Khả năng đáp ứng từng mili giây của Bộ điều khiển lưu lượng khối (MFC) bắt nguồn từ một hệ thống điều khiển vòng kín tích hợp và tối ưu hóa cao bên trong nó. Mục tiêu cốt lõi của hệ thống là cho phép lưu lượng khí thực tế theo dõi các giá trị thiết lập ngay lập tức và chính xác, logic của nó là một chu trình vi mô "đo lường so sánh hiệu chỉnh" hoạt động liên tục.

I. Các liên kết cốt lõi của logic điều khiển vòng kín

Đo lường: MFC sử dụng nguyên tắc loại nhiệt (dòng chính) để đo trực tiếp lưu lượng khối. Cảm biến chuyển đổi sự thay đổi nhiệt do dòng khí thành tín hiệu điện, sau khi được khuếch đại và số hóa, hoạt động như giá trị lưu lượng thực tế hiện tại của hệ thống.

So sánh: Bộ vi xử lý bên trong (MCU) tính toán lỗi tức thời bằng cách so sánh giá trị lưu lượng thực tế được số hóa với giá trị cài đặt của đầu vào bên ngoài trong thời gian thực.

Hiệu chỉnh: MCU gửi tín hiệu lỗi vào thuật toán điều khiển của lõi (thường là thuật toán PID được tối ưu hóa hoặc các biến thể của nó). Thuật toán sau khi hoạt động tốc độ cao, đầu ra một tín hiệu điều khiển, điều khiển hành động của van tỷ lệ (chẳng hạn như van áp điện hoặc van điện từ), điều chỉnh chính xác độ mở của van, do đó thay đổi lưu lượng khí để dòng chảy thực tế tiếp cận giá trị thiết lập.

Vòng lặp "đo lường so sánh hiệu chỉnh" này được thực hiện không ngừng ở tần số (lên đến mức kHz), tạo thành một vòng kín phản hồi tiêu cực nhạy cảm, năng động.

II. Các kỹ thuật chính để đạt được phản ứng mili giây

Để đạt được phản hồi mili giây, MFC được tối ưu hóa sâu ở ba cấp độ sau:

Tối ưu hóa cảm biến và phần cứng:

Thiết kế cảm biến nhiệt dung thấp: Sử dụng cảm biến mao mạch hoặc vi cơ (MEMS), làm giảm đáng kể quán tính nhiệt của hệ thống nhiệt, cho phép thay đổi dòng chảy được cảm nhận ngay lập tức.

Van điều khiển tốc độ cao: đặc biệt là van áp điện, sử dụng hiệu ứng áp điện ngược của gốm áp điện, có thể đạt được biến dạng cơ học ở mức micro giây, tốc độ phản ứng cực kỳ nhanh.

Thuật toán điều khiển thông minh:

PID thích ứng và điều khiển chuyển tiếp: Các thông số PID truyền thống khó duy trì tối ưu trong mọi điều kiện làm việc. MFC tiên tiến sử dụng thuật toán thích ứng để tự động điều chỉnh các thông số PID theo kích thước lưu lượng. Đồng thời, giới thiệu điều khiển chuyển tiếp, lái van dự đoán ngay lập tức thay đổi giá trị cài đặt, giảm đáng kể lỗi ban đầu và khắc phục sự chậm trễ của hệ thống phản hồi tinh khiết.

Tích hợp và đánh dấu hệ thống:

Tích hợp "Cảm biến - Bộ điều khiển - Van": Cả ba được đóng gói chặt chẽ trong một đơn vị nhỏ, cách nhiệt, làm giảm đáng kể không gian chết và độ trễ của dòng khí, đảm bảo tính nhỏ gọn của mạch điều khiển.

Đánh dấu chính xác phạm vi đầy đủ của nhà máy: Đối với các loại khí cụ thể, toàn bộ phạm vi, đa điểm dữ liệu được đánh dấu và tuyến tính hóa tại nhà máy và dữ liệu được gửi vào MCU, đảm bảo độ chính xác của các phép đo trong toàn bộ phạm vi và sự hội tụ nhanh chóng của kiểm soát.

Tóm lại, phản ứng mili giây của MFC là kết quả của sự phối hợp của ba phần cứng (cảm biến nhanh+van nhanh), thuật toán thông minh (PID thích ứng+feed) và tích hợp hệ thống. Nó nhanh chóng ức chế biến động dòng chảy trong chồi thông qua một vòng kín của tần số, do đó đạt được sự kiểm soát chính xác, nhanh chóng của dòng khí.