پورٹ ایبل پریشر سوئنگ ادسورپشن آکسیجن جنریٹر کے لیے کنٹرول سسٹم کا ڈیزائن

پورٹیبل پریشر سوئنگ ادسورپشن آکسیجن جنریٹر کے لیے کنٹرول سسٹم کا ڈیزائن
 

 

آکسیجن انسانی زندگی کی سرگرمیوں کو برقرار رکھنے کے لیے ایک بنیادی عنصر ہے اور مختلف طبی علاج اور ہنگامی ریسکیو میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ آکسیجن کی پیداوار کا سامان ایک اہم طبی امدادی سامان ہے۔ کم توانائی کی کھپت، کوئی آلودگی، اور کم سرمایہ کاری کے فوائد کی وجہ سے پریشر سوئنگ جذب (PSA) آکسیجن کی پیداوار کا طریقہ چھوٹے اور درمیانے درجے کے آکسیجن کی پیداوار کے آلات میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا رہا ہے۔ پریشر سوئنگ جذب کرنے کے طریقہ کار کا کام کرنے والا اصول یہ ہے: سالماتی چھلنی کی جذب کی خصوصیات میں آکسیجن اور نائٹروجن کے فرق کے ذریعے، نائٹروجن کو دباؤ والے حالات میں جذب کیا جاتا ہے تاکہ آکسیجن کو الگ کیا جا سکے۔ کم دباؤ کے حالات میں، آکسیجن اور نائٹروجن کی علیحدگی کو حاصل کرنے کے لیے سالماتی چھلنی کی جذب کی کارکردگی کو بحال کرنے کے لیے نائٹروجن کو desorbed کیا جاتا ہے۔ زیادہ تر موجودہ پریشر سوئنگ جذب کرنے والے آکسیجن پروڈکشن کا سامان سائز میں بڑا اور وزن میں بھاری ہے، جو کھیت یا گاڑیوں میں پورٹیبلٹی کی ضروریات کو پورا نہیں کر سکتا۔ پورٹیبل پریشر سوئنگ جذب کرنے والے آکسیجن جنریٹر آکسیجن کی پیداوار کے ان آلات کا حوالہ دیتے ہیں جو ہلکے سے لے جا سکتے ہیں، ان کی اپنی بجلی کی فراہمی ہے، اور وزن میں ہلکے ہیں۔ تاہم، چین میں اس شعبے میں نسبتاً کم تحقیق ہے، اور موجودہ کنٹرول سسٹم عام طور پر سائز میں بڑے، آٹومیشن میں کم اور استحکام میں ناقص ہیں۔ اس مطالعہ میں، پریشر سوئنگ ادسورپشن آکسیجن کی پیداوار کے عمل کے ساتھ مل کر، پورٹیبل پریشر سوئنگ جذب کرنے والے آکسیجن جنریٹرز کے لیے موزوں ایک کنٹرول سسٹم ڈیزائن اور تیار کیا گیا تھا تاکہ پورٹیبل آکسیجن جنریٹرز کی مزید تحقیق اور اطلاق کے لیے تکنیکی مدد فراہم کی جا سکے۔

پریشر سوئنگ ادسورپشن آکسیجن کی پیداوار کے عمل

پورٹیبل پریشر سوئنگ ادسورپشن آکسیجن جنریٹر تیار کرنے کے لیے، اس مطالعہ نے پریشر سوئنگ جذب آکسیجن کی پیداوار کے اصول کو یکجا کیا اور پہلے آکسیجن کی پیداوار کے بنیادی عمل کے بہاؤ کا تعین کیا، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ پورٹیبل آکسیجن جنریٹر کے حجم اور وزن کو کم کرنے کے لیے، اس تجربے میں دو ٹاور آکسیجن کی پیداوار کا عمل اپنایا گیا۔ دو ٹاور آکسیجن کی پیداوار کے عمل کو اس کی سادہ ساخت، آسان دیکھ بھال اور کم لاگت کی وجہ سے چھوٹے آکسیجن پروڈکشن آلات میں بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے۔ دو ادسورپشن ٹاورز کے آپریشن کو تبدیل کرکے، مسلسل اور مستحکم آکسیجن کی پیداوار حاصل کی جا سکتی ہے، جبکہ آلات کے حجم اور بڑے پیمانے کو مؤثر طریقے سے کم کیا جا سکتا ہے۔ آکسیجن کی پیداوار کو بڑھانے اور توانائی کی کھپت کو کم کرنے کے لیے، اس تجربے نے برابری کے عمل کے ساتھ ایک عمل کو ڈیزائن اور اپنایا۔ برابری کا عمل آکسیجن کی پیداوار کی کارکردگی کو مزید بہتر بناتا ہے اور دباؤ کے فرق کو بہتر بنا کر نظام کی توانائی کی کھپت کو کم کرتا ہے۔ اس عمل کا امتزاج نہ صرف پورٹیبل پریشر سوئنگ جذب کرنے والے آکسیجن جنریٹر کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے بلکہ آکسیجن کی پاکیزگی کو یقینی بناتے ہوئے آلات کی توانائی کی کھپت اور حجم کو بھی مؤثر طریقے سے کنٹرول کرتا ہے۔



