專利名稱：自動(dòng)控制氣體混合泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配制氣體的氣體混合泵，特別涉及一種由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)氣體混合泵系統(tǒng)。
在各類氣體傳感器的研究過程中，需要配制各種各樣的氣體用于氣體傳感器的性能測(cè)試，以確定和評(píng)價(jià)氣體傳感器的性能。例如測(cè)定某一型號(hào)氣體傳感器對(duì)不同氣體的選擇性，對(duì)被測(cè)氣體的靈敏度和長期工作的穩(wěn)定性等。配制測(cè)試氣體可采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法，前者簡單快捷，適用于氣體傳感器的靜態(tài)測(cè)試；后者適用于氣體傳感器的動(dòng)態(tài)測(cè)試，但需要專用設(shè)備。不過，動(dòng)態(tài)配氣測(cè)試在氣體傳感器的研究與開發(fā)中是必不可少的，特別是在傳感器的性能評(píng)估方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。
氣體混合泵有許多用途，不僅在氣體傳感器的測(cè)試和標(biāo)定方面，在生物氣象實(shí)驗(yàn)，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面都需要不同用途的混合氣體。目前國內(nèi)引進(jìn)的這類設(shè)備主要是機(jī)械式手動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如北京勞保研究所和吉林大學(xué)等。它們需要有人現(xiàn)場監(jiān)管才能運(yùn)行，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配氣。
我國目前一般使用的是從西德進(jìn)口的型號(hào)為2M300/a-F的氣體混合泵，這種氣體混合泵可同時(shí)進(jìn)入兩種氣體進(jìn)行混合，其配制氣體濃度范圍為1％-100％，以1％為進(jìn)度增加或減少，其最低配氣濃度為1％，將兩臺(tái)泵串連起來其最低配氣濃度為1/10000(即100ppm)，而且可以配制三組分的混合氣體。隨著科研工作的深入以及其它方面的需要，對(duì)氣體傳感器的測(cè)試和標(biāo)定提出了越來越多的要求，暴露出該氣體混合泵的許多缺陷。如在無人監(jiān)視的情況下長期連續(xù)多濃度點(diǎn)的自動(dòng)測(cè)試、傳感器性能的自動(dòng)測(cè)試和標(biāo)定、傳感器長期穩(wěn)定性的考查以及動(dòng)態(tài)測(cè)試等，由于該氣體混合泵是機(jī)械式的手動(dòng)調(diào)節(jié)，不能自動(dòng)配氣，給測(cè)試帶來了極大的不便?？蒲泄ぷ餍枰?dú)怏w混合泵能在計(jì)算機(jī)控制下自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多濃度氣體的自動(dòng)配制。另外目前將兩臺(tái)氣體混合泵連接起來使用最低配氣濃度也只能達(dá)到100ppm，不能滿足科研和開發(fā)的需要，最低配氣濃度達(dá)不到1ppm。
本發(fā)明的目的之一就是要提供一種自動(dòng)控制配氣的氣體混合泵和工作系統(tǒng)，由手動(dòng)調(diào)節(jié)到程序控制的自動(dòng)調(diào)節(jié)，只要將要配制的氣體成分、濃度及時(shí)間等參數(shù)事先輸入計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)程序控制下就可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)配氣過程。本發(fā)明的目的之二是使最低配氣濃度達(dá)到1ppm。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種自動(dòng)控制氣體混合泵，其特征在于采用兩臺(tái)氣體混合泵串聯(lián)與配氣反饋裝置。開始時(shí)泵1[10]和泵2[11]串聯(lián)運(yùn)行，經(jīng)氣體混合泵自動(dòng)控制調(diào)節(jié)器[6]、[7]、[8]、[9]調(diào)節(jié)，其中閥1[3]的1開2閉，閥2[4]的1閉2開，混合后的氣體濃度為100ppm進(jìn)入儲(chǔ)氣箱[13]，再將濃度為100ppm的混合氣體在恒定壓力下經(jīng)閥1[3]反饋至泵2[11]進(jìn)氣口與混合底氣如空氣或氮?dú)庠诒?[11]中混合，此時(shí)閥2[4]的2閉1開，再次混合后輸出氣體的濃度可達(dá)1ppm-100ppm，經(jīng)閥2[4]中通道[1]輸送到儲(chǔ)氣容器[12]或其它用氣設(shè)備。
