浮选过程自动控制系统的制作方法

1.本发明涉及矿物浮选技术领域，具体的，涉及浮选过程自动控制系统。


背景技术：

2.浮选原理是利用矿物表面物理化学性质的不同来分选矿物的选矿方法，浮选前矿石要磨碎到符合浮选所要求的粒度，使有用矿物基本上达到单体解离以便分选，并添加浮选药剂，浮选时往矿浆中导入空气，使形成大量的气泡，于是不易被水润湿的，即通常称之为疏水性矿物的颗粒附着在气泡上，随同气泡上浮到矿浆表面形成矿化泡沫层；而那些容易被水润湿的，即通常称之为亲水性矿物的颗粒，不能附着在气泡上而留在矿浆中。将矿化泡沫排出，即达到分选的目的。浮选药剂就是浮选时使用各种药剂来调节入选矿物和浮选介质的物理化学性质的药剂，从而扩大矿物与脉石间亲疏水性的差异，使之更好地分选，因此，药剂在浮选中起着至关重要的作用。
3.传统的浮选过程主要靠浮选工人的经验判断加药量，通过人工判断加药量不仅工人工作强度大，药剂添加不准确造成浪费，而且对浮选过程中影响浮选效果的因素考虑不全从而导致浮选指标不达标。随着自动化的发展与进步，为了节约人力，现在使用的浮选设备通常设有自动加药装置，浮选药剂通过管道进入浮选设备，管道设有电控阀门，通过控制电控阀门的开度调节浮选药剂的流量，然后通过位移检测系统判断电控阀门的开度是否达到设定值。
4.电感式位移传感器具有寿命长、灵敏度高、工作可靠等特点，广泛应用于高精度位置检测系统中，电感式位移传感器在检测位移量的过程中，需要通过信号发生器产生一个正弦波激励信号，电感式位移传感器的输出信号是与位移成正比的正弦信号，但由于现有的正弦波发生器输出的正弦波信号不稳定，导致位移量检测不准确，从而使浮选药剂添加不准确造成浪费。


技术实现要素：

5.本发明提出浮选过程自动控制系统，解决了现有技术中浮选药剂添加不准确造成浪费的问题。
6.本发明的技术方案如下：
7.浮选过程自动控制系统，包括主控单元、位移检测电路和信号发生电路，所述位移检测电路连接所述主控单元，所述位移检测电路连接所述信号发生电路，所述信号发生电路包括电容c9、电阻r25、运放u9、电阻r26、电容c10、电阻r27、电阻r28、开关管q1、二极管d5、二极管d6、运放u10和电阻r29，
8.所述运放u9的同相输入端通过所述电阻r25接地，所述电容c9并联在所述电阻r25两端，所述运放u9的输出端通过所述电阻r26连接所述电容c10的第一端，所述电容c10的第二端连接所述运放u9的同相输入端，所述运放u9的输出端通过所述电阻r27连接所述运放u9的反相输入端，所述运放u9的输出端作为所述信号发生电路的输出端，
9.所述运放u9的输出端连接所述运放u10的同相输入端，所述运放u10的反相输入端通过所述电阻r29连接-5v电源，所述运放u10的反相输入端连接所述二极管d6的阳极，所述二极管d6的阴极连接所述运放u10的输出端，所述运放u10的输出端连接所述二极管d5的阴极，所述二极管d5的阳极连接所述开关管q1的控制端，所述开关管q1的第一端接地，所述开关管q1的第二端通过所述电阻r28连接所述运放u9的反相输入端。
10.进一步，本发明中所述位移检测电路连接所述主控单元，所述位移检测电路包括位移传感器u3、电阻r8、电阻r9、变阻器rp3、电阻r10、电阻r11、电阻r12和运放u4，所述位移传感器u3的第一端连接所述运放u9的输出端，所述位移传感器u3的第二端通过所述电阻r11连接所述运放u4的同相输入端，所述位移传感器u3的第三端接地，所述位移传感器u3的第一端通过所述电阻r89连接所述变阻器rp3的第一端，所述变阻器rp3的第二端通过所述电阻r9接地，所述变阻器rp3的滑动端通过所述电阻r10连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u4的输出端通过所述电阻r12连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u4的输出端连接所述主控单元。
