洗选厂智能压滤系统的制作方法

1.本发明涉及煤泥压滤脱水技术领域，具体的，涉及洗选厂智能压滤系统。


背景技术：

2.近年来随着煤矿不断开采，煤炭作为不可再生能源其数量越来越少，而现有煤炭加工工艺还不够精细，处理过后的煤泥中存有大量因设备精细程度不够而残留的可用煤炭资源。为尽最大程度地回收利用煤炭资源，针对煤泥水处理现阶段选洗洗厂(洗煤厂)多采用压滤机对煤泥进行压滤处理，不仅能够充分节约水资源，减少废水外排，在保护环境上也能发挥巨大作用。滤布是压滤机的重要组成部分，滤布损坏后，泥浆从裂缝侵入滤板，原样从出口孔排出，使滤液浑浊，为了得到更干净的滤液，通过人工定期对滤布进行检查，看滤布是否有损坏，人工检查所投入的精力较大，为减轻人工投入，通过检测滤液的浑浊度来判断滤布是否损坏，现有的滤液浑浊度检测方法通常为红外透射法，透射法和散射法定义为浊度仪设计的两种标准测量方法。红外透射法是用一束红外光穿过一定厚度的水样，通过测量水样中悬浮颗粒物对入射光的吸收和散射所引起的透射光强度的衰减量来确定水样的浊度，但现有的红外透射法由于受各种不确定因素的影响，导致滤液浑浊度检测精度低。


技术实现要素：

3.本发明提出洗选厂智能压滤系统，解决了现有技术中滤液浑浊度检测精度低的问题。
4.本发明的技术方案如下：
5.洗选厂智能压滤系统，包括主控单元和红外发射电路，所述红外发射电路连接所述主控单元，所述红外发射电路包括运放u1、电阻r7、电阻r6、电阻r3、开关管q1、电阻r1、电阻r2、开关管q2、开关管q3、电阻r5和红外发射管led1，
6.运放u1的同相输入端连接5v电源，所述运放u1的反相输入端通过所述电阻r7接地，所述运放u1的输出端通过所述电阻r6连接所述运放u1的反相输入端，所述运放u1的输出端通过所述电阻r3连接所述开关管q1的控制端，所述开关管q1的第一端连接所述红外发射管led1的阴极，所述红外发射管led1的阳极连接5v电源，所述开关管q1的第二端通过所述电阻r1连接所述开关管q2的控制端，所述开关管q2的控制端通过所述电阻r2连接所述开关管q3的第一端，所述开关管q2的第一端连接所述开关管q1的控制端，所述开关管q2的第二端连接所述开关管q3的第一端，所述开关管q3的控制端连接所述电阻r5的第一端，所述电阻r5的第二端连接所述主控单元的第一输出端，所述开关管q3的第二端接地。
7.进一步，本发明中所述红外发射电路还包括电阻r9、电容c2和电容c4，所述电阻r9的第一端连接所述红外发射管led1的阳极，所述电阻r9的第二端连接5v电源，所述电容c2的第一端连接所述电阻r9的第一端，所述电容c2的第二端接地，所述电容c4的第一端连接5v电源，所述电容c4的第二端接地。
8.进一步，本发明中所述红外发射电路还包括电阻r17、开关管q4和光耦u6，所述电
阻r17的第一端连接所述主控单元的第一输出端，所述电阻r17的第二端连接所述开关管q4的控制端，所述开关管q4的第一端连接所述光耦u6的第一输入端，所述开关管q4的第二端接地，所述光耦u6的第二输入端连接5v电源，所述光耦u6的第一输出端连接5v电源，所述光耦u6的第二输出端连接所述电阻r5的第一端。
9.进一步，本发明中还包括红外接收电路，所述红外接收电路包括第一红外接收管u2、电阻r8、第二红外接收管u3、电阻r10、电阻r11、电阻r12、运放u4、电阻r13、电阻r14、运放u5、电阻r15和电阻r16，所述第一红外接收管u2的阴极连接5v电源，所述第一红外接收管u2的阳极通过所述电阻r8接地，所述第一红外接收管u2的阳极通过所述电阻r11连接所述运放u4的反相输入端，所述第二红外接收管u3的阴极连接5v电源，所述第二红外接收管u3的阳极通过所述电阻r10接地，所述第二红外接收管u3的阳极通过所述电阻r12连接所述运放u4的同相输入端，所述运放u4的输出端通过所述电阻r13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r14连接所述运放u5的同相输入端，所述运放u5的反相输入端通过所述电阻r16接地，所述运放u5的输出端通过所述电阻r15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。
