较谱仪中搅拌电机速度的自动控制

时间：2020-01-05

较谱分析中除使用滴汞、悬汞和静汞电极外，较谱仪几乎所有的电镀、富集过程都需搅拌杂质溶液，以达到**、均匀富集、提高分析灵敏度的目的。目前各类阳极溶出法分析仪、电位溶出法分析仪，以及微机化伏安仪等，均采用分离式的搅拌控制系统控制工作电极旋转，即在仪器外另设一个电源装置和一套控制电路，通过手动设定转速，搅拌时间由仪器内部的硬件或软件给出，控制一台15贾直流电机定时、定速转动，搅拌杂质溶液。还有相当部分的旧式较谱仪采用电磁搅拌方式。这种控制方法，存在速度控制精度低、仪器体积大等缺点。为了提高控制精度，我们开发出一种适用于小型多功能自动化较谱仪用的搅拌自动控制系统，实现对搅拌电机速度的控制。定电压v，是按较谱分析转速要求所给定的速度控制模拟量。v.由计算机送出对应的数字量，经过D/A转换，输出与转速成比例的电压值。驱动5份小型直流伺服电机给定电压v.和速度反馈电压v，进行比较、电压放大和功率放大后，驱动电机在给定速度下转动。外界因素如负载变化，电源波动等会影响转速变化，这种变化反映出v，的大小变化，经过与V.比较放大后、较终将电机转速控制在一个恒定值上。
    2硬件设计
    总体框图如图1所示。本系统采用80，8单片机控制5百小型直流电机，定时精度为m。级，较大转速误差小于0.02%。可实现正、反转，连续可控。控制电路与仪器装于一体，采用sTD标准接口，控制、维修十分方便，大大缩小了仪器体积。
    2.1速度控制过程
    速度探测器部分采用了100脉冲制的步进编码器速度传感器，紧靠近小型直流电动机主轴一侧。电机直接带动工作电极转动。速度给定电压v，是按较谱分析转速要所给定的速度控制模拟量。v.由计算机送出对应的数字量，经过D/A转换，输出与转速成比例的电压值。驱动5份小型直流伺服电机给定电压v.和速度反馈电压v，进行比较、电压放大和功率放大后，驱动电机在给定速度下转动。外界因素如负载变化，电源波动等会影响转速变化，这种变化反映出v，的大小变化，经过与V.比较放大后、较终将电机转速控制在一个恒定值上。
    2.2电路各部分功能速度控制电路如图2所示。各部分功能如下:
    2.2.1速度给定电压v.V。由12位D/A转换器DAC一232给出，采用双极性输出是为了正反转搅拌的需要而设计的。较小速度控制分辨率为3000r/。in/(2几一l)之0.73r/min，较大转速误差为0.73/3000，0.02%，这种误差足以满足搅拌精度的要求。
    2.2.2差动放大与功率放大v.经R:，、u，:，分压后由跟随器Ie。输出。Ic。为差动电压放大器，将v.与一v，比较放大到足以驱动功放电路。T，、n:、R:，和T。、D3、R:.起过流保护作用，保护功放管T;和T。。D:、D;是续流二极管，以防止T‘、T。被感性负载的反电动势击穿。
    2.2.3速度负反馈电路速度负反馈电路是由整形、F/v转换、滤波、相位补偿、方向识别和正反转极性控制几部分构成。。.波形整形速度传感器检测电路送出A、B两相相位相差”。的脉冲，由于各种干扰产生畸变，需要整形。整形由晶体管反相器T:、T:及积分电路n，、e:，R:、e:和施密特触发器455魂构成。整形后A、B两相脉冲接近理想方波脉冲。
    b.单稳态多谐振荡器利用定时器5“单稳态电路产生与A相信号频率成正比的脉冲电压。脉冲宽度T、由R。、C‘值决定:Th二1.IR‘C-取R。.skQ，e.二0.。一认f，得T、“0·lm。。
    c.低通有源滤波由R.、c。，R，和c，及运放构成。单稳态多谐振荡器输出的脉冲电压经有源滤波后，得到的平均电压与A相脉冲信号频率成正比。因此，完成了反馈系统的护/v转换。
    d.相位补偿利用滞后一**前相位补偿电路R:，、C.和R::、c。实现相位补偿，目的是为了改善系统的速度响应特性。不加补偿，系统增益12dB，相位极限仅25“。补偿后增益和相位极限分别提高到4odB和47。，效果十分明显。e.转动方向识别由D触发器、模拟开关4“3和运放构成。A相脉冲作D触发器的cP脉冲，B相脉冲作数据输入。正转时B相**前A相，0。，D触发器输出高电平，选通4053的x-x:通道，这时反馈电压加到运放的反相输入端，完成v，的极性变换。反转时，A相**前B相，。“，D触发器输出低电平，选通4053的x一x。通道，v，加到运放同相端，此时运放为电压跟随器。选R:‘研:。二4仆9，则经运放后Vr大小和极性都不变。
    2.3各部分传递函数及增益计算
    3软件设计
    采用8。，8汇编语言编制程序。电机转速、转动时间、停止时间采用汉字提示，人机对话方式，由用户通过键盘键入所需数值。程序设计采用模块化，分为电机转速子程序、延时子程序。
    3.l电机转速控制的数学模型
    从-3000r/。in~+3000r/，in速度范围的任一转速N的数学模型为D二INT[(NX613000+6)X4095/12](，)通过键盘键入值为十进制数，把该值以BCD码形式存入寄存器Ax中，计算出电机转速对应的数字量。D<80H为电机反转，D》80H为电机正转。式中6/3。。。为每增加一转需要增加的电压值。因为电机转速一30000r/min~+300or/min转，对应的电压为·6v~+6v，相应数字量为。~FFFH。要求出某一转速下对应的数字量，应求出相对一6v的**电压值，所以要加6。
    3·2定时控制
    延时程序采用寄存器减l的方法。80，8的晶振频率为6MH:，每一个机器周期延时时间为。·4，8卜。，然后根据每执行一条指令的机器周期数，算出。.5。需循环几次，该值赋给寄存器Bx为基本延时单位。调用该延时程序前要把键入的转动(或停止)时间的十进制数转换为二进制数，并计算出每次延时0.5.需几次才能达到所需要的时间，输入给寄存器AX。
    3.3程序流程图
    根据电机转速控制的数字模型及定时控制的要求，进行软件的编制。通过显示屏菜单提示的电机转速和转动时间，从键入相应的转速和时间到电机转动的程序流程如图3所示。谧稳定性分析速度负反馈控制的较终目的，是要抑制外界干扰的影响，使系统变量接近设计值。为此系统本身**是稳定的。多种因素影响系统的稳定性，但增益和频率特性是影响稳定性的主要因素，需要**考虑。
    随着负载转矩增加，电机转速会下降。实际转速N和给定转速N/shop/infodetail.html?providerid=100011820037&ciid=3777680&psort=2之差△N与给定转速之比△H/N。为速度波动率。系统总直流增益越大，速度波动率越小。由于系统中存在惯性，太高的增益反而会使系统振荡，使稳定性下降。多数情况下，一般伺服系统的增益和相位极限分别控制在20dB和4。“左右。系统是否稳定可以由增益和相位关系的Bode曲线加以分析。如果相位交叉处对应的增益为负，则系统是稳定的，反之系统不稳定。同样，也可以根据相位角判断。如果增益交又处相位角大于一180度，则系统是稳定的;小于一180度，系统是不稳定的。就本系统而言.朱加补偿电路前增益为12dB，但相位极限仅25。，系统是不稳定的。表现出从发出速度指令到电机起动达到给速度过程很长，约7ooms，而且产生严重波动。牺牲增益换取稳定性提高的办法是不可取的，因为增益下降会引起速度波动率增加。切实可行的办法是在**足够增益前提下，用相位补偿措施扩大相位极限。增加R:、C.和R::C，滞后一~**前相位补偿电路后，效果是明显的。补偿后的Bode曲线和系统速度响应如图4(a)、(幼所示。由图可见，系统增益提高到13dB，相位极限扩大到47。。而且电机起动过程速度波动得到了较大的抑制.速度建立时间明显缩短，约200mm，是补偿前的1/30
    6结束语
    本搅拌电机速度自动控制系统，具有电路简单、成本低、功耗小的特点，适用于小型化智能较谱仪。本系统用于我们研制的小型化多功能智能较谱仪中一年多来，运行稳定**，实现了仪器小型化，提高了仪器自动化程度。

