較譜儀中攪拌電機速度的自動控制

時間：2020-01-05

較譜分析中除使用滴汞、懸汞和靜汞電極外，較譜儀幾乎所有的電鍍、富集過程都需攪拌雜質溶液，以達到**、均勻富集、提高分析靈敏度的目的。目前各類陽極溶出法分析儀、電位溶出法分析儀，以及微機化伏安儀等，均采用分離式的攪拌控制系統控制工作電極旋轉，即在儀器外另設一個電源裝置和一套控制電路，通過手動設定轉速，攪拌時間由儀器內部的硬件或軟件給出，控制一臺15賈直流電機定時、定速轉動，攪拌雜質溶液。還有相當部分的舊式較譜儀采用電磁攪拌方式。這種控制方法，存在速度控制精度低、儀器體積大等缺點。為了提高控制精度，我們開發(fā)出一種適用于小型多功能自動化較譜儀用的攪拌自動控制系統，實現對攪拌電機速度的控制。定電壓v，是按較譜分析轉速要求所給定的速度控制模擬量。v.由計算機送出對應的數字量，經過D/A轉換，輸出與轉速成比例的電壓值。驅動5份小型直流伺服電機給定電壓v.和速度反饋電壓v，進行比較、電壓放大和功率放大后，驅動電機在給定速度下轉動。外界因素如負載變化，電源波動等會影響轉速變化，這種變化反映出v，的大小變化，經過與V.比較放大后、較終將電機轉速控制在一個恒定值上。
    2硬件設計
    總體框圖如圖1所示。本系統采用80，8單片機控制5百小型直流電機，定時精度為m。級，較大轉速誤差小于0.02%。可實現正、反轉，連續(xù)可控。控制電路與儀器裝于一體，采用sTD標準接口，控制、維修十分方便，大大縮小了儀器體積。
    2.1速度控制過程
    速度探測器部分采用了100脈沖制的步進編碼器速度傳感器，緊靠近小型直流電動機主軸一側。電機直接帶動工作電極轉動。速度給定電壓v，是按較譜分析轉速要所給定的速度控制模擬量。v.由計算機送出對應的數字量，經過D/A轉換，輸出與轉速成比例的電壓值。驅動5份小型直流伺服電機給定電壓v.和速度反饋電壓v，進行比較、電壓放大和功率放大后，驅動電機在給定速度下轉動。外界因素如負載變化，電源波動等會影響轉速變化，這種變化反映出v，的大小變化，經過與V.比較放大后、較終將電機轉速控制在一個恒定值上。
    2.2電路各部分功能速度控制電路如圖2所示。各部分功能如下:
    2.2.1速度給定電壓v.V。由12位D/A轉換器DAC一232給出，采用雙極性輸出是為了正反轉攪拌的需要而設計的。較小速度控制分辨率為3000r/。in/(2幾一l)之0.73r/min，較大轉速誤差為0.73/3000，0.02%，這種誤差足以滿足攪拌精度的要求。
    2.2.2差動放大與功率放大v.經R:，、u，:，分壓后由跟隨器Ie。輸出。Ic。為差動電壓放大器，將v.與一v，比較放大到足以驅動功放電路。T，、n:、R:，和T。、D3、R:.起過流保護作用，保護功放管T;和T。。D:、D;是續(xù)流二極管，以防止T‘、T。被感性負載的反電動勢擊穿。
    2.2.3速度負反饋電路速度負反饋電路是由整形、F/v轉換、濾波、相位補償、方向識別和正反轉極性控制幾部分構成。。.波形整形速度傳感器檢測電路送出A、B兩相相位相差”。的脈沖，由于各種干擾產生畸變，需要整形。整形由晶體管反相器T:、T:及積分電路n，、e:，R:、e:和施密特觸發(fā)器455魂構成。整形后A、B兩相脈沖接近理想方波脈沖。
    b.單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器利用定時器5“單穩(wěn)態(tài)電路產生與A相信號頻率成正比的脈沖電壓。脈沖寬度T、由R。、C‘值決定:Th二1.IR‘C-取R。.skQ，e.二0.。一認f，得T、“0·lm。。
    c.低通有源濾波由R.、c。，R，和c，及運放構成。單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器輸出的脈沖電壓經有源濾波后，得到的平均電壓與A相脈沖信號頻率成正比。因此，完成了反饋系統的護/v轉換。
    d.相位補償利用滯后一**前相位補償電路R:，、C.和R::、c。實現相位補償，目的是為了改善系統的速度響應特性。不加補償，系統增益12dB，相位極限僅25“。補償后增益和相位極限分別提高到4odB和47。，效果十分明顯。e.轉動方向識別由D觸發(fā)器、模擬開關4“3和運放構成。A相脈沖作D觸發(fā)器的cP脈沖，B相脈沖作數據輸入。正轉時B相**前A相，0。，D觸發(fā)器輸出高電平，選通4053的x-x:通道，這時反饋電壓加到運放的反相輸入端，完成v，的極性變換。反轉時，A相**前B相，。“，D觸發(fā)器輸出低電平，選通4053的x一x。通道，v，加到運放同相端，此時運放為電壓跟隨器。選R:‘研:。二4仆9，則經運放后Vr大小和極性都不變。