10.进一步，本发明中还包括滤波电路，所述滤波电路包括电阻r20、电阻r21、电容c5、电容c6、运放u7、电阻r23和电阻r22，所述电阻r20的第一端连接所述运放u5的输出端，所述电阻r20的第二端通过所述电阻r21连接所述运放u7的反相输入端，所述运放u7的反相输入端通过所述电容c5接地，所述运放u7的反相输入端通过所述电阻r23接地，所述运放u7的输出端通过所述电阻r22连接所述运放u7的同相输入端，所述运放u7的输出端通过所述电容c6连接所述电阻r20的第二端。
11.本发明的工作原理及有益效果为：
12.本发明中，通过红外发射电路使红外发射管led1发出稳定不变的红外信号，来解决滤液浑浊度检测精度低的问题。
13.具体的，红外发射电路的工作原理为：检测时，运放u1用于输出稳定的电压，保证开关管q1处于稳定导通的状态，同时主控单元输出pwm控制信号至开关管q3的控制端，当pwm控制信号为低电平时，开关管q3截止，红外发射管led1不发光，当pwm控制信号为高电平时，开关管q3导通，以此形成循环。其中，电阻r2为采样电阻，当开关管q3导通时，电流经过电阻r2产生电压，该电压加至开关管q2的控制端，开关管q2导通，在pwm控制信号的占空比不变的情况下，如果流过红外发射管led1上的电流因环境温度的变化或其他原因发生偏高时，电阻r2上的电压升高，开关管q2的第一端电流变大，电阻r4的分压升高，因此开关管q1的控制端电流减小，从而导致流过红外发射管led1上的电流减小；如果流过红外发射管led1上的电流发生偏低，则电阻r2上的电压降低，开关管q2的第一端电流减小，电阻r4的分压减小，开关管q1的控制端电流变大，从而导致流过红外发射管led1上的电流变大。
14.本发明中，在pwm控制信号的占空比不变的情况下能够自动实现恒流的作用，保证流过红外发射管led1上的电流稳定不变，使红外发射管led1发出的红外光稳定不变，从而提高了滤液浑浊度的检测精度；同时通过改变主控单元输出pwm控制信号的占空比来改变红外发射管led1的发光功率。
15.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
16.图1为本发明中红外发射电路的电路图；
17.图2为本发明中驱动电路的电路图；
18.图3为本发明中红外接收电路的电路图；
19.图4为本发明中滤波电路的电路图。
具体实施方式
20.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。
21.实施例1
22.如图1所示，本实施例提出了洗选厂智能压滤系统，包括主控单元和红外发射电路，红外发射电路连接主控单元，红外发射电路包括运放u1、电阻r7、电阻r6、电阻r3、开关管q1、电阻r1、电阻r2、开关管q2、开关管q3、电阻r5和红外发射管led1，运放u1的同相输入端连接5v电源，运放u1的反相输入端通过电阻r7接地，运放u1的输出端通过电阻r6连接运放u1的反相输入端，运放u1的输出端通过电阻r3连接开关管q1的控制端，开关管q1的第一端连接红外发射管led1的阴极，红外发射管led1的阳极连接5v电源，开关管q1的第二端通过电阻r1连接开关管q2的控制端，开关管q2的控制端通过电阻r2连接开关管q3的第一端，开关管q2的第一端连接开关管q1的控制端，开关管q2的第二端连接开关管q3的第一端，开关管q3的控制端连接电阻r5的第一端，电阻r5的第二端连接主控单元的第一输出端，开关管q3的第二端接地。
