基于单片机的动态配气系统设计

金色传说

摘要:配气装置有动态和静态两种形式,动态配气系统更能适应生产和实验室的需要。介绍了一种单片机控制的动态配气
' @! b. _' \! x. ]2 |系统的设计方案,该系统采用质量流量法配气,不受环境参数的影响,具有高的配气精度,克服了静态配气不能连续配气,
占地面积大的缺点,能适应实际生产的需要。
关键词:单片机;动态配气;质流控制
9 U  o% [5 A: p5 _* J引言
目前,在许多行业中都需要- -定浓度的标准气体,如目前
煤炭行业使用的甲烷报警矿灯,需要使用1%浓度和0.85%浓
9 A& p: r) ]# X! N度的标准甲烷气体，对传感器进行出厂标定和定期校正(校正
周期为1周/次)，如果用1%浓度和0.85%浓度的甲烷进行运
5 s; L* S6 }/ f% U7 w% q: k3 h# i输,势必增加储罐容积和运输成本,因此,迫切需要-种体积
小、操作方便的配气装置。
另外,从配气原理看,有静态配气法和动态配气法,静态配
气法是将原料气按重量或体积逐个送进某个容器里混合后再
0 c$ T9 U4 O& F" f使用。此类方法较为简单,且比较可靠,在不具备动态配气条件
- ~0 n! }  c" t时,多采用这类方法。但这种方法需要较大的容器,考虑到安全
间距,占地面积很大。最大的弊端是不能连续配气,一次性配制
0 L0 g9 M4 O/ w8 p+ c后需将其气完才能再进行另- -种燃气的配制,这对于需要连续
7 H( B  ]+ N" @/ P# \% E  n用气的如生产线等，则理论上就需要两倍于配气种类的容器。
2 m9 \7 |* b* g4 b因此,对于需要连续配气和需要配制不同种类燃气的生产线及
实验室,就需要采用能连续配气的动态配气方法。从实际应用
状况来看,动态配气还能节约原料气。
1系统工作原理
3 F! X, X8 {- u动态配气的优点是能迅速将各种原料气按- -定 比例(质量
或体积比)随配随用,与静态配气相比,对仪器仪表的精度和准
确度要求要高,仪器仪表计量和控制的精度和准确性将直接影
响配气的精度和准确性。常用的动态配气方案有: (1)压差(或
压力)控制法,此方法的缺点是它所控制的是体积流量比,温
度、压力变化的影响必须对各种原料气是同等的,才能保证体
' Y& _3 f3 [7 N% W: c9 b积流量比保持不变,并且压力控制的精度必须足够高。(2)喷嘴
4 L; P% h0 d+ h# l4 d$ z控制法,此方法的缺点是必须保证各路原料气在喷嘴前后的压

力绝对相等,且原料气的性质必须非常稳定，配气成本很高,很
$ _8 Z3 c1 ~8 N难适合大批量的配气。(3)质量流量控制法，此方法是单独的质
量流量控制，因而压力及温度等环境参数的变化不会对气体流
1 z' r( f3 |/ E0 _3 ^1 F, f量和配气比例产生影响,不会因压力控制精度影响气体流量的
& q8 x: ^1 C. i% b4 C; x2 |4 u控制。
& f% {( ~( s# `* i0 ?; i9 j$ E本系统采用质量流量控制法来进行动态配气,系统的结构
0 a- F( g; |$ r6 ]2 [: u框图如图1。
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对于需要连续用气的如生产线等，则理论上就需要两倍于配气种类的容器