11.进一步，本发明中还包括整形电路，所述整形电路包括电阻r14、电阻r15、运放u6、二极管d3、二极管d4、电阻r16、电阻r18、电阻r17、电阻r20、运放u7和电阻r19，所述电阻r14的第一端连接所述运放u4的输出端，所述电阻r14的第二端连接所述运放u6的反相输入端，所述运放u6的同相输入端通过所述电阻r15接地，所述运放u6的输出端连接所述二极管d3的阳极，所述二极管d3的阴极连接所述运放u6的反相输入端，所述运放u6的输出端连接所述二极管d4的阴极，所述二极管d4的阳极通过所述电阻r16连接所述运放u6的反相输入端，所述二极管d4的阳极通过所述电阻r17连接所述运放u7的反相输入端，所述运放u7的同相输入端通过所述电阻r20接地，所述运放u7的反相输入端通过所述电阻r18连接所述电阻r14的第一端，所述运放u7的输出端通过所述电阻r9连接所述运放u7的反相输入端，所述运放u7的输出端连接所述主控单元。
12.进一步，本发明中还包括滤波电路，所述滤波电路包括电阻r21、电容c6、电容c7、电阻r22、运放u8、电阻r23和电阻r24，所述电阻r21的第一端连接所述运放u7的输出端，所述电阻r27的第二端通过所述电容c7连接所述运放u8的同相输入端，所述电阻r21的第二端通过所述电容c6接地，所述运放u8的输出端通过所述电阻r22接地，所述运放u8的输出端通过所述电阻r23接地，所述运放u8的输出端通过所述电阻r24连接所述运放u8的反相输入端，所述运放u8的输出端连接所述主控单元。
13.进一步，本发明中所述滤波电路还包括电阻r13和运放u5，所述电阻r13的第一端连接所述运放u8的输出端，所述电阻r13的第二端连接所述运放u5的同相输入端，所述运放u5的输出端连接所述运放u5的反相输入端，所述运放u5的输出端连接所述主控单元。
14.本发明的工作原理及有益效果为：
15.本发明中，根据不同的矿物添加的浮选药剂的量不同，通过控制电控阀门的开度来控制浮选药剂的添加量，电控阀门受控于主控单元，电控阀门的开度越大，向浮选设备添加浮选药剂流量也就越大，反之越小，位移检测电路用于检测电控阀门的开度，并将检测结果送至主控单元，判断浮选药剂流量是否满足设定要求，从而精准控制浮选药剂的添加量，以免造成浪费。本发明通过电感式位移传感器检测电控阀门的开度，检测过程中需要向电感式位移传感器提供一个激励信号，信号发生电路用于发出激励信号，采用正弦波信号作
为激励信号，激励信号的稳定性决定了阀门的开度准确性。
16.具体的，信号发生电路的工作原理为：电阻r27、电阻r28接在运放u9的输出端和反相输入端之间，构成负反馈电路；电容c9和电阻r25并联在运放u9的输入端，电阻r26和电容c10串联在运放u9的输出端和同相输入端之间，构成正反馈电路；正反馈电路和负反馈电路构成了文氏电桥电路，用于输出正弦波信号。为了减小运放u9输出正弦波信号的失真，本发明加入反馈电路，用于稳定运放u9输出正弦信号的幅值，当运放u9输出正弦波信号处于正半周时，二极管d6截止，此时运放u10构成比较电路，运放u10输出高电平；当运放u9输出正弦波处于负半周，且小于-5v时，二极管d6导通，这时运放u10的输出端为负值，二极管d5导通，开关管q1导通，当运放u9输出的电压幅值增加时，流过开关管q1的电流增加，运放u9反相输入端电压增加，导致运放u9输出端电压减小，从而起到稳幅的作用。
17.相比于传统的正弦波发生器而言，本发明输出的正弦波幅值稳定，使位移检测电路检测到稳定的位移量，从而准确控制浮选药剂的添加量，避免造成浪费。
18.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
19.图1为本发明中信号发生电路的电路图；
20.图2为本发明中位移检测电路的电路图；
21.图3为本发明中整形电路的电路图；
22.图4为本发明中滤波电路的电路图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
24.实施例1