23.本实施例中，采用红外透射法检测滤液的浑浊度，红外发射电路用于发出红外光信号，红外发射管led1受温度影响较大，在不同温度下检测时，红外发射管led1所发出的光强有所不同，从而导致滤液的浑浊度检测不精准；长期检测的过程中电路可能会出现老化，电路中的电流会发生变化，影响红外发射管led1输出的光功率，同样会导致滤液的浑浊度检测不精准。为此，本实施例对红外发射电路进行了改进。
24.具体的，红外发射电路的工作原理为：检测时，5v电源经稳压管d4稳压后加至运放u1的同相输入端，运放u1构成放大电路，经运放u1放大后输出稳定电压至开关管q1的控制端，开关管q1导通，同时主控单元输出pwm控制信号至开关管q3的控制端，当pwm控制信号为低电平时，开关管q3截止，红外发射管led1不发光，当pwm控制信号为高电平时，开关管q3导通，红外发射管led1发出红外信号，当pwm控制信号再次变为低电平时，红外发射管led1再次停止工作，以此形成循环。
25.其中，电阻r2为采样电阻，当开关管q3导通时，红外发射管led1上因有电流通过而发出红外信号，该电流经过电阻r2后，在电阻r2上产生电压，该电压加至开关管q2的控制端，开关管q2导通，在pwm控制信号的占空比不变的情况下，如果流过红外发射管led1上的电流因环境温度的变化或其他原因发生偏高时，电阻r2上的电压升高，因此，开关管q2的第一端电流变大，电阻r4的分压升高，因此开关管q1的控制端电流减小，从而导致流过红外发射管led1上的电流减小；如果流过红外发射管led1上的电流发生偏低，则电阻r2上的电压
降低，因此，开关管q2的第一端电流减小，电阻r4的分压减小，开关管q1的控制端电流变大，从而导致流过红外发射管led1上的电流变大。因此，本实施例中，在pwm控制信号的占空比不变的情况下能够自动实现恒流的作用，保证流过红外发射管led1上的电流稳定不变，使红外发射管led1发出的红外光稳定不变，从而提高了滤液浑浊度的检测精度；同时通过改变主控单元输出pwm控制信号的占空比(即，改变开关管q3的导通和截止时间)来改变红外发射管led1的发光功率。
26.本实施例中，采用npn型三极管作为开关管q1；采用npn型三极管作为开关管q2；采用n沟道增强型场效应管作为开关管q3。
27.如图1所示，本实施例中红外发射电路还包括电阻r9、电容c2和电容c4，电阻r9的第一端连接红外发射管led1的阳极，电阻r9的第二端连接5v电源，电容c2的第一端连接电阻r9的第一端，电容c2的第二端接地，电容c4的第一端连接5v电源，电容c4的第二端接地。
28.本实施例中，在红外发射电路上电的瞬间会产生一个冲击电流，这种冲击电流易使红外发射管led1的pn结电击穿，影响红外发射管led1的使用寿命，为此，本实施例在5v电源和红外发射管led1的阳极之间加入慢启动电路，慢启动电路由电阻r9、电容c2和电容c4构成，该慢启动电路可以消除上电和断电瞬间的冲击电流。
29.如图2所示，本实施例中红外发射电路还包括电阻r17、开关管q4和光耦u6，电阻r17的第一端连接主控单元的第一输出端，电阻r17的第二端连接开关管q4的控制端，开关管q4的第一端连接光耦u6的第一输入端，开关管q4的第二端接地，光耦u6的第二输入端连接5v电源，光耦u6的第一输出端连接5v电源，光耦u6的第二输出端连接电阻r5的第一端。
30.本实施例中，主控单元输出的pwm控制信号的驱动能力较弱，无法直接驱动开关管q3，因此需要在主控单元和电阻r5的第一端之间加入驱动电路来提高pwm控制信号的驱动能力，该驱动电路由电阻r17、开关管q4和光耦u6构成，当pwm控制信号为低电平时，开关管q4截止，光耦u6截止，光耦u6输出低电平信号；当pwm控制信号为高电平时，开关管q4导通。光耦u6导通，光耦u6输出高电平信号，同时光耦u6还可以起到信号隔离的作用，防止主控单元和红外发射电路之间的信号相互干扰。
