Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7525899B2 - DC pump control device, control program, and control method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7525899B2 - DC pump control device, control program, and control method - Google Patents

DC pump control device, control program, and control method Download PDF

Info

Publication number
JP7525899B2
JP7525899B2 JP2021149610A JP2021149610A JP7525899B2 JP 7525899 B2 JP7525899 B2 JP 7525899B2 JP 2021149610 A JP2021149610 A JP 2021149610A JP 2021149610 A JP2021149610 A JP 2021149610A JP 7525899 B2 JP7525899 B2 JP 7525899B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pump
control signal
control
unstable state
pwm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021149610A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023042357A (en
Inventor
大臣 飯塚
化剛 王
宏哉 松澤
哲男 梶原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamato Scientific Co Ltd
Original Assignee
Yamato Scientific Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamato Scientific Co Ltd filed Critical Yamato Scientific Co Ltd
Priority to JP2021149610A priority Critical patent/JP7525899B2/en
Publication of JP2023042357A publication Critical patent/JP2023042357A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7525899B2 publication Critical patent/JP7525899B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Description

本発明は、例えば純水製造装置、純水採水装置等に搭載されるDCポンプの制御装置、制御プログラムおよび制御方法に関する。 The present invention relates to a control device, control program, and control method for a DC pump mounted in, for example, a pure water production device, a pure water sampling device, etc.

研究機関などにおいて、ダイヤフラム式等のDCポンプ(直流式液体ポンプなどとも呼称される)が搭載された純水製造装置などが用いられている。 In research institutions and other places, pure water production equipment equipped with diaphragm-type DC pumps (also called direct current liquid pumps) is used.

このような純水製造装置および制御方法に関する技術は種々提案されている(例えば、特許文献1)。 Various technologies have been proposed relating to such pure water production apparatus and control methods (for example, Patent Document 1).

特開2010-75912号公報JP 2010-75912 A

ところで、上述のような純水製造装置などには、精密な実験等を行うために、採水流量を滴下レベルまで低下させ、必要量の精密な採水を行うことができる機能が求められる。 However, pure water production equipment such as that described above is required to have the ability to reduce the water sampling flow rate to a drip level and precisely sample the required amount of water in order to conduct precise experiments, etc.

ここで、純水製造装置等に搭載されているDCポンプ(ダイヤフラム式)を一般的なPWM(パルス幅変調)制御で駆動した際に、所定の出力を下回るとDCポンプの脈動によって、送液が途切れるようになる。そして、さらに出力を下げると、DCポンプに電圧を印加しているにも関わらずDCポンプ自体が動作しなくなるという問題を生じることが分かった。 Here, when a DC pump (diaphragm type) installed in a pure water production system or the like is driven with general PWM (pulse width modulation) control, if the output falls below a certain level, the pulsation of the DC pump causes the liquid to stop being pumped. It was found that if the output is further reduced, the DC pump itself will stop working even though a voltage is being applied to it.

なお、脈動自体はDCポンプの二次側に減圧弁を設置するなどの措置で抑制可能であるが、通常使用時(ポンプ最大出力時など)における流量まで低下してしまうという不都合を生じる。 Although the pulsation itself can be suppressed by installing a pressure reducing valve on the secondary side of the DC pump, this can cause the flow rate to drop to that during normal use (such as when the pump is at maximum output).

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、通常使用時における流量を保持すると共に、低出力時の脈動を抑制し、必要量の精密な送液を行うことができるDCポンプの制御装置、制御プログラムおよび制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a control device, control program, and control method for a DC pump that can maintain the flow rate during normal use, suppress pulsation at low output, and deliver the required amount of liquid with precision.

上記目的を達成するため、本発明の実施形態に係るDCポンプの制御装置は、送液を行うDCポンプが備えるアクチュエータの駆動を制御するDCポンプの制御装置であって、前記DCポンプの通常使用時における流量を保持するために、所定のPWM信号から成る第1制御信号を用いて前記アクチュエータの駆動をPWM制御するアクチュエータ制御手段と、前記DCポンプの動作の不安定状態を検出する不安定状態検出手段と、前記不安定状態検出手段によって前記不安定状態が検出された場合に、前記第1制御信号について所定の範囲内で周期変化させるPWM制御を行って第2制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記不安定状態が検出された状態において、前記制御信号生成手段で生成された前記第2制御信号を前記アクチュエータ制御手段に入力して前記DCポンプを周期的にオン、オフさせて精密な送液を行う精密送液手段と、を備えることを要旨とする。 In order to achieve the above object, a DC pump control device according to an embodiment of the present invention is a DC pump control device that controls the drive of an actuator provided in a DC pump that delivers liquid, and comprises: actuator control means that PWM controls the drive of the actuator using a first control signal consisting of a predetermined PWM signal in order to maintain a flow rate during normal use of the DC pump; unstable state detection means that detects an unstable state of operation of the DC pump; control signal generation means that, when the unstable state is detected by the unstable state detection means, performs PWM control to periodically change the first control signal within a predetermined range to generate a second control signal; and precise liquid delivery means that, when the unstable state is detected, inputs the second control signal generated by the control signal generation means to the actuator control means to periodically turn the DC pump on and off to deliver precise liquid.

これにより、通常使用時における流量を保持すると共に、低出力時の脈動を抑制し、必要量の精密な送液を行うことができる。したがって、実験等において滴下状態の微量の採水が可能となり利便性が向上する。 This allows the flow rate to be maintained during normal use, while suppressing pulsation at low output, allowing for precise delivery of the required amount of liquid. This makes it possible to collect minute amounts of water in a dripping state during experiments, etc., improving convenience.

また、前記アクチュエータは、送液を行うダイヤフラム機構を駆動するDCモータを含むようにできる。 The actuator can also include a DC motor that drives a diaphragm mechanism that delivers the liquid.

これにより、一般的な構成のDCポンプにおいて低出力時の脈動を抑制し、必要量の精密な送液を行うことができる。 This allows DC pumps of typical configurations to suppress pulsation at low output and deliver the required amount of liquid with precision.

また、前記制御信号生成手段は、前記第2制御信号の1パルスが、前記DCポンプが安定的に動作する範囲内の最低出力となるように前記第2制御信号を生成するようにできる。 The control signal generating means can generate the second control signal so that one pulse of the second control signal is the minimum output within a range in which the DC pump operates stably.

これにより、必要量のより精密な送液を行うことが可能となる。 This allows for more precise delivery of the required amount of fluid.

また、前記第2制御信号は、デューティ比が異なる複数種のPWM制御波形を含むようにしてもよい。 The second control signal may also include multiple types of PWM control waveforms with different duty ratios.

これにより、比較的容易な手法によって、通常使用時における流量を保持すると共に、低出力時の脈動を抑制し、必要量の精密な送液を実現することができる。 This allows a relatively simple method to maintain the flow rate during normal use, suppress pulsation at low output, and deliver the required amount of fluid precisely.

また、前記不安定状態検出手段で検出される前記不安定状態は、前記DCポンプによる送液の脈動状態が所定の基準値を超えた状態、或いは前記DCポンプによる送液が停止した状態を含むようにできる。 The unstable state detected by the unstable state detection means can include a state in which the pulsation state of the liquid delivered by the DC pump exceeds a predetermined reference value, or a state in which the liquid delivery by the DC pump has stopped.

これにより、比較的容易な手法によって、不安定状態を検出することができる。 This makes it possible to detect unstable states using relatively simple methods.

