专利名称：铝电解槽控机双量程测量采样装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铝电解槽控机双量程测量采样装置，属于铝电解电压测量技术领域。
背景技术：
目前，在传统的铝电解槽控机电解槽生产电压信号测量采样系统中，模拟量常用单个的“隔离变换器”进行高共模电压信号的隔离变换，其输出信号送给计算机的A/D变换通道再转换为数字量，其隔离方式是“线性斩波变压器隔离器”。这种方式在电解铝生产过程中应用存在许多缺点，其最大的缺点是，大量应用时设备多，电路复杂，投资很大。同时这种隔离变换器的单一的输入输出线性关系不能满足低量程高分辨率/高精度，高量程宽范围的要求。若用这种隔离变换器，为了解决这一问题，每个模拟量输入就需占用二个隔离变换器和二个A/D变换通道，这样就会造成成本太高的问题。如，电解槽经常工作在5V电压以内，但每天都有一段时间工作在30～60V以上的效应区，甚至高达100V，这些电压都需要测量。5V以内为正常生产和自动控制区，要求分辨率和测量精度高(误差小于10mv，0.2％)；5V～100V时，只要求0.5％的精度。对单个变换器，测量范围为0～100V的变换和12位A/D采样，要满足10mv的精度显然是不行的。即使变换有0.2％的精度，10000的分辨率，在0～5V范围内的分辨率和精度仍很低。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单、测量精度高、制作成本低廉的铝电解槽控机双量程测量采样装置，以克服现有技术的不足。
本实用新型是这样构成的它包括输入端能与被测量的输入电压信号连接的由运算放大器组成的运放增幅限幅器(1)，在运放增幅限幅器(1)的输入端上还连接有一个由电阻组成的电阻衰减器(2)，并且运放增幅限幅器(1)和电阻衰减器(2)的输出信号同时输入到一个信号合成器(3)的输入端，信号合成器(3)输出信号到光电隔离器(4)的输入端，在光电隔离器(4)的输出端上连接有程控计时器(5)；在运放增幅限幅器(1)上还连接有一个由电阻R1、R2和二极管D1串联组成的转折点调整及温度补偿电路(6)；在运放增幅限幅器(1)的输出端与光电隔离器(4)之间还连接有一个由电阻R3、R4和三极管BG、二极管D2、稳压管W组成的量程显示报警电路(7)，其中三极管BG的基极通过R3与运放增幅限幅器(1)的输出端连接，二极管D2和稳压管W串联连接在三极管BG的发射极上。
由于采用了上述技术方案，本实用新型实现了VFD双折线的非线性双连程量程变换，它采用了现有技术中的脉冲量的光电隔离技术，脉冲量多路切换技术和脉冲量/数字变换技术等。其中双量程VFD非线性变换在国内设计的集中式超大型槽控机中首次获得应用。本实用新型的电路用了一个运算放大器和一个VFC电压频率变换器件，得到了0～5VDC范围内有0～5000P/S脉冲输出，有5000P/S的分辨率；而高电压段5～60VDC(最高可达100VD)范围内有5000～10000P/S脉冲输出，，分辨率仍为5000P/S脉冲。本实用新型将VFC芯片既作电压频率变换，又作信号合成器使用。使运算放大器在低输入电压量程段进行线性放大；在高输入电压量程段(转折点以上)进行精密限幅，但工作在非饱和状态，所以高量程段仍有很高精度，高、低量程的临界转折点也十分尖锐，只有1～2mv缓变；转折点稳定并可任意调节，其转折温漂也可以调整(一般不用)；另外还设有量程显示(或折点报警显示)。在本实用新型中，其输入信号经双程VFC变换后，VFC芯片的输出脉冲经光电隔离送到程控计时器，再经公用时钟定时、可控计数变换为数字量。使用本实用新型时，只需用PLC的I/O点就能按位串行读取数据。因此，本实用新型与现有技术相比，本实用新型具有结构简单、测量精度高、制作成本低廉、工作稳定的优点。
