一种用于在线微米级颗粒度监测仪的激励电压产生装置的制作方法

1.本实用新型属于颗粒粒径检测技术领域，涉及激励电压产生装置，特别涉及一种用于在线微米级颗粒度监测仪的激励电压产生装置。


背景技术：

2.在实际的工业和生活中，颗粒产品应用十分广泛，例如水泥、磨料、药粉、煤粉和催化剂等等。颗粒的粒度分布关乎产品的行为和性能，因此颗粒度的检测就显得十分重要，而现在的主要方法为激光法和电阻法；电阻法最著名的库尔特原理为将小孔管浸泡在电解液中，小孔管内外各有一个电极，电流可以通过孔管壁上的小圆孔，从阳极流到阴极；小孔管内部处于低气压状态，因此管外的液体将源源不断地流动到管内。
3.测量时将颗粒分散在液体中，颗粒就跟着液体一起流动。当其经过小孔时，两电极之间的电阻增大，电压升高，产生一个电压脉冲。要检测电压脉冲首先要施加一个激励电压。
4.目前，激励电压的产生原理图如图1所示，将输入电压通过升压芯片升到高压50v左右，而dac转换使用的是stm32f407自带的12位dac，mcu的dac输出电压范围为0～3.3v，后接由差分运算放大器做同向放大15倍后驱动n沟道场效应管，以场效应管做功率放大，这个场效应管的源极电压最高达55v，所以当dac输出不同电压信号时，场效应管的栅源间的压差不同，由此调整激励电压的大小。场效应管输出端接限流电阻是为了防止电流过大导致器件烧毁。
5.但是，这种方式存在如下缺点与不足：
6.1)单片机自带的12位dac，对激励电压的精度可控性不高；
7.2)由mcu、差分运算放大器、高压大功率mos管、限流电阻及被测样品构成闭合回路时数字部分噪声与模拟部分噪声会产生叠加；
8.3)功率放大部分与被测样品直连，且使用共基极放大，激励信号会随功率放大器的电源的波动而波动，波动较大。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种用于在线微米级颗粒度监测仪的激励电压产生装置。
10.本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
11.一种用于在线微米级颗粒度监测仪的激励电压产生装置，其特征在于：包括mcu模块、数字隔离模块、dac转换模块、差分运算放大器、大功率差分运算放大器、限流电阻、待测样品及铂金电极，所述mcu模块、数字隔离模块、dac转换模块、差分运算放大器、大功率差分运算放大器、限流电阻、待测样品及铂金电极依次连接。
12.而且，所述大功率差分运算放大器的输出端通过若干连接的反馈电阻连接至所述差分运算放大器的输入端，所述大功率差分运算放大器、差分运算放大器及反馈电阻形成
闭合反馈回路。
13.而且，所述dac转换模块采用型号为ad5660的16位dac转换模块，所述ad5660的量程为0～5v。
14.本实用新型的优点及有益效果为：
15.1、本实用新型用于在线微米级颗粒度监测仪的激励电压产生装置，将数字部分与模拟部分彻底分开，避免数字部分噪声引入模拟部分，对激励电压的精度可控性高。
16.2、本实用新型用于在线微米级颗粒度监测仪的激励电压产生装置，使用大功率差分运算放大的输出端电压作为输出电压不会因电源的波动而受影响，稳定性强。
17.3、本实用新型用于在线微米级颗粒度监测仪的激励电压产生装置，大功率差分运算放大器、差分运算放大器及反馈电阻形成的闭合反馈回路不会引入自身噪声，激励信号波动小，且闭合反馈回路的温漂系数小。
18.4、本实用新型用于在线微米级颗粒度监测仪的激励电压产生装置，模数转换信号连接差分运算放大器的同向输入端，输出端电压经反馈电阻后与差分运算放大器反向输入端连接，依据差分运算放大器同向输入端与反向输入端同电势的特点，既能达到反馈效果又不与输入信号叠加。
19.5、本实用新型用于在线微米级颗粒度监测仪的激励电压产生装置，可加快被控对象的输出量对输入量的跟踪速度，获得快速响应的效果，改善了动态特性。
附图说明
20.图1为现有技术的激励电压产生原理框图；
21.图2为本实用新型的原理框图；
22.图3为本实用新型的合反馈回路的原理框图。
具体实施方式
23.下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
24.如图2所示，一种用于在线微米级颗粒度监测仪的激励电压产生装置，其创新之处在于：包括mcu模块、数字隔离模块、dac转换模块、差分运算放大器、大功率差分运算放大器、限流电阻、待测样品及铂金电极，所述mcu模块、数字隔离模块、dac转换模块、差分运算放大器、大功率差分运算放大器、限流电阻、待测样品及铂金电极依次连接；本实用新型将数字部分与模拟部分彻底分开，避免数字部分噪声引入模拟部分，对激励电压的精度可控性高。
25.如图3所示，大功率差分运算放大器的输出端通过若干连接的反馈电阻连接至所述差分运算放大器的输入端，所述大功率差分运算放大器、差分运算放大器及反馈电阻形成闭合反馈回路，大功率差分运算放大器型号为ada4870，使用大功率差分运算放大的输出端电压作为输出电压不会因电源的波动而受影响，稳定性强；大功率差分运算放大器、差分运算放大器及反馈电阻形成的闭合反馈回路不会引入自身噪声，激励信号波动小，且闭合反馈回路的温漂系数小；模数转换信号连接差分运算放大器的同向输入端，输出端电压经反馈电阻后与差分运算放大器反向输入端连接，依据差分运算放大器同向输入端与反向输
入端同电势的特点，既能达到反馈效果又不与输入信号叠加。
26.dac转换模块采用型号为ad5660的16位dac转换模块，所述ad5660的量程为0～5v，实现轨道轨输出模式。
27.本实用新型的工作原理为：
28.mcu的io口发送命令，使ad5660输出0～5v的电压信号，通过大功率差分运算放大器ada4870形成的闭环反馈回路将ad5660的输出放大若干倍；然后通过待测样品输出到铂金电极上，完成激励电压的产生。
29.尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。


