專(zhuān)利名稱(chēng)：通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)電系統(tǒng)及控制方法，特別是涉及一種用于風(fēng)速控制的機(jī)電系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
在一些涉及到有害氣體、臭氣、濕氣以及易燃、易爆、腐蝕性物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中，為了保護(hù)實(shí)驗(yàn)者的安全，防止實(shí)驗(yàn)中的污染物質(zhì)向?qū)嶒?yàn)室中擴(kuò)散，實(shí)驗(yàn)過(guò)程通常要在通風(fēng)柜中完成。通風(fēng)柜包括柜體、柜面視窗和與之相連通的通風(fēng)管道，通風(fēng)管道與排風(fēng)系統(tǒng)相連接，排風(fēng)系統(tǒng)向外部排風(fēng)使柜體內(nèi)形成負(fù)壓，使得柜體內(nèi)的有害氣體沿通風(fēng)管道排出，即需要在柜面視窗開(kāi)口處保持一定的新風(fēng)吸入速度才能防止通風(fēng)柜內(nèi)有害氣體逸出。正常情況下，新風(fēng)吸入速度與實(shí)驗(yàn)物質(zhì)有關(guān)，一般無(wú)毒的污染物為0. 25 0. 38m/ s，有毒或有危險(xiǎn)的有害物為0. 4 0. 5m/s，劇毒或有少量放射性為0. 5 0. 6m/s,氣狀物為0. 5m/s,粒狀物為lm/s。為了確保這樣的風(fēng)速就需要風(fēng)機(jī)持續(xù)排風(fēng)，使通風(fēng)柜內(nèi)維持一定的負(fù)壓。但是由于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要不斷進(jìn)行調(diào)整實(shí)驗(yàn)儀器、更改實(shí)驗(yàn)步驟等操作，開(kāi)啟、關(guān)閉柜面視窗，柜面視窗開(kāi)啟的大小，會(huì)造成窗口處風(fēng)速的變化，會(huì)使柜面視窗開(kāi)啟窗口處的表征窗口面積與風(fēng)速關(guān)系的柜面風(fēng)速改變，通風(fēng)柜內(nèi)的負(fù)壓無(wú)法維持，因此在設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)排風(fēng)功率時(shí)需要以柜面視窗完全開(kāi)啟時(shí)能夠維持柜內(nèi)負(fù)壓的排風(fēng)量為參考值，但是柜面視窗完全開(kāi)啟或部分開(kāi)啟的時(shí)間只占實(shí)驗(yàn)過(guò)程的10%至30%，會(huì)造成排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的功率浪費(fèi)，對(duì)于需要連接眾多通風(fēng)柜的排風(fēng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，浪費(fèi)更甚。同時(shí)由于柜面視窗關(guān)閉或部分關(guān)閉時(shí)，柜內(nèi)的負(fù)壓容易維持，風(fēng)機(jī)大功率排風(fēng)會(huì)導(dǎo)致柜內(nèi)的負(fù)壓過(guò)高，新風(fēng)吸入速度成倍增長(zhǎng)，形成空氣流動(dòng)噪音，破壞實(shí)驗(yàn)室的靜音環(huán)境。通常解決問(wèn)題的方法是人工調(diào)整通風(fēng)管道中的風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)通風(fēng)柜的排風(fēng)量，當(dāng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的碟板調(diào)節(jié)到某一角度時(shí)柜面視窗開(kāi)口處達(dá)到希望的柜面風(fēng)速。人工方式控制精度不高，時(shí)效性差，容易造成通風(fēng)柜內(nèi)有害氣體逸出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通風(fēng)柜的柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)，解決通風(fēng)柜的柜面風(fēng)速無(wú)法隨柜面視窗開(kāi)啟尺寸有效調(diào)節(jié)的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種利用上述通風(fēng)柜的柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)，進(jìn)行風(fēng)速控制的方法，解決通風(fēng)環(huán)節(jié)能耗過(guò)高的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)，其中包括位移傳感器，PID控制器，風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器，減速機(jī)，碟閥，微控制單元，輸入鍵盤(pán)，顯示裝置，告警裝置；位移傳感器，用于采集柜面視窗開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)的相對(duì)高度信息，將高度信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，位移傳感器的信號(hào)輸出端連接PID控制器的信號(hào)輸入端；PID控制器，用于將位移傳感器輸入的電信號(hào)與預(yù)置的相應(yīng)柜