本発明の他の実施形態に係る制御プログラムは、送液を行うDCポンプが備えるアクチュエータの駆動を制御するDCポンプの制御プログラムであって、前記DCポンプの通常使用時における流量を保持するために、所定のPWM信号から成る第1制御信号を用いて前記アクチュエータの駆動をPWM制御するアクチュエータ制御ステップと、前記DCポンプの動作の不安定状態を検出する不安定状態検出ステップと、前記不安定状態検出ステップで前記不安定状態が検出された場合に、前記第1制御信号について所定の範囲内で周期変化させるPWM制御を行って第2制御信号を生成する制御信号生成ステップと、前記不安定状態が検出された状態において、前記制御信号生成ステップで生成された前記第2制御信号を入力して前記DCポンプを周期的にオン、オフさせて精密な送液を行う精密送液ステップと、を有し、前記DCポンプの制御部が備えるコンピュータで実行されることを要旨とする。 A control program according to another embodiment of the present invention is a DC pump control program for controlling the driving of an actuator provided in a DC pump that delivers liquid, the control program comprising: an actuator control step for PWM-controlling the driving of the actuator using a first control signal consisting of a predetermined PWM signal in order to maintain a flow rate during normal use of the DC pump; an unstable state detection step for detecting an unstable state of operation of the DC pump; a control signal generation step for, when the unstable state is detected in the unstable state detection step, performing PWM control to periodically change the first control signal within a predetermined range to generate a second control signal; and a precise liquid delivery step for, when the unstable state is detected, inputting the second control signal generated in the control signal generation step to periodically turn the DC pump on and off to deliver liquid precisely, and the program is executed by a computer provided in a control unit of the DC pump.

これにより、通常使用時における流量を保持すると共に、低出力時の脈動を抑制し、必要量の精密な送液を行うことができる。したがって、実験等において滴下状態の微量の採水が可能となり利便性が向上する。 This allows the flow rate to be maintained during normal use, while suppressing pulsation at low output, allowing for precise delivery of the required amount of liquid. This makes it possible to collect minute amounts of water in a dripping state during experiments, etc., improving convenience.

また、本発明の他の実施形態に係る制御方法は、送液を行うDCポンプが備えるアクチュエータの駆動を制御するDCポンプの制御方法であって、前記DCポンプの通常使用時における流量を保持するために、所定のPWM信号から成る第1制御信号を用いて前記アクチュエータの駆動をPWM制御するアクチュエータ制御過程と、前記DCポンプの動作の不安定状態を検出する不安定状態検出過程と、前記不安定状態が検出された場合に、前記第1制御信号について所定の範囲内で周期変化させるPWM制御を行って第2制御信号を生成する制御信号生成過程と、前記不安定状態が検出された状態において、前記制御信号生成過程で生成された前記第2制御信号を入力して前記DCポンプを周期的にオン、オフさせて精密な送液を行う精密送液過程と、を有することを要旨とする。 Furthermore, a control method according to another embodiment of the present invention is a DC pump control method for controlling the drive of an actuator provided in a DC pump that delivers liquid, and is summarized as having an actuator control process for PWM-controlling the drive of the actuator using a first control signal consisting of a predetermined PWM signal in order to maintain a flow rate during normal use of the DC pump; an unstable state detection process for detecting an unstable state of operation of the DC pump; a control signal generation process for, when the unstable state is detected, performing PWM control to periodically change the first control signal within a predetermined range to generate a second control signal; and a precise liquid delivery process for, when the unstable state is detected, inputting the second control signal generated in the control signal generation process and periodically turning the DC pump on and off to deliver liquid precisely.

これにより、通常使用時における流量を保持すると共に、低出力時の脈動を抑制し、必要量の精密な送液を行うことができる。したがって、実験等において滴下状態の微量の採水が可能となり利便性が向上する。 This allows the flow rate to be maintained during normal use, while suppressing pulsation at low output, allowing for precise delivery of the required amount of liquid. This makes it possible to collect minute amounts of water in a dripping state during experiments, etc., improving convenience.

本発明によれば、通常使用時における流量を保持すると共に、低出力時の脈動を抑制し、必要量の精密な送液を行うことができるDCポンプの制御装置、制御プログラムおよび制御方法を提供することができる。 The present invention provides a control device, control program, and control method for a DC pump that can maintain the flow rate during normal use, suppress pulsation at low output, and deliver the required amount of liquid with precision.

実施の形態に係るDCポンプの制御装置を備える純水採水装置の全体構成を示す概略構成図である。1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a pure water sampling device equipped with a DC pump control device according to an embodiment; ダイヤフラム式のDCポンプの構成例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a diaphragm type DC pump. 実施の形態に係るDCポンプの制御装置の機能構成を示す機能ブロック図である。2 is a functional block diagram showing a functional configuration of a control device for a DC pump according to an embodiment; FIG. DCポンプの通常採水運転時の第1制御信号に相当するPWM波形を示す波形図(a)と、DCポンプの精密採水運転時の第2制御信号に相当するPWM波形を示す波形図(b)である。FIG. 1A is a waveform diagram showing a PWM waveform corresponding to a first control signal during normal water sampling operation of the DC pump, and FIG. 1B is a waveform diagram showing a PWM waveform corresponding to a second control signal during precision water sampling operation of the DC pump. 実施の形態に係るDCポンプの制御装置で実行されるDCポンプの制御処理の処理手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a procedure of a DC pump control process executed by the DC pump control device according to the embodiment. 実施の形態に係るDCポンプの制御装置で実行可能な第1の精密送液処理の処理手順を示すフローチャートである。11 is a flowchart showing a process procedure of a first precision liquid transfer process that can be executed by the DC pump control device according to the embodiment. 実施の形態に係るDCポンプの制御装置で実行可能な第2の精密送液処理の処理手順を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the procedure of a second precision liquid transfer process that can be performed by the DC pump control device according to the embodiment. DCポンプの流速制御出力を示すグラフである。1 is a graph showing the flow rate control output of a DC pump. DCポンプの安定動作域および不安定動作域での制御信号の切り替えの例を示す説明図(a)~(d)である。1A to 1D are explanatory diagrams showing examples of switching of a control signal in a stable operating region and an unstable operating region of a DC pump.

図1から図9を参照して、本発明の実施の形態に係るDCポンプの制御装置等について説明する。 With reference to Figures 1 to 9, a DC pump control device and the like according to an embodiment of the present invention will be described.

(純水採水装置の構成例)
まず、本実施の形態に係るDCポンプの制御装置200の詳細な説明を行うに先立って、この制御装置200を適用可能な純水採水装置M1の構成例について図1を参照して説明する。なお、純水採水装置M1は、図示しない純水製造装置等に接続することができる。
(Example of the configuration of a pure water sampling device)
First, prior to a detailed description of the DC pump control device 200 according to the present embodiment, a configuration example of a pure water sampling device M1 to which the control device 200 can be applied will be described with reference to Fig. 1. The pure water sampling device M1 can be connected to a pure water production device (not shown) or the like.

ここで、図1は、本実施の形態に係るDCポンプの制御装置200を備える純水採水装置M1の全体構成を示す概略構成図である。 Here, FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a pure water sampling device M1 equipped with a DC pump control device 200 according to this embodiment.

図1に示す純水採水装置M1は、図示しない純水製造装置等で製造された純水Wを実験等で使用するビーカー、メスシリンダー等の容器に供給して必要量の純水Wを採水するための装置である。 The pure water sampling device M1 shown in FIG. 1 is a device for supplying pure water W produced by a pure water production device (not shown) to a container such as a beaker or measuring cylinder to be used in an experiment, etc., to sample the required amount of pure water W.

図1に示すように、純水採水装置M1は、純水Wを貯留する純水タンク101を備える。 As shown in FIG. 1, the pure water sampling device M1 includes a pure water tank 101 for storing pure water W.

