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同学们大家好!
在前几期的文章里我们讲了气相色谱气路里的机械阀结构:
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♦ 01 气相色谱里气路的功臣——阀(一)稳压阀
♦ 02 气相色谱里气路的功臣——阀(二)稳流、背压与针型阀
♦ 03 气相色谱气体流路设计前传
这期我们准备在气相仪器内部结构的话题上,
开始讲解机械控制到时下广泛应用的电子控制的华丽丽转身,
也欢迎大家能够针对具体内容,
结合你的宝贵经验和现有了解,
在留言或者色谱学堂微信群与我们互动,
让我们的原理和你的实际工作更贴近,
让大家对内容的理解更完整。
言归正传,上几期关于流量压力控制的基本思路,
也是接下来电子控制气路设计的基础。
那么机械阀控制的气路是如何发展到电子阀控制的呢?
从历史上讲起,
上世纪九十年代是电子流路集中发布的年代,
安捷伦的EPC(Electronical Pneumatic Control – 电子流路控制),
岛津的AFC/APC等纷纷推向市场,
(Automatic Flow Control/AutomaticPressure Control – 自动流量控制/自动压力控制)
算是气相技术上的一次革新。
而这次技术革新,
主要归功于下面几个关键部件在气相仪器技术上的应用:
♦ 01 比例电磁阀,也就是电子控制的针阀
♦ 02 可用于气相流路的压力传感器和流量传感器
♦ 03 仪器电路控制系统主板CPU对压力/流量设置信号的处理及反馈调节
无论是EPC还是AFC/APC等,
气路设计电子化都是以闭环控制的方式
通过比例电磁阀、流量和压力传感器,微型可调限流装置和颗粒过滤装置,
达到控制气体流量/压力的目的。
经过这么多年的使用和改进,
现在已经发展到第5代的EPC,
最小控制精度可以达到0.001psi (1psi=6.895kPa)。
接下来,我们分别来看看各个部件:
低 流 量 比 例 阀
♦
这是一种电子线圈形式的比例阀,
可以通过给定的电流影响气体通路的大小而输出不同的压力或者流量:
本小编作为混迹于电子控制与化工分析行业的斜杠,
关于比例阀的概念就只能交代到这里了,
对于大部分使用气相仪器的同学们是否已然足够了呢?
压 力 / 流 量 传 感 器
♦
压力/流量传感器
顾名思义,
所有传感器的作用就是把不是电子信号的压力/流量
以一定(比如簧片)的形式转换成模拟电子信号,
通过模数转换转为数字信号,
传给控制部分的大脑—CPU。
CPU 的 控 制 与 反 馈
♦
作为大脑的CPU负责对比和计算传感器的信号和使用者对仪器压力/流量的设定值,
然后把需要调节的信号传递给比例阀调节到相应的位置,
算是完成了上面说的闭环控制。
好啦~如此不务正业地讨论了大篇幅的电子控制知识,
如同打通任督二脉,
接下来的各招式理解对于大家应该基本不在话下:
我们先以最常见的分流不分流进样口给大家展示:
总流量控制,
EPC的设计是放置了一个流量传感器和相应比例阀;
AFC的设计是叫TFC(total flowcontrol 总流量控制)探头:
EPC:
而AFC的TFC是这样的:
C- 载气; P – 吹扫;S – 分流
隔垫吹扫气路中放置着一个压力传感器用于获得柱头压,
AFC设计中叫柱头压探头:
EPC:
AFC:
在这个压力传感后面便是隔垫吹扫流路的设计:
通过先比例阀后压力传感器再加气阻的方式获得一定的出口流量,
各家公司对于出口流量的设定不同,
需要参见他们各自说明书中对于隔垫吹扫的设定值。
EPC:
AFC:
分流出口捕集阱后面放置一个电磁阀,
常态下(即分流状态下)控制这个电磁阀的就是前面提到,
在吹扫出口最先放置的那个柱头压传感器,
这样实现的是我们上期提到的“背压控制”,
你一定还记得那个背压控制机械阀放置的位置吧,
那便是此刻的分流出口电磁阀的位置。
EPC:
AFC:
在这样一个铺设好的管路里,
进样的压力/流量各参数又是怎样一个设置和计算的过程呢?
鉴于今天从机械到电子的闭环思路,
以及分流不分流的“管路铺设”需要一些时间消化,
我们下一期,
再结合参数的定义来细细品味一下这套管路
和我们日常仪器使用之间的关系,
请继续关注接下来的拆解~
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我想咨询一下,您介绍的隔垫吹扫通路上,比例阀之前和比例阀到气阻之间这两段管道压力有什么差别吗,
压力应该没有差别