لوڈ ڈرائیو سرکٹ ڈیزائن
پورٹیبل PSA آکسیجن کنسنٹریٹر کے اہم ورکنگ بوجھ میں ایئر کمپریسرز اور سولینائڈ والوز شامل ہیں۔ ایک مشترکہ solenoid والو کا استعمال کرتے ہوئے، نظام کے استحکام کو بڑھانے کے ساتھ ساتھ آکسیجن کنسرٹر کے حجم اور وزن کو مؤثر طریقے سے کم کیا جا سکتا ہے. تاہم، چونکہ ایئر کمپریسر اور سولینائیڈ والو کا آپریٹنگ وولٹیج DC 12V ہے، جب کہ مائیکرو کنٹرولر کا آپریٹنگ وولٹیج DC 3.3V ہے، اس لیے ان بوجھ کو براہ راست چلانا مشکل ہے۔ لہذا، مائیکرو کنٹرولر کے ذریعہ سگنل آؤٹ پٹ کو 74LVC04 انورٹر کے ذریعہ الٹا اور ULN2003 ڈارلنگٹن ٹیوب کے ذریعہ ائیر کمپریسر اور سولینائڈ والو کے آپریشن کو چلانے کے لئے بڑھایا جاتا ہے۔
ULN2003 ایک اعلی کارکردگی کا جامع ٹرانزسٹر سرنی ہے جس میں اعلی درجہ حرارت اور ہائی پریشر مزاحمت اور مضبوط بوجھ کی گنجائش ہے۔ یہ فری وہیلنگ ڈائیوڈ کو مربوط کرتا ہے اور ریلے سمیت اعلی کرنٹ بوجھ کو براہ راست چلا سکتا ہے۔ ایئر کمپریسر اور سولینائڈ والو کا ڈرائیونگ سرکٹ اسکیمیٹک شکل میں دکھایا گیا ہے۔



