[发明专利]一种基于单片机的气动增压泵嵌入式控制器及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于单片机的气动增压泵嵌入式控制器及控制方法，属于自动控制技术领域。

背景技术

高压注气机是气动系统中一种使用广泛的增压设备，其核心部件是气动高压增压泵，基本工作原理可参考附图1的高压注气机系统构成原理框图。系统使用低压压缩空气作为执行气体，执行气体可以有多种来源，如：空压机、气瓶或其他低压压缩空气气源，电磁换向阀控制执行气体气路通断，执行气体向下推动增压泵活塞做功，供气容器的气体在增压泵活塞另一侧被增压后进入目标容器，从而使目标容器内获得较高的气体压力。该增压系统也可以应用在管件，软管，阀门，压力容器，汽缸等静态和爆破测试，汽车制动系统测试，通信电缆充气设备，飞机轮胎液压蓄能器充氮等方面。

发明内容

本发明针对以上问题提出并研制了一种基于单片机的气动增压泵嵌入式控制器及控制方法。

本发明采取的技术方案如下：

一种基于单片机的气动增压泵嵌入式控制器；控制器的外部左侧面设置有4个传感器接口和1个电磁阀接口，传感器接口及电磁阀接口采用航空插头，控制器外部正面是12864液晶显示屏和薄膜矩阵键盘，控制器外部右侧面是控制器开关和充电端口；4个传感器接口连接设备的4个传感器；控制器的内部电路包括单片机最小系统电路、信号调理电路、电源电压转换电路、电磁阀控制电路、蜂鸣器电路，矩阵键盘电路及12864显示电路，各部分电路均与单片机相连；信号调理电路将4路传感器采集的压力与流量信号传送给单片机，单片机根据智能算法对4路传感器的采集信号进行处理，根据处理结果，单片机输出信号给电磁阀控制电路，对电磁阀进行控制，蜂鸣器电路发出按键提示音和报警信号，显示电路通过12864液晶显示屏把处理结果实时显示出来，矩阵键盘电路用于为控制器设定增压任务参数，电源电路为单片机提供电源，并具有过载保护、防接反、电量实时监测功能。

所述4路传感器分为3路压力传感器和1路流量传感器，其中3路压力传感器是必需的，1路流量传感器是可选配的。4路传感器采集的信号分别为：执行气体压力、执行气体流量、供气容器气体压力、目标容器气体压力。

所述控制器采用可充电锂电池作为电源。

一种基于单片机的气动增压泵嵌入式控制器实现控制的方法：其基本工作原理是：首先通过矩阵键盘设定增压任务和传感器采集各路气体的初始压力值，控制器自动计算判断增压目标能否实现，若能实现则预测达到增压目标所需要的增压次数（高压增压器的工作周期数），控制器开启电磁阀，执行气体进入高压增压器，开始对供气容器气体增压，并在工作过程中，控制器实时检测并通过显示电路显示执行气体压力和流量、供气容器气体压力与目标容器气体压力，并计算剩余增压次数，当目标容器气体压力达到设定值时，控制系统关闭电磁阀，增压任务完成。

控制器计算过程所应用的智能算法工作流程为：首先通过采集当前条件下各路传感器信号，得到供气容器和目标容器的压力值，然后利用智能算法公式进行一次迭代运算，根据计算结果判断能否实现增压目标，如果不能实现，则给出提示信息，要求重新调整参数设置，如果可以实现则使增压次数加1，并根据计算出的此次增压后的目标容器压力判断是否已经达到增压目标，如果没有达到则返回进行下一次迭代运算，直到计算出的供气容器压力大于或等于设定的目标压力值时停止运算，最终得到总的增压次数，并进行显示。

所述智能算法依据的计算公式为：

第n次压缩开始前高压柱塞腔内气体的压力为PA_n的计算公式：

PAn=VAVA+VCPAn-1+VOVO+VCPBn-1,]]>

第n次压缩结束后排出高压气体的压力PB_n的计算公式：