所述的配氣反饋裝置包括儲(chǔ)氣箱[13]、閥1[3]、閥2[4]、閥3[5]、壓縮鋼瓶[15]、氣體壓力檢測(cè)與控制裝置[14]等；所述的儲(chǔ)氣箱[13]是用金屬材料制成的正方型容器，內(nèi)置一橡膠氣袋[16]用于儲(chǔ)氣；儲(chǔ)氣箱[13]上面有三個(gè)孔用于與自動(dòng)三通閥閥1[3]、閥2[4]、閥3[5]以及氣體壓力檢測(cè)與控制裝置[14]連通，并通過自動(dòng)控制閥3[5]與壓縮鋼瓶[15]相接，儲(chǔ)氣箱[13]密封并由氣壓控制裝置[14]控制內(nèi)部壓力恒定。
所述的氣體混合泵自動(dòng)控制調(diào)節(jié)器是用來自動(dòng)設(shè)置與調(diào)節(jié)氣體混合比例的裝置，它包括計(jì)算機(jī)、自動(dòng)開關(guān)、步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)與開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、旋鈕位置檢測(cè)傳感器及其電路以及編碼輸出電路等；其核心結(jié)構(gòu)是由三塊圓盤組成的，該調(diào)節(jié)器的前面是步進(jìn)電機(jī)[17]，后面是混合泵配氣活塞[22]，用轉(zhuǎn)軸[18]從中連接；最外層的圓盤[19]是一旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤由金屬材料制成，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤上安裝一個(gè)發(fā)光二極管[23]與中間固定圓盤[20]上的透光孔[24]相對(duì)，該旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤[19]隨通過其中心并固定于其上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸[18]轉(zhuǎn)動(dòng)；中間的圓盤[20]和后面的圓盤[21]為固定式圓盤，通過固定螺絲孔[25]固定，中間的圓盤[20]有對(duì)應(yīng)于調(diào)節(jié)配氣濃度旋鈕[6]、[7]、[8]、9]所在位置的透光孔[24]，即0-10共有11個(gè)小孔，每一個(gè)透光孔[24]在電路中有一個(gè)對(duì)應(yīng)的編碼；發(fā)光二極管[23]所發(fā)的光透過透光孔[24]使得后面圓盤即電路板[21]上的光電檢測(cè)二極管[26]檢測(cè)并由編碼電路進(jìn)行編碼，用以確定自動(dòng)控制調(diào)節(jié)器[6][7][8][9]的調(diào)節(jié)狀態(tài)。
一種自動(dòng)控制的氣體混合泵系統(tǒng)方法，用程序指令控制設(shè)備運(yùn)行過程，其特征在于所述的配氣反饋裝置以及其它系統(tǒng)開關(guān)如電源等都為計(jì)算機(jī)程序指令自動(dòng)控制調(diào)節(jié)與開、關(guān)，系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)程序指令下自動(dòng)運(yùn)行(a)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，用鼠標(biāo)雙擊顯示屏上的UCDOS，進(jìn)入氣體混合泵自動(dòng)配氣控制系統(tǒng)主菜單，同時(shí)啟動(dòng)混合泵電源并開始復(fù)位，回復(fù)到初始狀態(tài)；(b)在初始狀態(tài)下，界面上出現(xiàn)各種提示，根據(jù)提示，用鍵盤上的S鍵，進(jìn)入S參數(shù)設(shè)置菜單，用上下方向鍵選擇，可以設(shè)置各種參數(shù)；(c)單點(diǎn)濃度配制表示所配氣體濃度值不變化，若配氣濃度小于100ppm，除了輸入配氣濃度外，還要輸入氣袋充氣時(shí)間和氣袋放氣時(shí)間；(d)多點(diǎn)濃度配制表示連續(xù)配制多個(gè)氣體濃度，根據(jù)菜單上參數(shù)要求分別輸入配制濃度、配氣時(shí)間以及時(shí)間間隔等；(e)查詢?cè)O(shè)定值可以查看輸入值是否正確，以及系統(tǒng)應(yīng)該顯示的數(shù)字如運(yùn)行時(shí)間以及目前所配濃度等；(f)按ESC鍵，再按T鍵，進(jìn)入配氣菜單，移動(dòng)上下方向鍵選擇，再按Enter鍵，就可以開始?xì)怏w配制；(g)屏幕顯示完成后，系統(tǒng)自動(dòng)停止運(yùn)行，或依據(jù)提示R表示繼續(xù)配制，Q表示退出系統(tǒng)并復(fù)位。