面視窗開(kāi)啟高度的柜面風(fēng)速參數(shù)對(duì)比，生成維持通風(fēng)柜內(nèi)負(fù)壓所需要的排風(fēng)風(fēng)速數(shù)據(jù)，將風(fēng)速數(shù)據(jù)傳送至微控制單元，并將風(fēng)速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)通過(guò)信號(hào)輸出端，傳送到風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)輸入端；風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)輸入的控制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸連接減速機(jī)的輸入軸；減速機(jī)，用于將驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的高速低扭矩輸出轉(zhuǎn)換為低速高扭矩輸出，帶動(dòng)碟閥閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)；碟閥，用于調(diào)節(jié)排風(fēng)管道中的排風(fēng)量；微控制單元，用于接收輸入鍵盤(pán)輸入的數(shù)據(jù)和PID控制器傳送的風(fēng)速數(shù)據(jù)，將預(yù)·置參數(shù)傳送至PID控制器，更新預(yù)置參數(shù)，將實(shí)時(shí)的風(fēng)速數(shù)據(jù)、碟閥開(kāi)啟角度和系統(tǒng)狀態(tài)信息傳送至顯示裝置和排風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)偏離正常范圍時(shí)，向告警裝置發(fā)送告警信號(hào);輸入鍵盤(pán)，用于輸入系統(tǒng)基本控制數(shù)據(jù)和系統(tǒng)預(yù)置參數(shù)；·顯示裝置，顯示微控制單元傳送的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)；告警裝置，用于將微控制單元發(fā)送的告警信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲光報(bào)警。在通風(fēng)柜內(nèi)的側(cè)壁上，矩形通孔上方安裝一個(gè)位移傳感器，位移傳感器的探頭固定在柜面視窗的下部邊緣處，隨柜面視窗上下移動(dòng)，位移傳感器根據(jù)探頭與位移傳感器本體的距離變化采集柜面視窗上下移動(dòng)的高度。通風(fēng)柜的側(cè)壁外側(cè)固定安裝控制盒，控制盒內(nèi)集成安裝有PID控制器、微控制單元，控制盒上集成安裝有顯示屏、輸入鍵盤(pán)和告警器，通過(guò)控制盒的信號(hào)連接端子完成相應(yīng)的電路連接。通風(fēng)柜的側(cè)壁外側(cè)安裝有風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器，風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)輸入端子與控制盒的信號(hào)輸出端子通過(guò)信號(hào)線連接。所述蝶閥包括閥體、閥桿和碟板，閥體安裝在通風(fēng)柜頂部排氣管道內(nèi)，垂直于排氣管道軸線，閥桿垂直于排氣管道軸線，閥桿帶動(dòng)碟板沿閥桿軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。所述風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器和蝶閥之間通過(guò)安裝在通風(fēng)柜的側(cè)壁外側(cè)的減速機(jī)連接，減速機(jī)的輸出軸連接閥桿，減速機(jī)的輸入軸連接風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸。利用上述的通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的控制方法，其中包括以下步驟改變柜面視窗位置，位移傳感器向PID控制器傳送采集的信號(hào)，PID控制器形成風(fēng)速數(shù)據(jù)并形成相應(yīng)的控制信號(hào)，風(fēng)速數(shù)據(jù)傳送至微控制單元，控制信號(hào)傳送至風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器；風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器根據(jù)控制信號(hào)帶動(dòng)蝶閥中碟板轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度，改變排風(fēng)風(fēng)量，維持通風(fēng)柜柜面風(fēng)速保持在風(fēng)速下限；微控制單元將風(fēng)速數(shù)據(jù)傳送至排風(fēng)系統(tǒng)；與排風(fēng)系統(tǒng)相連接的各通風(fēng)柜的柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)完成以上步驟。本發(fā)明的通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了通風(fēng)柜柜面視窗開(kāi)啟尺寸與柜面進(jìn)風(fēng)風(fēng)速的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，在維持柜內(nèi)必須的負(fù)壓時(shí)，隨著柜面視窗開(kāi)啟尺寸自動(dòng)精確調(diào)節(jié)柜面風(fēng)速，使排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)可以適應(yīng)變頻運(yùn)行的工作方式，有效降低了風(fēng)機(jī)的能耗，同時(shí)降低了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的風(fēng)噪，改善了實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
