专利名称：电解槽阳极母线电流分布测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电流测量领域，具体来说是一种电解槽阳极母线电流分布 测量仪。
背景技术：
在冶金行业中，电解槽是进行电解，将金属氧化物(如氧化铝)还原为纯 金属(如铝)的生产设备，它的运转状况直接关系到金属的各项生产指标如产 量、电流效率和能耗。通过测量电解槽阳极母线、阴极钢棒上的电流值，可以 反映出整个电解槽的电流分布情况，以便及时发现潜在问题并采取措施，保证 生产顺利进行。
目前，电解槽阳极母线电流分布测量的方式是在每个阳极母线上安装电 流互感器，并对各个阳极母线的电流进行实时测量，通过通讯网络上传到上位 计算机上进行显示。这种方法，虽然能够实时给出电解槽阳极母线的电流分布 情况，但是存在如下缺点
一是无法在现场直接查看某阳极母线的测量结果，若电解槽出现工作异 常，不便于及时采取应对措施。
二是需要在后期手工录入电解槽的设备编号、阳极母线编号、测量时间、 测量结果等数据，其工作效率不高，劳动强度较大，且易造成人为失误。
三是需要建设通讯网络，不仅增加投资，且由于测量环境的磁场非常强， 容易造成通讯数据错误或丢失；
四是设备投资很大，每个阳极母线的电流互感器不能移动，且单个电流互 感器成本在万元以上，整个测试系统投资巨大。
由此，现有的电解槽阳;f及母线电流分布的测量方法及测量装置，不利于电 解企业推广应用，有鉴于此，需要设计一种更为先进的电解槽阳极母线电流分 布测量仪。
实用新型内容
针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种电解槽阳才及母线电流分布测量仪，可以实时测量阳极母线电流，并同时显示电解槽的设备编号、阳极母线编 号和测量时间、测量结果等测量信息，从而便于在电解槽工作异常时及时采取 应对措施。
为解决以上技术问题，本实用新型提供的电解槽阳极母线电流分布测量
仪，其技术方案是包括测量头、模数转换器、微处理器、显示器、时钟；所 述测量头外接电流互感器，以便将电解槽阳极母线电流转换为适于检测的毫伏 级电压信号或毫安级电流信号；所述模数转换器的输入端连接所述测量头的输 出端，以便将所述测量头输出的模拟信号滤波、放大、凄M莫转换为数字信号； 所述微处理器的一输入端连接所述时钟的输出端，以便读取所述时钟的当前时 间；所述微处理器的另一输入端连接所述模数转换器的输出端，以便将所述模 数转换器的输出信号处理为用户期望的格式；所述微处理器还预设电解槽的设 备编号、阳极母线编号；所述显示器的输入端连接所述微处理器的输出端，以 便显示所述微处理器输出的电解槽阳极母线电流测量结果、时间及设备编号、 阳'^l母线编号的测量信息。
优选地，还包括存储器，所述存储器与所述微处理器之间通过i/o接口连
接，以便所述微处理器读、写入电解槽阳极母线电流测量结果、时间及设备编 号、阳极母线编号的测量信息。
优选地，还包括功能按键，所述功能按键的输出端与所述微处理器的又一 输入端连接，以便开启测量功能、保存当前测量信息及查阅历史测量信息。
优选地，还包括用以与上位计算机连接的USB通讯接口 ，所述USB通讯 接口与所述微处理器之间通过i/o接口连接，以便所述微处理器与上位计算机 之间下载或上传测量信息。
优选地，还包括电池及电源切换器，所述电池及所述USB通讯接口的输 出端分别连接所述电源切换器的 一个输入端，所述的电源切换器的输出端与所 述微处理器的输入端连接。
优选地，所述微处理器内置或外接超限报警器，以便在电解槽阳极母线电 流测量结果超过用户设定的上限值时进行报警。
优选地，所述模数转换器为增益可编程模数转换器。优选地，所述显示器为液晶显示器。
优选地，还包括光线检测器，所述光线检测器的输出端与所述微处理器的 再一输入端连接，以便控制所述液晶显示器背光光源的开启与关闭。 优选地，所述微处理器为嵌入式微处理器
与现有技术相比，本实用新型提供的电解槽阳极母线电流分布测量仪，不 仅可实时测量阳极母线电流，还可同时将电解槽的设备编号、阳极母线编号和
测量时间、测量结果等测量信息显示在显示器上；由此，操作人员在现场可以 直接查看某阳极母线的测量结果，当电解槽工作异常时，操作人员可立即采取 应对措施，保证生产的顺利进行。
此外，还可避免人为记录设备编号、测量时间、测量it据和读取数据的麻 烦，减少记录及录入过程中可能出现的人为失误，节省劳动力支出，降低操作 人员的劳动强度，提高工作效率；无需建设通讯网络，可节省投资，其不受电 >磁环境影响，可避免数据错误或丟失；由于测量头外接的电流互感器可移动， 无需在每个阳极母线上安装电流互感器，从而可减轻测量成本。
