压阻传感器在真空度控制的应用论文
摘要：本文探讨压阻式传感器MPX10在制笔机械真空度控制的应用，给出了MPX10的技术数据，检测转换电路，及传感器在塑料笔杆成型时真空度控制设计与系统调试实际应用，对其他类似压差控制具有一定参考意义。
关键词：MPX10；真空度检测；真空度控制系统
1控制要求
塑料笔杆生产工艺需要经挤出机模芯挤出成管、牵引冷却定型、切断成长管，再经切断机切断平口成笔管长度，最后经自动攻丝机双头攻丝成为成品。经挤出机模芯初步成形后的`笔管，进入水槽冷却固化定型，为保证同心度、壁厚、内径、外径尺寸，需在冷却水槽前部设置一部分真空段，使笔管扩张到规定要求。笔杆型号各样、材料不同、挤出速度变化、牵引速度变化、水槽前后风量变化等很多因素影响着真空段的真空度。在实际生产中，要求真空度稳定。
2设计方案
本文的设计方案是：冷却水槽抽真空由1台三相交流电动机驱动的排风机完成，电机由变频器控制，水槽相对密封，只有前后笔杆进出有空气进入。水槽真空冷却段上方开孔2个，安装压差传感器检测真空度、指针式负压表指示实际负压。变频器给定需要的真空度，压力传感器和变频器构成闭环控制。压力检测：MPX10压阻式压差传感器。P1孔外置于大气，P2孔检测水槽内负压，压差代表真空度。排风机控制：排风电机用变频器控制速度，采用变频器内置PID控制器，变频器面板给定作为真空度给定值，由传感器MPX10检测的实际真空度作为反馈量，完成真空度闭环控制，使各种影响真空度的干扰源包括在内，自动完成真空度稳定。真空度：本文指相对于大气压的负压程度，以百分比（%）表示。
3方案实施
控制系统由压力检测与转换、变频器闭环控制组成。3.1压差检测与转换如图2所示，压差检测采用Motorola压阻型集成芯片MPX10，体积小，集成度高，线性度好，内带电桥平衡电路，实现温度自动补偿。技术数据：压力范围为0～10kPa，最大承压范围75kPa，灵敏度3.5mV/kPa，零压偏差典型值20mV，工作电压+5V（典型值3V）。P1孔外置于空气，P2孔检测水槽内负压，压差代表真空度，经MPX10转换成差分电压。MPX10的1、3脚为电源，2、4脚输出差分电压。转换电路：采用差分式仪表放大器，3个电位器分别调整芯片工作点、放大比例、零位。零位调整使P1、P2都置于大气时放大器输出电压为零。转换电路把工作所需最大负压转换成+10V输出。运算放大器为集成电路四运放LM324。3.2变频器闭环控制系统使用变频器内置PID，给定真空度范围1%～100%，由操作面板直接以数字设定；反馈0-+10V信号接入变频器电压模拟量输入端，10V对应最大负压，量化为给定值100%。由于系统较简单，变频器内置PID完全能够达到要求，不必制作PID控制电路板。
4调试结果
本文取材于对无锡信立文具用品公司橡塑笔杆制笔设备改造。（1）电路板调试：当P1、P2均置于大气压时，调节Rp1使MPX10差分输出电压为0；短接仪表放大器输入端，调节Rp3使仪表放大器输出为0；电路板正常接线，变频器开环控制，使真空度达到需要的最大时，调节Rp2使电路板输出为10V。（2）变频器参数设置：设定为PID控制，面板百分比给定，模拟电压输入为反馈信号；V/F控制模式，负载为风机水泵；PID参数，D参数设定为0，P参数影响超调量设置中等，I参数影响真空度稳定性，适当大些则稳定度更好。按照上述设计，适当调整变频器PID参数，达到真空度控制要求，实际效果很好。由于使用内置PID，真空度数字化更直观。经过改造的设备，调试与使用简单直观，真空度稳定性好。
参考文献：
[1]Fujicorp.富士G11变频器使用手册[EB/OL].2011-12-05.
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