恒速(设定转速)。在平稳拉升和下降(转速变化在200rpm以下)时,基本上没有转速波动现象。 3.2、变负载稳速 在气体采样泵转速设定值不变的情况下,改变负载大小,泵速的稳定性能良好。在负荷平稳变化(每10秒内平稳增加或减少当前载荷的100%)的情况下,转速波动在2%以内;在负荷突变(每秒内增加或减少当前载荷的50%)的情况下,转速波动在5%以内。 JWP-2016-10
1 下一页