图l是本实用新型电解槽阳极母线电流分布测量仪基本型的框图； 图2是本实用新型电解槽阳极母线电流分布测量仪改进型的框图。
具体实施方式
本实用新型的基本构思是，包括测量头、模数转换器、微处理器、显示器、 时钟；测量头外接电流互感器，将电解槽阳极母线电流转换为适于检测的毫伏 级电压信号或毫安级电流信号；模数转换器将测量头输出的模拟信号滤波、放 大、数模转换为数字信号；微处理器预设电解槽的设备编号、阳极母线编号， 读取时钟的当前时间，并将所述模数转换器的输出信号处理为用户期望的格 式；显示器可实时显示测量结果、时间及设备编号、阳极母线编号等测量信息。
下面结合具体实施方式
与附图进行说明。
请参考图1,该图为本实用新型电解槽阳极母线电流分布测量仪基本型的 框图。该实施方式中的解槽阳极母线电流分布测量仪(以下简称测量仪)，包 括包括测量头l、模数转换器2、微处理器3、显示器7、时钟4,其中测量头1外接电流互感器，以便将电解槽阳极母线电流转换为适于检测的
毫伏级电压信号或毫安级电流信号；模数转换器2的输入端连接测量头1的输 出端，以便将测量头输出的模拟信号滤波、放大、数模转换为数字信号；微处 理器3具有多个输入端及多个输出端，其一输入端连接时钟4的输出端，以 便读取时钟的当前时间，其另一输入端连接模数转换器2的输出端，以便将模 数转换器2的输出信号处理为用户期望的格式；此外，微处理器还预设电解槽 的设备编号、阳极母线编号；显示器7的输入端连接微处理器3的输出端，以 便显示微处理器3输出的电解槽阳极母线电流测量结果、时间及设备编号、阳 极母线编号等的测量信息。
本实施方式中，所述测量头1外接电流互感器，如保定通用电气有限公司 生产的电解槽母线电流专用直流互感器；所述模数转换器2、微处理器3、时 钟4均可为集成芯片；特别地，模数转换器2为增益可编程模数转换器，如 AD7715型模数转换器；微处理器3为嵌入式微处理器，如ATmega64型微处 理器；时钟可为DS1307型时钟芯片；显示器7优选地为液晶显示器。
该测量仪工作时，通过外接测量头1上的电流互感器将阳极母线电流成比 例缩小为毫伏级电压信号或毫安级电流信号，以便于检测；模数转换器2完成 信号的滤波、放大和模数转换，然后传递到微处理器3得到实际电流；微处理 器3同时读取时钟4的当前时间，连同测量电流结果一同传递到显示器7进4亍 显示。根据测量需要，还在微处理器3内预先设定被测电解槽的设备编号、阳 极母线编号，使其一同在显示器7内显示，以便简化操作。
由此，本实用新型的测量仪，不仅可实时测量阳极母线电流，还可同时将 电解槽的设备编号、阳极母线编号和测量时间、测量结果等测量信息显示在显 示器上；因此，操作人员在现场可以直接查看某阳极母线的测量结果，当电解 槽工作异常时，操作人员可立即采取应对措施，保证生产的顺利进行。
此外，还可避免人为记录设备编号、测量时间、测量数据和读取数据的麻 烦，减少记录及录入过程中可能出现的人为失误，节省劳动力支出，降低操作 人员的劳动强度，提高工作效率；无需建设通讯网络，可节省投资，其不受电 磁环境影响，可避免数据错误或丢失；由于测量头外接的电流互感器可移动， 无需在每个阳极母线上安装电流互感器，从而可减轻测量成本。进一步地，因为每条测量记录包括电解槽设备编号号、阳极母线编号、测 量结果、测量时间等信息，更有利于通过分析软件分析电解槽的历史电流分布 信息及电解槽某时刻的电流分布情况。
本实用新型还可进一步改进，简述如下
请参考图2,该图为本实用新型电解槽阳极母线电流分布测量仪改进型的 框图。该图中示出了以下全部改进点，但根据实际需要，也可以选择一种或几 种组合实施方式。
本实施方式的改进之一测量仪内还设置存储器8，优选地，为非易失存 储器，如FM24C256型存储器，其在完全掉电情况下仍能长时间保存数据。该 所述存储器8与所述微处理器3之间通过I/0接口连接，以便微处理器3从存 储器8读、写入电解槽阳极母线电流测量结果、时间及设备编号、阳极母线编 号等测量信息。
与此对应，测量仪内进一步设置功能按键5，以便开启测量功能、保存当 前测量信息及查阅历史测量信息。所述功能按键5的输出端与微处理器3的输 入端连接，存储器8的输出端与微处理器3的一输入端连接，存储器8的输入 端还与微处理器3的一输出端连接。由此，通过微处理器3，可以方便地保存 或读入存储器8中的数据；并且，根据测量要求，操作人员可随时操作功能按 键5,随时查阅历史测量信息。