下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方法對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說明

圖1是本發(fā)明所述的自動(dòng)控制氣體混合泵的配氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是圖1所示結(jié)構(gòu)框圖中儲(chǔ)氣室的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是圖1所示結(jié)構(gòu)框圖中自動(dòng)控制調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)分析示意圖。
圖4是計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖。
圖5是自動(dòng)控制氣體混合泵系統(tǒng)軟件實(shí)施框圖。
圖6是氣體混合泵的立體示意圖。
圖1是本發(fā)明所述的自動(dòng)控制氣體混合泵系統(tǒng)的配氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖1(a)為主要部件結(jié)構(gòu)圖，圖1(b)為對(duì)應(yīng)的各個(gè)部件之間的連接方式和氣流方向框圖。如圖1所示，A為稀釋氣體(或載氣)如氮?dú)猓珺為被稀釋氣體(或配制氣體)如氧氣，10(混合泵1)和11(混合泵2)為氣體混和泵，每臺(tái)混合泵最低配氣濃度為1％，兩臺(tái)混合泵串聯(lián)配氣下限可達(dá)萬分之一即100ppm，三臺(tái)串聯(lián)配氣下限可達(dá)百萬分之一即1ppm。為此，經(jīng)泵1和泵2串聯(lián)配制的氣體輸出后再反饋到泵2的進(jìn)氣口進(jìn)一步稀釋，可實(shí)現(xiàn)三臺(tái)泵串聯(lián)配氣的效果。(閥1)3、(閥2)4、(閥3)5為電動(dòng)三通控制閥，它們分別有1、2兩個(gè)通道，開啟其中一個(gè)通道時(shí)另一個(gè)通道關(guān)閉。儲(chǔ)氣容器或用氣設(shè)備為12，儲(chǔ)氣室為13，儲(chǔ)氣室的氣體壓力檢測(cè)與控制裝置為14。與閥3相連的壓縮氣體鋼瓶為15。氣體混合泵的配氣濃度調(diào)節(jié)器為6、7、8、9，它們分別相當(dāng)于圖4中泵1的b2、a2、b1、a1或泵2的b4、a4、b3、a3，詳細(xì)的結(jié)構(gòu)將在圖3中說明。其中6、7兩個(gè)調(diào)節(jié)器為載氣(如N2)濃度調(diào)節(jié)器，由調(diào)節(jié)器6設(shè)定個(gè)位如設(shè)定為9，調(diào)節(jié)器7設(shè)定十位如設(shè)定為70，這樣N2的濃度在混合氣體中就為79％；8、9兩個(gè)調(diào)節(jié)器為被配制氣(如O2)濃度調(diào)節(jié)器，由調(diào)節(jié)器8設(shè)定個(gè)位例如設(shè)定為1，調(diào)節(jié)器9設(shè)定十位例如設(shè)定為20，這樣O2的濃度在混合氣體中就為21％。需要說明的是，兩種混合氣體的濃度相加要求為100％，否則誤差較大。
在配制氣體濃度低于100ppm的混合氣體時(shí)，開始時(shí)泵1和泵2串聯(lián)運(yùn)行，其中閥1的1開2閉，閥2的1閉2開，閥3的1閉2開，此階段混合后的氣體濃度可達(dá)萬分之一即100ppm，并進(jìn)入儲(chǔ)氣箱13中的儲(chǔ)氣袋16。
上述串聯(lián)運(yùn)行t1時(shí)間后，儲(chǔ)氣袋16內(nèi)已有足夠氣體，可進(jìn)一步配制100ppm以下濃度的混合氣體。此時(shí)閥1中的1閉2開；閥2中的1開2閉；閥3中的1開2閉，向儲(chǔ)氣箱13內(nèi)充氣，以使儲(chǔ)氣箱中儲(chǔ)氣袋16內(nèi)的混合氣體在恒定壓力下經(jīng)閥1反饋至混合泵2進(jìn)氣口，再次與載氣混合。運(yùn)行時(shí)間為t2。