ایئر کمپریسر ڈرائیو سرکٹ ڈیزائن
ایئر کمپریسر پورٹیبل پریشر سوئنگ ادسورپشن (PSA) آکسیجن جنریٹر کا بنیادی پاور جزو ہے۔ یہ محیطی ہوا کو سانس لے کر اور اسے جذب کرنے والے ٹاور میں بھیجنے کے لیے دباؤ ڈال کر آکسیجن کو الگ کرتا ہے، جو آکسیجن کی پیداوار کے عمل میں ایک کلیدی کڑی ہے۔ پورٹیبل آلات کی موثر اور مستحکم کارکردگی کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، یہ نظام تھامس مائیکرو برش لیس ڈی سی کمپریسر کا استعمال کرتا ہے، جس میں ہموار آپریشن، بڑے بہاؤ، کم کمپن، کم شور اور کم توانائی کی کھپت کے فوائد ہیں، اور اس کے لیے بہت موزوں ہے۔ آکسیجن جنریٹر کی درخواست کا منظر۔
برش لیس DC موٹر کو اپنے معمول کے کام کو یقینی بنانے کے لیے الیکٹرانک کمیوٹیشن کو مکمل کرنے کے لیے ایک سرشار ڈرائیو سرکٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ لہذا، JY01 کنٹرول چپ پر مبنی موٹر ڈرائیو سرکٹس کا ایک سیٹ ڈیزائن کیا گیا ہے۔ اصول تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ آپٹمائزڈ سرکٹ ڈیزائن کے ذریعے، ایئر کمپریسر کی آپریٹنگ رفتار اور استحکام کو درست طریقے سے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔
سرکٹ ڈیزائن اور اصول
JY01 ایک کنٹرول چپ ہے جو خاص طور پر برش لیس DC موٹروں کے لیے استعمال ہوتی ہے، جس میں درج ذیل اہم کام ہوتے ہیں۔
رفتار لکیری ریگولیشن: موٹر کی رفتار کے عین مطابق کنٹرول حاصل کرنے کے لئے؛
ایک سے زیادہ تحفظ کے طریقہ کار: محفوظ سرکٹ آپریشن کو یقینی بنانے کے لیے اوور کرنٹ پروٹیکشن، انڈر وولٹیج پروٹیکشن اور شارٹ سرکٹ پروٹیکشن سمیت؛
سائنوسائیڈل پلس چوڑائی ماڈیولیشن (SPWM) آؤٹ پٹ: ڈرائیونگ کی کارکردگی کو بہتر بنانے اور موٹر وائبریشن اور شور کو کم کرنے کے لیے۔
ڈرائیونگ سرکٹ JY01 پر مبنی ہے، اور روٹر پوزیشن سگنل (Ha, Hb, Hc) ہال سینسر کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے، اور چپ اسی ڈرائیونگ سگنل کو تیار کرتی ہے۔ JY01 کے ذریعہ SPWM سگنل آؤٹ پٹ ڈرائیونگ ماڈیول IR2021 کو کنٹرول کرتا ہے، اس طرح اوپری اور نچلے پل کے بازوؤں کے فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر (FET) کو چلاتا ہے۔ ڈرائیونگ سگنل کو اوپری اور نچلے بازو کے کنٹرول سگنلز میں تقسیم کیا گیا ہے: MA، MB، اور MC کے اوپری بازو کے سگنلز کی نمائندگی بالترتیب AT، BT، اور CT کرتے ہیں، اور نچلے بازو کے سگنلز کی نمائندگی AB، BB، اور CB کرتے ہیں۔

آخر میں
جھلیوں سے علیحدگی آکسیجن کی پیداوار کے طریقہ کار کے مطابق، یہ تحقیق ایک کمپیکٹ میمبرین سیپریشن آکسیجن جنریٹر کنٹرول سسٹم وضع کرتی ہے جو STM32F407 سنگل چپ مائکرو کمپیوٹر کو مرکزی کنٹرول یونٹ کے طور پر لیتا ہے، جبکہ متعلقہ پیریفرل کنٹرول سرکٹس بھی تشکیل دیتا ہے۔ کنٹرول الگورتھم مکمل کنٹرول سیٹ اپ صارف دوست، کام کرنے میں آسان، انتہائی مستحکم، اور انتہائی قابل اعتماد ہونے کے ساتھ ساتھ بہترین انسانی مشین کے تعامل کی صلاحیتوں کو ظاہر کرتا ہے۔ اس کنٹرول رجیم کے تحت تیار کردہ آکسیجن جنریٹر کا پروٹو ٹائپ کم سائز کا ہے اور اس کا وزن نمایاں طور پر ہلکا ہے۔ جب آکسیجن کی پیداوار کی شرح 0.8 L/منٹ تک پہنچ جاتی ہے، تو آکسیجن کی پاکیزگی 93.2% تک پہنچ سکتی ہے، جو پہلے سے طے شدہ ڈیزائن کے معیارات کو پورا کرتی ہے۔ آگے دیکھتے ہوئے، آکسیجن کی پیداوار کے عمل کے ذہین ضابطے کو تلاش کرنے کے منصوبے ہیں۔ پمپ کی رفتار، پارمیشن کا وقت، اور جھلی کے دباؤ جیسے پیرامیٹرز کو درست طریقے سے ایڈجسٹ کرنے سے، آکسیجن کی پیداوار کی شرح اور آکسیجن جنریٹر کی پاکیزگی کو محیط درجہ حرارت کی تبدیلیوں کے مطابق خود بخود ٹیون کیا جا سکتا ہے اور نسبتاً مستقل سطح پر برقرار رکھا جا سکتا ہے۔