CN114563621A - 一种铝电解槽电压采集器 - Google Patents

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武晓愚
吕锐
李鑫
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Beijing Dinglixin Technology Co ltd
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Beijing Dinglixin Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种铝电解槽电压采集器，包括电源转换电路、储能电源、自动转换数据采集模块、转换点去抖动电路和温度补偿电路，电源转换电路包括PMOS管G1、PMOS管G2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6和电阻R7，电阻R1、电阻R2两端的电压为2.8～100V；本发明采用自动转换数据采集模块，实现了铝电解槽电压采集器内数据的自动采集；转换点去抖动电路的设置，可以有效抑制电解槽电压抖动造成的PMOS管G1由导通变为截止，又由截止变为导通的振荡现象。其中，温度补偿电路的设置，可以有效地避免环境温度对其工作产生的影响，保证测量的精度。

Description

一种铝电解槽电压采集器
技术领域
本发明涉及电压采集器领域，具体是指一种铝电解槽电压采集器。
背景技术
现有技术中的铝电解槽电压采集器在工作时，存在抖动、数据采集不准确，除此之外，由于周围环境温度的变化比较大，影响A/D转换模块的转换精度，导致测量精度降低。
因此，一种铝电解槽电压采集器成为整个社会亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种铝电解槽电压采集器，包括电源转换电路、储能电源、自动转换数据采集模块、转换点去抖动电路和温度补偿电路，所述电源转换电路包括PMOS管G1、PMOS管G2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6和电阻R7，所述电阻R1、电阻R2两端的电压为2.8～100V；
所述储能电源包括转换器P1、二极管D4、二极管D5、二极管D6和电阻R8；
所述转换点去抖动电路包括二极管D3、二极管D7和二极管R5；
所述温度补偿电路包括环境温度传感器、A/D转换模块和MCU电路，所述环境温度传感器、A/D转换模块均与MCU电路之间电性连接，其供电电压均为5V。
进一步地，所述二极管D6的负极电性连接有转换器P2。
进一步地，所述转换器P1和转换器P2之间设置有超级电容EDLC。
进一步地，所述PMOS管G2和电阻R6之间设置有引出线，其引出线上电性连接有PMOS管G3，所述PMOS管G2、PMOS管G3的工作状态一致。
进一步地，所述二极管D4和二极管D6之间设置有电阻R8。
进一步地，所述二极管D1和二极管D3之间设置有电阻R5。
进一步地，所述A/D转换模块内设有输入端等效电阻R入。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明采用自动转换数据采集模块，实现了铝电解槽电压采集器内数据的自动采集；转换点去抖动电路的设置，可以有效抑制电解槽电压抖动造成的PMOS管G1由导通变为截止，又由截止变为导通的振荡现象。其中，温度补偿电路的设置，可以有效地避免环境温度对其工作产生的影响，保证测量的精度。
附图说明
图1是本发明一种铝电解槽电压采集器的电路图；
图2是温度补偿电路的电路图；
图3是PMOS管G2导通时的等效电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
结合附图，对本发明进行详细介绍。
本发明在具体实施时提供了一种铝电解槽电压采集器，包括电源转换电路、储能电源、自动转换数据采集模块、转换点去抖动电路和温度补偿电路，所述电源转换电路包括PMOS管G1、PMOS管G2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6和电阻R7，所述电阻R1、电阻R2两端的电压为2.8～100V；
所述储能电源包括转换器P1、二极管D4、二极管D5、二极管D6和电阻R8；
所述转换点去抖动电路包括二极管D3、二极管D7和二极管R5；
所述温度补偿电路包括环境温度传感器、A/D转换模块和MCU电路，所述环境温度传感器、A/D转换模块均与MCU电路之间电性连接，其供电电压均为5V。
所述二极管D6的负极电性连接有转换器P2。所述转换器P1和转换器P2之间设置有超级电容EDLC。
所述PMOS管G2和电阻R6之间设置有引出线，其引出线上电性连接有PMOS管G3，所述PMOS管G2、PMOS管G3的工作状态一致。所述二极管D4和二极管D6之间设置有电阻R8。所述二极管D1和二极管D3之间设置有电阻R5。所述A/D转换模块内设有输入端等效电阻R入。
本发明的具体实施方式如下：
(1)电源转换电路包括PMOS管G1、PMOS管G2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6和电阻R7，其中PMOS管G1的栅极电压为
Figure BDA0003500798870000021
(其中，U为外部输入电压)，PMOS的源极电压为U，栅源电压
