間斷供電開關(guān)電源組合式恒電位儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及應(yīng)用于陰極保護的電子設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種間斷供電開關(guān)電源組合式恒電位儀。
【背景技術(shù)】
[0002]材料在加工、存放、運輸和服役工程中都會遭受腐蝕，其中材料在服役過程中遭受到的腐蝕最為嚴重。腐蝕的材料會嚴重威脅結(jié)構(gòu)物的服役安全性，同時也給國民經(jīng)濟帶來了嚴重的損失。因此，為了抑制或延緩材料的腐蝕，現(xiàn)有一般采用外加電流陰極保護的方法實現(xiàn)對材料的保護，并廣泛應(yīng)用于海港工程、埋地管道和艦船等方面。恒電位儀是實現(xiàn)外加電流陰極保護的最重要設(shè)備，其與被保護對象構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)，通過參比電極測量通電點電位，作為取樣信號與控制信號進行比較，實現(xiàn)控制并調(diào)節(jié)極化電流輸出，從而對被保護對象注入電子使被保護對象產(chǎn)生陰極極化，由此抑制或延緩被保護對象的腐蝕。
[0003]傳統(tǒng)恒電位儀產(chǎn)品為了保證被保護對象的電位得以保持在設(shè)定的控制電位上，其電路都是采用連續(xù)輸出電流的方式進行設(shè)計。這樣一來，恒電位儀在工作過程中需要不斷地輸出電流才能夠?qū)崿F(xiàn)對被保護對象的保護，不僅耗能多，而且不利于保護環(huán)境。不僅如此，對于逆變式直流電源設(shè)計的恒電位儀，元件多且高壓開關(guān)管處于高頻高壓下，造成設(shè)備可靠性降低，維修困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種間斷供電開關(guān)電源組合式恒電位儀。通過采用多組開關(guān)電源組合提供直流電源，使設(shè)備的重量和體積進一步減小；各個開關(guān)電源同步工作，且相互獨立，降低維修難度及維修費用；除開關(guān)電源之外的其它電子元件均處于低頻下工作，提高了恒電位儀的可靠性；并根據(jù)陰極保護的要求設(shè)置保護電位，使陰極電位負于設(shè)定的保護電位時，輸出電流斷開，陰極電位正移；使陰極電位正于保護電位時，輸出電流導(dǎo)通，陰極電位負移，從而保證被保護對象獲得恒定的保護電位的同時，有效地降低能源消耗，保護環(huán)境。
[0005]為了克服傳統(tǒng)恒電位儀的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種采用間斷供電開關(guān)電源組合式恒電位儀，采用多組開關(guān)電源組合技術(shù)，使設(shè)備的重量和體積得到進一步減??；并且各開關(guān)電源同步工作，且相互獨立，維修時只需針對出現(xiàn)故障的開關(guān)電源進行更換，維修簡單、費用低廉；除開關(guān)電源之外的其他電子元件均處于低頻環(huán)境下工作，提高了恒電位儀的可靠性；并根據(jù)陰極保護的要求設(shè)置保護電位，使陰極電位負于設(shè)定的保護電位時，輸出電流斷開，陰極電位正移；使陰極電位正于保護電位時，輸出電流導(dǎo)通，陰極電位負移，從而保證被保護對象獲得恒定的保護電位的同時，有效地降低能源消耗，保護環(huán)境。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種間斷供電開關(guān)電源組合式恒電位儀，其包括
[0007]陰極電位控制模塊，用于實時監(jiān)控并測量陰極電位，產(chǎn)生一反饋電壓，并對所述反饋電壓與預(yù)設(shè)的給定電壓進行處理得到一通斷信號；
[0008]開關(guān)電源模塊，用于產(chǎn)生極化電流；
[0009]通斷開關(guān)模塊，用于接通或切斷所述開關(guān)電源模塊，實現(xiàn)極化電流的輸出或切斷；
[0010]以及通斷驅(qū)動模塊，用于接收所述陰極電位控制模塊的所述通斷信號，并根據(jù)所述通斷信號控制通斷開關(guān)模塊的導(dǎo)通或斷開。
[0011]所述反饋電壓為一預(yù)設(shè)的參比電極與外部陰極保護負載模塊的陰極之間的電位差；所述給定電壓為所述參比電極與外部陰極保護負載模塊的陰極保護電位之間的電位差。
[0012]所述反饋電壓負于或等于給定電壓時，所述陰極電位控制模塊輸出低電平通斷信號至通斷驅(qū)動模塊，通斷驅(qū)動模塊關(guān)閉，所述通斷開關(guān)模塊斷開，極化電流切斷；所述反饋電壓正于給定電壓時，所述陰極電位控制模塊輸出高電平通斷信號至通斷驅(qū)動模塊，通斷驅(qū)動模塊開啟并驅(qū)動所述通斷開關(guān)模塊導(dǎo)通，開關(guān)電源模塊的極化電流通過通斷開關(guān)模塊輸出至所述外部陰極保護負載模塊。
