基于差分放大的恒流源鋁電解陽(yáng)極電流測(cè)量?jī)x的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁電解領(lǐng)域，具體是指一種基于差分放大的恒流源鋁電解陽(yáng)極電流測(cè)量?jī)x。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁電解是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，要受到電場(chǎng)、磁場(chǎng)、熱場(chǎng)、流場(chǎng)等多個(gè)物理場(chǎng)的耦合作用。陽(yáng)極電流是鋁電解生產(chǎn)中的一個(gè)十分重要的參數(shù)，它與鋁電解生產(chǎn)中的多種狀況有著密切聯(lián)系。因此，實(shí)現(xiàn)鋁電解陽(yáng)極電流實(shí)時(shí)測(cè)量，為鋁電解過(guò)程的控制提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，對(duì)鋁電解工業(yè)具有十分重要的意義。目前，鋁電解工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)仍采用人工離線的方法測(cè)量陽(yáng)極電流，使用測(cè)量叉測(cè)量等距壓降，用改裝的毫伏電壓表讀取數(shù)據(jù)。這種傳統(tǒng)的檢測(cè)方法工作效率低，數(shù)據(jù)滯后嚴(yán)重，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)的鋁電解陽(yáng)極電流測(cè)量方法效率低、數(shù)據(jù)滯后、且勞動(dòng)強(qiáng)度大的缺陷，提供一種基于差分放大的恒流源鋁電解陽(yáng)極電流測(cè)量?jī)x。
[0004]本發(fā)明的目的用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):基于差分放大的恒流源鋁電解陽(yáng)極電流測(cè)量?jī)x，主要由中央處理器，分別與中央處理器相連接的恒流源模塊、差分放大模塊、顯示器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和存儲(chǔ)模塊，與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊相連接的溫度傳感器，以及與差分放大模塊相連接的電壓采集模塊組成；所述恒流源模塊則由前端變壓整流濾波電路，與前端變壓整流濾波電路相連接的功率校正電路，與功率校正電路相連接的降壓變換電路，同時(shí)與功率校正電路和降壓變換電路相連接的濾波電路，以及與降壓變換電路相連接的電壓反饋電路組成；所述濾波電路的輸出端與中央處理器相連接，前端變壓整流濾波電路的輸入端接市電。
[0005]進(jìn)一步的，所述差分放大模塊由放大器P1，放大器P2，場(chǎng)效應(yīng)管M0S1，三極管VT4，三極管VT5，N極經(jīng)電阻R7后與放大器P1的正極相連接、P極接地的穩(wěn)壓二極管D5，N極經(jīng)電阻R9后與放大器P1的正極相連接、P極則與放大器P2的輸出端相連接的二極管D7，正極經(jīng)電阻R8后與放大器P1的負(fù)極相連接、負(fù)極則與三極管VT4的發(fā)射極相連接的電容C6，N極與放大器P2的負(fù)極相連接、P極則與三極管VT4的集電極相連接的二極管D6，正極與場(chǎng)效應(yīng)管M0S1的源極相連接、負(fù)極接地的極性電容C8，串接在場(chǎng)效應(yīng)管M0S1的源極和三極管VT5的基極之間的電容C9，一端與三極管VT5的集電極相連接、另一端接地的電阻R10，以及負(fù)極與二極管D7的N極相連接、正極則與放大器P1的輸出端共同形成該差分放大模塊的輸出端的電容C7組成；所述穩(wěn)壓二極管D5的N極和電容C6的正極共同形成該差分放大模塊的輸入端；所述三極管VT4的集電極接地、其基極則與放大器P2的輸出端相連接；所述場(chǎng)效應(yīng)管M0S1的柵極與放大器P2的正極相連接、其漏極則與電容C7的負(fù)極相連接；所述三極管VT5的發(fā)射極與放大器P1的輸出端相連接；所述差分放大模塊的輸入端與電壓采集模塊的輸出端相連接、其輸出端則與中央處理器相連接。
