CN106222701A - 一种基于比较放大电路的铝电解用自动加料控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于比较放大电路的铝电解用自动加料控制***，其特征在于，主要由控制芯片U，变压器T，浓度传感器QW，二极管D9，稳压二极管D6，极性电容C14，低通滤波电路，电压调节电路，分别与控制芯片U和变压器T相连接的场效应微处理电路，以及串接在电压调节电路与场效应微处理电路之间的比较放大电路组成。本发明能将浓度传感器QW输出的电信号中因干扰信号所产生的谐波进行消除或抑制，使浓度传感器QW输出的电信号更平滑和更准确；有效的确保了本发明对信号处理的准确性；并且本发明还能对能对电压和电流的高瞬态进行调节，防止电流的频点出现漂移，使电压和电流保持平稳。

Description

一种基于比较放大电路的铝电解用自动加料控制***

技术领域

本发明涉及铝电解领域，具体是指一种基于比较放大电路的铝电解用自动加料控制***。

背景技术

铝电解生产采用的是熔盐电解工艺，用铝电解槽作设备，氧化铝作电解原料，以冰晶石电解质溶解氧化铝经电化学反应生成金属铝。溶解在电解质中的氧化铝在电解过程中不断消耗，在铝电解槽上都有几个氧化铝料箱和几个氧化铝加料器。现在的氧化铝加料器都是采用定容加料器来实现的，而定容加料器的工作状态则是由加料控制***通过对氧化铝浓度信号的采集结果来控制。铝电解的生产指标是或优良则主要取决于氧化铝浓度控制是否准确。

然而，现有的铝电解用氧化铝自动加料控制***容易受到干扰，而出现对信号处理不准确的问题，导致铝电解过程中定容加料器不能准确给电解槽进行加料，致使氧化铝浓度出现波动铝电解无法达到优良的生产指标；并且现有的铝电解用氧化铝自动加料控制***还存在输出电压不稳定的问题。

因此，提供一种既能对信号进行准确处理，又能确保输出电压稳定的铝电解用氧化铝自动加料控制***便是当务之急。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的铝电解用氧化铝自动加料控制***对信号处理不准确，并且输出电压不稳定的缺陷，提供一种基于比较放大电路的铝电解用自动加料控制***。

本发明的目的用以下技术方案实现：一种基于比较放大电路的铝电解用自动加料控制***，主要由控制芯片U，变压器T，浓度传感器QW，N极与变压器T原边电感线圈的同名端相连接、P极经电阻R15后与控制芯片U的CC管脚相连接的二极管D9，P极经电阻R14后与控制芯片U的VS管脚相连接、N极与控制芯片U的COM管脚相连接的稳压二极管D6，正极与变压器T副边电感线圈的非同名端相连接、负极与变压器T副边电感线圈的同名端相连接后接地的极性电容C14，串接在浓度传感器QW与控制芯片U的IN管脚之间的低通滤波电路，分别与控制芯片U的CF管脚和CM管脚以及PWM管脚相连接的电压调节电路，分别与控制芯片U和变压器T相连接的场效应微处理电路，以及串接在电压调节电路与场效应微处理电路之间的比较放大电路组成；所述控制芯片U的GND管脚接地；所述变压器T副边电感线圈的同名端与非同名端共同形成本控制***的输出端。

进一步的，所述比较放大电路由放大器P2，三极管VT6，三极管VT7，正极与三极管VT6的基极相连接、负极与放大器P2的正极相连接的极性电容C15，P极与放大器P2的负极相连接、N极经电阻R22后与放大器P2的输出端相连接的二极管D11，负极与放大器P2的负极相连接后接地、正极经电阻R23后与二极管D11的N极相连接的极性电容C16，一端与极性电容C15的正极相连接、另一端与三极管VT6的集电极相连接的电阻R24，P极经电阻R29后与三极管VT6的集电极相连接、N极与三极管VT7的集电极相连接的二极管D12，正极与三极管VT6的发射极相连接、负极经电阻R28后与三极管VT7的基极相连接的极性电容C17，P极经电阻R25后与三极管VT6的发射极相连接、N极与三极管VT7的发射极相连接的二极管D13，正极与二极管D13的N极相连接、负极经电阻R26后与二极管D11的N极相连接的极性电容C18，以及一端与极性电容C17的负极相连接、另一端与二极管D13的N极相连接的可调电阻R17组成；所述极性电容C18的负极接地；所述三极管VT7的发射极与场效应微处理电路相连接；所述极性电容C15的负极与电压调节电路相连接。