25.如图1所示，本实施例提出了浮选过程自动控制系统，包括主控单元、位移检测电路和信号发生电路，位移检测电路连接主控单元，位移检测电路连接信号发生电路，信号发生电路包括电容c9、电阻r25、运放u9、电阻r26、电容c10、电阻r27、电阻r28、开关管q1、二极管d5、二极管d6、运放u10和电阻r29，运放u9的同相输入端通过电阻r25接地，电容c9并联在电阻r25两端，运放u9的输出端通过电阻r26连接电容c10的第一端，电容c10的第二端连接运放u9的同相输入端，运放u9的输出端通过电阻r27连接运放u9的反相输入端，运放u9的输出端作为信号发生电路的输出端，运放u9的输出端连接运放u10的同相输入端，运放u10的反相输入端通过电阻r29连接-5v电源，运放u10的反相输入端连接二极管d6的阳极，二极管d6的阴极连接运放u10的输出端，运放u10的输出端连接二极管d5的阴极，二极管d5的阳极连接开关管q1的控制端，开关管q1的第一端接地，开关管q1的第二端通过电阻r28连接运放u9的反相输入端。
26.矿物浮选过程中，根据不同的矿物添加的浮选药剂的量不同，通过控制电控阀门的开度来控制浮选药剂的添加量，电控阀门受控于主控单元，电控阀门的开度越大，向浮选
设备添加浮选药剂流量也就越大，反之越小，位移检测电路用于检测电控阀门的开度，并将检测结果送至主控单元，判断浮选药剂流量是否满足设定要求，从而精准控制浮选药剂的添加量，以免造成浪费。
27.本实施例中，通过电感式位移传感器检测电控阀门的开度，检测过程中需要向电感式位移传感器提供一个激励信号，信号发生电路用于发出激励信号，本实施例采用正弦波信号作为激励信号，激励信号的稳定性决定了阀门的开度准确性。
28.具体的，信号发生电路的工作原理为：电阻r25的阻值和电阻r26的阻值相同，电容c9和电容c10的容值相同，电阻r27、电阻r28接在运放u9的输出端和反相输入端之间，构成负反馈电路；电容c9和电阻r25并联在运放u9的输入端，电阻r26和电容c10串联在运放u9的输出端和同相输入端之间，构成正反馈电路；正反馈电路和负反馈电路构成了文氏电桥电路，用于输出正弦波信号。运放u9输出正弦波信号的振荡频率为f＝1/(2π
·
r25
·
c9)，但这时运放u9输出正弦波信号的失真较大，无法保证最终位移检测的精度。
29.为此，本实施例加入反馈电路，用于稳定运放u9输出正弦信号的幅值，反馈电路由运放u10、二极管d6、二极管d5和开关管q1构成，当运放u9输出正弦波信号处于正半周时，二极管d6截止，此时运放u10构成比较电路，运放u10输出高电平；当运放u9输出正弦波处于负半周，且小于-5v时，二极管d6导通，这时运放u10的输出端为负值，二极管d5导通，开关管q1导通，当运放u9输出的电压幅值增加时，流过开关管q1的电流增加，运放u9反相输入端电压增加，导致运放u9输出端电压减小，从而起到稳幅的作用。
30.如图2所示，本实施例中还包括主控单元和位移检测电路，位移检测电路连接主控单元，位移检测电路包括位移传感器u3、电阻r8、电阻r9、变阻器rp3、电阻r10、电阻r11、电阻r12和运放u4，位移传感器u3的第一端连接运放u9的输出端，位移传感器u3的第二端通过电阻r11连接运放u4的同相输入端，位移传感器u3的第三端接地，位移传感器u3的第一端通过电阻r89连接变阻器rp3的第一端，变阻器rp3的第二端通过电阻r9接地，变阻器rp3的滑动端通过电阻r10连接运放u4的反相输入端，运放u4的输出端通过电阻r12连接运放u4的反相输入端，运放u4的输出端连接主控单元。
31.本实施例中，位移传感器u3为电感式位移传感器，检测电控阀门的开度时，信号发生电路产生正弦波信号至位移传感器u3的第一端，这时位移传感器u3的电感线圈中产生电流，当电控阀门的开度发生变化时，位移传感器u3的电感线圈上所产生的电流发生变化，电阻r8、电阻r9和变阻器rp3构成分压电路，采集变阻器rp3滑动端的电压经电容c3耦合后送至运放u4的反相输入端，位移传感器u3的第二端经电容c4耦合后送至运放u4的同相输入端，随着电控阀门开度的变化，运发u4输入端的电压也会发生变化，位移传感器u3上产生的电流较小，因此分压电路上的电压也比较小，运放u4构成了差分放大电路，将位移传感器u3输出的电信号放大后送至主控单元。差分放大电路可以抑制干扰信号，放大有用的信号。
