一种用于多元低压梯度比例电磁阀的高精度误差修正方法技术

本发明专利技术公开了一种用于多元低压梯度比例电磁阀的高精度误差修正方法，预先设置各比例电磁阀的开阀电压、保持电压、高电压保持时间参数；所述开阀电压和保持电压使用独立的直流电压；所述开阀电压设置为额定电压的1‑4倍，所述保持电压设置为额定电压的1/5‑1/2，所述保压保持时间设置为比例电磁阀的开启时间的1.1‑2.5倍；通过调节开阀电压、高压保持时间、保持电压控制比例电磁阀的开闭时间，使各比例电磁阀的开闭时间一致；通过调节提前开阀时间或延迟开阀时间控制比例电磁阀的开闭时机；本发明专利技术具有准确控制并保证各阀门开闭时间一致、有效保证液相混合控制精度、有效避免空抽和非线性流量对液相比例控制精度的影响的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于多元低压梯度比例电磁阀的高精度误差修正方法
本专利技术属于比例电磁阀控制
，具体涉及一种用于多元低压梯度比例电磁阀的高精度误差修正方法。
技术介绍
流体的比例混合控制广泛应用于高效液相色谱、自动稀释仪、自动给药仪等精密流体仪器设备中。利用比例混合可以在线配比产生不同pH、浓度的溶液，或者实现随时间变化的pH、浓度、比例梯度，而高效液相色谱（HPLC）中一般使用低压梯度色谱系统，多元低压梯度色谱系统通过控制若干比例比例电磁阀的开闭在液体进入输液泵之前进行各液体组分指定比例的混合。目前最通用的梯度比例比例电磁阀（GPV）是一种多路两位电磁截止阀，每一个微型比例电磁阀控制一路溶剂。比例电磁阀是否通电决定了对应流路的打开和关闭。而绝大多数比例比例电磁阀都是常闭模式，即对比例电磁阀通电时，阀门打开，此路溶剂流出。比例电磁阀的基本结构为弹簧、衔铁和电磁线圈。通电时，线圈产生磁力，吸引衔铁，弹簧被压缩，阀门打开；断电时，线圈磁力消失，弹簧推动衔铁回到初始密封位置，阀门关闭。高效液相色谱（HPLC）中对比例比例电磁阀开闭时间的要求非常高，在高效液相色谱高压柱塞泵每个运行周期的吸液阶段，按照流动相设定的比例控制比例比例电磁阀的各通道开启时间。然而由于比例电磁阀的工作原理与机械结构限制，阀门的开启和关闭都需要一定的时间，而在开启和关闭过程中，阀门的出液量是不稳定的。在HPLC中，柱塞泵的吸液时间仅为数百毫秒到数秒钟，而微型比例电磁阀的响应时间一般为2~50ms，若某一路溶剂的比例电磁阀门关闭较慢，即关闭响应时间较长，则会导致这一路溶剂的比例偏高，反之，关闭速度过快则导致这一路溶剂的比例偏低。为了实现较高精度的比例控制，比例电磁阀的开闭响应时间无法忽略。传统仪器设备中普遍利用嵌入式控制器产生的脉冲宽度调制(PWM)来驱动比例比例电磁阀，在电磁线圈两端施以高电压，随着电流增大线圈的磁力逐渐增大，阀门开启。而保持阀门处于开放状态所需的电流比开阀所需的电流要小得多，因此为了避免大电流发热影响比例电磁阀寿命和节约电能，在确保阀门开启后，降低PWM的占空比，使线圈中的等效电流相应降低。但是受到PWM脉冲输出的特点和比例电磁阀自身的电感影响，比例电磁阀中的电流实际存在着周期性的波动，即线圈中存储的电磁能会随着PWM呈现周期性的波动。而线圈中存储的电磁能在断电后开始释放，由于电磁的相互作用，线圈中存储的电磁能直接影响比例电磁阀贴心回弹复位所需的时间。当关闭时机位于PWM周期的不同时间点时，线圈中电磁能实际上存在细微的差别，从而影响到关阀复位所需的时间。当使用较大电感的比例电磁阀线圈时，PWM导致的电流波动幅度更小，但较大的电感使得比例电磁阀关阀响应时间更长；而使用较小电感的线圈时，PWM导致的电流波动幅度更大，这使得不同时刻的关阀响应时间存在较大差异，因此比例电磁阀使用PWM供电是无法适用于高精度的比例混合控制的。为了保证比例比例电磁阀流量控制的准确，还可以使用延长开阀策略。考虑到阀门的关闭时间，第一个阀门断电后一段时间，确保此路完全关闭后，再对下一个比例电磁阀上电开启。这一间隔时间即为延迟时间。这种方式在常规的应用中，确实避免了阀门关闭时的流量非线性，但在HPLC等高精度小流量的应用中，延迟时间中柱塞泵依然在吸液，此时关断阀门，会在流路中出现负压，这会让流动相中的可挥发性组分形成蒸汽或微小气泡，这会占据一定的吸液体积，最终产生不可预期的混合比例波动。此外，为了提高HPLC系统的精密度，必须使用高一致性的比例电磁阀组成一组比例比例电磁阀。而比例电磁阀的工作原理和机械结构决定了其上电开启和断电关闭的行为非常复杂，特别是电磁线圈的电气特性和衔铁的磁性质时影响比例比例电磁阀开闭的关键因素，而受生产工艺和材料学的制约，生产高精密且特性一致的比例电磁阀的成本极高且难度较大，同时无法保证较高的良品率，为了获得高一致性的比例电磁阀不得不耗费人力物力进行挑选和匹配，耗时耗力。