所述低通滤波电路由放大器P1，三极管VT1，正极经电阻R4后与放大器P1的正极相连接、负极与浓度传感器QW相连接的极性电容C2，正极经电阻R5后与极性电容C2的正极相连接、负极接地的极性电容C3，P极经电阻R6后与放大器P1的负极相连接、N极经电阻R8后与放大器P1的输出端相连接的二极管D2，负极与放大器P1的负极相连接后接地、正极经可调电阻R7后与二极管D2的N极相连接的极性电容C4，一端与二极管D2的N极相连接、另一端与三极管VT1的发射极相连接的电感L1，负极与三极管VT1的基极相连接、正极与放大器P1的输出端相连接的极性电容C5，正极与放大器P1的输出端相连接、负极与三极管VT1的集电极相连接的极性电容C6，P极经电阻R2后与放大器P1的输出端相连接、N极与三极管VT1的集电极相连接的二极管D3，正极经电阻R1后与放大器P1的输出端相连接、负极接地的极性电容C1，以及N极与放大器P1的正极相连接、P极经电阻R3后与放大器P1的输出端相连接的二极管D1组成；所述三极管VT1的集电极与控制芯片U的IN管脚相连接。

所述电压调节电路由三极管VT2，三极管VT3，P极与控制芯片U的CF管脚相连接、N极经电阻R9后与三极管VT2的发射极相连接的二极管D4，正极与控制芯片U的CM管脚相连接、负极与三极管VT2的基极相连接的极性电容C8，正极与三极管VT2的集电极相连接、负极接地的极性电容C7，P极与三极管VT2的基极相连接、N极经电阻R10后与极性电容C7的负极相连接的二极管D5，正极与三极管VT3的基极相连接、负极经电阻R11后与三极管VT2的基极相连接的极性电容C9，一端与二极管D5的N极相连接、另一端与三极管VT3的集电极相连接的可调电阻R13，以及与可调电阻R13相并连的电阻R12组成；所述三极管VT3的发射极与控制芯片U的PWM管脚相连接、其集电极还与极性电容C15的负极相连接。

所述场效应微处理电路由场效应管MOS，三极管VT4，三极管VT5，正极与控制芯片U的OUT管脚相连接、负极与场效应管MOS的栅极相连接的极性电容C12，正极与场效应管MOS的漏极相连接、负极与三极管VT7的发射极相连接的极性电容C10，P极与三极管VT4的集电极相连接、N极与极性电容C10的负极相连接的二极管D8，一端与场效应管MOS的漏极相连接、另一端与三极管VT4的基极相连接的可调电阻R19，正极与三极管VT5的集电极相连接、负极经电阻R21后与二极管D8的N极相连接的极性电容C11，P极经电感L2后与二极管D8的N极相连接、N极经电阻R18后与三极管VT5的集电极相连接的二极管D10，一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端与三极管VT5的集电极相连接的电阻R17，正极与三极管VT5的发射极相连接、负极与变压器T原边电感线圈的非同名端相连接的极性电容C13，以及N极与三极管VT5的基极相连接、P极经电阻R16后与控制芯片U的COM管脚相连接的二极管D7组成；所述场效应管MOS的漏极还与控制芯片U的PWM管脚相连接、其源极则与二极管D7的P极相连接；所述二极管D8的N极接地。

为了达到更好的使用效果，所述的控制芯片U则优采用了AD736集成芯片来实现。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明能将浓度传感器QW输出的电信号中因干扰信号所产生的谐波进行消除或抑制，使浓度传感器QW输出的电信号更平滑和更准确；有效的确保了本发明对信号处理的准确性；并且本发明还能对能对电压和电流的高瞬态进行调节，防止电流的频点出现漂移，使电压和电流保持平稳，从而确保了本发明能输出稳定电压，有效的确保了铝电解过程中定容加料器给电解槽加料的准确性，使铝电解达到优良的生产指标。

(2)本发明能有效的提高电压的耐压性和动态范围，并且能将电流的中间零点偏移控制在0.2nA以内，从而确保了本发明输出电压的稳定性。

(3)本发明的控制芯片U则优先采用了AD736集成芯片来实现，通过该芯片与外部电路相结合，能有效的确保本发明对信号处理的准确性，使本发明能有效的自动控制整个加料过程；并且还提高了本发明输出电压的稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的比较放大电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明主要由控制芯片U，变压器T，浓度传感器QW，N极与变压器T原边电感线圈的同名端相连接、P极经电阻R15后与控制芯片U的CC管脚相连接的二极管D9，P极经电阻R14后与控制芯片U的VS管脚相连接、N极与控制芯片U的COM管脚相连接的稳压二极管D6，正极与变压器T副边电感线圈的非同名端相连接、负极与变压器T副边电感线圈的同名端相连接后接地的极性电容C14，串接在浓度传感器QW与控制芯片U的IN管脚之间的低通滤波电路，分别与控制芯片U的CF管脚和CM管脚以及PWM管脚相连接的电压调节电路，分别与控制芯片U和变压器T相连接的场效应微处理电路，以及串接在电压调节电路与场效应微处理电路之间的比较放大电路组成。