附图1为本实用新型的原理框图；附图2为本实用新型的电路原理示意图，在附图2中集成电路模块旁的数字为该模块接线脚的编号；附图3为本实用新型的运放增幅限幅器、电阻衰减器和信号合成器的输出特性曲线示意图，其中I为运放增幅限幅器的输出特性曲线，II为电阻衰减器的输出特性曲线，III为运放增幅限幅器的输出信号和电阻衰减器的输出信号通过信号合成器叠加变换后信号合成器的输出特性曲线。
具体实施方式
本实用新型的实施例制作时，将运放增幅限幅器(1)、电阻衰减器(2)、信号合成器(3)、光电隔离器(4)、程控计时器(5)、转折点调整及温度补偿电路(6)、量程显示报警电路(7)都组装在一块印刷电路板上，其运放增幅限幅器(1)可直接采用常规的运算放大器，并按常规运算放大器的外围电路将其连接好，使运放增幅限幅器(1)的输入端能与被测量的输入电压信号Vin连接，在运放增幅限幅器(1)的输入端上再连接上一个由电阻R5和电位器DW串联组成的电阻衰减器(2)，将运放增幅限幅器(1)和电阻衰减器(2)的输出信号同时输入到一个信号合成器(3)的输入端，信号合成器(3)可直接采用市场上出售的型号为VFC32的电压频率变换器，并按其常规将信号合成器(3)输出端的输出脉冲频率信号输入到光电隔离器(4)的输入端，光电隔离器(4)也直接采用市场上出售的成品进行组装，在光电隔离器(4)的输出端上连接一个程控计时器(5)，程控计时器(5)可采用直接市场上出售的型号为CD14536的程控计时器，为了便于调节运放增幅器(1)的电压放大转折点，可在运放增幅限幅器(1)的运算放大器外围电路上连接一个由电阻R1、R2和二极管D1串联组成的转折点调整及温度补偿电路(6)；为了方便于量程显示或报警，可在运放增幅限幅器(1)的输出端与光电隔离器(4)之间连接有一个由电阻R3、R4和三极管BG、二极管D2、稳压管W组成的量程显示报警电路(7)，将其三极管BG的基极通过R3与运放增幅限幅器(1)的输出端连接，并将二极管D2和稳压管W串联连接在三极管BG的发射极上即成。在本实施例中，电源电压根据其所使用的集成电路模块的要求采用电压为±15V和12V的直流电源。
权利要求1.一种铝电解槽控机双量程测量采样装置，它包括输入端能与被测量的输入电压信号连接的由运算放大器组成的运放增幅限幅器(1)，其特征在于在运放增幅限幅器(1)的输入端上还连接有一个由电阻组成的电阻衰减器(2)，并且运放增幅限幅器(1)和电阻衰减器(2)的输出信号同时输入到一个信号合成器(3)的输入端。信号合成器(3)输出信号到光电隔离器(4)的输入端，在光电隔离器(4)的输出端上连接有程控计时器(5)。
2.根据权利要求1所述的铝电解槽控机双量程测量采样装置，其特征在于在运放增幅限幅器(1)上还连接有一个由电阻R1、R2和二极管D1串联组成的转折点调整及温度补偿电路(6)。
3.根据权利要求1所述的铝电解槽控机双量程测量采样装置，其特征在于在运放增幅限幅器(1)的输出端与光电隔离器(4)之间还连接有一个由电阻R3、R4和三极管BG、二极管D2、稳压管W组成的量程显示报警电路(7)，其中三极管BG的基极通过R3与运放增幅限幅器(1)的输出端连接，二极管D2和稳压管W串联连接在三极管BG的发射极上。
专利摘要本实用新型公开了一种铝电解槽控机双量程测量采样装置，它在运放增幅限幅器的输入端上连接有一个由电阻组成的电阻衰减器，运放增幅限幅器和电阻衰减器的输出信号同时输入到一个由电压频率变换组成的信号合成器的输入端，信号合成器输出端的输出脉冲频率信号输入到光电隔离器的输入端，在光电隔离器的输出端上连接有程控计时器。本实用新型将输入信号经双程VFC变换后，VFC芯片的输出脉冲经光电隔离送到程控计时器，再经公用时钟定时、可控计数变换为数字量，使用时，只需用PLC的I/O点就能按位串行读取数据。本实用新型具有结构简单、测量精度高、制作成本低廉、工作稳定的优点。
文档编号C25C3/20GK2719869SQ20042006087
公开日2005年8月24日 申请日期2004年8月20日 优先权日2004年8月20日
发明者汪慎独 申请人:贵阳铝镁设计研究院