本發(fā)明的控制方法可以使獨(dú)立的通風(fēng)柜完成柜面風(fēng)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)將各個(gè)通風(fēng)柜的實(shí)時(shí)風(fēng)速信號(hào)傳遞給排風(fēng)系統(tǒng)，使得排風(fēng)系統(tǒng)可以精確計(jì)算通風(fēng)量，完成風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖I為本發(fā)明通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施方式

本發(fā)明的通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)利用傳感器采樣柜面視窗的開(kāi)啟高度，將高度信息轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)傳送至信號(hào)控制器，由信號(hào)控制器將電信號(hào)與預(yù)置的閥值數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，轉(zhuǎn)換為風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)，根據(jù)控制信號(hào)，風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)排風(fēng)管道中碟閥的閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)碟板的改變角度，進(jìn)而改變排風(fēng)管道中排風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)根據(jù)柜面視窗的開(kāi)啟面積，調(diào)整柜面風(fēng)速。如圖I所示，本實(shí)施例包括位移傳感器01，PID控制器(比例-積分-微分控制器)02，風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器03，減速機(jī)04，碟閥05，微控制單元06，輸入鍵盤(pán)07，顯示裝置08，告警裝置09。位移傳感器01，用于采集柜面視窗開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)的相對(duì)高度信息，將高度信號(hào)轉(zhuǎn) 換為相應(yīng)的電信號(hào)，位移傳感器01的信號(hào)輸出端連接PID控制器02的信號(hào)輸入端；PID控制器02，用于將位移傳感器01輸入的電信號(hào)與預(yù)置的相應(yīng)柜面視窗開(kāi)啟高度的柜面風(fēng)速參數(shù)對(duì)比，生成維持通風(fēng)柜內(nèi)負(fù)壓所需要的排風(fēng)風(fēng)速數(shù)據(jù)，將風(fēng)速數(shù)據(jù)傳送至微控制單元06，并將風(fēng)速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)通過(guò)信號(hào)輸出端，傳送到風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器03的控制信號(hào)輸入端；風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器03，用于根據(jù)輸入的控制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸連接減速機(jī)04的輸入軸；減速機(jī)04，用于將驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的高速低扭矩輸出轉(zhuǎn)換為低速高扭矩輸出，帶動(dòng)碟閥05閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)；
碟閥05，用于調(diào)節(jié)排風(fēng)管道中的排風(fēng)量；微控制單元06，用于接收輸入鍵盤(pán)07輸入的數(shù)據(jù)，接收PID控制器(02)傳送的風(fēng)速數(shù)據(jù)，將預(yù)置參數(shù)傳送至PID控制器02，更新預(yù)置參數(shù)，將實(shí)時(shí)的面風(fēng)速數(shù)據(jù)、碟閥05開(kāi)啟角度和系統(tǒng)狀態(tài)信息傳送至顯示裝置08和排風(fēng)系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)偏離正常范圍時(shí)，向告警裝置08發(fā)送告警信號(hào)；輸入鍵盤(pán)07，用于輸入系統(tǒng)基本控制數(shù)據(jù)和系統(tǒng)預(yù)置參數(shù)；顯示裝置08，顯示微控制單元06傳送的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)；告警裝置09，用于將微控制單元06發(fā)送的告警信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲光報(bào)警。