純水タンク101にはダイヤフラム式などのDCポンプ500が接続されている。DCポンプ500は、後述する電磁石用のコイル301等を有するアクチュエータ300を備える。 A DC pump 500, such as a diaphragm type, is connected to the pure water tank 101. The DC pump 500 is equipped with an actuator 300 having a coil 301 for an electromagnet, which will be described later.

DCポンプ500の排出側には、純水Wの流量を検出する流量センサSN1が配置されている。また、流量センサSN1の下流には純水Wの流量を調節する電磁弁102が設けられている。電磁弁102の下流には純水Wを排出する採水口103が設けられている。 A flow sensor SN1 that detects the flow rate of the pure water W is disposed on the discharge side of the DC pump 500. In addition, a solenoid valve 102 that adjusts the flow rate of the pure water W is provided downstream of the flow sensor SN1. A water inlet 103 that discharges the pure water W is provided downstream of the solenoid valve 102.

また、DCポンプ500には、アクチュエータ300の駆動を制御してポンプ出力を1~100%の範囲で制御可能な制御装置200が接続されている。 The DC pump 500 is also connected to a control device 200 that controls the drive of the actuator 300 to control the pump output in the range of 1 to 100%.

制御装置200は、例えばマイクロコンピュータ等で構成され、流量センサSN1からの検出信号がフィードバック入力されるように構成されている。 The control device 200 is configured, for example, as a microcomputer, and is configured to receive feedback of the detection signal from the flow sensor SN1.

なお、制御装置200は、DCポンプ500への出力の監視機能を有しており、設定に応じて出力を調整できるように構成されている。この監視機能により、DCポンプ500の過負荷、過電流などの異常検知を実現している。 The control device 200 has a function for monitoring the output to the DC pump 500, and is configured to be able to adjust the output according to the settings. This monitoring function enables the detection of abnormalities such as overload and overcurrent of the DC pump 500.

また、流量センサSN1は、測定レンジを変更可能なセンサを用いてもよい。また、測定レンジの異なる複数の流量センサを用いるようにしてもよい。 Furthermore, the flow sensor SN1 may be a sensor with a changeable measurement range. Furthermore, multiple flow sensors with different measurement ranges may be used.

制御装置200には、所定出力のDC電源(直流電源)250が接続されている。また、制御装置200には、タッチパネル等で構成される表示操作パネル260が接続され、採水流量を1~100%の範囲で設定することができるように構成されている。 A DC power supply (direct current power supply) 250 with a predetermined output is connected to the control device 200. In addition, a display operation panel 260 consisting of a touch panel or the like is connected to the control device 200, and is configured so that the water sampling flow rate can be set in the range of 1 to 100%.

なお、純水採水装置M1によって実際に送液を行う際は、制御装置200からDCポンプ500に駆動信号(第1制御信号P1または第2制御信号P2)を出力すると共に、電磁弁102にも所定の駆動信号を出力して、配管経路を開放する。 When the pure water sampling device M1 actually delivers liquid, the control device 200 outputs a drive signal (first control signal P1 or second control signal P2) to the DC pump 500, and also outputs a predetermined drive signal to the solenoid valve 102 to open the piping path.

この際に、配管内部に圧力が加わるのを回避するために、DCポンプ500と電磁弁102のそれぞれの駆動信号の出力に時間差を設けるようにしてもよい。 At this time, in order to avoid applying pressure inside the piping, a time difference may be provided between the output of the drive signals from the DC pump 500 and the solenoid valve 102.

このような構成の純水採水装置M1は、制御装置200の制御により、採水口103から排出される純水Wの流量(流速)を1~100%の範囲でコントロールすることが可能となっている。 The pure water sampling device M1 configured in this way is capable of controlling the flow rate (flow velocity) of the pure water W discharged from the water sampling port 103 within the range of 1 to 100% under the control of the control device 200.

なお、制御装置200の適用範囲は、純水採水装置M1には限定されず、各種液体の精密な送液を必要とするデバイスであれば適用可能である。 The scope of application of the control device 200 is not limited to the pure water sampling device M1, but can be applied to any device that requires precise delivery of various liquids.

また、制御装置200による具体的な制御内容等は後述の記載により明らかとなる。 The specific control contents by the control device 200 will become clear from the description below.

(ダイヤフラム式のDCポンプの構成例)
図2を参照して、本実施形態に係るDCポンプの制御装置200で制御可能なダイヤフラム式のDCポンプ500の構成例について説明する。
(Example of the configuration of a diaphragm type DC pump)
An example of the configuration of a diaphragm-type DC pump 500 that can be controlled by the DC pump control device 200 according to this embodiment will be described with reference to FIG.

ここで、図2はDCポンプ500の構成例を示す概略構成図である。 Here, FIG. 2 is a schematic diagram showing an example configuration of the DC pump 500.

DCポンプ500は、ポンプ本体400とアクチュエータ300とから構成されている。 The DC pump 500 is composed of a pump body 400 and an actuator 300.

アクチュエータ300は、制御装置200に接続されて、後述する第1制御信号P1または第2制御信号P2を構成するパルス電流が供給される電磁石用のコイル301と、コイル301を図上左右方向に進退可能なコア部302と、コア部302から図上右側に延伸されるプランジャ305と、コア部302を図上右側に付勢するスプリング304とを備える。 The actuator 300 is connected to the control device 200 and includes a coil 301 for an electromagnet to which a pulse current constituting a first control signal P1 or a second control signal P2 described below is supplied, a core portion 302 that can move the coil 301 back and forth in the left and right directions in the figure, a plunger 305 that extends from the core portion 302 to the right in the figure, and a spring 304 that biases the core portion 302 to the right in the figure.

このような構成により、アクチュエータ300のプランジャ305は、コイル301に供給される第1制御信号P1または第2制御信号P2を構成するパルス電流によって図上左右方向に所定周期の往復運動を行う。 With this configuration, the plunger 305 of the actuator 300 reciprocates in a predetermined cycle in the left-right direction in the figure due to the pulse current that constitutes the first control signal P1 or the second control signal P2 supplied to the coil 301.

ポンプ本体400は、アクチュエータ300のプランジャ305に接続されて図上の左右方向に往復運動されるダイヤフラム450を備える。また、ダイヤフラム450の往復運動に伴うポンプ室内の容積変化により、純水W等の液体は、吸込口401、バルブ402を介して図上の上方に吸い上げられる。吸い上げられた純水W等の液体は、図上、上方に位置するバルブ405および吐出口404を介して排出されるように構成されている。 The pump body 400 is equipped with a diaphragm 450 that is connected to the plunger 305 of the actuator 300 and reciprocates left and right in the figure. In addition, due to the change in volume within the pump chamber caused by the reciprocating motion of the diaphragm 450, liquid such as pure water W is sucked up to the upper part of the figure through the suction port 401 and the valve 402. The sucked up liquid such as pure water W is configured to be discharged through the valve 405 and the discharge port 404 located at the top of the figure.

ここで、このような構成のダイヤフラム式のDCポンプ500は、その機構の性質上、送液時に脈動が発生する。尤も高出力時はポンプ回転数が早いために脈動はある程度平滑化されるが、低出力時になるとポンプ回転数が遅くなり脈動は顕著になるという不都合があった。 Due to the nature of its mechanism, the diaphragm-type DC pump 500 configured in this way generates pulsations when pumping liquid. Although the pulsations are smoothed to some extent at high output because the pump rotation speed is fast, there is the inconvenience that at low output the pump rotation speed slows down and the pulsations become more pronounced.

そのため、DCポンプ500を第1制御信号P1により、通常のPWM制御で駆動し続けた場合には、ある一定の出力を下回るとDCポンプ500の脈動によって、送液が途切れるようになり、さらに出力を下げた場合には、電圧を印加しているのにも関わらずDCポンプ500が動作しなくなり、送液できない事態となる。 Therefore, if the DC pump 500 continues to be driven by the first control signal P1 using normal PWM control, when the output falls below a certain level, the pulsation of the DC pump 500 will cause the liquid to stop being pumped, and if the output is further reduced, the DC pump 500 will no longer operate despite the voltage being applied, making it impossible to pump liquid.

