Portativ bosimli tebranishli adsorbsion kislorod generatorini boshqarish tizimini loyihalash

Portativ bosim o'zgaruvchan adsorbsion kislorod generatorini boshqarish tizimini loyihalash
 

 

Kislorod inson hayotiy faoliyatini ta'minlashning asosiy elementi bo'lib, turli tibbiy muolajalar va favqulodda vaziyatlarni qutqarishda muhim rol o'ynaydi. Kislorod ishlab chiqarish uskunasi muhim tibbiy yordam uskunasidir. Bosimning o'zgaruvchan adsorbsiyasi (PSA) kislorod ishlab chiqarish usuli kam energiya iste'moli, ifloslanishning yo'qligi va kam investitsiya afzalliklari tufayli kichik va o'rta o'lchamdagi kislorod ishlab chiqarish uskunalarida keng qo'llanilgan. Bosimning tebranishli adsorbsion usulining ishlash printsipi: molekulyar elaklarning kislorod va azotga adsorbsiya xususiyatlarining farqi orqali azot kislorodni ajratish uchun bosim ostida adsorbsiyalanadi; pasaytirilgan bosim sharoitida azot kislorod va azotni ajratishga erishish uchun molekulyar elakning adsorbsion ish faoliyatini tiklash uchun desorbsiyalanadi. Hozirgi bosimli tebranish adsorbsion kislorod ishlab chiqarish uskunasining aksariyati katta hajmli va og'ir vaznga ega, bu dalada yoki transport vositalarida ko'chma ehtiyojlarini qondira olmaydi. Portativ bosimli tebranish adsorbsion kislorod generatorlari engil ko'tarilishi mumkin bo'lgan, o'z quvvat manbaiga ega va engil vaznga ega bo'lgan kislorod ishlab chiqarish uskunasiga ishora qiladi. Biroq, Xitoyda bu sohada nisbatan kam tadqiqotlar mavjud va mavjud boshqaruv tizimlari odatda katta hajmga ega, avtomatlashtirishda past va barqarorlik zaif. Ushbu tadqiqotda bosimning tebranishli adsorbsion kislorod ishlab chiqarish jarayoni bilan birgalikda portativ kislorod generatorlarini keyingi tadqiq qilish va qo'llash uchun texnik yordam ko'rsatish uchun portativ bosimli tebranish adsorbsion kislorod generatorlari uchun mos boshqaruv tizimi ishlab chiqilgan va ishlab chiqilgan.

Bosimning tebranishi adsorbsion kislorod ishlab chiqarish jarayoni

Portativ bosimli tebranish adsorbsion kislorod generatorini ishlab chiqish uchun ushbu tadqiqot bosimli tebranish adsorbsion kislorod ishlab chiqarish tamoyilini birlashtirdi va birinchi navbatda, rasmda ko'rsatilganidek, kislorod ishlab chiqarishning asosiy jarayon oqimini aniqladi. Portativ kislorod generatorining hajmi va og'irligini kamaytirish uchun ushbu tajriba ikki minorali kislorod ishlab chiqarish jarayonini qabul qildi. Ikki minorali kislorod ishlab chiqarish jarayoni oddiy tuzilishi, qulay parvarishlash va arzonligi tufayli kichik kislorod ishlab chiqarish uskunalarida keng qo'llaniladi. Ikki adsorbsion minoraning ishlashini almashtirib, uskunaning hajmi va massasini samarali ravishda kamaytirish bilan birga doimiy va barqaror kislorod ishlab chiqarishga erishish mumkin. Kislorod rentabelligini oshirish va energiya sarfini kamaytirish uchun ushbu tajriba tenglashtiruvchi jarayonni ishlab chiqdi va qabul qildi. Tenglashtirish jarayoni kislorod ishlab chiqarish samaradorligini yanada oshiradi va bosim farqini optimallashtirish orqali tizimning energiya sarfini kamaytiradi. Ushbu jarayonning kombinatsiyasi nafaqat portativ bosimli tebranish adsorbsion kislorod generatorining ish faoliyatini yaxshilaydi, balki kislorodning tozaligini ta'minlagan holda energiya sarfini va uskunaning hajmini samarali nazorat qiladi.



Yuk qo'zg'aysan sxemasi dizayni
Portativ PSA kislorod kontsentratorining asosiy ish yuklari havo kompressorlari va solenoid klapanlarni o'z ichiga oladi. Kombinatsiyalangan solenoid valf yordamida kislorod kontsentratorining hajmi va og'irligi tizimning barqarorligini oshirish bilan birga samarali ravishda kamayishi mumkin. Biroq, havo kompressori va solenoid klapanning ish kuchlanishi DC 12V bo'lganligi sababli, mikrokontrollerning ish kuchlanishi DC 3,3V bo'lsa, bu yuklarni bevosita haydash qiyin. Shuning uchun, mikrokontrollerning signal chiqishi 74LVC04 inverteri tomonidan teskari aylantiriladi va havo kompressori va solenoid klapanning ishlashini boshqarish uchun ULN2003 Darlington trubkasi tomonidan kuchaytiriladi.
ULN2003 - bu yuqori harorat va yuqori bosimga chidamliligi va kuchli yuk ko'tarish qobiliyatiga ega bo'lgan yuqori samarali kompozit tranzistorlar majmuasi. U erkin harakatlanuvchi diodni birlashtiradi va to'g'ridan-to'g'ri yuqori oqim yuklarini, shu jumladan o'rnilarni boshqara oladi. Havo kompressorining va solenoid klapanning harakatlanish sxemasi rasmda ko'rsatilgan.