通風(fēng)柜前端面通常開(kāi)設(shè)矩形通孔，矩形通孔被可以上下移動(dòng)的矩形柜面視窗12遮擋，當(dāng)柜面視窗上移開(kāi)啟時(shí)，矩形通孔逐漸敞開(kāi)，可以向通風(fēng)柜內(nèi)放入或取出實(shí)驗(yàn)器材，當(dāng)柜面視窗下移關(guān)閉時(shí)，矩形通孔被逐漸遮擋，使通風(fēng)柜形成封閉的腔體。矩形通孔敞開(kāi)的尺寸是計(jì)算柜面風(fēng)速，以及排風(fēng)量的主要依據(jù)。如圖2和圖3所示，本實(shí)施例在通風(fēng)柜內(nèi)的側(cè)壁上，矩形通孔上方安裝一個(gè)位移傳感器13，位移傳感器13的探頭13a固定在柜面視窗12的下部邊緣處，隨柜面視窗12上下移動(dòng)。位移傳感器根據(jù)探頭13a與位移傳感器13本體的距離變化采集柜面視窗上下移動(dòng)的高度。通風(fēng)柜的側(cè)壁外側(cè)固定安裝控制盒14，控制盒內(nèi)集成安裝有PID控制器、微控制單元，控制盒上集成安裝有顯示屏、輸入鍵盤(pán)和告警器，通過(guò)控制盒14的信號(hào)連接端子完成相應(yīng)的電路連接。通風(fēng)柜的側(cè)壁外側(cè)安裝有風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器15，風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器15的信號(hào)輸入端子與控制盒的信號(hào)輸出端子通過(guò)信號(hào)線連接。
蝶閥17包括閥體17a、閥桿17b和碟板17c，閥體17a安裝在通風(fēng)柜頂部排氣管道內(nèi)，垂直于排氣管道軸線，閥桿17b垂直于排氣管道軸線，閥桿17b帶動(dòng)碟板17c沿閥桿17b軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器15和蝶閥17之間通過(guò)安裝在通風(fēng)柜的側(cè)壁外側(cè)的減速機(jī)16連接，減速機(jī)16的輸出軸連接閥桿17a，減速機(jī)16的輸入軸連接風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器15的驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸。將風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器15和減速機(jī)16安裝在通風(fēng)柜外側(cè)，有利于日常的檢修和維護(hù)，避免造成維護(hù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)影響實(shí)驗(yàn)周期，同時(shí)精密器件可以免受廢氣的腐蝕影響。本實(shí)施例在通風(fēng)柜工作過(guò)程中，當(dāng)柜面視窗12下移基本遮擋住矩形通孔時(shí)，蝶閥17中的碟板17b與閥體17a的夾角接近10度，排風(fēng)風(fēng)量最小，柜面風(fēng)速保持在風(fēng)速下限。當(dāng)柜面視窗12上移矩形通孔逐漸敞開(kāi)時(shí)，位移傳感器013的探頭13a隨柜面視窗12向上移動(dòng)，位移傳感器013的輸出信號(hào)電壓值隨探頭13a高度的變化而線性改變，PID控制器接收到位移傳感器013的輸出信號(hào)后與預(yù)置的柜面排風(fēng)風(fēng)速數(shù)據(jù)比較，將柜面視窗12在相應(yīng)高度時(shí)，維持通風(fēng)柜內(nèi)負(fù)壓所對(duì)應(yīng)的柜面排風(fēng)風(fēng)速數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的排風(fēng)量信號(hào)傳送至風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器03，風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器03根據(jù)PID控制器輸出的排風(fēng)量信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速，減速機(jī)16將驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的高速低扭矩轉(zhuǎn)換為減速機(jī)16低速高扭矩的輸出，減速機(jī)16的輸出軸帶動(dòng)閥桿17b做精確和穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動(dòng)，碟板17c隨閥桿17b轉(zhuǎn)動(dòng)，改變碟板17b與閥體17a的夾角。當(dāng)柜面視窗12上移至最高限位位置時(shí)，碟板17b與閥體17a的夾角接近80度,排風(fēng)風(fēng)量最大。本實(shí)施例通過(guò)控制盒14上的輸入鍵盤(pán)輸入初始數(shù)據(jù)和預(yù)置參數(shù)，通過(guò)顯示屏監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)微控制單元檢測(cè)到柜面視窗移動(dòng)高度、碟板與閥體的夾角與監(jiān)測(cè)的排風(fēng)量超出許可的誤差時(shí)，向告警器發(fā)送告警信號(hào)，告警器向?qū)嶒?yàn)室內(nèi)告警。