このような不都合を解消するため本発明では、後述するように第1制御信号P1または第2制御信号P2を所定のタイミングで切り替えることにより、通常使用時における流量を保持すると共に、低出力時の脈動を抑制し、必要量の精密な送液を行うようにDCポンプ500を制御することができる。 To eliminate such inconveniences, in the present invention, by switching the first control signal P1 or the second control signal P2 at a predetermined timing as described below, the flow rate during normal use is maintained, pulsation during low output is suppressed, and the DC pump 500 can be controlled to deliver the required amount of liquid precisely.

なお、本実施の形態に係る制御装置200で制御可能なDCポンプは、図2に示すような構成のダイヤフラム式のDCポンプ500に限定されず、ベローズ式DCポンプ、チューブ式DCポンプ、DCモータ等を用いたギアポンプ、ロータリーポンプ、スクリューポンプなどに広く適用可能である。 The DC pump that can be controlled by the control device 200 according to this embodiment is not limited to the diaphragm type DC pump 500 configured as shown in FIG. 2, but can be widely applied to bellows type DC pumps, tube type DC pumps, gear pumps using DC motors, rotary pumps, screw pumps, etc.

(DCポンプの制御装置の機能構成例)
図3を参照して、本実施の形態に係るDCポンプの制御装置の機能構成の例について説明する。
(Example of functional configuration of DC pump control device)
An example of the functional configuration of the DC pump control device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

ここで、図3は、実施の形態に係るDCポンプ500等の制御装置200の機能構成を示す機能ブロック図である。 Here, FIG. 3 is a functional block diagram showing the functional configuration of the control device 200 for the DC pump 500 etc. according to the embodiment.

DCポンプ500等の制御装置200は、純水W等の送液を行うDCポンプ500等が備えるアクチュエータ300の駆動を制御するマイクロコンピュータ等で構成される。 The control device 200 for the DC pump 500, etc., is composed of a microcomputer or the like that controls the operation of the actuator 300 provided in the DC pump 500, etc., which delivers pure water W, etc.

図3に示すように、制御装置200は、DCポンプ500の通常運転状態において所定のPWM信号から成る第1制御信号P1を用いてアクチュエータ300の駆動をPWM制御するアクチュエータ制御手段201を備える。 As shown in FIG. 3, the control device 200 includes an actuator control means 201 that PWM-controls the drive of the actuator 300 using a first control signal P1 consisting of a predetermined PWM signal when the DC pump 500 is in a normal operating state.

また、制御装置200は、DCポンプ500の動作の不安定状態を検出する不安定状態検出手段202を備える。 The control device 200 also includes an unstable state detection means 202 that detects an unstable state of the operation of the DC pump 500.

また、制御装置200は、不安定状態検出手段202によって不安定状態が検出された場合に、第1制御信号P1について所定の可変周期によるPWM制御を行って第2制御信号P2を生成する制御信号生成手段203を備える。 The control device 200 also includes a control signal generating means 203 that performs PWM control with a predetermined variable period on the first control signal P1 to generate a second control signal P2 when an unstable state is detected by the unstable state detecting means 202.

さらに、不安定状態が検出された状態において、制御信号生成手段203で生成された第2制御信号P2をアクチュエータ制御手段201に入力してDCポンプ500を周期的にオン、オフさせて精密な送液を行う精密送液手段204を備える。 Furthermore, when an unstable state is detected, the device is provided with a precision liquid delivery means 204 that inputs a second control signal P2 generated by the control signal generation means 203 to the actuator control means 201 to periodically turn the DC pump 500 on and off to perform precise liquid delivery.

このような構成の制御装置200によれば、DCポンプ500等について、通常使用時における流量を保持すると共に、低出力時の脈動を抑制し、必要量の精密な送液を行うことが可能となる。したがって、実験等において滴下状態(例えば、10ml/min以下)の微量の採水が可能となり利便性が向上する。 The control device 200 configured in this way makes it possible to maintain the flow rate of the DC pump 500 and other pumps during normal use, while suppressing pulsation at low output, and to precisely deliver the required amount of liquid. This makes it possible to collect minute amounts of water in a dripping state (e.g., 10 ml/min or less) during experiments, improving convenience.

また、アクチュエータ300は、例えば図2で示したように、純水W等の送液を行うダイヤフラム機構などを駆動する電磁石装置やDCモータを含むようにできる。これにより、一般的な構成のDCポンプ500等において低出力時の脈動を抑制し、必要量の精密な送液を行うことができる。 The actuator 300 can also include an electromagnetic device or DC motor that drives a diaphragm mechanism that delivers pure water W or the like, as shown in FIG. 2. This makes it possible to suppress pulsation at low output in a DC pump 500 or the like of a general configuration, and deliver the required amount of liquid with precision.

また、制御信号生成手段203は、第2制御信号P2の1パルスが、DCポンプ500等が安定的に動作する範囲内の最低出力となるように第2制御信号P2を生成するようにするとよい。これにより、必要量のより精密な送液を行うことが可能となる。 The control signal generating means 203 may generate the second control signal P2 so that one pulse of the second control signal P2 is the minimum output within the range in which the DC pump 500 or the like operates stably. This makes it possible to more precisely deliver the required amount of liquid.

また、第2制御信号P2は、デューティ比が異なる複数種のPWM制御波形を含むようにできる。これにより、比較的容易な手法によって、通常使用時における流量を保持すると共に、低出力時の脈動を抑制し、必要量の精密な送液を実現することができる。 The second control signal P2 can also include multiple types of PWM control waveforms with different duty ratios. This allows a relatively simple method to maintain the flow rate during normal use, suppress pulsation during low output, and achieve precise delivery of the required amount of fluid.

また、不安定状態検出手段202で検出される不安定状態は、DCポンプ500等による送液の脈動状態が所定の基準値を超えた状態、或いはDCポンプ500等による送液が停止した状態を含むようにできる。 The unstable state detected by the unstable state detection means 202 can include a state in which the pulsation state of the liquid delivered by the DC pump 500 or the like exceeds a predetermined reference value, or a state in which the liquid delivery by the DC pump 500 or the like has stopped.

即ち、DCポンプ500等のポンプ出力を変化させていく中で、ポンプ動作が不安定(脈動が顕著な状態、駆動していない状態など)になったことをフィードバッグ信号により検出し、不安定になる出力域においては、通常のPWM制御している第1制御を可変周期でPWM制御して、DCポンプ500等を周期的にオン、オフさせるようにできる。この際に、入力する第2制御信号P2の1パルスはDCポンプ500等が安定的に動作する範囲での最低出力とする。 That is, while changing the pump output of the DC pump 500, etc., the feedback signal detects when the pump operation becomes unstable (significant pulsation, not being driven, etc.), and in the output range where the pump operation becomes unstable, the first control that is normally PWM controlled is changed to PWM control with a variable period to periodically turn the DC pump 500, etc. on and off. At this time, one pulse of the second control signal P2 that is input is set to the minimum output within the range where the DC pump 500, etc. operates stably.

これにより、比較的容易な手法によって、不安定状態を検出することができる。 This makes it possible to detect unstable states using relatively simple methods.

なお、より具体的な制御方法等については後述する。 More specific control methods will be described later.

(第1制御信号と第2制御信号の例)
図4を参照して、DCポンプ500等の制御に用いられる第1制御信号P1と第2制御信号P2の例について説明する。
(Examples of First Control Signal and Second Control Signal)
With reference to FIG. 4, examples of the first control signal P1 and the second control signal P2 used to control the DC pump 500 and the like will be described.