在t2階段，反饋氣體經(jīng)混合泵2再次混合輸出至閥2，此時(shí)閥2中的2閉1開，輸出氣體濃度可達(dá)1ppm，經(jīng)閥2中的1通道輸送到用氣設(shè)備或儲(chǔ)氣裝置12。由于混合氣體中各成分的比例與進(jìn)氣壓力有關(guān)，所以在t2階段儲(chǔ)氣袋16的排氣必須加以控制，這里使用一套氣體壓力檢測(cè)與控制裝置14控制儲(chǔ)氣箱13中的壓力，以使儲(chǔ)氣箱中氣袋里的氣體在恒定的壓力下排出。
圖2是圖1所示結(jié)構(gòu)框圖中儲(chǔ)氣箱的結(jié)構(gòu)圖。儲(chǔ)氣箱內(nèi)置一氣袋16(體積為1m3)，與圖1所示的閥1和閥2連接。儲(chǔ)氣箱13密封不透氣，通過自動(dòng)控制閥5(即圖1b中的閥3)與壓縮鋼瓶15相連接。在儲(chǔ)氣袋需要排氣的t2階段，自動(dòng)開啟自動(dòng)控制閥5，向儲(chǔ)氣箱內(nèi)充氣，并經(jīng)過一氣體壓力檢測(cè)與控制裝置14使儲(chǔ)氣箱內(nèi)的壓力保持恒定，從而使氣袋中的氣體在恒定壓力下排出。當(dāng)t2階段結(jié)束時(shí)，自動(dòng)控制閥5自動(dòng)關(guān)閉；在t1階段氣袋充氣階段，儲(chǔ)氣箱又通過閥5的2通道自動(dòng)排氣。當(dāng)完成一個(gè)配氣過程后，在計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制下關(guān)閉所有進(jìn)氣閥門，關(guān)閉配氣系統(tǒng)。
圖3是圖1所示結(jié)構(gòu)框圖中自動(dòng)控制調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)分析示意圖。自動(dòng)控制調(diào)節(jié)器是用來自動(dòng)設(shè)置與調(diào)節(jié)氣體混合比例的裝置，它的原始結(jié)構(gòu)是圖6中所示的手動(dòng)步進(jìn)式調(diào)節(jié)旋鈕27、28、29、30，本發(fā)明將這些手動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕改變?yōu)樽詣?dòng)控制調(diào)節(jié)器。每一個(gè)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)器包括步進(jìn)電機(jī)17、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、旋鈕位置檢測(cè)傳感器及其電路以及編碼輸出電路等。
圖3a是自動(dòng)控制調(diào)節(jié)器核心部分的結(jié)構(gòu)關(guān)系圖，由步進(jìn)電機(jī)17驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸18旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)固定于其上的轉(zhuǎn)盤19旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸18穿過圓盤20和固定電路板21與氣體混合泵內(nèi)部的混合氣體濃度調(diào)節(jié)活塞22連接，并驅(qū)動(dòng)它動(dòng)作以控制氣體的流量，從而達(dá)到控制氣體混合比例的目的。旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤19上安裝一個(gè)發(fā)光二極管23(圖3b)，它與固定于氣體混合泵10上的固定圓盤20(圖3c)上的透光孔24(共有11個(gè)透光孔)相對(duì)。用于固定的螺絲孔為25(共四個(gè))。固定圓盤20上的透光孔24對(duì)應(yīng)于圖6所示的混合氣體濃度調(diào)節(jié)步進(jìn)式旋鈕位置，共有相對(duì)應(yīng)的11個(gè)透光孔，并在電路中給于0-10的11個(gè)編碼。緊接固定圓盤20后面的是固定圓盤21(圖3d)，對(duì)應(yīng)于每一個(gè)透光孔有一個(gè)光電檢測(cè)二極管26(共11個(gè))固定于其上，正對(duì)著透光孔以檢測(cè)發(fā)光二極管23所發(fā)出的光，11個(gè)光電檢測(cè)二極管分別用0-10進(jìn)行編碼，以確定發(fā)光二極管23所旋轉(zhuǎn)到的位置。