本實(shí)施例的排風(fēng)量與柜面風(fēng)速的計(jì)算方式通常為排風(fēng)量=柜面視窗開(kāi)口尺寸X指定柜面風(fēng)速X排風(fēng)時(shí)間當(dāng)柜面風(fēng)速和排風(fēng)時(shí)間確定后，柜面視窗開(kāi)口尺寸對(duì)蝶閥控制的排風(fēng)量實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制，大大降低了柜面視窗開(kāi)口尺寸較小時(shí)的排風(fēng)量。將本發(fā)明的控制系統(tǒng)應(yīng)用在排風(fēng)系統(tǒng)下連接的所有通風(fēng)柜上，采用以下步驟改變柜面視窗12位置，位移傳感器013向PID控制器傳送采集的信號(hào)，PID控制器形成風(fēng)速數(shù)據(jù)并形成相應(yīng)的控制信號(hào)，風(fēng)速數(shù)據(jù)傳送至微控制單元，控制信號(hào)傳送至風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器；風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器根據(jù)控制信號(hào)帶動(dòng)蝶閥中碟板轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度，改變排風(fēng)風(fēng)量，維持通風(fēng)柜柜面風(fēng)速保持在風(fēng)速下限；微控制單元將風(fēng)速數(shù)據(jù)傳送至排風(fēng)系統(tǒng)；與排風(fēng)系統(tǒng)相連接的各通風(fēng)柜的柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)完成以上步驟。
使得排風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際需要的通風(fēng)量，使用變頻風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)排風(fēng)量，大大降低了系統(tǒng)能耗。以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)，其特征在于包括位移傳感器(01)，PID控制器(02)，風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器(03)，減速機(jī)(04)，碟閥(05)，微控制單元(06)，輸入鍵盤(pán)(07)，顯示裝置(08)，告警裝置(09)； 位移傳感器(01)，用于采集柜面視窗開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)的相對(duì)高度信息，將高度信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，位移傳感器(01)的信號(hào)輸出端連接PID控制器(02)的信號(hào)輸入端； PID控制器(02)，用于將位移傳感器(01)輸入的電信號(hào)與預(yù)置的相應(yīng)柜面視窗開(kāi)啟高度的柜面風(fēng)速參數(shù)對(duì)比，生成維持通風(fēng)柜內(nèi)負(fù)壓所需要的排風(fēng)風(fēng)速數(shù)據(jù)，將風(fēng)速數(shù)據(jù)傳送至微控制單元(06)，并將風(fēng)速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)通過(guò)信號(hào)輸出端，傳送到風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器 (03)的控制信號(hào)輸入端； 風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器(03)，用于根據(jù)輸入的控制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸連接減速機(jī)(04)的輸入軸； 減速機(jī)(04)，用于將驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的高速低扭矩輸出轉(zhuǎn)換為低速高扭矩輸出，帶動(dòng)碟閥(05)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)； 碟閥(05)，用于調(diào)節(jié)排風(fēng)管道中的排風(fēng)量； 微控制單元(06 )，用于接收輸入鍵盤(pán)(07 )輸入的數(shù)據(jù)和PID控制器(02 )傳送的風(fēng)速數(shù)據(jù)，將預(yù)置參數(shù)傳送至PID控制器(02)，更新預(yù)置參數(shù)，將實(shí)時(shí)的風(fēng)速數(shù)據(jù)、碟閥(05)開(kāi)啟角度和系統(tǒng)狀態(tài)信息傳送至顯示裝置(08)和排風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)偏離正常范圍時(shí)，向告警裝置(08)發(fā)送告警信號(hào)； 輸入鍵盤(pán)(07)，用于輸入系統(tǒng)基本控制數(shù)據(jù)和系統(tǒng)預(yù)置參數(shù)； 顯示裝置(08 )，顯示微控制單元(06 )傳送的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)； 