因此，针对现有的比例比例电磁阀控制技术在高效液相色谱等精密流体仪器中进行液体混合比例控制精密度不足的问题，本专利技术公开了一种用于多元低压梯度比例电磁阀的高精度误差修正方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于多元低压梯度比例电磁阀的高精度误差修正方法，有效避免了PWM驱动方式对关阀时间造成的波动、有效避免了空抽产生气泡而造成混合比例波动、提高比例比例电磁阀进行液相混合的精度。本专利技术通过下述技术方案实现：一种用于多元低压梯度比例电磁阀的高精度误差修正方法，预先设置各比例电磁阀的开阀电压、保持电压、高电压保持时间参数；所述开阀电压和保持电压使用独立的直流电压；所述开阀电压设置为比例电磁阀的额定电压的1-4倍，所述保持电压设置为比例电磁阀的额定电压的1/5-1/2，所述保压保持时间设置为比例电磁阀的开启时间的1.1-2.5倍。通过控制系统及功放电路来控制各比例电磁阀，根据不同的比例电磁阀的额定电压及开闭特性，预先通过控制系统对每一个比例电磁阀预设开阀电压、保持电压、高电压保持时间参数，当比例电磁阀的线圈内的电流超过某个特定值时，线圈中的电磁力大于弹簧的推力，此时衔铁开始移动，比例电磁阀开启。比例电磁阀的开启时间主要是由比例电磁阀的线圈内的电流增长速度决定，由电感的充放电特性可知，当开阀电压高于比例电磁阀的额定电压时，线圈内的电流增长速度更快，比例电磁阀的开启速度更快，但是开阀电压也不宜过大，将开阀电压设置为比例电磁阀的额定电压的1-4倍，将高压保持时间设置为比例电磁阀的开启时间的1.1-2.5倍，能够实现控制比例电磁阀的快速开启。比例电磁阀开启后，保持阀门开启的过程中，保持阀门开启所需的电流要小于开启阀门所需要的电流，保持电压一般小于比例电磁阀的额定电压，关闭比例电磁阀时，线圈内的电流越大，线圈中储存的电磁能越多，因此阀门的关闭时间越慢，为了实现阀门的快速关闭，因此保持阀门开启的保持电压应尽量小，通过调节保持电压的大小来微调阀门的关闭速度，将保持电压设置为比例电磁阀的额定电压的1/5-1/2能够实现控制比例电磁阀的快速关闭。通过调节比例电磁阀的开阀电压、高电压保持时间以调节比例电磁阀的开启时间，通过调节比例电磁阀的保持电压以调节比例电磁阀的关闭时间，最终实现调节各比例电磁阀的开启和关闭时间一致。所述控制系统和功放电路为本领域常用的现有技术，故其工作原理在此不再赘述。为了更好的实现本专利技术，进一步地，在进液过程中，控制比例电磁阀流路切换时的开闭时间使任何时刻都有比例电磁阀处于开启状态，从而消除空抽。在保证各比例电磁阀的开启和关闭时间一致的基础上，由于各电磁比例阀的完全开启和完全关闭都需要一定时间才能完成，在多流路液相控制时，如第一种液相抽吸完成后，第一种液相的比例电磁阀关闭完成后，才进行第二种液相流路的开启，但是由于比例电磁阀的开启和关闭均需要一定时间才能完成，因此在不同流路切换通断的过程中，可能会出现第一种液相的比例电磁阀完全关闭后，第二种液相的比例电磁阀还未完全开启的情况，此时柱塞泵依然进行抽吸作业，就会造成空抽的现象，影响液相混合控制精度。为了更好的实现本专利技术，进一步地，在进液过程中，当相邻的比例电磁阀先后关闭、开启时，若比例电磁阀的阀门的开启速度大于关闭速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.种用于多元低压梯度比例电磁阀的高精度误差修正方法，其特征在于，预先设置各比例电磁阀的开阀电压、保持电压、高电压保持时间参数；所述开阀电压和保持电压使用独立的直流电压；所述开阀电压设置为比例电磁阀的额定电压的1‑4倍，所述保持电压设置为比例电磁阀的额定电压的1/5‑1/2，所述保压保持时间设置为比例电磁阀的开启时间的1.1‑2.5倍。

【技术特征摘要】
1.种用于多元低压梯度比例电磁阀的高精度误差修正方法，其特征在于，预先设置各比例电磁阀的开阀电压、保持电压、高电压保持时间参数；所述开阀电压和保持电压使用独立的直流电压；所述开阀电压设置为比例电磁阀的额定电压的1-4倍，所述保持电压设置为比例电磁阀的额定电压的1/5-1/2，所述保压保持时间设置为比例电磁阀的开启时间的1.1-2.5倍。2.根据权利要求1所述的一种用于多元低压梯度比例电磁阀的高精度误差修正方法，其特征在于，在进液过程中，控制比例电磁阀流路切换时的开闭时间使任何时刻都有比例电磁阀处于开启状态，从而消除空抽。3.根据权利要求2所述的一种用于多元低压梯度比例电磁阀的高精度误差修正方法，其特征在于，在进液过程中，当相邻的比例电磁阀先后关闭、开启时，若比例电磁阀的阀门的开启速度大于关闭速度，则待开启的比例电磁阀中设置有延迟开阀时...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亮，陈昱，王宇，孙莉，
申请(专利权)人：成都珂睿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51