    2.3各部分傳遞函數及增益計算
    3軟件設計
    采用8。，8匯編語言編制程序。電機轉速、轉動時間、停止時間采用漢字提示，人機對話方式，由用戶通過鍵盤鍵入所需數值。程序設計采用模塊化，分為電機轉速子程序、延時子程序。
    3.l電機轉速控制的數學模型
    從-3000r/。in~+3000r/，in速度范圍的任一轉速N的數學模型為D二INT[(NX613000+6)X4095/12](，)通過鍵盤鍵入值為十進制數，把該值以BCD碼形式存入寄存器Ax中，計算出電機轉速對應的數字量。D<80H為電機反轉，D》80H為電機正轉。式中6/3。。。為每增加一轉需要增加的電壓值。因為電機轉速一30000r/min~+300or/min轉，對應的電壓為·6v~+6v，相應數字量為。~FFFH。要求出某一轉速下對應的數字量，應求出相對一6v的**電壓值，所以要加6。
    3·2定時控制
    延時程序采用寄存器減l的方法。80，8的晶振頻率為6MH:，每一個機器周期延時時間為?！?，8卜。，然后根據每執(zhí)行一條指令的機器周期數，算出。.5。需循環(huán)幾次，該值賦給寄存器Bx為基本延時單位。調用該延時程序前要把鍵入的轉動(或停止)時間的十進制數轉換為二進制數，并計算出每次延時0.5.需幾次才能達到所需要的時間，輸入給寄存器AX。
    3.3程序流程圖
    根據電機轉速控制的數字模型及定時控制的要求，進行軟件的編制。通過顯示屏菜單提示的電機轉速和轉動時間，從鍵入相應的轉速和時間到電機轉動的程序流程如圖3所示。謐穩(wěn)定性分析速度負反饋控制的較終目的，是要抑制外界干擾的影響，使系統變量接近設計值。為此系統本身**是穩(wěn)定的。多種因素影響系統的穩(wěn)定性，但增益和頻率特性是影響穩(wěn)定性的主要因素，需要**考慮。
    隨著負載轉矩增加，電機轉速會下降。實際轉速N和給定轉速N/shop/infodetail.html?providerid=100011820037&ciid=3777680&psort=2之差△N與給定轉速之比△H/N。為速度波動率。系統總直流增益越大，速度波動率越小。由于系統中存在慣性，太高的增益反而會使系統振蕩，使穩(wěn)定性下降。多數情況下，一般伺服系統的增益和相位極限分別控制在20dB和4?！白笥?。系統是否穩(wěn)定可以由增益和相位關系的Bode曲線加以分析。如果相位交叉處對應的增益為負，則系統是穩(wěn)定的，反之系統不穩(wěn)定。同樣，也可以根據相位角判斷。如果增益交又處相位角大于一180度，則系統是穩(wěn)定的;小于一180度，系統是不穩(wěn)定的。就本系統而言.朱加補償電路前增益為12dB，但相位極限僅25。，系統是不穩(wěn)定的。表現出從發(fā)出速度指令到電機起動達到給速度過程很長，約7ooms，而且產生嚴重波動。犧牲增益換取穩(wěn)定性提高的辦法是不可取的，因為增益下降會引起速度波動率增加。切實可行的辦法是在**足夠增益前提下，用相位補償措施擴大相位極限。增加R:、C.和R::C，滯后一~**前相位補償電路后，效果是明顯的。補償后的Bode曲線和系統速度響應如圖4(a)、(幼所示。由圖可見，系統增益提高到13dB，相位極限擴大到47。。而且電機起動過程速度波動得到了較大的抑制.速度建立時間明顯縮短，約200mm，是補償前的1/30
    6結束語
    本攪拌電機速度自動控制系統，具有電路簡單、成本低、功耗小的特點，適用于小型化智能較譜儀。本系統用于我們研制的小型化多功能智能較譜儀中一年多來，運行穩(wěn)定**，實現了儀器小型化，提高了儀器自動化程度。

詞條
詞條說明
怎樣補充微量元素鈣較科學
1、不要讓鈣遇見草酸。 *、雪菜、莧菜、空心菜、竹筍、洋蔥、茭白、微量元素分析儀毛豆等都含有大量草酸，草酸容易與鈣元素結合而影響吸收。所以補鈣期間較好把蔬菜放到熱水中燙一下，或是在飯前2小時或飯后3—4個小時服用鈣制品。 ??? 2、鈣劑不要與主餐混吃。即使沒有太多草酸，如果在吃飯時服用鈣制品，也還是會影響鈣的吸收，混在食物中的鈣只能吸收20%。只要胃里面塞滿太多
微量元素補充的誤區(qū)
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蘋果中所含的微量元素
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