図4(a)は、DCポンプ500等の通常採水運転時の第1制御信号P1に相当するPWM波形を示す波形図、図4(b)は、DCポンプ500等の精密採水運転時の第2制御信号P2に相当するPWM波形を示す波形図である。 Figure 4(a) is a waveform diagram showing a PWM waveform corresponding to the first control signal P1 during normal water sampling operation of the DC pump 500, etc., and Figure 4(b) is a waveform diagram showing a PWM waveform corresponding to the second control signal P2 during precision water sampling operation of the DC pump 500, etc.

まず、PWM制御は、入力信号の大きさをある一定の周期Tに対してのデューティ比(ON:OFF比)に置き換えて行われる制御である。目的とする入力信号の大きさXとデューティ比は例えば下記のように等しくなる。 First, PWM control is a control that replaces the magnitude of the input signal with a duty ratio (ON:OFF ratio) for a certain period T. The magnitude X of the target input signal and the duty ratio are equal, for example, as shown below.

入力信号X=100% デューティ比(100:0)
入力信号X= 50% デューティ比(50:50)
入力信号X= 0% デューティ比(0:100)
ここで、図4(a)に示すように、DCポンプ500等の通常採水運転時の第1制御信号(ポンプPWM出力信号)P1として、例えばパルスP1a、P1b間の周期を20kHzとする場合を想定する。
Input signal X = 100% Duty ratio (100:0)
Input signal X = 50% duty ratio (50:50)
Input signal X = 0% duty ratio (0:100)
Here, as shown in FIG. 4(a), it is assumed that the first control signal (pump PWM output signal) P1 of the DC pump 500 or the like during normal water sampling operation has a period between pulses P1a and P1b of 20 kHz, for example.

この場合に、第1制御信号P1を用いた通常のPWM制御において出力を低下させるほど、DCポンプ500等の脈動は顕著になる。そして、さらに出力を低下させると、純水W等の送液が途切れるようになり、最終的にはDCポンプ500等を駆動するのに必要な時間分の信号が印加されなくなり、DCポンプ500等が動作しない事態となる。したがって、第1制御信号P1のみを用いるPWM制御では、滴下レベルの精密な採水を行うことができなかった。 In this case, the more the output is reduced in normal PWM control using the first control signal P1, the more pronounced the pulsation of the DC pump 500, etc. If the output is reduced further, the delivery of the pure water W, etc. will be interrupted, and ultimately the signal for the time required to drive the DC pump 500, etc. will no longer be applied, resulting in the DC pump 500, etc. not operating. Therefore, with PWM control using only the first control signal P1, precise water sampling at a drip level cannot be performed.

そこで、本発明では、DCポンプ500等が所定以上に脈動したり、駆動しなかったりする低出力時においては、第1制御信号(ポンプPWM出力信号)P1とは異なる第2制御信号(ポンプPWM出力信号)P2を用いた制御を行う。 Therefore, in the present invention, during low output when the DC pump 500 etc. pulsates more than a predetermined amount or does not operate, control is performed using a second control signal (pump PWM output signal) P2 that is different from the first control signal (pump PWM output signal) P1.

即ち、図4(b)に示す例では、例えばパルスP2a、P2b間の周期が20kHzの場合において、パルスP2a、P2b、P2c…のPWM設定値を第1制御信号P1の場合の15%としている。 That is, in the example shown in FIG. 4(b), when the period between pulses P2a and P2b is 20 kHz, the PWM setting value of pulses P2a, P2b, P2c, etc. is set to 15% of that in the case of the first control signal P1.

また、図4(b)に示す例において、第2制御信号(ポンプPWM出力信号)P2のポンプ出力時間は、ポンプ出力値(%)/15(%)×ポンプ出力N%周期(ms)で算出される。なお、ポンプ出力N%周期の設定範囲は、5~2000msとすることができる。 In the example shown in FIG. 4(b), the pump output time of the second control signal (pump PWM output signal) P2 is calculated by pump output value (%)/15 (%) x pump output N% cycle (ms). The setting range of the pump output N% cycle can be 5 to 2000 ms.

ここで、第2制御信号(ポンプPWM出力信号)P2の汎用化の例について説明する。 Here, we explain an example of generalizing the second control signal (pump PWM output signal) P2.

例えば、第2制御信号P2において、周期がTである波形をAとする。そして、波形Aのデューティ比はDCポンプ500等が安定的に動作する範囲での出力値Yとする。 For example, in the second control signal P2, the waveform with a period T is designated as A. The duty ratio of the waveform A is designated as an output value Y within the range in which the DC pump 500 etc. operates stably.

次いで、波形Aについて波形Aの周期とは異なる周期T’(T<<T’)でさらにPWM制御を行い、それを波形Bとする。 Next, PWM control is further performed on waveform A with a period T' (T<<T') different from the period of waveform A, and the result is waveform B.

この制御における入力信号の大きさXは、波形Aのデューティ比ではなく、波形Bのデューティ比となる。 The magnitude X of the input signal in this control is the duty ratio of waveform B, not the duty ratio of waveform A.

そして、周期T及び周期T’を可変のパラメータとし、入力信号の大きさに合わせて周期Tや周期T’を調整することにより、第1制御信号P1を用いた通常時のPWM制御では駆動できないような低出力時においても安定的なポンプ動作が可能となる。 Then, by making the period T and the period T' variable parameters and adjusting the period T and the period T' according to the magnitude of the input signal, stable pump operation is possible even at low output where normal PWM control using the first control signal P1 is not possible.

また大きな周期で断続的にDCポンプ500等を駆動することで、滴下レベルの送液を実現でき、精密な量の送液が可能となる。 In addition, by driving the DC pump 500 etc. intermittently at a large cycle, it is possible to achieve drip-level liquid delivery, making it possible to deliver precise amounts of liquid.

このように、第1制御信号P1を用いた通常のPWM制御ではポンプ出力は13%程度が下限値となり、流量も150mL/min程度が性能限界となっていた。これに対して、第2制御信号P2を適宜用いた制御では、滴下レベル(採水流量10mL/min以下)の送液が可能となった。 As such, with normal PWM control using the first control signal P1, the pump output was limited to a lower limit of about 13%, and the flow rate was limited to a performance limit of about 150 mL/min. In contrast, with control using the second control signal P2 appropriately, it became possible to deliver liquid at a drip level (water collection flow rate of 10 mL/min or less).

(DCポンプの制御処理について)
図5のフローチャートを参照して、DCポンプの制御装置200で実行されるDCポンプの制御処理の処理手順について説明する。
(Regarding DC pump control process)
The procedure of the DC pump control process executed by the DC pump control device 200 will be described with reference to the flowchart of FIG.

なお、本処理は、制御装置200が備えるOS(オペレーティングシステム)と所定のアプリケーションプログラムとの協働により実現することができる。但し、各種機能の一部または全部をハードウェアで実現するようにしてもよい。 This process can be implemented by cooperation between the OS (operating system) of the control device 200 and a specific application program. However, some or all of the various functions may be implemented by hardware.

本処理が開始されると、まずステップS10で、第1制御信号(ポンプPWM出力信号)P1を用いてアクチュエータ300を駆動して、DCポンプ500等について通常時の運転を行う。 When this process starts, first in step S10, the actuator 300 is driven using the first control signal (pump PWM output signal) P1 to perform normal operation of the DC pump 500, etc.

次いで、ステップS11では、DCポンプ500等の不安定状態(所定以上の脈動の発生状態や、アクチュエータ300の停止状態など)を検出したか否かが判定される。 Next, in step S11, it is determined whether an unstable state of the DC pump 500 or the like (such as a state in which pulsation of a predetermined magnitude or more has occurred, or the actuator 300 has stopped) has been detected.