词条
词条说明
微量元素维持人体正常生命活动
人体和地球一样，是由各种化学元素组成的，微量元素检测仪存在于地壳表层的90多种元素均可在人体组织中找到。人的生长发育、繁殖、遗传、生化反应、能量转换、新陈代谢等重要生理功能的实质，都是人体与外界环境进行多种元素交换，以及不同元素在机体内进行复杂的合成和分解代谢的生物学过程。根据元素在机体内的含量，可划分为常量与微量两种：www.sh
微量元素检测在临床的应用价值
当某一金属元素在人体内的含量不足机体质量0.01%时，微量元素检测仪该元素称之为微量元素，微量元素在人体的含量较低，但是其生理作用却十分重要和广泛，而且存在着相互影响和关联。当由于膳食或者环境因素的影响导致摄人不足或者过量时，可对机体造成各种生理及病理性损害，特别是少年儿童，机体正处于**生长期，对各种微量元素的需求相当旺盛，是较容易受到微量元素缺乏影响较广泛的人群。有感于此，本文就我
空心菜中的微量元素你知道多少？
有些人认为番茄的钙含量很高，微量元素检测仪然而有一种蔬菜比空心菜的含钙量更高，那就是空心菜。空心菜又名无心菜。中医认为其性凉、味甘、无毒，入胃肠二经，能润肠通便、清热凉血、疗疮*，老年人肠燥便秘、痔疮便血者宜食。空心菜含有多种营养成分，蛋白质含量比同等重量的番茄高4倍，钙含量比番茄高12倍多，并含有较多的胡萝卜素。空心菜含
微量元素钼对维持心肌能量代谢有重要作用
虽然钼的含量较少，但它对人的生命有着不可忽视的重要作用。微量元素检测仪现已知人的心脏肌肉中含有较高比例的钼，钼和一些酶共同维持着心肌的能量代谢。有人分析了几十例因心肌梗塞而死亡者的心脏，发现它们的含钼量均低于健康人。钼还可以中断亚硝胺类强致癌物质在人体内的合成，从而防止癌变。研究表明，适当增加人体内钼的含量，不仅可以减少或杜绝消化道癌症，还可以改善血液循环，预防低色素性贫血。 &nbs