告警裝置(09)，用于將微控制單元(06)發(fā)送的告警信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲光報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)，其特征在于在通風(fēng)柜內(nèi)的側(cè)壁上，矩形通孔上方安裝一個(gè)位移傳感器(13)，位移傳感器(13)的探頭(13a)固定在柜面視窗(12)的下部邊緣處，隨柜面視窗(12)上下移動(dòng)，位移傳感器根據(jù)探頭(13a)與位移傳感器(13)本體的距離變化采集柜面視窗(12)上下移動(dòng)的高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)，其特征在于通風(fēng)柜的側(cè)壁外側(cè)固定安裝控制盒(14)，控制盒內(nèi)集成安裝有PID控制器、微控制單元，控制盒(14)上集成安裝有顯示屏、輸入鍵盤(pán)和告警器，通過(guò)控制盒(14)的信號(hào)連接端子完成相應(yīng)的電路連接；通風(fēng)柜的側(cè)壁外側(cè)安裝有風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器(15)，風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器(15)的信號(hào)輸入端子與控制盒的信號(hào)輸出端子通過(guò)信號(hào)線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)，其特征在于所述蝶閥(17)包括閥體(17a)、閥桿(17b)和碟板(17c)，閥體(17a)安裝在通風(fēng)柜頂部排氣管道內(nèi)，垂直于排氣管道軸線，閥桿(17b)垂直于排氣管道軸線，閥桿(17b)帶動(dòng)碟板(17c)沿閥桿(17b)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器(15)和蝶閥(17)之間通過(guò)安裝在通風(fēng)柜的側(cè)壁外側(cè)的減速機(jī)(16)連接，減速機(jī)(16)的輸出軸連接閥桿(17a)，減速機(jī)(16)的輸入軸連接風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器(15)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸。
6.利用權(quán)利要求I至5任一所述的通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟改變柜面視窗(12)位置，位移傳感器向PID控制器傳送采集的信號(hào)，PID控制器形成風(fēng)速數(shù)據(jù)并形成相應(yīng)的控制信號(hào)，風(fēng)速數(shù)據(jù)傳送至微控制單元，控制信號(hào)傳送至風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器； 風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器根據(jù)控制信號(hào)帶動(dòng)蝶閥中碟板轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度，改變排風(fēng)風(fēng)量，維持通風(fēng)柜柜面風(fēng)速保持在風(fēng)速下限； 微控制單元將風(fēng)速數(shù)據(jù)傳送至排風(fēng)系統(tǒng)； 與排風(fēng)系統(tǒng)相連接的各通風(fēng)柜的柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)完成以上步驟。
全文摘要
本發(fā)明的通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)，其中包括位移傳感器，PID控制器，風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器，減速機(jī)，碟閥，微控制單元，輸入鍵盤(pán)，顯示裝置，告警裝置。將位移傳感器輸入的電信號(hào)與預(yù)置的相應(yīng)柜面視窗開(kāi)啟高度時(shí)面風(fēng)速的參數(shù)對(duì)比，生成維持通風(fēng)柜內(nèi)負(fù)壓所需要的排風(fēng)風(fēng)速數(shù)據(jù)，將風(fēng)速數(shù)據(jù)傳送至微控制單元，并將風(fēng)速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)通過(guò)信號(hào)輸出端，傳送到風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)輸入端，風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器通過(guò)減速機(jī)帶動(dòng)蝶閥調(diào)節(jié)排風(fēng)管道中的排風(fēng)量。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了柜面視窗開(kāi)啟尺寸與柜面進(jìn)風(fēng)風(fēng)速的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)。還包括一種利用本發(fā)明的控制方法。
文檔編號(hào)B08B15/04GK102716889SQ20121018511
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者董國(guó)浩 申請(qǐng)人:北京信高實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司