脉冲控制仪设计与应用

王保军

摘 要：为了解决氟化盐行业中物料输送固气分离难题，设计了以IC集成元件NE555和CD4017为核心元件组成的可调控制电路——脉冲控制仪。脉冲控制仪结构简单，使用灵活方便、稳定可靠。脉冲控制仪实现了根据物料特性的变化而可变调节的脉冲控制电路，脉冲控制仪投入使用以来，使用效果良好，彻底解决了物料输送固气分离难题。

关键词：固气分离 物料特性 NE555 CD4017

中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）09（b）-0112-02

Pulse Control Instrument Design and Application

Wang Baojun

（CNMC Ningxia Orient Group Co.，Ltd.，Shizuishan Ningxia，53000，China）

Abstract：In order to solve the conveying and solid gas separation problem in Fluoride salt industry. It designs the adjustable control circuit which are made of IC NE555 and CD4017 integration components as the core element named HTMC. HTMC has simple structure， convenient using， stable and reliable.It can be adjustable according to material properties. Its totally solve the conveying and solid gas separation problem after using HTMC.

Key Words：Solid gas separation；Material properties；NE555；CD4017

1 成果研究背景

在氟化鹽行业生产中，生产原料CaF2、AI（OH）3和产品AIF3都用压力为0.5MPa的气力方式输送，由于是气力输送方式，所以必须安装输送终端设备即物料缓存和固体气体分离设备。只有良好的固气分离设备，才能保证生产连续稳定进行，确保物料不泄露保护环境清洁。

然而，在实际生产中更换了多套固气分离设备都达不到这一要求，给生产带来了不小的困难：（1）固气分离设备除尘效果差，致使物料泄漏污染环境；（2）固气分离设备损坏频繁，致使生产不能连续运行，影响产品质量、提高了生产单耗和增加了生产成本。同时频繁修理、更换固体分离设备增加了维修费用。

笔者结合试验将近用了一年的时间终于找到了固气分离设备使用效果差的根本原因——原除尘反吹脉冲的“宽度和间隔”是固定的，原脉冲除尘设备不能满足物理性能变化的物料特性固气分离。

2 脉冲控制仪的构成及工作原理

固气分离设备简介：固气分离设备是除尘箱上方装有九排除尘滤筒，每排除尘滤筒上方装有一根钢制反吹气管，反吹管道在每个除尘滤筒口处设有反吹嘴，反吹管道一端口封堵另一端口装有控制气流的脉冲电磁阀。气力输送物料时，在固气分离设备中压缩气体通过除尘滤筒排向大气，九路脉冲电磁阀顺序循环动作将吸附在除尘滤筒上的物料反吹振动掉入缓存设备中。

原固气分离设备固气分离效果差的原因分析：原固气分离设备除尘反吹脉冲“宽度和间隔”是固定的，然而一批批生产原料和生产产品由于粒度大小、水分含量、其他物料成份含量都有一定差异。因此，吸附在除尘滤筒上的物料厚度、黏贴力和吸附速度也不相同，冬季、夏季天气温度变化也对吸附在除尘滤筒上的物料厚度、黏贴力和吸附速度有很大影响。所以用反吹“宽度和间隔”固定的脉冲来反吹吸附在滤筒上的物料大大降低了固气分离效果。我们在日常生产及试验中已经证实有两种情况会容易堵塞和损坏固气分离设备：（1）物料粒度小（100目以下）、水分含量高；（2）冬季物料水分含量高。

为了解决这一生产难题，设计了反吹脉冲“宽度和间隔”可以方便调节的“脉冲控制仪”。因为我们的生产原料和产品每一批分析检测中心都取样分析，而且将化验分析结果报送生产车间。所以生产车间根据每一批物料化验结果及时设定“脉冲控制仪”的反吹脉冲“宽度和间隔”，从而使固气分离设备工作在最佳的工作状态，提高了固气分离设备的工作效率。“脉冲控制仪”自投入生产使用以来，固气分离效果良好，得到了公司的一致好评。现在“脉冲控制仪”已经推广应用于公司所有固气分离设备中，提高了氟化盐工艺生产运转率和产品质量、降低了原料单耗、降低了生产成本，节约了可观的维修费用，保护环境不受污染。

