Dyluniad System Reoli Ar gyfer Generadur Ocsigen Arsugniad Swing Pwysau Cludadwy

Dyluniad system reoli ar gyfer generadur ocsigen arsugniad swing pwysau cludadwy
 

 

Mae ocsigen yn elfen sylfaenol i gynnal gweithgareddau bywyd dynol ac mae'n chwarae rhan hanfodol mewn amrywiol driniaethau meddygol ac achubion brys. Mae offer cynhyrchu ocsigen yn offer cymorth meddygol pwysig. Mae dull cynhyrchu ocsigen arsugniad swing pwysau (PSA) wedi'i ddefnyddio'n helaeth mewn offer cynhyrchu ocsigen bach a chanolig oherwydd ei fanteision o ddefnydd ynni isel, dim llygredd, a buddsoddiad isel. Egwyddor weithredol y dull arsugniad swing pwysau yw: trwy'r gwahaniaeth yn nodweddion arsugniad rhidyllau moleciwlaidd i ocsigen a nitrogen, mae nitrogen yn cael ei arsugniad o dan amodau gwasgedd i wahanu ocsigen; o dan amodau pwysau llai, mae nitrogen yn cael ei ddadsorbio i adfer perfformiad arsugniad y rhidyll moleciwlaidd i gyflawni gwahaniad ocsigen a nitrogen. Mae'r rhan fwyaf o'r offer cynhyrchu ocsigen arsugniad swing pwysau presennol yn fawr o ran maint ac yn drwm mewn pwysau, na all ddiwallu anghenion hygludedd yn y maes neu ar gerbydau. Mae generaduron ocsigen arsugniad swing pwysau cludadwy yn cyfeirio at yr offer cynhyrchu ocsigen hynny y gellir eu cario'n ysgafn, sydd â'u cyflenwad pŵer eu hunain, ac sy'n ysgafn o ran pwysau. Fodd bynnag, nid oes llawer o ymchwil yn y maes hwn yn Tsieina, ac mae'r systemau rheoli presennol yn gyffredinol yn fawr o ran maint, yn isel mewn awtomeiddio, ac yn wael mewn sefydlogrwydd. Yn yr astudiaeth hon, ynghyd â phroses gynhyrchu ocsigen arsugniad swing pwysau, cynlluniwyd a datblygwyd system reoli sy'n addas ar gyfer generaduron ocsigen arsugniad swing pwysau cludadwy i ddarparu cymorth technegol ar gyfer ymchwil bellach a chymhwyso generaduron ocsigen cludadwy.

Proses gynhyrchu ocsigen arsugniad swing pwysau

Er mwyn datblygu generadur ocsigen arsugniad swing pwysau cludadwy, cyfunodd yr astudiaeth hon yr egwyddor o gynhyrchu ocsigen arsugniad siglen pwysau a phenderfynodd gyntaf y llif proses sylfaenol o gynhyrchu ocsigen, fel y dangosir yn y ffigur. Er mwyn lleihau cyfaint a phwysau'r generadur ocsigen cludadwy, mabwysiadodd yr arbrawf hwn broses gynhyrchu ocsigen dau dwr. Defnyddir y broses gynhyrchu ocsigen dau dwr yn eang mewn offer cynhyrchu ocsigen bach oherwydd ei strwythur syml, cynnal a chadw cyfleus, a chost isel. Trwy weithredu dau dwr arsugniad am yn ail, gellir cyflawni cynhyrchiad ocsigen parhaus a sefydlog, tra'n lleihau cyfaint a màs yr offer yn effeithiol. Er mwyn cynyddu'r cynnyrch ocsigen a lleihau'r defnydd o ynni, dyluniodd a mabwysiadodd yr arbrawf hwn broses gyda phroses gyfartal. Mae'r broses gyfartal yn gwella effeithlonrwydd cynhyrchu ocsigen ymhellach ac yn lleihau'r defnydd o ynni yn y system trwy wneud y gorau o'r gwahaniaeth pwysau. Mae'r cyfuniad o'r broses hon nid yn unig yn gwella perfformiad y generadur ocsigen arsugniad swing pwysau cludadwy, ond hefyd yn rheoli'r defnydd o ynni a chyfaint yr offer yn effeithiol wrth sicrhau purdeb ocsigen.



Dyluniad cylched gyriant llwyth
Mae prif lwythi gweithio'r crynodwr ocsigen PSA cludadwy yn cynnwys cywasgwyr aer a falfiau solenoid. Trwy ddefnyddio falf solenoid cyfun, gellir lleihau cyfaint a phwysau'r crynhoydd ocsigen yn effeithiol wrth wella sefydlogrwydd y system. Fodd bynnag, gan mai DC 12V yw foltedd gweithredu'r cywasgydd aer a'r falf solenoid, tra bod foltedd gweithredu'r microreolydd yn DC 3.3V, mae'n anodd gyrru'r llwythi hyn yn uniongyrchol. Felly, mae'r allbwn signal gan y microreolydd yn cael ei wrthdroi gan y gwrthdröydd 74LVC04 a'i chwyddo gan diwb Darlington ULN2003 i yrru gweithrediad y cywasgydd aer a'r falf solenoid.
Mae ULN2003 yn arae transistor cyfansawdd perfformiad uchel gyda thymheredd uchel da ac ymwrthedd pwysedd uchel a chynhwysedd llwyth cryf. Mae'n integreiddio deuod olwyn rydd a gall yrru llwythi cerrynt uchel yn uniongyrchol gan gynnwys cyfnewidfeydd. Dangosir sgematig cylched gyrru'r cywasgydd aer a'r falf solenoid yn y ffigur.



