[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

技術領域

本發明涉及一種基于單片機的氣動增壓泵嵌入式控制器及控制方法，屬于自動控制技術領域。

背景技術

高壓注氣機是氣動系統中一種使用廣泛的增壓設備，其核心部件是氣動高壓增壓泵，基本工作原理可參考附圖1的高壓注氣機系統構成原理框圖。系統使用低壓壓縮空氣作為執行氣體，執行氣體可以有多種來源，如：空壓機、氣瓶或其他低壓壓縮空氣氣源，電磁換向閥控制執行氣體氣路通斷，執行氣體向下推動增壓泵活塞做功，供氣容器的氣體在增壓泵活塞另一側被增壓后進入目標容器，從而使目標容器內獲得較高的氣體壓力。該增壓系統也可以應用在管件，軟管，閥門，壓力容器，汽缸等靜態和爆破測試，汽車制動系統測試，通信電纜充氣設備，飛機輪胎液壓蓄能器充氮等方面。

發明內容

本發明針對以上問題提出并研制了一種基于單片機的氣動增壓泵嵌入式控制器及控制方法。

本發明采取的技術方案如下：

一種基于單片機的氣動增壓泵嵌入式控制器；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提示音和報警信號，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。

所述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。

所述控制器采用可充電鋰電池作為電源。

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：其基本工作原理是：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顯示電路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。

控制器計算過程所應用的智能算法工作流程為：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。

所述智能算法依據的計算公式為：

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：