關(guān)于146C零氣泵控制器的設(shè)計與應(yīng)用

梁永健

摘要：現(xiàn)主要針對146C動態(tài)氣體校準(zhǔn)儀的零氣泵24小時常開問題而設(shè)計的一個外圍控制器，實現(xiàn)零氣泵與146C校準(zhǔn)儀的動作跟隨，從而達(dá)到延長儀器壽命與節(jié)省能源的目的。

關(guān)鍵詞：146C零氣泵控制器；設(shè)計；應(yīng)用

1 前言

2006年1月1日起，國家頒布實施了《環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》，該標(biāo)準(zhǔn)的實施，進(jìn)一步規(guī)范環(huán)境監(jiān)測制度，對自動監(jiān)測提出了更高的要求。連續(xù)長時間無故障運行和無人值守實現(xiàn)自動監(jiān)測和校準(zhǔn)、自動數(shù)據(jù)傳輸?shù)缺O(jiān)測技術(shù)已在廣大監(jiān)測領(lǐng)域運行使用，由于自動監(jiān)測要求儀器設(shè)備長期連續(xù)運轉(zhuǎn)，同時要求相關(guān)輔助設(shè)備長期運行來配合使用。這就對監(jiān)測儀器和輔助設(shè)備的質(zhì)量提出了更高的要求。但當(dāng)初一些設(shè)計上的缺陷，諸如為實現(xiàn)無人值守而不得不常開的輔助設(shè)備所產(chǎn)生的能源消耗與設(shè)備耗損問題就有待我們?nèi)ソ鉀Q了。

2 針對146C配氣泵常開問題的淺析

2.1 長期運行，耗費不必要的電量

零氣泵作為146C的輔助設(shè)備，只有在146C進(jìn)行零點、跨度等檢查和校準(zhǔn)時才需啟動，其余時間都沒有運行的必要，但由于零氣泵是通過一條氣路連接到146C的零氣進(jìn)氣口，這條氣路的各個環(huán)節(jié)均有漏氣的可能，這樣就算146C不工作，由于氣壓的慢慢減低，最終觸使零氣泵低于設(shè)定氣壓值時自動啟動，而146C一天只工作1小時左右，其余23小時的電量損耗都是非必要的。

2.2 長期運行，增加零氣泵泄水工作量

零氣泵運行一段時間，由于氣壓發(fā)生改變，濕度大的空氣容易在氣缸里凝露，積少成多就會變成水，這些水如果達(dá)到某個程度而沒有及時排掉就會影響零氣泵的正常運行，這就需要子站運營維護(hù)的工作人員定期對氣泵進(jìn)行排水，所以24小時不間斷運行勢必增加工作人員巡檢的頻率和工作量。

2.3 頻繁動作，電流沖擊次數(shù)相應(yīng)增加

零氣泵在開通與關(guān)閉的瞬間都會對整個電路產(chǎn)生電流沖擊，雖然這個電流沖擊在配有穩(wěn)壓電源的子站里并沒有造成致命的威脅，但長期的通斷動作不可避免的會對電線電纜造成損耗，并對儀器的精密電子零件造成一些不必要的干擾。

2.4 運行過于頻繁，縮短泵體壽命

凡是電氣產(chǎn)品，在使用過程中就會產(chǎn)生自然損耗，這是由產(chǎn)品本身的電氣特性決定的，長期不必要的運行或使用都會縮短儀器的使用壽命，零氣泵本身在啟動過程中就會產(chǎn)生電流沖擊，造成對泵體的損耗，故此，頻繁的動作必然會縮短零氣泵的使用壽命。

3 零氣泵控制器的設(shè)計

3.1 零氣泵控制器的設(shè)計思路

我們的目的是讓零氣泵只有在146C工作時才運行，而其余時間處于非工作狀態(tài)，所以我們可以從電源供給這方面入手，當(dāng)146C工作時我們對零氣泵供電，而在146C非工作狀態(tài)時切斷對零氣泵的供電，這樣一來就實現(xiàn)了我們要達(dá)到的效果。而對于電源的通斷問題，使用現(xiàn)有開關(guān)繼電器技術(shù)很容易就得到解決?，F(xiàn)在問題就在于如何讓繼電器跟隨146C的動作而動作呢，所以我們還是必須得從146C儀器本身著手，找出一個146C與開關(guān)繼電器之間的關(guān)聯(lián)信號便可解決問題。

3.2 146C輸出信號的獲取

經(jīng)研究，146C本身具有一個EXRERNAL SOLENOIDS功能，這在146C儀器后面板上能看到上下兩排共16個I/O針口，這是146C本身為驅(qū)動外圍設(shè)備而預(yù)留的設(shè)計，只要在146C上把對應(yīng)SOLENOID與Gas A，B，C，OZON，PER等關(guān)聯(lián)，當(dāng)146C進(jìn)行某個項目的零點或跨度檢查時對應(yīng)的I/O口就會輸出一個24V的直流電壓。Solenoid與面板后點的針腳對應(yīng)關(guān)系如圖2。