Figure BDA0003500798870000022
当满
Figure BDA0003500798870000023
时(VGS为G1的导通电压参数值)，PMOS管G1导通，同理，可以知道PMOS管G2的导通电压为
Figure BDA0003500798870000024
当
Figure BDA0003500798870000025
时,PMOS管G2导通。
我们选择VGS为-2V左右的PMOS管，选择合适电阻使电压输入较低时，使PMOS管G2导通(其中，电压设计2.8V开始导通)当输入电压发生变化生生到PMOS管G1的
Figure BDA0003500798870000026
时，PMOS管G1导通，PMOS管G1导通后，PMOS管G2的栅极上升，PMOS管G2迅速截止，我们设计电阻等元件阻值，使得输入电压在2.8～13V时，PMOS管G2导通PMOS管G1截止，在电压输入大于13V时，PMOS管G1导通，PMOS管G2截止，实现了电压从2.8～100V。输入时2.8～13V时，PMOS管G2有2.8～13V的电压输入，当电压高于13V时，PMOS管G2无电压输出。
(2)储能电源包括转换器P1、二极管D4、二极管D5、二极管D6和电阻R8，当转换器P1的输入端为2.8～13V电压输入时，转换器P1的输出电压为9V电压，此时，转换器P1在给转换器P2供电的同时还给超级电容EDLC充电；当电解槽电压在2.8～13V之外(小于100V)，转换器P2由超级电容EDLC供电直到超级电容EDLC放电至转换器P2的允许工作电压以下停止工作。若在这个过程中电解槽电压又恢复正常工作(4V左右)，转换器P1工作，超级电容EDLC充电，转换器P2继续工作(一般情况下电解槽电压正常工作时间不超过10分钟)。
(3)结合原理图1可知，PMOS管G2和PMOS管G3始终处于同一工作状态，PMOS管G2导通，PMOS管G3也导通，PMOS管G2截止，PMOS管G3也截止。当电解槽电压为2.8～13V时，PMOS管G2和PMOS管G3导通，输入至A/D转换模块的电压为
Figure BDA0003500798870000031
(U为槽电压)；
当槽电压为2.8～13V以外时，
Figure BDA0003500798870000032
从而实现了自动转换匹配电阻档位，提高了采集精度。
(4)转换点去抖动电路
转换点去抖动电路包括二极管D3、二极管D7和二极管R5；在PMOS管G2导通时，其等效电路如图3所示，选择二极管D7为6V稳压管，当电压U大于6.5V时，二极管D7导通，PMOS管G1栅极输入电压与电阻有关，电阻R5的作用使PMOS管G1栅极的电压提高了，因为相当于在电阻R1上并联一个电阻R5、，当U输入到达13V附近时，PMOS管G2导通到截止，变化前R5、参与PMOS管G1栅极电压的位置，当PMOS管G2截止时，PMOS管G2输出为零，PMOS管G1这时栅极电压只与电阻R1和电阻R2有关使PMOS管G1栅极电压比PMOS管G2截止前，瞬时提高了一些，使得PMOS管G1更加容易导通，从而抑制了电解槽电压抖动造成PMOS管G1由导通变为截止，又由截止变为导通的振荡现象。
(5)温度补偿电路
由于测量环境变化比较大，使得A/D转换模块的转换精度受到影响，增加了一个测量环境温度传感器使MCU根据测量环境的温度来修正测量值，以保证测量精度。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种铝电解槽电压采集器，其特征在于：包括电源转换电路、储能电源、自动转换数据采集模块、转换点去抖动电路和温度补偿电路，所述电源转换电路包括PMOS管G1、PMOS管G2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6和电阻R7，所述电阻R1、电阻R2两端的电压为2.8～100V；
所述储能电源包括转换器P1、二极管D4、二极管D5、二极管D6和电阻R8；
所述转换点去抖动电路包括二极管D3、二极管D7和二极管R5；
所述温度补偿电路包括环境温度传感器、A/D转换模块和MCU电路，所述环境温度传感器、A/D转换模块均与MCU电路之间电性连接，其供电电压均为5V。
2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽电压采集器，其特征在于：所述二极管D6的负极电性连接有转换器P2。
3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽电压采集器，其特征在于：所述转换器P1和转换器P2之间设置有超级电容EDLC。
4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽电压采集器，其特征在于：所述PMOS管G2和电阻R6之间设置有引出线，其引出线上电性连接有PMOS管G3，所述PMOS管G2、PMOS管G3的工作状态一致。
5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽电压采集器，其特征在于：所述二极管D4和二极管D6之间设置有电阻R8。
6.根据权利要求1所述的一种铝电解槽电压采集器，其特征在于：所述二极管D1和二极管D3之间设置有电阻R5。
7.根据权利要求1所述的一种铝电解槽电压采集器，其特征在于：所述A/D转换模块内设有输入端等效电阻R入。
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