[0006]所述的前端變壓整流濾波電路由變壓器T，二極管整流器U，一端與變壓器T原邊的電感線圈的同名端相連接、另一端則與變壓器T原邊的電感線圈的非同名端共同形成該前端變壓整流濾波電路的輸入端的熔斷器FU，以及串接在二極管整流器U的正極輸出端和負(fù)極輸出端之間的電容C1組成；所述二極管整流器U的一個(gè)輸入端與變壓器Τ副邊的電感線圈的非同名端相連接、其另一個(gè)輸入端則與變壓器Τ副邊的電感線圈的同名端相連接；所述二極管整流器U的正極輸出端與降壓變換電路相連接、其負(fù)極輸出端則與功率校正電路相連接。
[0007]所述的功率校正電路由三極管VT1，正極與二極管整流器U的負(fù)極輸出端相連接、負(fù)極則與降壓變換電路相連接的電容C2，串接在電容C2的負(fù)極和三極管VT1的基極之間的電阻R3，N極與電容C2的正極相連接、P極則與三極管VT1的發(fā)射極相連接的二極管D1，以及N極與電容C2的正極相連接、P極則與三極管VT1的集電極相連接的二極管D2組成；所述電容C2的正極還與濾波電路相連接；所述三極管VT1的集電極與降壓變換電路相連接。
[0008]所述的降壓變換電路由處理芯片U1，場(chǎng)效應(yīng)管M0S，以及串接在處理芯片U1的PWM管腳和場(chǎng)效應(yīng)管M0S的柵極之間的電阻R5組成；所述處理芯片U1的SW管腳與電容C2的負(fù)極相連接、其VIN管腳則與三極管VT1的集電極相連接、VDD管腳則與濾波電路相連接、C0MP管腳和GND管腳均接地、SENSE+管腳則與電壓反饋電路相連接、其SENSE-管腳則與二極管整流器U的正極輸出端相連接；所述場(chǎng)效應(yīng)管M0S的漏極同時(shí)與濾波電路和處理芯片U1的VDD管腳相連接、其源極則與電壓反饋電路相連接。
[0009]所述濾波電路由三極管VT2，串接在電容C2的正極和三極管VT2的發(fā)射極之間的電阻R4，正極與三極管VT2的集電極相連接、負(fù)極則與場(chǎng)效應(yīng)管M0S的漏極相連接的電容C5，以及N極與電容C2的正極相連接、P極則經(jīng)電感L1后與場(chǎng)效應(yīng)管M0S的漏極相連接的穩(wěn)壓二極管D3組成；所述三極管VT2的基極與處理芯片U1的VDD管腳相連接；所述穩(wěn)壓二極管D3的N極和P極共同形成該濾波電路的輸出端。
[0010]所述的電壓反饋電路由三極管VT3，正極與場(chǎng)效應(yīng)管M0S的源極相連接、負(fù)極則與三極管VT3的發(fā)射極相連接的電容C4，一端與三極管VT3的集電極相連接、另一端接地的電阻R6，正極與場(chǎng)效應(yīng)管M0S的源極相連接、負(fù)極則與三極管VT3的基極相連接的極性電容C3，以及N極與三極管VT3的基極相連接、P極則順次經(jīng)電阻R2和電阻R1后與處理芯片U1的SENSE+管腳相連接的二極管D4組成。
[0011]所述的處理芯片U1為SD42560集成芯片。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0013](1)本發(fā)明可以實(shí)時(shí)的對(duì)鋁電解陽(yáng)極的電流進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)效率高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可以大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0014](2)本發(fā)明具有溫度補(bǔ)償作用，其可以對(duì)陽(yáng)極導(dǎo)桿電阻值做溫度補(bǔ)償來(lái)消除鋁電解槽工作時(shí)陽(yáng)極導(dǎo)桿溫度對(duì)陽(yáng)極導(dǎo)桿電阻值產(chǎn)生的影響，從而提高本發(fā)明的測(cè)量精度。
[0015](3)本發(fā)明采用恒流源進(jìn)行供電，可以提高本發(fā)明的穩(wěn)定性。
[0016](4)本發(fā)明設(shè)置有差分放大模塊，其可以使采集到的電壓信號(hào)更加清晰，以便于中央處理器進(jìn)行識(shí)別，避免中央處理器出現(xiàn)錯(cuò)誤識(shí)別而影響本發(fā)明的測(cè)量精度。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的恒流源模塊的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖3為本發(fā)明的差分放大模塊的電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0021]實(shí)施例