所述控制芯片U的GND管脚接地；所述变压器T副边电感线圈的同名端与非同名端共同形成本控制***的输出端，实施时，该输出端则与定容加料器相连接。为了达到更好的使用效果，所述的控制芯片U则优采用了AD736集成芯片来实现，该芯片的VS管脚则与外部电源相连接。同时，所述的浓度传感器QW则优先采用了ZJ2001A液体浓度传感器来实现，该浓度传感器QW用于采集电解过程中氧化铝浓度值。

进一步地，所述低通滤波电路由放大器P1，三极管VT1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，可调电阻R7，电阻R8，极性电容C1，极性电容C2，极性电容C3，极性电容C4，极性电容C5，极性电容C6，二极管D1，二极管D2，二极管D3，以及电感L1组成。

连接时，极性电容C2的正极经电阻R4后与放大器P1的正极相连接，负极与浓度传感器QW相连接。极性电容C3的正极经电阻R5后与极性电容C2的正极相连接，负极接地。二极管D2的P极经电阻R6后与放大器P1的负极相连接，N极经电阻R8后与放大器P1的输出端相连接。

其中，极性电容C4的负极与放大器P1的负极相连接后接地，正极经可调电阻R7后与二极管D2的N极相连接。电感L1的一端与二极管D2的N极相连接，另一端与三极管VT1的发射极相连接。极性电容C5的负极与三极管VT1的基极相连接，正极与放大器P1的输出端相连接。极性电容C6的正极与放大器P1的输出端相连接，负极与三极管VT1的集电极相连接。

同时，二极管D3的P极经电阻R2后与放大器P1的输出端相连接，N极与三极管VT1的集电极相连接。极性电容C1的正极经电阻R1后与放大器P1的输出端相连接，负极接地。二极管D1的N极与放大器P1的正极相连接，P极经电阻R3后与放大器P1的输出端相连接。所述三极管VT1的集电极与控制芯片U的IN管脚相连接。

更进一步地，所述电压调节电路由三极管VT2，三极管VT3，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，可调电阻R13，极性电容C7，极性电容C8，极性电容C9，二极管D4，以及二极管D5组成。

连接时，二极管D4的P极与控制芯片U的CF管脚相连接，N极经电阻R9后与三极管VT2的发射极相连接。极性电容C8的正极与控制芯片U的CM管脚相连接，负极与三极管VT2的基极相连接。极性电容C7的正极与三极管VT2的集电极相连接，负极接地。

同时，二极管D5的P极与三极管VT2的基极相连接，N极经电阻R10后与极性电容C7的负极相连接。极性电容C9的极与三极管VT3的基极相连接，负极经电阻R11后与三极管VT2的基极相连接。可调电阻R13的一端与二极管D5的N极相连接，另一端与三极管VT3的集电极相连接的，电阻R12与可调电阻R13相并连。所述三极管VT3的发射极与控制芯片U的PWM管脚相连接，其集电极还与极性电容C15的负极相连接。

再进一步地，所述场效应微处理电路由场效应管MOS，三极管VT4，三极管VT5，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，可调电阻R20，电阻R21，极性电容C10，极性电容C11，极性电容C12，极性电容C13，二极管D7，二极管D8，二极管D10，以及电感L2组成。

连接时，极性电容C12的正极与控制芯片U的OUT管脚相连接，负极与场效应管MOS的栅极相连接。极性电容C10的正极与场效应管MOS的漏极相连接，负极与三极管VT7的发射极相连接。二极管D8的P极与三极管VT4的集电极相连接，N极与极性电容C10的负极相连接。

其中，可调电阻R19的一端与场效应管MOS的漏极相连接，另一端与三极管VT4的基极相连接。极性电容C11的正极与三极管VT5的集电极相连接，负极经电阻R21后与二极管D8的N极相连接。二极管D10的P极经电感L2后与二极管D8的N极相连接，N极经电阻R18后与三极管VT5的集电极相连接。电阻R17的一端与三极管VT4的发射极相连接，另一端与三极管VT5的集电极相连接。

