一种无源无线铝电解槽阴极钢棒及炉壁测温装置的制作方法

1.本实用新型属于铝电解槽阴极钢棒及炉壁测温设备技术领域，涉及一种无源无线铝电解槽阴极钢棒及炉壁测温装置。


背景技术：

2.铝电解槽生产环境恶劣，位于槽下部阴极钢棒及炉壁的温度检测设计属于工程难题。因为需要检测的点有很多个，按常规方法，每个点需要敷设一条2芯电缆到电解槽附近的监控设备，这需要敷设大量热传感器电缆。由于电解槽容易产出铝水溢出。溢出的铝水刚好流经这些电缆必经之路，造成数百条电缆同时报废，用户难以维护，设计制作单位更难推广，而且电源供电难以实现。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是：提供一种无源无线铝电解槽阴极钢棒及炉壁测温装置，以解决现有技术中存在的问题。
4.本实用新型采取的技术方案为：一种无源无线铝电解槽阴极钢棒及炉壁测温装置，包括无线无源测温模块，无线无源测温模块采用多个，每个无线无源测温模块安装在每台电解槽中相邻四个温度监测点中间，每个无线无源测温模块连接有四路测温输入点，四路测温输入点分别安装在四个温度监测点上，无线无源测温模块包括主控cpu、温差发电片和无线收发头，温差发电片和无线收发头均连接到主控cpu，温差发电片一面贴在被测点的矩形钢棒上，另一面贴散热片。
5.优选的，上述温差发电片连接到电源管理单元，电源管理单元连接到充电锂电池，电源管理单元连接到主控cpu。
6.优选的，上述主控cpu通过无线收发头连接到无线总机，无线总机通过光纤通讯连接到电解槽电脑管理系统。
7.优选的，上述四路测温输入点均采用温度传感器，温度传感器通过数模转换模块连接到主控cpu。
8.本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型使用了温差发电片 锂电池方式，解决了电源布线问题，使得工程的安装变得简单、省时，同时能节约更多的材料成本和人工成本。
附图说明
9.图1为每个电解槽安装无线无源测温模块结构示意图；
10.图2为电解槽车间安装无线无源测温模块结构示意图；
11.图3为无线无源测温模块内部原理结构示意图；
12.图4为电源管理单元控制逻辑关系图；
13.图5为无线总机设计框图。
具体实施方式
14.下面结合附图及具体的实施例对实用新型进行进一步介绍。
15.实施例1：如图1
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5所示，一种无源无线铝电解槽阴极钢棒及炉壁测温装置，包括无线无源测温模块，无线无源测温模块采用多个，每个无线无源测温模块安装在每台电解槽中相邻四个温度监测点中间，每个无线无源测温模块连接有四路测温输入点，测温线长2米左右，四路测温输入点分别安装在四个温度监测点上，每台槽安装12个无线测温模块，如下图1，无线无源测温模块包括主控cpu、温差发电片和无线收发头，温差发电片和无线收发头均连接到主控cpu，温差发电片一面贴在被测点的矩形钢棒上，另一面贴散热片，无线收发头采用无线芯片si4432，将无线信号送到无线总机，安装于槽下部阴极钢棒上的温差发电片，配合充电锂电池及充电控制电路给温度采集无线模块供电。安装于槽下部阴极钢棒上及炉壁上的温度采集无线模块，温度采集无线模块连接热电阻温度传感器，安装于车间中部位置的无线总机；无线主机通过光纤通讯与铝电解槽控制系统电脑连接。使用阴极钢棒自身高于环境温度的热量进行温差发电，同时配上充电电池，保证在电解槽工作或不工作状态时采集模块均能与主机联系。无线传输采用一台无线总机，多台从机方式，无线总机对从机进行轮询式访问机制。从机未被无线总机访问时（收到无线总机广播的id号与自身id不符），关闭发射天线。保证几百只采集模块在一个车间内互不干扰。
16.优选的，上述温差发电片连接到电源管理单元，电源管理单元连接到充电锂电池，电源管理单元连接到主控cpu。
17.优选的，上述主控cpu通过无线收发头连接到无线总机，无线总机通过光纤通讯连接到电解槽电脑管理系统。
18.电解车间一般36台槽左右。在中部安装一个无线总机。负责管理这四百多个无源无线测温模块。如下图2，无线总机包括总机主控cpu、。
19.优选的，上述四路测温输入点均采用温度传感器，温度传感器通过数模转换模块连接到主控cpu，温度传感器使用热电阻温度传感器pt100进行温度采集。
20.主控cpu使用恩智浦cpu进行数据处理。
21.实施例2：一种无源无线铝电解槽阴极钢棒及炉壁测温装置的测温方法，该方法为：无线通讯采用免费的433mhz频段，使用专用的无线芯片si4432，使用gfsk模式进行无线传输；由于一个生产车间三十多台槽子，每个槽子十多个无线模块，总共四百多个无线模块，一起工作的话，它们之间发出的无线信号会互相串扰，无法正常工作；本实用新型采用轮询机制。电解槽车间中部放置的一个无线总机，车间中多个无线无源测温模块采取id编号方式，即第一个无线无源测温模块id编号001、第二个无线无源测温模块id编号002
……
，依次类推到第n个无线无源测温模块id编号n，无线总机通讯时，无线总机发出第一个问询通讯帧，问询通讯帧含有001的id编号， 所有无线无源测温模块收到这个问询通讯帧后，只有id编号为001的无线无源测温模块回复信息，回复信息内容包括四个监测点的温度、电池信息、无线无源测温模块工作状态；其它id编号的无线无源测温模块静默，关闭发射天线；无线总机收到001号无线无源测温模块回复信息，存入内存后，再发送002号问询通讯帧，依次类推到n个无线无源测温模块的回复信息，当其中一个问询通讯帧等待50毫秒后仍无回应，则标记此id编号对应的无线无源测温模块工作状态为“故障”，然后立即询问下一个无线无源测温模块，无线总机与每个无线无源测温模块通讯时间30毫秒，搜集完所有无线无
源测温模块回复信息和故障标记信息，然后通过光纤通讯将这些回复信息和故障标记信息数据送到电解槽电脑管理系统，接着又从001号无线无源测温模块开始通讯。
22.这种轮询的方式，很好的避免了多台无线通讯设备的互相干扰问题。
23.电源管理单元：无线通讯不再考虑布置电缆，所以没有电源线，为解决供电问题，本实用新型使用
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温差发电 充电电池
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的方式，温差发电片采用市面常见的半导体温差片，在两面温差80℃时，有1瓦的最大输出功率。被测点是矩形钢棒，在电解槽正常生产时，被测点具有150℃左右的温度，所以将温差发电片一面贴在被测点上， 另一面贴散热片，保证温差发电片两面温差为100℃左右，对外输出1瓦以上功率。
24.无线模块上安装充电锂电池，满电的充电电池能连续工作10天以上。无线模块正常工作设计消耗功率小于1瓦，当电解槽停产检修，被测点温度接近环境温度时，此时温差发电片无电源输出，充电电池给无线模块供电，当电解槽正常生产，被测点温度升高，温差发电片有电能输出，一边给电池充电，一边给提供无线模块提供能源，当电池充满，则充电电流断开，此时温差发电片只给无线模块提供能源。逻辑关系见下图4。
25.本实用新型使用无线轮询方式通讯，既解决了有线方式的大量电缆消耗问题，也解决了多台设备的无线信号串扰问题。同时，使用了温差发电片 锂电池方式，解决了电源布线问题，使得工程的安装变得简单、省时，同时能节约更多的材料成本和人工成本。
26.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。