Havo kompressorining qo'zg'alish sxemasi dizayni
Havo kompressori portativ bosim o'zgaruvchan adsorbsiyasi (PSA) kislorod generatorining asosiy quvvat komponentidir. U kislorodni kislorod ishlab chiqarish jarayonida asosiy bo'g'in bo'lgan adsorbsion minoraga yuborish uchun atrof-muhit havosini nafas olish va bosim o'tkazish orqali ajratadi. Portativ uskunaning samarali va barqaror ishlash talablarini qondirish uchun ushbu tizim silliq ishlash, katta oqim, past tebranish, past shovqin va kam energiya iste'moli afzalliklariga ega bo'lgan Tomas mikro cho'tkasi bo'lmagan shahar kompressoridan foydalanadi va juda mos keladi. kislorod generatorini qo'llash stsenariysi.
Cho'tkasi bo'lmagan DC vosita uning normal ishlashini ta'minlash uchun elektron kommutatsiyani bajarish uchun maxsus qo'zg'aysan pallasini talab qiladi. Shuning uchun JY01 boshqaruv chipiga asoslangan motorli qo'zg'alish sxemalari to'plami ishlab chiqilgan. Printsip rasmda ko'rsatilgan. Optimallashtirilgan sxema dizayni orqali havo kompressorining ishlash tezligi va barqarorligini aniq nazorat qilish mumkin.
Sxema dizayni va printsipi
JY01 - bu quyidagi asosiy funktsiyalarga ega bo'lgan cho'tkasiz DC motorlar uchun maxsus ishlatiladigan boshqaruv chipi:
Tezlikni chiziqli tartibga solish: vosita tezligini aniq nazorat qilish uchun;
Bir nechta himoya mexanizmlari: xavfsiz kontaktlarning zanglashiga olib kelishini ta'minlash uchun haddan tashqari oqimdan himoya qilish, past kuchlanishdan himoya qilish va qisqa tutashuvdan himoya qilish;
Sinusoidal impuls kengligi modulyatsiyasi (SPWM) chiqishi: haydash samaradorligini oshirish va vosita tebranishi va shovqinini kamaytirish uchun.
Haydash sxemasi JY01 ga asoslanadi va rotor pozitsiyasi signali (Ha, Hb, Hc) Hall sensori orqali olinadi va chip mos keladigan haydash signalini hosil qiladi. JY01 tomonidan SPWM signal chiqishi IR2021 haydash modulini boshqaradi va shu bilan yuqori va pastki ko'prik qo'llarining maydon effektli tranzistorini (FET) boshqaradi. Haydash signali yuqori va pastki qo'l nazorat signallariga bo'linadi: MA, MB va MC ning yuqori qo'l signallari mos ravishda AT, BT va CT bilan ifodalanadi va pastki qo'l signallari AB, BB va CB bilan ifodalanadi.

Yakunida
Membranani ajratish kislorod ishlab chiqarish mexanizmiga muvofiq, ushbu tadqiqot STM32F407 bitta chipli mikrokompyuterni markaziy boshqaruv bloki sifatida qabul qiluvchi ixcham membranani ajratish kislorod generatorini boshqarish tizimini ishlab chiqadi, shu bilan birga tegishli periferik boshqaruv sxemalarini va nazorat qilish algoritmlari. Butun boshqaruv sozlamalari foydalanuvchilarga qulay, ishlatish uchun qulay, yuqori barqarorlik va o'ta ishonchli, shuningdek, inson va mashinaning o'zaro ta'sirining ajoyib imkoniyatlarini namoyish etadi. Ushbu nazorat rejimi ostida ishlab chiqilgan kislorod generatorining prototipi kichik hajmga ega va sezilarli darajada engil vaznga ega. Kislorodning chiqish tezligi 0,8 L/min ga yetganda, kislorodning tozaligi 93,2% ga yetishi mumkin, bu esa oldindan belgilangan dizayn mezonlariga javob beradi. Oldinga qarab, kislorod ishlab chiqarish jarayonini aqlli tartibga solishni o'rganish rejalashtirilmoqda. Nasos tezligi, o'tkazuvchanlik vaqti va membrana bosimi kabi parametrlarni aniq sozlash orqali kislorod generatorining kislorod chiqish tezligi va tozaligi atrof-muhit haroratining o'zgarishiga qarab avtomatik ravishda sozlanishi va nisbatan doimiy darajada saqlanishi mumkin.