铝电解槽热电传感器的自取能方法及结构[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 104242654 A(43)申请公布日 2014.12.24

(21)申请号 201410517034.8(22)申请日 2014.09.30

(71)申请人贵州大学

地址550025 贵州省贵阳市花溪区贵州大学

北校区科学技术处(72)发明人王民慧 王武 李秦伟 杨涛

黄俊 王紫千(74)专利代理机构贵阳中新专利商标事务所

52100

代理人李亮 程新敏(51)Int.Cl.

H02M 3/24(2006.01)G01K 7/02(2006.01)

权利要求书1页 说明书2页 附图2页权利要求书1页 说明书2页 附图2页

(54)发明名称

铝电解槽热电传感器的自取能方法及结构(57)摘要

本发明公开了一种铝电解槽热电传感器的自取能方法及结构，本发明利用铝电解槽母线上两点间的微小直流电压，经自取能电路转换为适合测量电路工作的直流电压后给测量电路供电，同时还可以为外部的无线收发电路供电，这样的方式解决了铝电解槽热电信号测量装置或仪器采用外部电源供电和电池供电存在的问题，测量铝电解槽热电信号时不需要外部电源或电池供电，因此用本热电传感器构成的热电测量装置安装、拆卸方便，节能环保，免维护。

CN 104242654 A CN 104242654 A

权 利 要 求 书

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1. 一种铝电解槽热电传感器的自取能方法，其特征在于：从铝电解槽的同一根母线上的两点取电，利用这两点之间存在的电势差，将母线电压通过自取能电路转换为两路1.8V~5.5V直流电源，其中一路为热电信号测量电路供电，另一路为热电传感器的外部电路供电，从而实现铝电解槽热电传感器的自取能。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽热电传感器的自取能方法，其特征在于：所述的热电信号测量电路对温度和电压进行测量放大后输出与被测量热电信号对应的0～5V直流电压。

3.根据权利要求1所述的铝电解槽热电传感器的自取能方法，其特征在于：母线上取电的两点间的电压不小于30mv。

4.一种采用权利要求1所述的铝电解槽热电传感器的自取能方法的自取能结构，包括母线（3），其特征在于：设有升压型DC-DC转换器A（1）及升压型DC-DC转换器B（2），升压型DC-DC转换器A（1）的输入端与母线（3）的接线点A（4）连接，升压型DC-DC转换器B（2）的输入端与母线的接线点B（5）连接，升压型DC-DC转换器A（1）与热电测量电路（6）的输入端连接，升压型DC-DC转换器B（2）与外部电路的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的自取能结构，其特征在于：所述的外部电路为控制器或无线收发电路中的一个或两个。

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说 明 书

铝电解槽热电传感器的自取能方法及结构

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技术领域

[0001]

本发明涉及电学领域，尤其是一种铝电解槽热电传感器的自取能方法及结构。

背景技术

目前铝电解槽热电信号测量装置或仪器的供电方式主要有外部电源供电或电池供电两种。

[0003] 外部电源供电方式通过导线连接外部电源，从而为铝电解槽热电信号测量装置或仪器供电，这种方式存在着供电电缆的铺设、拆卸和维护不便的问题，甚至会影响到正常工艺操作，当测温点数量较多时，此问题尤其突出。

[0004] 采用电池供电的铝电解槽热电信号测量装置或仪器虽有安装拆卸方便、易于扩展的特点，但受到普通电池使用温度的，它们不适合长时间近距离工作在温度较高环境的一些工业现场，同时这类铝电解槽热电信号测量装置或仪器必须定时更换电池，这些缺陷使得它们在一些环境温度较高场合及需长时间工作的仪器中的应用受到了。[0005] 自取能方式主要有利用电磁感应原理取能和利用环境温差取能两种。

[0006] 利用电磁感应原理自附近交流磁场取能的无线测温装置或仪器适用于靠近交流电源的测温，其使用范围受到一定。

[0007] 环境温差取能目前主要利用半导体热电片进行热能-电能转换，其优点是成本低，体积小，输出电压较大。但也存在致命的缺陷，即使用时其热端的温度不能过高，一般不能超过60℃，否则将造成半导体热电片损坏。

[0002]