同时，极性电容C13的正极与三极管VT5的发射极相连接，负极与变压器T原边电感线圈的非同名端相连接。二极管D7的N极与三极管VT5的基极相连接，P极经电阻R16后与控制芯片U的COM管脚相连接。所述场效应管MOS的漏极还与控制芯片U的PWM管脚相连接，其源极则与二极管D7的P极相连接；所述二极管D8的N极接地。

如图2所示，所述比较放大电路由放大器P2，三极管VT6，三极管VT7，电阻R22，电阻R23，电阻R24，电阻R25，电阻R26，可调电阻R27，电阻R28，极性电容C15，极性电容C16，极性电容C17，极性电容C18，二极管D11，二极管D12，以及二极管D13组成。

连接时，极性电容C15的正极与三极管VT6的基极相连接，负极与放大器P2的正极相连接。二极管D11的P极与放大器P2的负极相连接，N极经电阻R22后与放大器P2的输出端相连接。极性电容C16的负极与放大器P2的负极相连接后接地，正极经电阻R23后与二极管D11的N极相连接。电阻R24的一端与极性电容C15的正极相连接，另一端与三极管VT6的集电极相连接。

其中，二极管D12的P极经电阻R29后与三极管VT6的集电极相连接，N极与三极管VT7的集电极相连接。极性电容C17的正极与三极管VT6的发射极相连接，负极经电阻R28后与三极管VT7的基极相连接。二极管D13的P极经电阻R25后与三极管VT6的发射极相连接，N极与三极管VT7的发射极相连接。

同时，极性电容C18的正极与二极管D13的N极相连接，负极经电阻R26后与二极管D11的N极相连接。可调电阻R17的一端与极性电容C17的负极相连接，另一端与二极管D13的N极相连接。所述极性电容C18的负极接地；所述三极管VT7的发射极与场效应微处理电路相连接；所述极性电容C15的负极与电压调节电路相连接。

工作时，控制芯片U得电启动并接收液体浓度传感器QW所检测到的氧化铝浓度信号，同时根据氧化铝浓度信号发出相应的触发信号。当氧化铝浓度与基准浓度相同时，控制芯片U发出低电平，场效应管MOS不导通，定容加料器失电停止工作。当液体浓度传感器QW所采集的氧化铝浓度信号低时，控制芯片U发出高电平，场效应管MOS导通，定容加料器得电开始工作，即定容加料器为电解槽内添加氧化铝，使解槽内添加氧化铝浓度与基准浓度保持一致。

本发明能将浓度传感器QW输出的电信号中因干扰信号所产生的谐波进行消除或抑制，使浓度传感器QW输出的电信号更平滑和更准确；有效的确保了本发明对信号处理的准确性；并且本发明还能对能对电压和电流的高瞬态进行调节，防止电流的频点出现漂移，使电压和电流保持平稳，从而确保了本发明能输出稳定电压，有效的确保了铝电解过程中定容加料器给电解槽加料的准确性，使铝电解达到优良的生产指标。

同时，本发明能有效的提高电压的耐压性和动态范围，并且能将电流的中间零点偏移控制在0.2nA以内，从而确保了本发明输出电压的稳定性。本发明的控制芯片U则优先采用了AD736集成芯片来实现，通过该芯片与外部电路相结合，能有效的确保本发明对信号处理的准确性，使本发明能有效的自动控制整个加料过程；并且还提高了本发明输出电压的稳定性。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (6)