31.如图3所示，本实施例还包括红外接收电路，红外接收电路包括第一红外接收管u2、电阻r8、第二红外接收管u3、电阻r10、电阻r11、电阻r12、运放u4、电阻r13、电阻r14、运放u5、电阻r15和电阻r16，第一红外接收管u2的阴极连接5v电源，第一红外接收管u2的阳极通过电阻r8接地，第一红外接收管u2的阳极通过电阻r11连接运放u4的反相输入端，第二红外接收管u3的阴极连接5v电源，第二红外接收管u3的阳极通过电阻r10接地，第二红外接收管u3的阳极通过电阻r12连接运放u4的同相输入端，运放u4的输出端通过电阻r13连接运放u4的反相输入端，运放u4的输出端通过电阻r14连接运放u5的同相输入端，运放u5的反相输入端通过电阻r16接地，运放u5的输出端通过电阻r15连接运放u5的反相输入端，运放u5的输出端连接主控单元。
32.本实施例中，红外接收电路包括两路红外检测电路，红外接收电路用于接收红外发射管led1所发出的红外信号。检测过程中，红外发射管led1和第一红外接收管u2均置于压滤滤液中，红外发射管led1发出的红外光信号经滤滤液中吸收以及散射后，剩下的部分红外光信号被第一红外接收管u2接收，并将检测到的红外光信号转为电信号输出，经电阻r11后加至运放u4的反相输入端，第一红外接收管u2、电阻r8和电阻r11构成第一路红外检
测电路；另一路红外检测电路由第二红外接收管u3、电阻r10和电阻r12构成，第一红外接收管u3用于检测环境中的红外信号，并将检测到的红外信号转为电信号，经电阻r12后送至运放u4的同相输入端。运放u4构成差分放大电路，第一红外接收管u2输出差模信号，第二红外接收管u3输出共模信号。环境噪声对电路的稳定性有很大的影响，如因环境产生振幅相同、相位相同、时间同步的干扰信号，则该信号就是共模信号差分放大电路的输入端接收到共模信号后，会将共模信号滤除，从而达到消除外界环境对探测电路影响的目的。
33.经差分放大后的电信号送至运放u5的同相输入端，运放u5构成第二级放大电路，最终将运放u5放大后的信号送至主控单元。
34.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r20、电阻r21、电容c5、电容c6、运放u7、电阻r23和电阻r22，电阻r20的第一端连接运放u5的输出端，电阻r20的第二端通过电阻r21连接运放u7的反相输入端，运放u7的反相输入端通过电容c5接地，运放u7的反相输入端通过电阻r23接地，运放u7的输出端通过电阻r22连接运放u7的同相输入端，运放u7的输出端通过电容c6连接电阻r20的第二端。
35.本实施例中，虽然差分放大电路对干扰信号进行了初步的滤除，但其抗干扰能力有限，电路中仍会有部分干扰信号经运放u5放大后和有用信号一起送至主控单元，这将影响滤液浑浊度的检测精度，为此，本实施例在运放u5和主控单元之间加入滤波电路。
36.滤波电路由电阻r20、电阻r21、电容c5、电容c6、运放u7、电阻r23和电阻r22构成，可以滤除红外检测信号中的高频干扰以及噪声信号，将滤波后的电信号送至主控单元，从而进一步提高了电路的检测精度。
37.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.洗选厂智能压滤系统，其特征在于，包括主控单元和红外发射电路，所述红外发射电路连接所述主控单元，所述红外发射电路包括运放u1、电阻r7、电阻r6、电阻r3、开关管q1、电阻r1、电阻r2、开关管q2、开关管q3、电阻r5和红外发射管led1，运放u1的同相输入端连接5v电源，所述运放u1的反相输入端通过所述电阻r7接地，所述运放u1的输出端通过所述电阻r6连接所述运放u1的反相输入端，所述运放u1的输出端通过所述电阻r3连接所述开关管q1的控制端，所述开关管q1的第一端连接所述红外发射管led1的阴极，所述红外发射管led1的阳极连接5v电源，所述开关管q1的第二端通过所述电阻r1连接所述开关管q2的控制端，所述开关管q2的控制端通过所述电阻r2连接所述开关管q3的第一端，所述开关管q2的第一端连接所述开关管q1的控制端，所述开关管q2的第二端连接所述开关管q3的第一端，所述开关管q3的控制端连接所述电阻r5的第一端，所述电阻r5的第二端连接所述主控单元的第一输出端，所述开关管q3的第二端接地。