工作時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令給編碼驅(qū)動(dòng)電路，編碼驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)17工作，以使轉(zhuǎn)軸18帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤19轉(zhuǎn)動(dòng)，以及驅(qū)動(dòng)混合泵配氣活塞22工作，設(shè)置并調(diào)節(jié)混合氣體比例。轉(zhuǎn)盤19旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)光二極管23跟著旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置，所發(fā)出的光通過透光孔24被光電檢測(cè)二極管26所檢測(cè)到，通過檢測(cè)編碼電路就知道自動(dòng)控制調(diào)節(jié)器所調(diào)節(jié)到達(dá)的位置，通過與設(shè)定值進(jìn)行比較，判斷其是否正確，如果都正確無誤，則可以開始配制氣體；如果仍然沒有到達(dá)設(shè)定的位置，則根據(jù)當(dāng)時(shí)的位置情況，繼續(xù)調(diào)節(jié)，直到調(diào)節(jié)到正確的位置為止。
圖4是計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖。圖中示出了在計(jì)算機(jī)控制下各個(gè)部分的關(guān)系，整個(gè)系統(tǒng)是怎樣由計(jì)算機(jī)控制的。
當(dāng)根據(jù)計(jì)算機(jī)的提示向計(jì)算機(jī)輸入了需要配制氣體的比例以后，計(jì)算機(jī)根據(jù)公式及事先編好的程序，計(jì)算出每臺(tái)氣體混合泵所應(yīng)配制的氣體的比例以及每一個(gè)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)器所在的位置及其編碼，通過I/O接口使編碼輸出驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕即轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)到所應(yīng)在的位置。此時(shí)，隨著電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)使旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤上的發(fā)光二極管到達(dá)所在位置即旋鈕應(yīng)該到達(dá)的位置。
判段自動(dòng)控制調(diào)節(jié)器是否到達(dá)了所應(yīng)在的位置，就要靠檢測(cè)編碼輸出電路以及光電式傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，信號(hào)采集檢測(cè)電路將檢測(cè)結(jié)果反饋到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行判斷，如還未到達(dá)所應(yīng)在位置，則計(jì)算機(jī)通過前述方法繼續(xù)控制電機(jī)的運(yùn)行。在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，檢測(cè)電路檢測(cè)調(diào)節(jié)器的位置，并經(jīng)編碼器輸出至信號(hào)采集卡再反饋到計(jì)算機(jī)中，直到將調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)到工作位置為止。此時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行，同時(shí)在計(jì)算機(jī)控制下自動(dòng)開啟氣體混合泵電源、電動(dòng)三通閥門，并確定和調(diào)節(jié)各個(gè)閥門的通道。一切準(zhǔn)備就緒，開始進(jìn)行氣體混合，氣體混合結(jié)束時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉。