なお、検出したか否かの判定は、例えば後述のポンプ出力α%を閾値として行うことができる。 The determination of whether or not a detection has occurred can be made, for example, using the pump output α% described below as a threshold value.

判定結果が「No」の場合にはステップS10に戻って通常運転を継続し、「Yes」の場合にはステップS12に移行する。 If the result of the judgment is "No", return to step S10 and continue normal operation, and if the result is "Yes", proceed to step S12.

ステップS12では、上述のような手法によって第2制御信号(ポンプPWM出力信号)P2を生成してステップS13に移行する。 In step S12, the second control signal (pump PWM output signal) P2 is generated using the method described above, and the process proceeds to step S13.

ステップS13では、第2制御信号(ポンプPWM出力信号)P2を用いて滴下レベル等の精密な送液を行って処理を終了する。 In step S13, the second control signal (pump PWM output signal) P2 is used to perform precise liquid delivery, such as adjusting the drip level, and then the process is completed.

なお、DCポンプ500等は、ポンプの安定動作域(100%~α%)の連続出力(10kHz~30kHzのPWM出力)が可能である。 The DC pump 500 and the like are capable of continuous output (PWM output of 10 kHz to 30 kHz) within the stable operating range of the pump (100% to α%).

このような処理により、DCポンプ500等の脈動現象が発生する不安定動作域(1%~α%)の制御、出力設定値に応じて、ポンプ出力周期を自動的に制御することが可能である。 By using this type of processing, it is possible to automatically control the unstable operating range (1% to α%) where pulsation phenomena occur in DC pumps 500 and the like, and to control the pump output period according to the output setting value.

なお、ステップS11におけるDCポンプ500等の不安定状態の判定閾値については、使用ポンプの特性により調整が必要である。 The threshold for determining whether the DC pump 500 or the like is in an unstable state in step S11 needs to be adjusted depending on the characteristics of the pump being used.

また、判定方法には主に次の2種類が考えられる。 There are two main methods for determining this:

a)微小流量を計測できる高精度の流量センサを用いて自動判別し、チューニングする方法
b)安価で精度の低い流量センサを用いる場合は、微小流量制御領域の出力テーブルを手動設定する方法
各判定方法に基づく送液処理について、後述の第1の精密送液処理および第2の精密送液処理として後述する。
a) A method of automatic determination and tuning using a high-precision flow sensor that can measure minute flow rates. b) A method of manually setting the output table of the minute flow rate control region when an inexpensive, low-precision flow sensor is used. The liquid delivery processes based on each determination method will be described later as the first precision liquid delivery process and the second precision liquid delivery process.

(第1の精密送液処理について)
上記判定方法a)に基づく第1の精密送液処理の処理手順について、図6のフローチャートを参照して説明する。
(Regarding the first precise liquid transfer process)
The processing steps of the first precise liquid transfer processing based on the above-mentioned determination method a) will be described with reference to the flowchart of FIG.

なお、第1の精密送液処理は、制御装置(マイクロコンピュータ等)200が備えるCPU等への1msごと割り込み処理として実行することができる。 The first precision liquid delivery process can be executed as an interrupt process every 1 ms to the CPU or the like provided in the control device (microcomputer, etc.) 200.

ステップS20では、流量測定結果≦不安定動作流量か否かが判定され、「Yes」の場合にはステップS21に移行する。 In step S20, it is determined whether the flow measurement result is less than or equal to the unstable operating flow rate, and if the result is "Yes," the process proceeds to step S21.

ステップS21では、ポンプ出力時間を計算してステップS22に移行する。ステップS22では、1msカウンタを「1」インクリメントしてステップS23に移行する。 In step S21, the pump output time is calculated and the process proceeds to step S22. In step S22, the 1 ms counter is incremented by "1" and the process proceeds to step S23.

ステップS23では、1msカウンタ≧ポンプ出力周期か判定される。 In step S23, it is determined whether the 1 ms counter is greater than or equal to the pump output period.

判定結果が「No」の場合にはステップS25に移行し、「Yes」の場合にはステップS24に移行する。 If the result of the judgment is "No", proceed to step S25; if the result is "Yes", proceed to step S24.

ステップS24では、1msカウンタを「0」にリセットしてステップS25に移行する。 In step S24, the 1 ms counter is reset to "0" and the process proceeds to step S25.

ステップS25では、1msカウンタ≧ポンプ出力時間か判定される。判定結果が「Yes」の場合にはステップS26でPWM設定値を「0」に設定してステップS27に移行する。 In step S25, it is determined whether the 1 ms counter is equal to or greater than the pump output time. If the determination result is "Yes", the PWM setting value is set to "0" in step S26 and the process proceeds to step S27.

また、判定結果が「No」の場合にはステップS28に移行して、PWM設定値を「α%」に設定してステップS27に移行する。 If the result of the determination is "No", the process proceeds to step S28, where the PWM setting value is set to "α%" and the process proceeds to step S27.

ステップS27では、PWM設定値、PWM出力設定を行って処理を終了する。 In step S27, the PWM setting value and PWM output are set and the process ends.

一方、ステップS20で「No」と判定された場合にはステップS29に移行する。ステップS29では、PWM設定値=ポンプ出力値としてステップS30に移行する。 On the other hand, if the answer is "No" in step S20, the process proceeds to step S29. In step S29, the PWM setting value is set to the pump output value, and the process proceeds to step S30.

ステップS30では、ポンプ出力α%について、α>PWM設定値であるかが判定される。 In step S30, it is determined whether the pump output α% is greater than the PWM set value.

判定決定が「No」の場合にはステップS27に移行し、「Yes」の場合にはステップS31に移行する。 If the determination is "No", proceed to step S27; if the determination is "Yes", proceed to step S31.

ステップS31では、α=PWM設定値としてステップS27に移行する。 In step S31, α is set to the PWM setting value and the process proceeds to step S27.

この処理により、微小流量を計測できる高精度の流量センサを用いた構成において、より精密な送液を行うことが可能となる。 This process enables more precise liquid delivery in a configuration that uses a high-precision flow sensor that can measure minute flow rates.

なお、例えば以下の場合も上記判定方法a)に当てはまるものとなる。 For example, the following cases also fall under the above determination method a):

イ)一定時間当たりの流量の変動幅が一定の範囲を超えたとき。例えば、1secあたりに流量が±10%の変動がみられる場合などが該当する。 a) When the fluctuation range of the flow rate per unit time exceeds a certain range. For example, this would be the case if the flow rate fluctuates by ±10% per second.

ロ)出力0%以外において流量0ml/minを一定時間以上検出したとき。例えば、出力15%において流量0ml/minを0.5秒確認した場合などが該当する。 b) When a flow rate of 0 ml/min is detected for a certain period of time or longer at an output other than 0%. For example, this applies when a flow rate of 0 ml/min is detected for 0.5 seconds at an output of 15%.

また、図6に示す処理では、上記判定方法a)により、不安定出力域を自動判断できるため「α」の値は自動、手動の何れでも設定可能である。 In addition, in the process shown in FIG. 6, the unstable output range can be automatically determined by the above-mentioned determination method a), so the value of "α" can be set either automatically or manually.

(第2の精密送液処理について)
上記判定方法b)に基づく第2の精密送液処理の処理手順について、図7のフローチャートを参照して説明する。
(Second Precision Liquid Delivery Process)
The processing steps of the second precise liquid transfer processing based on the above-mentioned determination method b) will be described with reference to the flowchart of FIG.

なお、第2の精密送液処理は、制御装置(マイクロコンピュータ等)200が備えるCPU等への1msごと割り込み処理として実行することができる。 The second precision liquid delivery process can be executed as an interrupt process every 1 ms to the CPU or the like of the control device (microcomputer or the like) 200.

