梁永健

摘要：現(xiàn)主要針對(duì)146C動(dòng)態(tài)氣體校準(zhǔn)儀的零氣泵24小時(shí)常開問題而設(shè)計(jì)的一個(gè)外圍控制器，實(shí)現(xiàn)零氣泵與146C校準(zhǔn)儀的動(dòng)作跟隨，從而達(dá)到延長(zhǎng)儀器壽命與節(jié)省能源的目的。

關(guān)鍵詞：146C零氣泵控制器；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1 前言

2006年1月1日起，國(guó)家頒布實(shí)施了《環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，進(jìn)一步規(guī)范環(huán)境監(jiān)測(cè)制度，對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)提出了更高的要求。連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間無故障運(yùn)行和無人值守實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和校準(zhǔn)、自動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)缺O(jiān)測(cè)技術(shù)已在廣大監(jiān)測(cè)領(lǐng)域運(yùn)行使用，由于自動(dòng)監(jiān)測(cè)要求儀器設(shè)備長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)要求相關(guān)輔助設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行來配合使用。這就對(duì)監(jiān)測(cè)儀器和輔助設(shè)備的質(zhì)量提出了更高的要求。但當(dāng)初一些設(shè)計(jì)上的缺陷，諸如為實(shí)現(xiàn)無人值守而不得不常開的輔助設(shè)備所產(chǎn)生的能源消耗與設(shè)備耗損問題就有待我們?nèi)ソ鉀Q了。

2 針對(duì)146C配氣泵常開問題的淺析

2.1 長(zhǎng)期運(yùn)行，耗費(fèi)不必要的電量

零氣泵作為146C的輔助設(shè)備，只有在146C進(jìn)行零點(diǎn)、跨度等檢查和校準(zhǔn)時(shí)才需啟動(dòng)，其余時(shí)間都沒有運(yùn)行的必要，但由于零氣泵是通過一條氣路連接到146C的零氣進(jìn)氣口，這條氣路的各個(gè)環(huán)節(jié)均有漏氣的可能，這樣就算146C不工作，由于氣壓的慢慢減低，最終觸使零氣泵低于設(shè)定氣壓值時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，而146C一天只工作1小時(shí)左右，其余23小時(shí)的電量損耗都是非必要的。

2.2 長(zhǎng)期運(yùn)行，增加零氣泵泄水工作量

零氣泵運(yùn)行一段時(shí)間，由于氣壓發(fā)生改變，濕度大的空氣容易在氣缸里凝露，積少成多就會(huì)變成水，這些水如果達(dá)到某個(gè)程度而沒有及時(shí)排掉就會(huì)影響零氣泵的正常運(yùn)行，這就需要子站運(yùn)營(yíng)維護(hù)的工作人員定期對(duì)氣泵進(jìn)行排水，所以24小時(shí)不間斷運(yùn)行勢(shì)必增加工作人員巡檢的頻率和工作量。

2.3 頻繁動(dòng)作，電流沖擊次數(shù)相應(yīng)增加

零氣泵在開通與關(guān)閉的瞬間都會(huì)對(duì)整個(gè)電路產(chǎn)生電流沖擊，雖然這個(gè)電流沖擊在配有穩(wěn)壓電源的子站里并沒有造成致命的威脅，但長(zhǎng)期的通斷動(dòng)作不可避免的會(huì)對(duì)電線電纜造成損耗，并對(duì)儀器的精密電子零件造成一些不必要的干擾。

2.4 運(yùn)行過于頻繁，縮短泵體壽命

凡是電氣產(chǎn)品，在使用過程中就會(huì)產(chǎn)生自然損耗，這是由產(chǎn)品本身的電氣特性決定的，長(zhǎng)期不必要的運(yùn)行或使用都會(huì)縮短儀器的使用壽命，零氣泵本身在啟動(dòng)過程中就會(huì)產(chǎn)生電流沖擊，造成對(duì)泵體的損耗，故此，頻繁的動(dòng)作必然會(huì)縮短零氣泵的使用壽命。

3 零氣泵控制器的設(shè)計(jì)

3.1 零氣泵控制器的設(shè)計(jì)思路

我們的目的是讓零氣泵只有在146C工作時(shí)才運(yùn)行，而其余時(shí)間處于非工作狀態(tài)，所以我們可以從電源供給這方面入手，當(dāng)146C工作時(shí)我們對(duì)零氣泵供電，而在146C非工作狀態(tài)時(shí)切斷對(duì)零氣泵的供電，這樣一來就實(shí)現(xiàn)了我們要達(dá)到的效果。而對(duì)于電源的通斷問題，使用現(xiàn)有開關(guān)繼電器技術(shù)很容易就得到解決?，F(xiàn)在問題就在于如何讓繼電器跟隨146C的動(dòng)作而動(dòng)作呢，所以我們還是必須得從146C儀器本身著手，找出一個(gè)146C與開關(guān)繼電器之間的關(guān)聯(lián)信號(hào)便可解決問題。

3.2 146C輸出信號(hào)的獲取

經(jīng)研究，146C本身具有一個(gè)EXRERNAL SOLENOIDS功能，這在146C儀器后面板上能看到上下兩排共16個(gè)I/O針口，這是146C本身為驅(qū)動(dòng)外圍設(shè)備而預(yù)留的設(shè)計(jì)，只要在146C上把對(duì)應(yīng)SOLENOID與Gas A，B，C，OZON，PER等關(guān)聯(lián)，當(dāng)146C進(jìn)行某個(gè)項(xiàng)目的零點(diǎn)或跨度檢查時(shí)對(duì)應(yīng)的I/O口就會(huì)輸出一個(gè)24V的直流電壓。Solenoid與面板后點(diǎn)的針腳對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2。

