Высокоточный пропорциональный регулятор давления с ПИД-регулятором от Kao Lu.

1. Введение в пропорциональный регулятор давления Kao Lu.

В биомедицинской и полупроводниковой промышленности часто предъявляются высокие требования к микроположительному давлению, требующие сверхвысокой точности контроля давления в 0,1% при микроположительном давлении, немного превышающем стандартное атмосферное давление. В настоящее время в технологии сверхвысокоточного контроля микроположительного давления существуют две проблемы:

1. Во многих системах микрорегулирования избыточного давления напрямую используются электрические пропорциональные клапаны, однако их возможности ограничены точностью встроенного датчика давления и контроллера. Электрические пропорциональные клапаны совершенно не соответствуют требованиям сверхвысокой точности регулирования давления.
2. В области измерений и калибровочных испытаний для повышения точности контроля давления часто используется сверхвысокоточная раздельная структура, то есть независимый датчик давления, сборщик данных, контроллер данных и микрокомпьютерный процессор образуют замкнутый контур управления. Хотя этот метод позволяет достичь очень высокой точности (например, 0,01%), его общая стоимость высока, и он не подходит для промышленного и приборостроительного секторов.

По этой причине в данной статье представленпропорциональный регулятор давления от Kao Lu . Благодаря подключению сверхточного датчика давления и ПИД-регулятора, а также использованию преимуществпропорционального регулятора давления от Kao Lu , точность регулирования давления значительно повышается, а общая стоимость остается на низком уровне.

2. Как решить проблему?

Как показано на рисунке 1, конкретное решение основано напропорциональном регуляторе давления Kao Lu . Замкнутый контур ПИД-регулирования формируется путем подключения высокоточного датчика давления и внешнего ПИД-регулятора для достижения микроположительного регулирования давления со сверхвысокой точностью 0,1%.

Особенностью данного решения является использование пропорционального регулятора давления Kao Lu в качестве исполнительного механизма, а для сверхточного управления требуется внешний высокоточный датчик давления и ПИД-регулятор.

На основании проведенных нами предыдущих оценочных испытаний и анализа данных процесса управления мы пришли к выводу, что для достижения точности управления 0,1% для промышленных интегрированных ПИД-регуляторов необходимо соблюдение следующих технических показателей:

1. Внешний датчик должен обладать сверхвысокой точностью, превышающей 0,1%.
2. Внешний исполнительный механизм (пропорциональный регулятор давления) также должен обладать высокой точностью, но это не обязательно означает сверхвысокую точность в 0,1%. Общая точность может достигать 1%, что в основном обусловлено показателем скорости вращения используемого пропорционального регулятора давления.
3. Количество бит АЦП ПИД-регулятора должно составлять не менее 16 бит, предпочтительно 24 бита.
4. При работе с числами с плавающей запятой в ПИД-регуляторе необходимо обеспечить возможность регулировки выходного значения в диапазоне 0,01%~0,05%.
5. Количество бит ЦАП ПИД-регулятора должно составлять не менее 14 бит, а оптимальным является 16 бит.

Из вышеизложенных требований к техническим показателям и результатам испытаний видно, что для достижения сверхвысокой точности регулирования давления необходимо, чтобы внешний датчик давления, пропорциональный регулятор давления и АЦП ПИД-регулятора соответствовали требованиям к точности. Выходной сигнал ЦАП ПИД-регулятора и операции с плавающей запятой также должны обладать достаточной точностью, а минимальная погрешность выходного сигнала ПИД-регулятора должна составлять не менее 0,01%.

Исходя из вышеизложенного анализа, аппаратная конфигурация решения в основном включает следующие компоненты:

1. Датчик давления: точность 0,05%, диапазон абсолютного давления 0,1~1 МПа, соответствующее выходное напряжение 0~10 В.
2. Пропорциональный регулятор давления Kao Lu : максимальное входное давление газа составляет 300 кПа, диапазон регулирования давления — 0–100 кПа, а для оценки эффективности решения используется внешний аналоговый датчик.
   В соответствии с описанной выше конфигурацией было создано оценочное тестовое устройство, как показано на рисунке 2. Входной сигнал составляет 0–10 Гц, линейность — менее ±0,3% от полной шкалы, повторяемость — менее ±0,2% от полной шкалы, а гистерезис — менее 0,3% от полной шкалы.
3. ПИД-регулятор: АЦП — 24-битный, ЦАП — 16-битный, диапазон АЦП — 0–10 В, диапазон ЦАП — 0–10 В, минимальный процент выходного сигнала аналогового управления — 0,01%.

 

3. Изучитепропорциональный регулятор давления Kao Lu.

Для оценки эффективности вышеуказанных решений было создано испытательное устройство, соответствующее описанной выше конфигурации, как показано на рисунке 2.

Для эффективного сбора, мониторинга и хранения данных оценочных испытаний в устройство для проведения оценочных испытаний, показанное на рисунке 2, добавляется следующее содержимое:

1. Многоканальный сборщик данных
2. Фитинги для труб высокого давления: используются в качестве сосудов под давлением и соединяются с датчиками давления и пропорциональными регуляторами давления.
3. Компьютер: Используется для связи с ПИД-регулятором и устройством сбора данных. Он также может устанавливать и запускать соответствующие программные продукты для управления, сбора данных, отображения кривых и хранения данных ПИД-регулятора и устройства сбора данных.

 

4. Заключение

На основании вышеописанного решения и результатов оценочных испытаний доказано, что данное решение полностью способно обеспечить сверхвысокую точность регулирования давления в микросистемах с положительным давлением до 0,1%. Конкретные выводы следующие:

1. Внешний сверхточный датчик давления и ПИД-регулятор позволяют эффективно повысить точность регулирования давления в пропорциональном регуляторе давления Kao Lu и достичь сверхвысокой точности регулирования давления в 0,1%.
2. В процессе сверхточного регулирования давления с точностью до 0,1% ключевыми техническими показателями, определяющими общую точность управления, являются точность измерения, точность управления и работа с плавающей запятой ПИД-регулятора. Предложенное в данной статье решение использует 24-битный АЦП, 16-битный ЦАП и высокоточную работу с плавающей запятой с точностью до 0,01%, что доказывает его способность полностью удовлетворять требованиям сверхточного управления.
3. Представленное в данной статье решение и результаты испытаний доказывают, чтопропорциональный регулятор давления от компании Kao Lu обеспечивает сверхвысокую точность управления при более низкой стоимости.
4. Предложенное в данной статье решение отличается высокой гибкостью: можно выбрать датчики давления ипропорциональный регулятор давления Kao Lu с различными диапазонами. Сверхвысокоточное управление в различных диапазонах давления достигается с помощью универсального высокоточного ПИД-регулятора.

Если вас заинтересовал наш пропорциональный регулятор давления, посетите наш веб-сайт !