32.如图3所示，本实施例中还包括整形电路，整形电路包括电阻r14、电阻r15、运放u6、二极管d3、二极管d4、电阻r16、电阻r18、电阻r17、电阻r20、运放u7和电阻r19，电阻r14的第一端连接运放u4的输出端，电阻r14的第二端连接运放u6的反相输入端，运放u6的同相输入端通过电阻r15接地，运放u6的输出端连接二极管d3的阳极，二极管d3的阴极连接运放u6的反相输入端，运放u6的输出端连接二极管d4的阴极，二极管d4的阳极通过电阻r16连接运放u6的反相输入端，二极管d4的阳极通过电阻r17连接运放u7的反相输入端，运放u7的同
相输入端通过电阻r20接地，运放u7的反相输入端通过电阻r18连接电阻r14的第一端，运放u7的输出端通过电阻r9连接运放u7的反相输入端，运放u7的输出端连接主控单元。
33.当位移传感器u3接受到一个激励信号时，它的输出信号的电压值会随着电控阀门位置的改变而改变，由于我们给位移传感器u3的是一个正弦波的激励信号，所以位移传感器u3输出的也是一个正弦波交流信号，而主控单元只能接收直流信号，这就需要我们将位移传感器u3的输出信号进行整形，将交流信号整流成直流信号。
34.本实施例中，电阻r14＝r16＝r17＝r，电阻r18＝r19＝2r。当运放u4输出正弦波信号在正半周时，二极管d4导通，二极管d3截止，二极管d4阳极电压与运放u4输出电压相位相反，这时运放u7构成反相加法器，即运放u6输出的电压和运放u4输出的电压相加后输出，运放u7输出的电压与运放u4输出电压相同；当运放u4输出正弦波信号在负半周时，二极管d3导通，二极管d4截止，二极管d4的阳极为0，这时运放u7构成反相器，运放u7输出电压与运放u4输出的电压相位相反。最终将运放u7输出的直流信号送至主控单元。
35.如图4所示，本实施例中还包括滤波电路，滤波电路包括电阻r21、电容c6、电容c7、电阻r22、运放u8、电阻r23和电阻r24，电阻r21的第一端连接运放u7的输出端，电阻r27的第二端通过电容c7连接运放u8的同相输入端，电阻r21的第二端通过电容c6接地，运放u8的输出端通过电阻r22接地，运放u8的输出端通过电阻r23接地，运放u8的输出端通过电阻r24连接运放u8的反相输入端，运放u8的输出端连接主控单元。
36.本实施例中，运放u7输出的直流信号中带有纹波或其他干扰信号，这些干扰信号将会影响位移检测的精度，为了提高位移的检测精度，在运放u7和主控单元之间加入滤波电路，其中电阻r21和电容c6构成低通滤波电路，用于滤除信号中的纹波信号，电容c7和电阻r22构成高通滤波电路，用于滤除信号中的噪声信号，高通滤波电路和低通滤波电路构成了带通滤波电路，滤波后的信号通过运放u8放大后送至主控单元。
37.如图4所示，本实施例中滤波电路还包括电阻r13和运放u5，电阻r13的第一端连接运放u8的输出端，电阻r13的第二端连接运放u5的同相输入端，运放u5的输出端连接运放u5的反相输入端，运放u5的输出端连接主控单元。
38.本实施例中，由于检测环境复杂，主控单元与位移检测信号之间可能会相互干扰，导致位移量检测的准确性减小，为此，本实施例在主控单元和运放u8的输出端之间加入运放u5，运放u5构成跟随器，起到信号隔离的作用，提高位移量检测的精度。其中二极管d1和二极管d2构成钳位电路，防止进入主控单元的电压过高而损坏主控单元，对主控单元起到保护作用。
39.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.浮选过程自动控制系统，其特征在于，包括主控单元、位移检测电路和信号发生电路，所述位移检测电路连接所述主控单元，所述位移检测电路连接所述信号发生电路，所述信号发生电路包括电容c9、电阻r25、运放u9、电阻r26、电容c10、电阻r27、电阻r28、开关管q1、二极管d5、二极管d6、运放u10和电阻r29，所述运放u9的同相输入端通过所述电阻r25接地，所述电容c9并联在所述电阻r25两端，所述运放u9的输出端通过所述电阻r26连接所述电容c10的第一端，所述电容c10的第二端连接所述运放u9的同相输入端，所述运放u9的输出端通过所述电阻r27连接所述运放u9的反相输入端，所述运放u9的输出端作为所述信号发生电路的输出端，所述运放u9的输出端连接所述运放u10的同相输入端，所述运放u10的反相输入端通过所述电阻r29连接-5v电源，所述运放u10的反相输入端连接所述二极管d6的阳极，所述二极管d6的阴极连接所述运放u10的输出端，所述运放u10的输出端连接所述二极管d5的阴极，所述二极管d5的阳极连接所述开关管q1的控制端，所述开关管q1的第一端接地，所述开关管q1的第二端通过所述电阻r28连接所述运放u9的反相输入端。