[0022]如圖1所示，本發(fā)明的一種基于差分放大的恒流源鋁電解陽(yáng)極電流測(cè)量?jī)x，主要由中央處理器，分別與中央處理器相連接的恒流源模塊、差分放大模塊、顯示器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和存儲(chǔ)模塊，與差分放大模塊相連接的電壓采集模塊，以及與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊相連接的溫度傳感器組成。
[0023]其中，電壓采集模塊用于采集陽(yáng)極導(dǎo)桿上的電壓信號(hào)，差分放大模塊可以對(duì)采集到的電壓信號(hào)進(jìn)行處理使電壓信號(hào)更加清晰，溫度傳感器則用于采集陽(yáng)極導(dǎo)桿上的溫度信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，中央處理器則作為本發(fā)明的處理中心，恒流源模塊用于給本發(fā)明提供恒定的工作電流，顯示器用于顯示陽(yáng)極的實(shí)時(shí)電流值，存儲(chǔ)模塊用于把測(cè)量到的電流值進(jìn)行存儲(chǔ)。該中央處理器采用深圳市偉博創(chuàng)科技有限公司生產(chǎn)的LPC1200系列微處理器。溫度傳感器則采用北京九純健科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的JCJ100TLB型溫度傳感器。電壓采集模塊則采用深圳百斯特控制技術(shù)有限公司生產(chǎn)的V1-12系列電壓采集模塊。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、顯示器以及存儲(chǔ)模塊則采用現(xiàn)有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。
[0024]工作時(shí)，電壓采集模塊采集陽(yáng)極導(dǎo)桿上的電壓信號(hào)并經(jīng)差分放大模塊處理后傳輸給中央處理器，同時(shí)溫度傳感器則采集陽(yáng)極導(dǎo)桿上的溫度信號(hào)，該溫度信號(hào)由模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)并傳輸給中央處理器。該中央處理器把數(shù)字電信號(hào)進(jìn)行識(shí)別并根據(jù)檢測(cè)到的溫度對(duì)陽(yáng)極電阻的溫度進(jìn)行補(bǔ)償，計(jì)算出具體的電流值后發(fā)送給顯示器和存儲(chǔ)模塊。
[0025]如圖2所示，所述恒流源模塊則由前端變壓整流濾波電路，與前端變壓整流濾波電路相連接的功率校正電路，與功率校正電路相連接的降壓變換電路，同時(shí)與功率校正電路和降壓變換電路相連接的濾波電路，以及與降壓變換電路相連接的電壓反饋電路組成；所述濾波電路的輸出端與中央處理器相連接，前端變壓整流濾波電路的輸入端接220V市電。
[0026]所述的前端變壓整流濾波電路把220V交流市電轉(zhuǎn)換為15V平順的直流電輸出。其由變壓器T，二極管整流器U，熔斷器FU以及電容C1組成。
[0027]連接時(shí)，熔斷器FU的一端與變壓器T原邊的電感線圈的同名端相連接、其另一端則與變壓器T原邊的電感線圈的非同名端共同形成該前端變壓整流濾波電路的輸入端。電容C1則串接在二極管整流器U的正極輸出端和負(fù)極輸出端之間。所述二極管整流器U的一個(gè)輸入端與變壓器T副邊的電感線圈的非同名端相連接、其另一個(gè)輸入端則與變壓器T副邊的電感線圈的同名端相連接。所述二極管整流器U的正極輸出端與降壓變換電路相連接、其負(fù)極輸出端則與功率校正電路相連接。
[0028]所述的功率校正電路由三極管VT1，電容C2，電阻R3，二極管D1以及二極管D2組成。連接時(shí)，電容C2的正極與二極管整流器U的負(fù)極輸出端相連接、其負(fù)極則與降壓變換電路相連接。電阻R3則串接在電容C2的負(fù)極和三極管VT1的基極之間。二極管D1的N極與電容C2的正極相連接、其P極則與三極管VT1的發(fā)射極相連接。二極管D2的N極與電容C2的正極相連接、其P極則與三極管VT1的集電極相連接。所述電容C2的正極還與濾波電路相連接；所述三極管VT1的集電極與降壓變換電路相連接。
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