2.根据权利要求1所述的洗选厂智能压滤系统，其特征在于，所述红外发射电路还包括电阻r9、电容c2和电容c4，所述电阻r9的第一端连接所述红外发射管led1的阳极，所述电阻r9的第二端连接5v电源，所述电容c2的第一端连接所述电阻r9的第一端，所述电容c2的第二端接地，所述电容c4的第一端连接5v电源，所述电容c4的第二端接地。3.根据权利要求1所述的洗选厂智能压滤系统，其特征在于，所述红外发射电路还包括电阻r17、开关管q4和光耦u6，所述电阻r17的第一端连接所述主控单元的第一输出端，所述电阻r17的第二端连接所述开关管q4的控制端，所述开关管q4的第一端连接所述光耦u6的第一输入端，所述开关管q4的第二端接地，所述光耦u6的第二输入端连接5v电源，所述光耦u6的第一输出端连接5v电源，所述光耦u6的第二输出端连接所述电阻r5的第一端。4.根据权利要求1所述的洗选厂智能压滤系统，其特征在于，还包括红外接收电路，所述红外接收电路包括第一红外接收管u2、电阻r8、第二红外接收管u3、电阻r10、电阻r11、电阻r12、运放u4、电阻r13、电阻r14、运放u5、电阻r15和电阻r16，所述第一红外接收管u2的阴极连接5v电源，所述第一红外接收管u2的阳极通过所述电阻r8接地，所述第一红外接收管u2的阳极通过所述电阻r11连接所述运放u4的反相输入端，所述第二红外接收管u3的阴极连接5v电源，所述第二红外接收管u3的阳极通过所述电阻r10接地，所述第二红外接收管u3的阳极通过所述电阻r12连接所述运放u4的同相输入端，所述运放u4的输出端通过所述电阻r13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r14连接所述运放u5的同相输入端，所述运放u5的反相输入端通过所述电阻r16接地，所述运放u5的输出端通过所述电阻r15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。5.根据权利要求4所述的洗选厂智能压滤系统，其特征在于，还包括滤波电路，所述滤波电路包括电阻r20、电阻r21、电容c5、电容c6、运放u7、电阻r23和电阻r22，所述电阻r20的第一端连接所述运放u5的输出端，所述电阻r20的第二端通过所述电阻r21连接所述运放u7的反相输入端，所述运放u7的反相输入端通过所述电容c5接地，所述运放u7的反相输入端通过所述电阻r23接地，所述运放u7的输出端通过所述电阻r22连接所述运放u7的同相输入端，所述运放u7的输出端通过所述电容c6连接所述电阻r20的第二端。

技术总结
本发明涉及煤泥压滤脱水技术领域，提出了洗选厂智能压滤系统，包括红外发射电路，红外发射电路包括运放U1、电阻R7、电阻R6、开关管Q1、电阻R2、开关管Q2和红外发射管LED1，运放U1的同相输入端连接5V电源，运放U1的反相输入端通过电阻R7接地，运放U1的输出端通过电阻R6连接运放U1的反相输入端，运放U1的输出端连接开关管Q1的控制端，开关管Q1的第一端连接红外发射管LED1的阴极，红外发射管LED1的阳极连接5V电源，开关管Q1的第二端连接开关管Q2的控制端，开关管Q2的控制端通过电阻R2接地开关管Q2的第一端连接开关管Q1的控制端，开关管Q2的第二端接地。通过上述技术方案，解决了现有技术中滤液浑浊度检测精度低的问题。中滤液浑浊度检测精度低的问题。中滤液浑浊度检测精度低的问题。


技术研发人员：赵会波 申迎松 郭晋强 李鹏波 王炎红 宋志兵 闫小板 马强 邢菲菲 郭鹏 柴兆赟 张燕飞
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：2023.05.11
技术公布日：2023/8/14