2.根据权利要求1所述的浮选过程自动控制系统，其特征在于，所述位移检测电路连接所述主控单元，所述位移检测电路包括位移传感器u3、电阻r8、电阻r9、变阻器rp3、电阻r10、电阻r11、电阻r12和运放u4，所述位移传感器u3的第一端连接所述运放u9的输出端，所述位移传感器u3的第二端通过所述电阻r11连接所述运放u4的同相输入端，所述位移传感器u3的第三端接地，所述位移传感器u3的第一端通过所述电阻r89连接所述变阻器rp3的第一端，所述变阻器rp3的第二端通过所述电阻r9接地，所述变阻器rp3的滑动端通过所述电阻r10连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u4的输出端通过所述电阻r12连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u4的输出端连接所述主控单元。3.根据权利要求2所述的浮选过程自动控制系统，其特征在于，还包括整形电路，所述整形电路包括电阻r14、电阻r15、运放u6、二极管d3、二极管d4、电阻r16、电阻r18、电阻r17、电阻r20、运放u7和电阻r19，所述电阻r14的第一端连接所述运放u4的输出端，所述电阻r14的第二端连接所述运放u6的反相输入端，所述运放u6的同相输入端通过所述电阻r15接地，所述运放u6的输出端连接所述二极管d3的阳极，所述二极管d3的阴极连接所述运放u6的反相输入端，所述运放u6的输出端连接所述二极管d4的阴极，所述二极管d4的阳极通过所述电阻r16连接所述运放u6的反相输入端，所述二极管d4的阳极通过所述电阻r17连接所述运放u7的反相输入端，所述运放u7的同相输入端通过所述电阻r20接地，所述运放u7的反相输入端通过所述电阻r18连接所述电阻r14的第一端，所述运放u7的输出端通过所述电阻r9连接所述运放u7的反相输入端，所述运放u7的输出端连接所述主控单元。4.根据权利要求3所述的浮选过程自动控制系统，其特征在于，还包括滤波电路，所述滤波电路包括电阻r21、电容c6、电容c7、电阻r22、运放u8、电阻r23和电阻r24，所述电阻r21的第一端连接所述运放u7的输出端，所述电阻r27的第二端通过所述电容c7连接所述运放u8的同相输入端，所述电阻r21的第二端通过所述电容c6接地，所述运放u8的输出端通过所述电阻r22接地，所述运放u8的输出端通过所述电阻r23接地，所述运放u8的输出端通过所述电阻r24连接所述运放u8的反相输入端，所述运放u8的输出端连接所述主控单元。5.根据权利要求4所述的浮选过程自动控制系统，其特征在于，所述滤波电路还包括电阻r13和运放u5，所述电阻r13的第一端连接所述运放u8的输出端，所述电阻r13的第二端连
接所述运放u5的同相输入端，所述运放u5的输出端连接所述运放u5的反相输入端，所述运放u5的输出端连接所述主控单元。

技术总结
本发明涉及矿物浮选技术领域，提出了浮选过程自动控制系统，包括信号发生电路，信号发生电路包括电容C9、电阻R25、运放U9、电阻R26、电容C10、电阻R27和电阻R28，运放U9的同相输入端通过电阻R25接地，电容C9并联在电阻R25两端，运放U9的输出端通过电阻R26连接电容C10的第一端，电容C10的第二端连接运放U9的同相输入端，运放U9的输出端通过电阻R27连接运放U9的反相输入端，运放U9的反相输入端通过电阻R28接地，运放U9的输出端作为信号发生电路的输出端。通过上述技术方案，解决了现有技术中浮选药剂添加不准确造成浪费的问题。浮选药剂添加不准确造成浪费的问题。浮选药剂添加不准确造成浪费的问题。


技术研发人员：杨光 杨树朝 张海涛 郭学坡 赵建丰 李梁才 朱正军
受保护的技术使用者：中煤科工集团唐山研究院有限公司
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/1