1.一种基于比较放大电路的铝电解用自动加料控制***，其特征在于，主要由控制芯片U，变压器T，浓度传感器QW，N极与变压器T原边电感线圈的同名端相连接、P极经电阻R15后与控制芯片U的CC管脚相连接的二极管D9，P极经电阻R14后与控制芯片U的VS管脚相连接、N极与控制芯片U的COM管脚相连接的稳压二极管D6，正极与变压器T副边电感线圈的非同名端相连接、负极与变压器T副边电感线圈的同名端相连接后接地的极性电容C14，串接在浓度传感器QW与控制芯片U的IN管脚之间的低通滤波电路，分别与控制芯片U的CF管脚和CM管脚以及PWM管脚相连接的电压调节电路，分别与控制芯片U和变压器T相连接的场效应微处理电路，以及串接在电压调节电路与场效应微处理电路之间的比较放大电路组成；所述控制芯片U的GND管脚接地；所述变压器T副边电感线圈的同名端与非同名端共同形成本控制***的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种基于比较放大电路的铝电解用自动加料控制***，其特征在于，所述比较放大电路由放大器P2，三极管VT6，三极管VT7，正极与三极管VT6的基极相连接、负极与放大器P2的正极相连接的极性电容C15，P极与放大器P2的负极相连接、N极经电阻R22后与放大器P2的输出端相连接的二极管D11，负极与放大器P2的负极相连接后接地、正极经电阻R23后与二极管D11的N极相连接的极性电容C16，一端与极性电容C15的正极相连接、另一端与三极管VT6的集电极相连接的电阻R24，P极经电阻R29后与三极管VT6的集电极相连接、N极与三极管VT7的集电极相连接的二极管D12，正极与三极管VT6的发射极相连接、负极经电阻R28后与三极管VT7的基极相连接的极性电容C17，P极经电阻R25后与三极管VT6的发射极相连接、N极与三极管VT7的发射极相连接的二极管D13，正极与二极管D13的N极相连接、负极经电阻R26后与二极管D11的N极相连接的极性电容C18，以及一端与极性电容C17的负极相连接、另一端与二极管D13的N极相连接的可调电阻R17组成；所述极性电容C18的负极接地；所述三极管VT7的发射极与场效应微处理电路相连接；所述极性电容C15的负极与电压调节电路相连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于比较放大电路的铝电解用自动加料控制***，其特征在于，所述低通滤波电路由放大器P1，三极管VT1，正极经电阻R4后与放大器P1的正极相连接、负极与浓度传感器QW相连接的极性电容C2，正极经电阻R5后与极性电容C2的正极相连接、负极接地的极性电容C3，P极经电阻R6后与放大器P1的负极相连接、N极经电阻R8后与放大器P1的输出端相连接的二极管D2，负极与放大器P1的负极相连接后接地、正极经可调电阻R7后与二极管D2的N极相连接的极性电容C4，一端与二极管D2的N极相连接、另一端与三极管VT1的发射极相连接的电感L1，负极与三极管VT1的基极相连接、正极与放大器P1的输出端相连接的极性电容C5，正极与放大器P1的输出端相连接、负极与三极管VT1的集电极相连接的极性电容C6，P极经电阻R2后与放大器P1的输出端相连接、N极与三极管VT1的集电极相连接的二极管D3，正极经电阻R1后与放大器P1的输出端相连接、负极接地的极性电容C1，以及N极与放大器P1的正极相连接、P极经电阻R3后与放大器P1的输出端相连接的二极管D1组成；所述三极管VT1的集电极与控制芯片U的IN管脚相连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于比较放大电路的铝电解用自动加料控制***，其特征在于，所述电压调节电路由三极管VT2，三极管VT3，P极与控制芯片U的CF管脚相连接、N极经电阻R9后与三极管VT2的发射极相连接的二极管D4，正极与控制芯片U的CM管脚相连接、负极与三极管VT2的基极相连接的极性电容C8，正极与三极管VT2的集电极相连接、负极接地的极性电容C7，P极与三极管VT2的基极相连接、N极经电阻R10后与极性电容C7的负极相连接的二极管D5，正极与三极管VT3的基极相连接、负极经电阻R11后与三极管VT2的基极相连接的极性电容C9，一端与二极管D5的N极相连接、另一端与三极管VT3的集电极相连接的可调电阻R13，以及与可调电阻R13相并连的电阻R12组成；所述三极管VT3的发射极与控制芯片U的PWM管脚相连接、其集电极还与极性电容C15的负极相连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于比较放大电路的铝电解用自动加料控制***，其特征在于，所述场效应微处理电路由场效应管MOS，三极管VT4，三极管VT5，正极与控制芯片U的OUT管脚相连接、负极与场效应管MOS的栅极相连接的极性电容C12，正极与场效应管MOS的漏极相连接、负极与三极管VT7的发射极相连接的极性电容C10，P极与三极管VT4的集电极相连接、N极与极性电容C10的负极相连接的二极管D8，一端与场效应管MOS的漏极相连接、另一端与三极管VT4的基极相连接的可调电阻R19，正极与三极管VT5的集电极相连接、负极经电阻R21后与二极管D8的N极相连接的极性电容C11，P极经电感L2后与二极管D8的N极相连接、N极经电阻R18后与三极管VT5的集电极相连接的二极管D10，一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端与三极管VT5的集电极相连接的电阻R17，正极与三极管VT5的发射极相连接、负极与变压器T原边电感线圈的非同名端相连接的极性电容C13，以及N极与三极管VT5的基极相连接、P极经电阻R16后与控制芯片U的COM管脚相连接的二极管D7组成；所述场效应管MOS的漏极还与控制芯片U的PWM管脚相连接、其源极则与二极管D7的P极相连接；所述二极管D8的N极接地。

6.根据权利要求5所述的一种基于比较放大电路的铝电解用自动加料控制***，其特征在于，所述控制芯片U为AD736集成芯片。