首先明确控制目标:将被保护金属(如管道、储罐)的电位维持在特定范围(例如钢铁在土壤中通常为 - 0.85V~-1.20V,相对于饱和硫酸铜参比电极 CSE)。这个 “目标电位” 是基于金属材质和环境(土壤、海水等)通过实验或标准确定的,是自动控制的基准。
二、闭环反馈控制的 3 个关键环节
智能恒电位仪的自动控制本质是一个闭环控制系统,包含 “监测→比较→调节” 三个核心环节,形成持续循环的反馈机制:
1. 实时监测:获取被保护体的当前电位
硬件:参比电极 + 信号采集模块
系统通过参比电极(如饱和硫酸铜电极、锌电极)实时测量被保护金属的电位。参比电极提供一个稳定的 “电位基准”,其自身电位固定(如饱和硫酸铜电极电位约为 0.316V vs 标准氢电极),因此可通过它与被保护体之间的电位差,计算出被保护体的实际电位。
例:若参比电极测得与被保护体之间的电位差为 - 1.1V(参比电极为正极),则被保护体的实际电位为 - 1.1V(相对于该参比电极)。
信号处理:测量的电位信号通常微弱(毫伏级),需通过高精度放大电路、滤波模块去除噪声(如电磁干扰),转化为数字信号后传输给核心控制器(如 MCU、PLC)。
2. 比较判断:与目标电位的偏差分析
控制器将 “实时监测的实际电位” 与 “预设的目标保护电位” 进行对比,计算偏差值(偏差 = 实际电位 - 目标电位)。
3. 自动调节:通过输出电流 / 电压修正偏差
根据偏差值,控制器通过算法计算需要调整的输出参数(电流或电压),驱动功率模块改变施加到被保护体的电流,直至实际电位接近目标值。
调节逻辑:
当实际电位高于目标电位(保护不足,金属有腐蚀风险):需增大输出电流(或电压),使被保护体获得更多电子,电位向更负的方向移动(接近目标)。
当实际电位低于目标电位(可能过保护,有氢脆风险):需减小输出电流(或电压),使电位向更正的方向移动(接近目标)。
硬件:功率输出模块
控制器的调节指令通过功率放大电路(如晶闸管、IGBT 模块)转化为实际输出的直流电流 / 电压,通过阴极电缆施加到被保护体,同时辅助阳极与被保护体形成电流回路,确保电流有效作用于金属表面。