Решения для регулирования давления в системах вакуумного контроля при микролазерной сварке

1. Введение в пропорциональный регулятор давления
Микролазерная сварка (LBW), также известная как микросварка, представляет собой сплавление разнородных металлов путем проецирования лазерного луча очень малого диаметра для создания микроскопического сварного шва. Недавно один из клиентов обратился с индивидуальным запросом на систему вакуумного контроля для точной регулировки давления в системе микролазерной сварки. Конкретные требования заключаются в том, что сварочная камера должна быть заполнена инертным газом, абсолютное давление в сварочной камере должно быть точно и постоянно в диапазоне вакуума от 10 Па до одной атмосферы (0,1 МПа). Колебания давления в любой контрольной точке должны быть менее ±1%.


В данной статье будут предложены соответствующие решения для технических требований вышеупомянутых заказчиков к регулированию давления в системах управления вакуумом при микролазерной сварке. Конкретный план реализации предусматривает оснащение вакуумметров с различными диапазонами, входными пропорциональными регуляторами давления Kao Lu, выходными электрическими шаровыми клапанами и двухканальными высокоточными ПИД-регуляторами, а также использование режимов управления на входе и выходе для различных диапазонов вакуума с целью достижения регулирования давления воздуха в полном диапазоне постоянного контроля. Это решение обеспечивает постоянный контроль вакуума в любой заданной точке в полном диапазоне шкалы с частотой колебаний менее ±1%.


2. Решение задачи о пропорциональном регуляторе давления
Для микролазерной сварки требуется диапазон регулировки давления воздуха (абсолютного давления) в пределах степени вакуума 10 Па ~ 0,1 МПа, поэтому скорость колебаний степени вакуума в постоянном режиме работы в полном диапазоне может быть произвольно установлена и составляет менее ±1%, что также необходимо для процесса сварки. Колебания давления воздуха, вызванные изменением давления воздуха, могут быть быстро отрегулированы и поддержаны на постоянном уровне, поэтому в данном решении используются два контура управления для охвата всего диапазона.

Первый контур управления отвечает за регулирование высокого давления воздуха в диапазоне 1 кПа–101 кПа, в качестве датчика используется пленочный емкостной вакуумметр с диапазоном измерения 1000 Торр. Вакуумметр подключен к первому каналу ПИД-регулятора. ПИД-регулятор корректирует пропорциональный регулятор давления, сравнивая полученный вакуумный сигнал с заданным значением, так что давление воздуха в сварочной камере быстро достигает заданного значения и остается постоянным. Второй контур управления отвечает за регулирование низкого давления в диапазоне 10 Па–1 кПа, в качестве датчика используется пленочный емкостной вакуумметр с диапазоном измерения 10 Торр.

Вакуумметр подключен ко второму каналу ПИД-регулятора. ПИД-регулятор регулирует пропорциональное давление, сравнивая полученный вакуумный сигнал с заданным значением, так что давление воздуха в сварочной камере быстро достигает заданного значения и остается постоянным.

Для обеспечения точности и стабильности управления данное решение требует, чтобы пропорциональный регулятор давления имел скорость отклика в пределах 1 секунды, а также двухканальный ПИД-регулятор с высокой точностью: 24-битный АЦП и 16-битный ДА. Это решение успешно широко применяется.


Для получения более подробной информации о пропорциональном регуляторе давления, пожалуйста, посетите наш веб-сайт .