まず、ステップS40では、1%<ポンプ出力値<α%であるかが判定される。そして、判定結果が「Yes」の場合にはステップS41に移行する。 First, in step S40, it is determined whether 1% < pump output value < α%. If the determination result is "Yes", the process proceeds to step S41.

ステップS41では、ポンプ出力時間を計算してステップS42に移行する。 In step S41, the pump output time is calculated and the process proceeds to step S42.

ステップS42では、1msカウンタを「1」インクリメントしてステップS43に移行する。 In step S42, the 1 ms counter is incremented by "1" and the process proceeds to step S43.

ステップS43では、1msカウンタ≧ポンプ出力周期か判定される。判定結果が「No」の場合にはステップS45に移行し、「Yes」の場合にはステップS44に移行する。 In step S43, it is determined whether the 1 ms counter is greater than or equal to the pump output period. If the determination result is "No", the process proceeds to step S45, and if the determination result is "Yes", the process proceeds to step S44.

ステップS44では、1msカウンタを「0」にリセットしてステップS45に移行する。 In step S44, the 1 ms counter is reset to "0" and the process proceeds to step S45.

ステップS45では、1msカウンタ≧ポンプ出力時間か判定される。判定結果が「Yes」の場合にはステップS46でPWM設定値を「0」に設定してステップS47に移行する。 In step S45, it is determined whether the 1 ms counter is equal to or greater than the pump output time. If the determination result is "Yes", the PWM setting value is set to "0" in step S46 and the process proceeds to step S47.

また、判定結果が「No」の場合にはステップS48に移行して、PWM設定値を「α%」に設定してステップS47に移行する。 If the result of the determination is "No", the process proceeds to step S48, where the PWM setting value is set to "α%" and the process proceeds to step S47.

ステップS47では、PWM設定値、PWM出力設定を行って処理を終了する。 In step S47, the PWM setting value and PWM output are set and the process ends.

一方、ステップS40で「No」と判定された場合にはステップS49に移行する。ステップS49では、PWM設定値=ポンプ出力値としてステップS47に移行する。 On the other hand, if step S40 returns "No," the process proceeds to step S49. In step S49, the PWM setting value is set to the pump output value, and the process proceeds to step S47.

この処理により、安価で精度の低い流量センサを用いる構成において、より精密な送液を行うことが可能となる。 This process makes it possible to perform more precise fluid delivery in configurations that use inexpensive, low-precision flow sensors.

なお、図7に示す処理では、上記判定方法b)により、出力テーブルを手動調整する必要があるため、「α」の値は手動でのみ設定可能である。 Note that in the process shown in Figure 7, the output table needs to be manually adjusted using the above determination method b), so the value of "α" can only be set manually.

なお、図8は、上述のような精密送液処理を行った場合のDCポンプ500等の流速制御出力を示すグラフである。このグラフは、設定入力(0~100%)とポンプ出力電圧(V)の関係を示している。 Note that FIG. 8 is a graph showing the flow rate control output of the DC pump 500 etc. when the precision liquid delivery process described above is performed. This graph shows the relationship between the set input (0 to 100%) and the pump output voltage (V).

図8のグラフを見ると分かるように、設定入力(0~100%)において流速制御結果は略フラットな線形を示し、設定の全域において滑らかな採水が可能である。 As can be seen from the graph in Figure 8, the flow rate control results show a nearly flat linearity at the set input (0 to 100%), making it possible to obtain smooth water sampling over the entire range of settings.

(安定動作域から不安定動作域でのポンプ信号の切り替えについて)
図9(a)~(d)は、DCポンプの安定動作域および不安定動作域での制御信号の切り替えの例を示す説明図である。
(Switching pump signals from stable to unstable operating ranges)
9A to 9D are explanatory diagrams showing examples of switching of a control signal in a stable operating region and an unstable operating region of a DC pump.

図9(a)~(d)は、安定動作域~不安定動作域に移行する部分の段階的な波形を示す。 Figures 9(a) to (d) show the step-by-step waveforms in the transition from the stable operating region to the unstable operating region.

図9(a)は、安定動作域においての最小出力値αが15%であるとした場合において、ポンプ出力16%時(=安定域)のポンプ制御信号P10(P10a、P10b…)を例示し、第1制御信号P1の出力16%時の波形に相当する。 Figure 9 (a) illustrates pump control signal P10 (P10a, P10b, etc.) when the pump output is 16% (=stable region) when the minimum output value α in the stable operating region is 15%, and corresponds to the waveform of the first control signal P1 when the output is 16%.

図9(b)は、安定動作域においての最小出力値αが15%であるとした場合において、ポンプ出力15%時(=安定域)のポンプ制御信号P11(P11a、P11b…)を例示し、第1制御信号P1の出力15%時の波形に相当する。 Figure 9 (b) illustrates pump control signal P11 (P11a, P11b...) when the pump output is 15% (=stable region) when the minimum output value α in the stable operating region is 15%, and corresponds to the waveform of the first control signal P1 when the output is 15%.

図9(c)は、安定動作域においての最小出力値αが15%であるとした場合において、ポンプ出力14%時(=安定域)のポンプ制御信号P12(P12a、P12b…)を例示し、第2制御信号P2の出力14%時の波形に相当する。 Figure 9 (c) illustrates pump control signal P12 (P12a, P12b, etc.) when the pump output is 14% (=stable region) when the minimum output value α in the stable operating region is 15%, and corresponds to the waveform of the second control signal P2 when the output is 14%.

図9(d)は、安定動作域においての最小出力値αが15%であるとした場合において、ポンプ出力13%時(=安定域)のポンプ制御信号P13(P13a、P13b…)を例示し、第2制御信号P2の出力13%時の波形に相当する。 Figure 9 (d) illustrates pump control signal P13 (P13a, P13b, etc.) when the pump output is 13% (=stable region) when the minimum output value α in the stable operating region is 15%, and corresponds to the waveform of the second control signal P2 when the output is 13%.

以上、本発明のDCポンプの制御装置等を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。 The DC pump control device of the present invention has been described above based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to this, and the configuration of each part can be replaced with any configuration having a similar function.

M1 純水採水装置
200 制御装置
201 アクチュエータ制御手段
202 不安定状態検出手段
203 制御信号生成手段
204 精密送液手段
300 アクチュエータ
500 DCポンプ
P1 第1制御信号
P2 第2制御信号
SN1 流量センサ
M1 Pure water sampling device 200 Control device 201 Actuator control means 202 Unstable state detection means 203 Control signal generation means 204 Precision liquid delivery means 300 Actuator 500 DC pump P1 First control signal P2 Second control signal SN1 Flow rate sensor

Claims (7)