发明内容

[0008] 本发明的目的是：提供一种铝电解槽热电传感器的自取能方法及结构，它安装、拆卸方便，节能环保，免维护，以克服现有技术的不足。[0009] 本发明是这样实现的：铝电解槽热电传感器的自取能方法，从铝电解槽的同一根母线上的两点取电，利用这两点之间存在的电势差，将母线电压通过自取能电路转换为两路1.8V~5.5V直流电源，其中一路为热电信号测量电路供电，另一路为热电传感器的外部电路供电，从而实现铝电解槽热电传感器的自取能。

[0010] 所述的热电信号测量电路对温度和电压进行测量放大后输出与被测量热电信号对应的0～5V直流电压。

[0011] 母线上取电的两点间的电压不小于30mv。[0012] 铝电解槽热电传感器的自取能结构，包括母线，设有升压型DC-DC转换器A及升压型DC-DC转换器B，升压型DC-DC转换器A的输入端与母线的接线点A连接，升压型DC-DC转换器B的输入端与母线的接线点B连接，升压型DC-DC转换器A与热电测量电路的输入端连接，升压型DC-DC转换器B与外部电路的输入端连接。所述的外部电路为控制器或无线收发电路中的一个或两个。[0014] 由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明利用铝电解槽母线上两点间

[0013]

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说 明 书

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的微小直流电压，经自取能电路转换为适合测量电路工作的直流电压后给测量电路供电，同时还可以为外部的无线收发电路供电，这样的方式解决了铝电解槽热电信号测量装置或仪器采用外部电源供电和电池供电存在的问题，测量铝电解槽热电信号时不需要外部电源或电池供电，因此用本热电传感器构成的热电测量装置安装、拆卸方便，节能环保，免维护。附图说明

[0015]

附图1为本发明的实施例的结构示意图；

附图2为本发明的实施例的升压型DC-DC转换器的电路图；附图3为本发明的实施例的低功耗放大器的电路图；附图4为本发明的工作原理图。

具体实施方式

[0016] 本发明的实施例：铝电解槽热电传感器的自取能方法，从铝电解槽的同一根母线上的两点取电，利用这两点之间存在的电势差，母线上取电的两点间的电压不小于30mv；将母线电压通过自取能电路转换为两路3.3V直流电源，其中一路为热电信号测量电路供电，另一路为电传感器的外部电路供电，从而实现铝电解槽热电传感器的自取能；热电信号测量电路对温度和电压进行测量放大后输出与被测量热电信号对应的0～3V直流电压。[0017] 铝电解槽热电传感器的自取能结构如图1所示，包括母线3，设有升压型DC-DC转换器A1及升压型DC-DC转换器B2，升压型DC-DC转换器A1的输入端与母线3的接线点A4连接，升压型DC-DC转换器B2的输入端与母线的接线点B5连接，升压型DC-DC转换器A1与热电测量电路6的输入端连接，升压型DC-DC转换器B2与外部电路的输入端连接；外部电路包括控制器及无线收发电路。[0018] 本实施例中，升压型DC-DC转换器A1及升压型DC-DC转换器B2均采用型号为LTC3109的DC-DC转换器，铝电解槽的母线3上的电压接入到升压型DC-DC转换器的in1和in2两端，此实施例中DC-DC转换器的输出电压为3.3V；热电信号测量电路6用于测量铝电解槽母线电压、槽电压、铝电解槽温度（可测量母线温度、槽壳温度和槽底温度等），此实施例中采用低功耗集成放大器AD8420构成放大电路，其放大倍数由电阻R1和R2决定，R1和R2的阻值需根据被测热电信号范围具体计算，利用两个这样的电路，配上经计算后适当的R1和R2的阻值即可实现分别对母线温度和电压的测量；热电测量电路6由低功耗放大电路组成，温度传感器采用热电偶，其输出为与被测热电信号对应的0V~3V直流电压。

[0019] 图1中升压型DC-DC转换器A1的输出电压VCC1用于给热电信号测量电路6供电；升压型DC-DC转换器B2的输出电压VCC2用于给热电传感器外部电路供电，利用VCC2采作为供电电源，而无需另外采用其他电源。

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说 明 书 附 图

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图1

图2

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说 明 书 附 图

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图3

图4

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