在SERVICE的狀態(tài)下進(jìn)入EXTERANL SOLENOIDS菜單如圖1，按照圖1的指令設(shè)置，當(dāng)146C對Gas A進(jìn)行校準(zhǔn)時，SOL1就會動作（大寫字母表示動作，小寫字母表示不動作），對應(yīng)的PIN1與PIN9之間就會輸出一個24V的直流電壓，同樣當(dāng)146C對Gas B進(jìn)行校準(zhǔn)時，SOL2就會動作，這時PIN2與PIN10之間就會輸出一個24V直流電壓，按照這個原理，我們只需按照圖1所示把SOL 8與ABCOP（大寫字母）關(guān)聯(lián)，這樣無論146C對Gas A，B，C，OZON，PER任意一個進(jìn)行校準(zhǔn)，均會引起SOL 8的動作，對應(yīng)的PIN8與PIN16之間就會輸出24V的直流電壓。此時，只要我們在PIN 8與PIN16之間引出兩條導(dǎo)線作為信號線，那么146C的輸出信號問題就解決了，剩下的就留給開關(guān)繼電器電路的設(shè)計了。

3.3 開關(guān)繼電器的電路設(shè)計

利用開關(guān)繼電器設(shè)計一個電源開關(guān)并不難，只要我們針對現(xiàn)有條件選擇一個適當(dāng)?shù)睦^電器，并按要求接好外圍電路就行?；谖覀儚?46C動作時能得到一個24V的直流電壓輸出，我們選取了一只直流固態(tài)繼電器，規(guī)格是Input： 5V～32V（DC），Output：600V（AC）/50A。電路示意圖如圖3，當(dāng)146C對某一個氣體項目進(jìn)行校準(zhǔn)時，146C面板后面對應(yīng)的I/O端輸出一個24V電壓，該電壓連接到繼電器的信號端并使繼電器動作，常開開關(guān)閉合，電源接通。當(dāng)146C停止工作，I/O輸出電壓為0，繼電器開關(guān)斷開，電源切斷。至此，一個零氣泵控制器就完成了。

4 實際應(yīng)用與運行效果

該零氣泵控制器自2009年6月在中山市各子站運行使用以來，均沒有出現(xiàn)異常情況，對146C的正常校準(zhǔn)工作完全沒有影響，不動作或誤動作的情況尚沒有發(fā)現(xiàn)，表1是中山市各子站的校準(zhǔn)情況統(tǒng)計，在現(xiàn)場安裝時我們對每個控制器都進(jìn)行了不下10次的測試，不動作或誤動作率均為零，在長達(dá)兩個月的運行情況來觀察，零氣泵控制器均能跟隨146C正常動作，并沒有出現(xiàn)因為零氣泵的不動作而引起校準(zhǔn)嚴(yán)重超上限的問題。而且安裝該控制器后，零氣泵的積水量較以前明顯減少，使得維護(hù)人員的工作量大大減少。至于用電量的節(jié)省我們未能在子站月耗電量中以數(shù)字形式獨立統(tǒng)計出來，但從直觀的一天運行24小時到一天只運行1小時的改變來看，能源的節(jié)省是不可置否的。最重要的是大大延長了零氣泵的使用壽命。

5 結(jié)束語

本設(shè)計的初衷本身就來自對自動監(jiān)測技術(shù)在實際應(yīng)用中產(chǎn)生的問題的一種思考，或者說是一種解答。環(huán)境監(jiān)測的出發(fā)點就是時刻對大環(huán)境進(jìn)行一個實時的觀察和監(jiān)督，當(dāng)環(huán)境發(fā)生了不為人們察覺的變化時給予社會大眾的一個提醒或預(yù)警信號，使得人們的生活與發(fā)展時刻能與環(huán)境和諧長遠(yuǎn)地共存。所以環(huán)境自動監(jiān)測的出發(fā)點的正確的，但倘若在自動監(jiān)測中產(chǎn)生了一些不必要的資源能源浪費，反過來污染了環(huán)境，那么就會本末倒置，有違初衷。本設(shè)計應(yīng)用的都是基本的電路知識和通俗易懂的理論，在實現(xiàn)和推廣方面都易于讓業(yè)界接受，成本不大的投入?yún)s實現(xiàn)了資源優(yōu)化配置，這在環(huán)境保護(hù)自動監(jiān)測工作方面是具有積極意義的，如何在節(jié)省資源的前提下完成環(huán)境監(jiān)測工作亦是環(huán)境保護(hù)應(yīng)該要做到的。

參考文獻(xiàn)

[1]Thermo Environmental Instruments.Model 146C Instruction Manual[Z].

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