Dyluniad cylched gyriant cywasgydd aer
Y cywasgydd aer yw cydran pŵer craidd y generadur ocsigen arsugniad swing pwysau cludadwy (PSA). Mae'n gwahanu ocsigen trwy fewnanadlu aer amgylchynol a'i wasgu i'w anfon i'r twr arsugniad, sy'n gyswllt allweddol yn y broses gynhyrchu ocsigen. Er mwyn bodloni gofynion perfformiad effeithlon a sefydlog offer cludadwy, mae'r system hon yn defnyddio cywasgydd DC di-frwsh micro Thomas, sydd â manteision gweithrediad llyfn, llif mawr, dirgryniad isel, sŵn isel a defnydd isel o ynni, ac mae'n addas iawn ar gyfer senario cais y generadur ocsigen.
Mae angen cylched gyrru pwrpasol ar y modur DC di-frwsh i gwblhau'r cymudo electronig i sicrhau ei weithrediad arferol. Felly, mae set o gylchedau gyrru modur yn seiliedig ar sglodyn rheoli JY01 wedi'i ddylunio. Dangosir yr egwyddor yn y ffigur. Trwy'r dyluniad cylched wedi'i optimeiddio, gellir rheoli cyflymder gweithredu a sefydlogrwydd y cywasgydd aer yn gywir.
Cynllun ac Egwyddor Cylchdaith
Mae JY01 yn sglodyn rheoli a ddefnyddir yn arbennig ar gyfer moduron DC di-frwsh, gyda'r prif swyddogaethau canlynol:
Rheoleiddio llinol cyflymder: i gyflawni rheolaeth fanwl gywir ar gyflymder modur;
Mecanweithiau amddiffyn lluosog: gan gynnwys amddiffyniad overcurrent, amddiffyniad undervoltage ac amddiffyniad cylched byr i sicrhau gweithrediad cylched diogel;
Allbwn modiwleiddio lled pwls sinusoidal (SPWM): i wella effeithlonrwydd gyrru a lleihau dirgryniad modur a sŵn.
Mae'r cylched gyrru yn seiliedig ar JY01, a cheir signal safle'r rotor (Ha, Hb, Hc) trwy'r synhwyrydd Hall, ac mae'r sglodyn yn cynhyrchu'r signal gyrru cyfatebol. Mae allbwn signal SPWM gan JY01 yn rheoli'r modiwl gyrru IR2021, a thrwy hynny yn gyrru transistor effaith maes (FET) breichiau'r bont uchaf ac isaf. Rhennir y signal gyrru yn signalau rheoli braich uchaf ac isaf: cynrychiolir signalau braich uchaf MA, MB, a MC gan AT, BT, a CT yn y drefn honno, ac mae'r signalau braich isaf yn cael eu cynrychioli gan AB, BB, a CB.

I gloi
Yn unol â mecanwaith cynhyrchu ocsigen gwahanu pilen, mae'r ymchwil hwn yn dyfeisio system rheoli generadur ocsigen gwahanu pilen gryno sy'n cymryd y microgyfrifiadur sglodion sengl STM32F407 fel yr uned reoli ganolog, tra hefyd yn llunio cylchedau rheoli ymylol cyfatebol a algorithmau rheoli. Mae'r gosodiad rheoli cyfan yn dangos rhinweddau bod yn hawdd ei ddefnyddio, yn hawdd ei weithredu, yn sefydlog iawn, ac yn hynod ddibynadwy, ynghyd â galluoedd rhyngweithio dynol-peiriant rhagorol. Mae prototeip y generadur ocsigen a ddatblygwyd o dan y drefn reoli hon o faint bychan ac mae ganddo bwysau hynod o ysgafn. Pan fydd y gyfradd allbwn ocsigen yn cyrraedd 0.8 L / min, gall y purdeb ocsigen gyrraedd mor uchel â 93.2%, gan gyflawni'r meincnodau dylunio rhagosodedig. Wrth edrych ymlaen, mae cynlluniau i archwilio rheoleiddio deallus y broses cynhyrchu ocsigen. Trwy addasu paramedrau'n union fel cyflymder y pwmp, amser treiddiad, a phwysau pilen, gellir tiwnio cyfradd allbwn ocsigen a phurdeb y generadur ocsigen yn awtomatig yn unol â newidiadau tymheredd amgylchynol a'i gynnal ar lefel gymharol gyson.