[發明專利]一種基于單片機的氣動增壓泵嵌入式控制器及控制方法

無效

• 申請號: 201310237070.4
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN103306957A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 熊偉;王祖溫;王海濤;關廣豐;馬文琦;孫長樂;弓永軍;張增猛;侯交義;王志文;陳晶晶
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: F04B49/06
• 分類號: F04B49/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 曲永祚;李洪福

1.一種基于單片機的氣動增壓泵嵌入式控制器，其特征在于：控制器的外部左側面設置有4個傳感器接口和1個電磁閥接口，傳感器接口及電磁閥接口采用航空插頭，控制器外部正面是12864液晶顯示屏和薄膜矩陣鍵盤，控制器外部右側面是控制器開關和充電端口；4個傳感器接口連接設備的4個傳感器；控制器的內部電路包括單片機最小系統電路、信號調理電路、電源電壓轉換電路、電磁閥控制電路、蜂鳴器電路，矩陣鍵盤電路及12864顯示電路，各部分電路均與單片機相連；信號調理電路將4路傳感器采集的壓力與流量信號傳送給單片機，單片機根據智能算法對4路傳感器的采集信號進行處理，根據處理結果，單片機輸出信號給電磁閥控制電路，對電磁閥進行控制，蜂鳴器電路發出按鍵和報警提示音，顯示電路通過12864液晶顯示屏把處理結果實時顯示出來，矩陣鍵盤電路用于為控制器設定增壓任務參數，電源電壓轉換電路為單片機提供電源，并具有過載保護、防接反、電量實時監測功能。

2.根據權利要求1所述的一種基于單片機的氣動增壓泵嵌入式控制器，其特征在于：4路傳感器分為3路壓力傳感器和1路流量傳感器，其中3路壓力傳感器是必需的，1路流量傳感器是可選配的，4路傳感器采集的信號分別為：執行氣體壓力、執行氣體流量、供氣容器氣體壓力、目標容器氣體壓力。

3.根據權利要求1所述的一種基于單片機的氣動增壓泵嵌入式控制器，其特征在于：控制器采用可充電鋰電池作為電源。

4.根據權利要求1所述的一種基于單片機的氣動增壓泵嵌入式控制器實現控制的方法，其特征在于：首先通過矩陣鍵盤設定增壓任務和傳感器采集各路氣體的初始壓力值，控制器自動計算判斷增壓目標能否實現；若能實現則預測達到增壓目標所需要的增壓次數（高壓增壓器的工作周期數），控制器開啟電磁閥，執行氣體進入高壓增壓器，開始對供氣容器氣體增壓，并在工作過程中，控制器實時檢測并通過液晶屏顯示執行氣體壓力和流量、供氣容器氣體壓力與目標容器氣體壓力，并計算剩余增壓次數，當目標容器氣體壓力達到設定值時，控制系統關閉電磁閥，增壓任務完成。

5.根據權利要求1所述的一種基于單片機的氣動增壓泵嵌入式控制器實現控制的方法，其特征在于：智能算法工作流程：首先通過采集當前條件下各路傳感器信號，得到供氣容器和目標容器的壓力值，然后利用智能算法公式進行一次迭代運算，根據計算結果判斷能否實現增壓目標，如果不能實現，則給出提示信息，要求重新調整參數設置，如果可以實現則使增壓次數加1，并根據計算出的此次增壓后的目標容器壓力判斷是否已經達到增壓目標，如果沒有達到則返回進行下一次迭代運算，直到計算出的供氣容器壓力大于或等于設定的目標壓力值時停止運算，最終得到總的增壓次數，并進行顯示。

智能算法所依據的計算公式為：

第n次壓縮開始前高壓柱塞腔內氣體的壓力為PA_n的計算公式：

PAn=VAVA+VCPAn-1+VOVO+VCPBn-1,]]>

第n次壓縮結束后排出高壓氣體的壓力PB_n的計算公式：

PBn=VBVB+VOPBn-1+VCVB+VOPAn,]]>

高壓柱塞腔的總容積，包括余隙容積和有效行程容積的計算公式：

VC＝VO+A₂S,

上述公式中：

VA——供氣容積及其與增壓器出口連接管路的體積；

VB——目標容器及其與增壓器出口連接管路的體積；

VO——高壓柱塞腔的余隙容積；

VC——高壓柱塞腔的總體積；

A₂——高壓柱塞面積；

S——壓縮行程長度。