圖5是自動(dòng)控制氣體混合泵系統(tǒng)軟件實(shí)施框圖。該圖進(jìn)一步說明了系統(tǒng)的運(yùn)行、操作過程、軟件的實(shí)現(xiàn)過程以及實(shí)施例。圖6是氣體混合泵的立體示意圖。圖中示出了控制面板31上的混合氣體比例調(diào)節(jié)旋鈕27、28、29和30，它們分別對(duì)應(yīng)于本發(fā)明圖1中的部件6、7、8、和9，其中27和28控制一種混合氣體的比例，29和30控制另一種混合氣體的比例；27和29的數(shù)字代表各自氣體混合比例的個(gè)位，28和30的數(shù)字代表各自氣體混合比例的十位。如圖中所示，氮?dú)獾幕旌媳壤秊?9％，氧氣的混合比例為71％。由于調(diào)節(jié)旋鈕是步進(jìn)式的，由圖中可見，一臺(tái)氣體混合泵的最低氣體混合比例為1％，最高為99％，以1％為步長增減。還可以看出，一臺(tái)氣體混合泵可以使兩種氣體混合，兩臺(tái)氣體混合泵串聯(lián)起來使用可以使三種氣體混合，三臺(tái)氣體混合泵串聯(lián)起來使用可以使四種氣體混合，以此類推。
本發(fā)明將圖6中所述的手動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕改變成自動(dòng)控制調(diào)節(jié)旋鈕，同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全自動(dòng)化。
本發(fā)明的有益效果是；1.實(shí)現(xiàn)了2M300/a-F氣體混合泵由手動(dòng)調(diào)節(jié)到自動(dòng)調(diào)節(jié)。開機(jī)后，在計(jì)算機(jī)程序控制下達(dá)到了不同氣體濃度配制的自動(dòng)化，既可用于單點(diǎn)濃度配制，又可連續(xù)多濃度點(diǎn)配制。
2.原來的單臺(tái)混合泵最低配氣濃度為1％，兩臺(tái)混合泵串聯(lián)最低配氣濃度為1/10000，經(jīng)過本發(fā)明以后，最低配制氣體濃度達(dá)到了1ppm。
3.本發(fā)明的氣體儲(chǔ)存反饋裝置，相當(dāng)于增加一臺(tái)氣體混合，不僅使得氣體混合比例可以更低，同時(shí)可以增加一種氣體混合成分，每經(jīng)過一次反饋，就可以增加一種氣體混合成分。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)控制氣體混合泵，其特征在于采用兩臺(tái)氣體混合泵串聯(lián)與配氣反饋裝置，泵1[10]和泵2[1]串聯(lián)運(yùn)行，經(jīng)氣體混合泵自動(dòng)控制調(diào)節(jié)器[6]、[7]、[8]、[9]調(diào)節(jié)，其中閥1[3]的1開2閉，閥2[4]的1閉2開，混合后的氣體濃度為100ppm進(jìn)入儲(chǔ)氣箱[13]，再將濃度為100ppm的混合氣體在恒定壓力下經(jīng)閥1[3]反饋至泵2[11]進(jìn)氣口與混合底氣如空氣或氦氣在泵2[11]中混合，此時(shí)閥2[4]的2閉1開，再次混合后輸出氣體的濃度可達(dá)1ppm-100ppm，經(jīng)閥2[4]中通道[1]輸送到儲(chǔ)氣溶器[12]或其它用氣設(shè)備。
2.一種自動(dòng)控制氣體混合泵，其特征在于所述的配氣反饋裝置包括儲(chǔ)氣箱[13]、閥1[3]、閥2[4]、閥3[5]、壓縮鋼瓶[15]、氣體壓力檢測(cè)與控制裝置[14]等；所述的儲(chǔ)氣箱[13]是用金屬材料制成的正方型容器，內(nèi)置一橡膠氣袋[16]用于儲(chǔ)氣；儲(chǔ)氣箱[13]上面有三個(gè)孔用于與自動(dòng)三通閥閥1[3]、閥2[4]、閥3[5]以及氣體壓力檢測(cè)與控制裝置[14]連通，并通過自動(dòng)控制閥3[5]與壓縮鋼瓶[15]相接，儲(chǔ)氣箱[13]密封并由氣壓控制裝置[14]控制內(nèi)部壓力恒定。