技术特征：
1.一种用于在线微米级颗粒度监测仪的激励电压产生装置，其特征在于：包括mcu模块、数字隔离模块、dac转换模块、差分运算放大器、大功率差分运算放大器、限流电阻、待测样品及铂金电极，所述mcu模块、数字隔离模块、dac转换模块、差分运算放大器、大功率差分运算放大器、限流电阻、待测样品及铂金电极依次连接。2.根据权利要求1所述的用于在线微米级颗粒度监测仪的激励电压产生装置，其特征在于：所述大功率差分运算放大器的输出端通过若干连接的反馈电阻连接至所述差分运算放大器的输入端，所述大功率差分运算放大器、差分运算放大器及反馈电阻形成闭合反馈回路。3.根据权利要求1所述的用于在线微米级颗粒度监测仪的激励电压产生装置，其特征在于：所述dac转换模块采用型号为ad5660的16位dac转换模块，所述ad5660的量程为0～5v。

技术总结
本实用新型涉及一种用于在线微米级颗粒度监测仪的激励电压产生装置，包括依次连接的MCU模块、数字隔离模块、DAC转换模块、差分运算放大器、大功率差分运算放大器、限流电阻、待测样品及铂金电极。本实用新型通过在MCU与DAC转换模块之间增加数字隔离模块，将数字部分与模拟部分彻底分开，避免数字部分噪声引入模拟部分，对激励电压的精度可控性高；通过闭合反馈回路使用大功率差分运算放大的输出端电压作为输出电压不会因电源的波动而受影响，稳定性强；激励信号波动小，且闭合反馈回路的温漂系数小。数小。数小。


技术研发人员：曹宏建 蒋想想 张沙沙 王静国 王晓东
受保护的技术使用者：广微（中山）智能科技有限公司
技术研发日：2021.11.15
技术公布日：2022/4/8