[0013]所述開關(guān)電源模塊包括多個開關(guān)電源，以及所述通斷開關(guān)模塊包括分別與多個開關(guān)電源對應(yīng)且相互獨立的多個電子開關(guān)；所述多個開關(guān)電源的負輸出端子共地，并形成一用于接入所述外部陰極保護負載模塊的陰極的負極總輸出端子；所述多個電子開關(guān)的第一端子分別與其對應(yīng)的開關(guān)電源的正輸出端子電連接，其第二端子分別電連接于所述通斷驅(qū)動模塊的其中一輸出端子，其第三端子共同電連接于所述通斷驅(qū)動模塊的另一輸出端子，并形成一用于接入所述外部陰極保護負載模塊的陽極的正極總輸出端子。
[0014]所述恒電位儀輸出的額定電流In與所述開關(guān)電源模塊的開關(guān)電源數(shù)量η和每個開關(guān)電源輸出的電流I之間的關(guān)系滿足In = ηΧΙ。
[0015]每個電子開關(guān)為功率型MOSFET場效應(yīng)管。
[0016]所述陰極電位控制模塊包括依次連接的第一級運算放大電路和第二級運算放大電路；所述第一級運算放大電路其中一輸入端子與所述負極總輸出端子電連接，另一輸入端子與預(yù)設(shè)的參比電極電連接；所述第二級運算放大電路其中一輸入端子接入所述給定電壓，另一輸入端子與第一級運算放大電路的輸出端子電連接。
[0017]所述通斷驅(qū)動模塊包括三極管型光電耦合器和三極管驅(qū)動電路；所述三極管型光電親合器的電源輸入端子接入工作電源，其電信號輸入端子與所述第二級運算放大電路輸出端子電連接，其發(fā)射極輸出端子通過一 RC并聯(lián)電路其基極輸出端子電連接，并形成一通斷信號輸出端子。所述三極管驅(qū)動電路包括三極管、第一基極電阻、第二基極電阻和集電極電阻；所述三極管基極通過所述第一基極電阻與所述三極管型光電耦合器的集電極輸出端子電連接；所述第二基極電阻一端電連接于三極管基極與第一基極電阻之間，另一端通過所述集電極電阻與三極管集電極電連接，且所述第二基極電阻與集電極電阻之間接入偏置電源；所述三極管集電極與集電極電阻之間引出一通斷驅(qū)動端子，其發(fā)射極與所述通斷信號輸出端子電連接。
[0018]所述多個功率型MOSFET場效應(yīng)管的柵極分別通過一電阻與所述通斷驅(qū)動端子電連接，所述多個功率型MOSFET場效應(yīng)管的漏極分別與其對應(yīng)的開關(guān)電源的正輸出端子電連接，所述多個功率型MOSFET場效應(yīng)管的源極共同電連接于所述三極管的發(fā)射極，并形成所述用于接入外部陰極保護負載模塊的陽極的正極總輸出端子。
[0019]所述負極總輸出端子與所述正極總輸出端子之間連接有一二極管，且所述負極總輸出端子與所述正極總輸出端子分別與該二極管的輸入端子和輸出端子電連接。
[0020]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明間斷供電開關(guān)電源組合式恒電位儀通過采用多組開關(guān)電源組合提供直流電源，使設(shè)備的重量和體積進一步減小；通過將分別與多組開關(guān)電源一一對應(yīng)的多個功率型MOSFET場效應(yīng)管作為控制開關(guān)電源的極化電流輸出或斷開的電子開關(guān)，使得各個開關(guān)電源同步工作，且相互獨立，維修時，只需針對出現(xiàn)故障的開關(guān)電源進行更換即可，降低了維修難度及維修費用；除開關(guān)電源之外的其它電子元件均處于低頻環(huán)境工作，提高了恒電位儀的可靠性；并根據(jù)陰極保護的要求設(shè)置保護電位，使陰極電位負于設(shè)定的保護電位時，輸出電流斷開，陰極電位正移；使陰極電位正于保護電位時，輸出電流導(dǎo)通，陰極電位負移，從而保證被保護對象獲得恒定的保護電位的同時，有效地降低能源消耗，保護環(huán)境。
[0021]為了更好地理解和實施，下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明間斷供電開關(guān)電源組合式恒電位儀的電路框圖；
[0023]圖2是本發(fā)明間斷供電開關(guān)電源組合式恒電位儀的電路結(jié)構(gòu)原理圖；
[0024]圖3是本發(fā)明間斷供電開關(guān)電源組合式恒電位儀接入外部陰極保護負載模塊時的電路框圖。
【具體實施方式】
[0025]請同時參閱圖1和圖2，本發(fā)明間斷供電開關(guān)電源組合式恒電位儀包括陰極電位控制模塊1、通斷驅(qū)動模塊2、通斷開關(guān)模塊3和開關(guān)電源模塊4。
[0026]所述陰極電位控制模塊I用于實時監(jiān)控并測量外部陰極保護負載模塊的陰極電位，產(chǎn)生一反饋電壓，并對所述反饋電壓與預(yù)設(shè)的給定電壓進行處理得到一通斷信號。在本發(fā)明中，所述反饋電壓為一預(yù)設(shè)的參比電極與外部陰極保護負載模塊的陰極之間的電位差；所述給定電壓為所述參比電極與外部陰極保護負載模塊的陰極保護電位之間的電位差。具體地，所述陰極電位控制模塊I