3.一種自動(dòng)控制氣體混合泵，其特征在于所述的氣體混合泵自動(dòng)控制調(diào)節(jié)器是用來自動(dòng)設(shè)置與調(diào)節(jié)氣體混合比例的裝置，它包括計(jì)算機(jī)、自動(dòng)開關(guān)、步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)與開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、旋鈕位置檢測(cè)傳感器及其電路以及編碼輸出電路等；其核心結(jié)構(gòu)是由三塊圓盤組成的，該調(diào)節(jié)器的前面是步進(jìn)電機(jī)[17]，后面是混合泵配氣活塞[22]，用轉(zhuǎn)軸[18]從中連接；最外層的圓盤[19]是一旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤由金屬材料制成，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤上安裝一個(gè)發(fā)光二極管[23]與中間固定圓盤[20]上的透光孔[24]相對(duì)，該旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤[19]隨通過其中心并固定于其上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸[18]轉(zhuǎn)動(dòng)；中間的圓盤[20]和后面的圓盤[21]為固定式圓盤，通過固定螺絲孔[25]固定，中間的圓盤[20]有對(duì)應(yīng)于調(diào)節(jié)配氣濃度旋鈕[6]、[7]、[8]、[9]所在位置的透光孔[24]，即0-10共有11個(gè)小孔，每一個(gè)透光孔[24]在電路中有一個(gè)對(duì)應(yīng)的編碼；發(fā)光二極管[23]所發(fā)的光透過透光孔[24]使得后面圓盤即電路板[21]上的光電檢測(cè)二極管[26]檢測(cè)并由編碼電路進(jìn)行編碼，用以確定自動(dòng)控制調(diào)節(jié)器[6][7][8][9]的調(diào)節(jié)狀態(tài)。
4.一種自動(dòng)控制的氣體混合泵系統(tǒng)方法，用程序指令控制設(shè)備運(yùn)行過程，其特征在于所述的配氣反饋裝置以及其它系統(tǒng)開關(guān)如電源等都為計(jì)算機(jī)程序指令自動(dòng)腔制調(diào)節(jié)與開、關(guān)，系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)程序指下自動(dòng)運(yùn)行(a)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，用鼠標(biāo)雙擊顯示屏上的UCDOS，進(jìn)入氣體混合泵自動(dòng)配氣控制系統(tǒng)主菜單，同時(shí)啟動(dòng)混合泵電源并開始復(fù)位，回復(fù)到初始狀態(tài)；(b)在初始狀態(tài)下，界面上出現(xiàn)各種提示，根據(jù)提示，用鍵盤上的S鍵，進(jìn)入S參數(shù)設(shè)置菜單，用上下方向鍵選擇，可以設(shè)置各種參數(shù)；(c)單點(diǎn)濃度配制表示所配氣體濃度值不變化，若配氣濃度小于100ppm，除了輸入配氣濃度外，還要輸入氣袋充氣時(shí)間和氣袋放氣時(shí)間；(d)多點(diǎn)濃度配制表示連續(xù)配制多個(gè)氣體濃度，根據(jù)菜單上參數(shù)要求分別輸入配制濃度、配氣時(shí)間以及時(shí)間間隔等；(e)查詢?cè)O(shè)定值可以查看輸入值是否正確，以及系統(tǒng)應(yīng)該顯示的數(shù)字如運(yùn)行時(shí)間以及目前所配濃度等。(f)按ESC鍵，再按T鍵，進(jìn)入配氣菜單，移動(dòng)上下方向鍵選擇，再按Enter鍵，就可以開始?xì)怏w配帛；(g)屏幕顯示完成后，系統(tǒng)自動(dòng)停止運(yùn)行，或依據(jù)提示 R表示繼續(xù)配制，Q表示退出系統(tǒng)并復(fù)位。
全文摘要
一種自動(dòng)控制氣體混合泵,采用配氣再反饋裝置,預(yù)先混合后的氣體濃度為100ppm進(jìn)入儲(chǔ)氣室,再將氣體濃度為100ppm的混合氣體與混合底氣如空氣或氮?dú)庠谝欢▔毫ο陆?jīng)閥1反饋至混合泵2進(jìn)氣口,再次混合輸出氣體濃度可達(dá)1ppm－100ppm,經(jīng)閥2中1通道輸入到用氣裝置。通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)所混合氣體各成分的比例。
文檔編號(hào)G05D11/08GK1255402SQ99114490
公開日2000年6月7日 申請(qǐng)日期1999年10月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月15日
發(fā)明者張正勇, 張耀華, 李民強(qiáng), 張蓉 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所