“脉冲控制仪”是以IC集成元件时钟电路NE555和十进制计数器CD4017为核心元件，由电阻、电容、二极管、三极管、稳压二级管、发光二极管、电位器、三端稳压器、晶闸管BT136、整流桥KB307等组成的可调控制电路。“脉冲控制仪”的组成（见图1）。

电路NE555的作用是信号发生器（产生周期方波）信号即电信号，输出信号有高电平和低电平之分。方波信号在一个工作周期内，保持前a时间内为高电平，保持后b时间内为低电平。a时间的长短由电位器RP1调节，b时间的长短由电位器RP2调节。a+b的时间为NE555的振荡周期，a时间为脉冲信号的宽度即某一路脉冲电磁阀的得电工作时间，b时间为脉冲信号的间隔即某一路脉冲电磁阀的关闭瞬间到相邻下一路电磁阀打开瞬间时间差。在脉冲控制仪电路中通过改变电位器RP1和RP2电阻值的大小来控制“脉冲控制仪”输出脉冲信号的工作“宽度和间隔”，从而来实现控制脉冲电磁阀的开启和关闭时间。

脉冲控制仪的工作原理为：“脉冲控制仪”以集成时钟电路NE555为核心器件构成自激多谐振荡器，当电源开关SA闭合时，电源通过电阻R2、电位器RP1和VD6向电容器C3充电。当电容器C3刚充电时，由于NE555的②脚处于低电平，故输出端③脚呈高电平；当电源经电阻R2、电位器RP1和VD6向电容器C3充电到2/3控制电压时，输出端③脚由高电平变成低电平，NE555内部放电管导通，电容器C3经电阻R3、电位器RP2和VD5向NE555的⑦脚放电，直至电容器C3两端电压低于1/3控制电压时，NE555的③脚又由低电平变为高电平，电容器C3又再次充电，如此循环工作，形成周期振荡。

集成电路CD4017是十进制计数器/脉冲分配器，CD4017有3个输入端（CR、CP和EN），其中CP和EN为两个时钟输入端，若用时钟脉冲的上沿计数，则信号从CP端输入；若用下降沿计数，则信号从EN端输入。CR为清零端，当在CR端上加高电平或正脉冲时其输出Q0为高电平，其余输出端（Q1～Q9）均为低电平。

NE555的频率可以通过改变电位器RP1和RP2的电阻值而改变，NE555时钟输出③脚电平直接进入十进制计数器CD4017的时钟输入端CP即14脚，当CD401714脚CP有高电平输入时，CD4017把从信号源（NE555）接受到的10个连续周期依次从Q0-Q8输出，来驱动9个LED负载及9个脉冲电磁阀。Q9输出信号进入CD4017清零端CR即15脚，当CD4017清零端CR即15脚有高电平输入时，使计数器CD4017又开始从Q0开始输出。时钟输入端CP和清零端CR信号周期输入高电平使计数器CD4017循环工作。

所以利用时钟电路NE555的计时特性和十进制计数器CD4017的计数特性，通过改变电位器RP1和RP2的电阻值来改变“脉冲控制仪”输出脉冲“宽度和间隔”来控制固气分离设备反吹脉冲电磁阀的工作时间和间隔时间。分析检测中心将物料特性分析结果报送车间，车间操作人员根据物料分析结果将“脉冲控制仪”反吹脉冲调节在最佳的“宽度和间隔”，让固气分离设备工作在最佳的工作效果下。

3 结语

“脉冲控制仪”自投入使用1年来，使用效果非常良好，得到了公司的一致好评，“脉冲控制仪”已经推广应用于公司所有生产固气分离设备上。

（1）经济效益：运用“脉冲控制仪”后，一条氟化盐生产线每年可减少4次停车，每次停车和开车水电费用、天然气费用、不合格产品费用总合计为5万元左右，每年可节约维修、维护费用4万元左右。该公司3条生产线每年可节约资金72万元左右。

（2）社會效益：“脉冲控制仪”投入使用以来，固气分离设备工作性能良好，杜绝了以前粉尘飞扬的场景，不但解决了物料泄露，而且保护环境不受污染，给公司工作人员提供一个良好的工作环境。

参考文献

[1] 黄晓春.555定时器原理及应用[J].电子制作，2006（10）：58-59.

[2] 吴贤英，陆运华.PCB布线常用技巧[J].电子制作，2006（9）：43-44.