送液を行うDCポンプが備えるアクチュエータの駆動を制御するDCポンプの制御装置であって、
前記DCポンプの通常使用時における流量を保持するために、所定のPWM信号から成る第1制御信号を用いて前記アクチュエータの駆動をPWM制御するアクチュエータ制御手段と、
前記DCポンプの動作の不安定状態を検出する不安定状態検出手段と、
前記不安定状態検出手段によって前記不安定状態が検出された場合に、前記第1制御信号について所定の範囲内で周期変化させるPWM制御を行って第2制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記不安定状態が検出された状態において、前記制御信号生成手段で生成された前記第2制御信号を前記アクチュエータ制御手段に入力して前記DCポンプを周期的にオン、オフさせて精密な送液を行う精密送液手段と、
を備えることを特徴とするDCポンプの制御装置。
A DC pump control device that controls driving of an actuator provided in a DC pump that delivers liquid,
an actuator control means for PWM-controlling the drive of the actuator using a first control signal consisting of a predetermined PWM signal in order to maintain a flow rate of the DC pump during normal use ;
an unstable state detection means for detecting an unstable state of the operation of the DC pump;
a control signal generating means for performing PWM control for periodically varying the first control signal within a predetermined range when the unstable state is detected by the unstable state detecting means, to generate a second control signal;
a precision liquid delivery means for, when the unstable state is detected, inputting the second control signal generated by the control signal generation means to the actuator control means to periodically turn on and off the DC pump to perform precise liquid delivery;
A DC pump control device comprising:
前記アクチュエータは、送液を行うダイヤフラム機構を駆動するDCモータを含むことを特徴とする請求項1に記載のDCポンプの制御装置。 The DC pump control device according to claim 1, characterized in that the actuator includes a DC motor that drives a diaphragm mechanism that delivers liquid. 前記制御信号生成手段は、前記第2制御信号の1パルスが、前記DCポンプが安定的に動作する範囲内の最低出力となるように前記第2制御信号を生成することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のDCポンプの制御装置。 The DC pump control device according to claim 1 or 2, characterized in that the control signal generating means generates the second control signal so that one pulse of the second control signal is the minimum output within a range in which the DC pump operates stably. 前記第2制御信号は、デューティ比が異なる複数種のPWM制御波形を含むことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載のDCポンプの制御装置。 The DC pump control device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the second control signal includes a plurality of types of PWM control waveforms with different duty ratios. 前記不安定状態検出手段で検出される前記不安定状態は、前記DCポンプによる送液の脈動状態が所定の基準値を超えた状態、或いは前記DCポンプによる送液が停止した状態を含むことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載のDCポンプの制御装置。 The DC pump control device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the unstable state detected by the unstable state detection means includes a state in which the pulsation state of the liquid delivered by the DC pump exceeds a predetermined reference value, or a state in which the liquid delivery by the DC pump has stopped. 送液を行うDCポンプが備えるアクチュエータの駆動を制御するDCポンプの制御プログラムであって、
前記DCポンプの通常使用時における流量を保持するために、所定のPWM信号から成る第1制御信号を用いて前記アクチュエータの駆動をPWM制御するアクチュエータ制御ステップと、
前記DCポンプの動作の不安定状態を検出する不安定状態検出ステップと、
前記不安定状態検出ステップで前記不安定状態が検出された場合に、前記第1制御信号について所定の範囲内で周期変化させるPWM制御を行って第2制御信号を生成する制御信号生成ステップと、
前記不安定状態が検出された状態において、前記制御信号生成ステップで生成された前記第2制御信号を入力して前記DCポンプを周期的にオン、オフさせて精密な送液を行う精密送液ステップと、
を有し、前記DCポンプの制御部が備えるコンピュータで実行されることを特徴とするDCポンプの制御プログラム。
A control program for a DC pump that controls driving of an actuator provided in a DC pump that delivers liquid,
an actuator control step of PWM-controlling the drive of the actuator using a first control signal consisting of a predetermined PWM signal in order to maintain a flow rate of the DC pump during normal use ;
an unstable state detection step of detecting an unstable state of the operation of the DC pump;
a control signal generating step of performing PWM control for periodically varying the first control signal within a predetermined range to generate a second control signal when the unstable state is detected in the unstable state detecting step;
a precise liquid delivery step of, in a state where the unstable state is detected, inputting the second control signal generated in the control signal generation step to periodically turn on and off the DC pump to perform precise liquid delivery;
A DC pump control program comprising:
送液を行うDCポンプが備えるアクチュエータの駆動を制御するDCポンプの制御方法であって、
前記DCポンプの通常使用時における流量を保持するために、所定のPWM信号から成る第1制御信号を用いて前記アクチュエータの駆動をPWM制御するアクチュエータ制御過程と、
前記DCポンプの動作の不安定状態を検出する不安定状態検出過程と、
前記不安定状態が検出された場合に、前記第1制御信号について所定の範囲内で周期変化させるPWM制御を行って第2制御信号を生成する制御信号生成過程と、
前記不安定状態が検出された状態において、前記制御信号生成過程で生成された前記第2制御信号を入力して前記DCポンプを周期的にオン、オフさせて精密な送液を行う精密送液過程と、
を有することを特徴とするDCポンプの制御方法。
A method for controlling a DC pump that controls driving of an actuator provided in a DC pump that delivers liquid, comprising:
an actuator control process for PWM-controlling the drive of the actuator using a first control signal consisting of a predetermined PWM signal in order to maintain a flow rate of the DC pump during normal use ;
an unstable state detection step of detecting an unstable state of the DC pump;
a control signal generating step of performing PWM control to periodically vary the first control signal within a predetermined range when the unstable state is detected, thereby generating a second control signal;
a precise liquid delivery process in which, when the unstable state is detected, the second control signal generated in the control signal generation process is input to the DC pump to periodically turn on and off the DC pump to perform precise liquid delivery;
A method for controlling a DC pump comprising:
JP2021149610A 2021-09-14 2021-09-14 DC pump control device, control program, and control method Active JP7525899B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021149610A JP7525899B2 (en) 2021-09-14 2021-09-14 DC pump control device, control program, and control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021149610A JP7525899B2 (en) 2021-09-14 2021-09-14 DC pump control device, control program, and control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023042357A JP2023042357A (en) 2023-03-27
JP7525899B2 true JP7525899B2 (en) 2024-07-31

Family

ID=85717311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021149610A Active JP7525899B2 (en) 2021-09-14 2021-09-14 DC pump control device, control program, and control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7525899B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008026661A1 (en) 2006-08-29 2008-03-06 Panasonic Corporation Reciprocating pump control device, electric device using this, fuel cell system, and reciprocating pump control method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008026661A1 (en) 2006-08-29 2008-03-06 Panasonic Corporation Reciprocating pump control device, electric device using this, fuel cell system, and reciprocating pump control method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023042357A (en) 2023-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6264432B1 (en) Method and apparatus for controlling a pump
US9309872B2 (en) System and method for position control of a mechanical piston in a pump
JP5337662B2 (en) Apparatus and method for operating hydraulic pump in hydraulic system
CN101583796B (en) Multistage pump and method for forming the same
US5509788A (en) Flow-metered pumping with load compensation system and method
JP6401683B2 (en) Fluid pressure generation method and fluid pressure generator
US7717295B2 (en) Treatment solution supply apparatus
JP2014523499A (en) System and method for differential pressure control of a reciprocating electrokinetic pump
RU2013143027A (en) METHOD FOR POWER-OPTIMIZED OPERATING PUMP OPERATED PUMP WITH POSITIVE FEEDBACK
JP7525899B2 (en) DC pump control device, control program, and control method
JP5674853B2 (en) Piston control system and method for pump mechanical piston
CA1181509A (en) Pulsation-free volumetric pump
WO2001079693A2 (en) Apparatus for adjusting the stroke length of a pump element
US20160363118A1 (en) Liquid supply system and method for controlling liquid supply system
KR100683163B1 (en) Hydraulic pump drive controller for hydraulic brake system and its control method
CN101356373B (en) System for position control of a mechanical piston in a pump
KR100658770B1 (en) Motor control device for pump driving of hydraulic brake system and its method
KR20090071719A (en) Flow control device and method of steam cleaner
EP3611375A2 (en) Automatic initiation of priming sequence for metering pumps
JP5802376B2 (en) Control method of solenoid-driven diaphragm pump
JPH11159468A (en) Water supply device
JPH02112678A (en) Controller for piezoelectric pump
JP6114141B2 (en) Exciter hydraulic power unit
JPH04329355A (en) liquid pump
JPH11138169A (en) Electrolyic water production device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230821

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240402

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240528

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240702

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240711

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7525899

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150