在SERVICE的狀態(tài)下進(jìn)入EXTERANL SOLENOIDS菜單如圖1，按照?qǐng)D1的指令設(shè)置，當(dāng)146C對(duì)Gas A進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，SOL1就會(huì)動(dòng)作（大寫字母表示動(dòng)作，小寫字母表示不動(dòng)作），對(duì)應(yīng)的PIN1與PIN9之間就會(huì)輸出一個(gè)24V的直流電壓，同樣當(dāng)146C對(duì)Gas B進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，SOL2就會(huì)動(dòng)作，這時(shí)PIN2與PIN10之間就會(huì)輸出一個(gè)24V直流電壓，按照這個(gè)原理，我們只需按照?qǐng)D1所示把SOL 8與ABCOP（大寫字母）關(guān)聯(lián)，這樣無論146C對(duì)Gas A，B，C，OZON，PER任意一個(gè)進(jìn)行校準(zhǔn)，均會(huì)引起SOL 8的動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的PIN8與PIN16之間就會(huì)輸出24V的直流電壓。此時(shí)，只要我們?cè)赑IN 8與PIN16之間引出兩條導(dǎo)線作為信號(hào)線，那么146C的輸出信號(hào)問題就解決了，剩下的就留給開關(guān)繼電器電路的設(shè)計(jì)了。

3.3 開關(guān)繼電器的電路設(shè)計(jì)

利用開關(guān)繼電器設(shè)計(jì)一個(gè)電源開關(guān)并不難，只要我們針對(duì)現(xiàn)有條件選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)睦^電器，并按要求接好外圍電路就行?；谖覀儚?46C動(dòng)作時(shí)能得到一個(gè)24V的直流電壓輸出，我們選取了一只直流固態(tài)繼電器，規(guī)格是Input： 5V～32V（DC），Output：600V（AC）/50A。電路示意圖如圖3，當(dāng)146C對(duì)某一個(gè)氣體項(xiàng)目進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，146C面板后面對(duì)應(yīng)的I/O端輸出一個(gè)24V電壓，該電壓連接到繼電器的信號(hào)端并使繼電器動(dòng)作，常開開關(guān)閉合，電源接通。當(dāng)146C停止工作，I/O輸出電壓為0，繼電器開關(guān)斷開，電源切斷。至此，一個(gè)零氣泵控制器就完成了。

4 實(shí)際應(yīng)用與運(yùn)行效果

該零氣泵控制器自2009年6月在中山市各子站運(yùn)行使用以來，均沒有出現(xiàn)異常情況，對(duì)146C的正常校準(zhǔn)工作完全沒有影響，不動(dòng)作或誤動(dòng)作的情況尚沒有發(fā)現(xiàn)，表1是中山市各子站的校準(zhǔn)情況統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)我們對(duì)每個(gè)控制器都進(jìn)行了不下10次的測(cè)試，不動(dòng)作或誤動(dòng)作率均為零，在長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)月的運(yùn)行情況來觀察，零氣泵控制器均能跟隨146C正常動(dòng)作，并沒有出現(xiàn)因?yàn)榱銡獗玫牟粍?dòng)作而引起校準(zhǔn)嚴(yán)重超上限的問題。而且安裝該控制器后，零氣泵的積水量較以前明顯減少，使得維護(hù)人員的工作量大大減少。至于用電量的節(jié)省我們未能在子站月耗電量中以數(shù)字形式獨(dú)立統(tǒng)計(jì)出來，但從直觀的一天運(yùn)行24小時(shí)到一天只運(yùn)行1小時(shí)的改變來看，能源的節(jié)省是不可置否的。最重要的是大大延長(zhǎng)了零氣泵的使用壽命。

5 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)的初衷本身就來自對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生的問題的一種思考，或者說是一種解答。環(huán)境監(jiān)測(cè)的出發(fā)點(diǎn)就是時(shí)刻對(duì)大環(huán)境進(jìn)行一個(gè)實(shí)時(shí)的觀察和監(jiān)督，當(dāng)環(huán)境發(fā)生了不為人們察覺的變化時(shí)給予社會(huì)大眾的一個(gè)提醒或預(yù)警信號(hào)，使得人們的生活與發(fā)展時(shí)刻能與環(huán)境和諧長(zhǎng)遠(yuǎn)地共存。所以環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)的出發(fā)點(diǎn)的正確的，但倘若在自動(dòng)監(jiān)測(cè)中產(chǎn)生了一些不必要的資源能源浪費(fèi)，反過來污染了環(huán)境，那么就會(huì)本末倒置，有違初衷。本設(shè)計(jì)應(yīng)用的都是基本的電路知識(shí)和通俗易懂的理論，在實(shí)現(xiàn)和推廣方面都易于讓業(yè)界接受，成本不大的投入?yún)s實(shí)現(xiàn)了資源優(yōu)化配置，這在環(huán)境保護(hù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作方面是具有積極意義的，如何在節(jié)省資源的前提下完成環(huán)境監(jiān)測(cè)工作亦是環(huán)境保護(hù)應(yīng)該要做到的。

參考文獻(xiàn)

[1]Thermo Environmental Instruments.Model 146C Instruction Manual[Z].

[2]廣東環(huán)保科技.第16卷第4期.