本实施方式的改进之二测量仪还设置用以与上位计算机(图未示)连接 的USB通讯接口 11,该USB通讯接口与微处理器3之间通过I/0接口连接， 以便微处理器3与上位计算机之间下载或上传测量信息。
所述USB通讯接口 11可为集成芯片，如USB转RS232桥接芯片。如图 2所示，USB通讯接口 11的输出端与微处理器3的输入端连接，USB通讯接 口 1的输入端与微处理器3的输出端连接。设置USB通讯接口 11的作用在于， 可以通过标准的USB接口将测量仪与上位计算机连接，以便进行数据下载和 上传操作；进一步地，还可以实现测量仪和上位计算机之间的带电热插拔，方 便使用和操作。
在需要数据上传时，通过miniUSB连接线将测量仪与上位计算机的USB 接口连接，测量仪自动通过USB接口供电并开始工作，然后通过上位计算机进行任务上载操作，将所有数据传输到上位计算机中。
本实施方式的改进之三还包括电池9及电源切换芯器10，电源切换器 10的输出端与微处理器3的输入端连接，USB通讯接口 11的输出端与电源切 换器10的一个输入端连"^秦，电池9的输出端与电源切换器的另一个输入端连 接。采用双路供电方案，达到方便操作和节省电池，延长电池9使用寿命之目 的。
当测量仪未连接上位计算机时，由电池9供电；反之，当测量仪通过标准 USB通讯电缆连接到上^f立计算机上，电源切:换器10自动切换到USB 口供电 方式，同时切断电池9与测量仪的电气连接，自动打开测量仪。
优选地，所迷电源切换器IO为电源切换芯片，如美国TI公司的TPS2111 电源自动切换芯片；所述电池9采用5 9V电池，如锂电池等。由此，在正常 测量时可以采用标准5 9V电池供电，而当需要与上位计算机通信时，可以自 动由USB接口供电，从而实现双路供电。
本实施方式的改进之四测量仪内还包括光线检测器6,可用于显示器7 位液晶显示器的情形。所述光线检测器6的输出端与微处理器3的输入端连接。 当微处理器3通过光线才全测器6检测到外部光线较强时，自动关闭液晶显示器 7上的背光电源，达到省电的目的；反之，当微处理器3通过光线检测器检测 到外部光线较弱时，自动打开液晶显示器7上的背光电源，方便操作人员在较 暗的环境下操作。
其中，所述的光线才企测器6可为光线4全测器芯片，也可采用标准的光敏电 阻，在此不再赘述。
本实施方式的改进之五微处理器3内置或外接超限报警器(图未示)， 以便在电解槽阳极母线电流测量结果超过用户设定的上限值时进行报警。
所述超限报警器的报警信号可为声、光、振动信号之一或任意组合。优选 地，测量仪内部设置蜂鸣器进行报警，每次将测得的电流值与预先设定的电流 值上限进行比较，当电流超过上限时，蜂鸣器进行报警。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施 方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型 的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实 用新型的保护范围。
权利要求1、一种电解槽阳极母线电流分布测量仪，其特征在于包括测量头、模数转换器、微处理器、显示器、时钟；所述测量头外接电流互感器，以便将电解槽阳极母线电流转换为适于检测的毫伏级电压信号或毫安级电流信号；所述模数转换器的输入端连接所述测量头的输出端，以便将所述测量头输出的模拟信号滤波、放大、数模转换为数字信号；所述微处理器的一输入端连接所述时钟的输出端，以便读取所述时钟的当前时间；所述微处理器的另一输入端连接所述模数转换器的输出端，以便将所述模数转换器的输出信号处理为用户期望的格式；所述微处理器还预设电解槽的设备编号、阳极母线编号；所述显示器的输入端连接所述微处理器的输出端，以便显示所述微处理器输出的电解槽阳极母线电流测量结果、时间及设备编号、阳极母线编号的测量信息。
2、 根据权利要求1所述的电解槽阳极母线电流分布测量仪，其特征在于 还包括存储器，所述存儲器与所述微处理器之间通过I/0接口连接，以便所述 微处理器读、写入电解槽阳极母线电流测量结果、时间及设备编号、阳极母 线编号的测量信息。
3、 根据权利要求2所述的电解槽阳极母线电流分布测量仪，其特征在于 还包括功能按键，所述功能按键的输出端与所述微处理器的又一输入端连接， 以便开启测量功能、保存当前测量信息及查阅历史测量信息。
4、 根据权利要求1所述的电解槽阳极母线电流分布测量仪，其特征在于 还包括用以与上位计算机连接的USB通讯接口 ，所述USB通讯接口与所述《鼓 处理器之间通过I/O接口连接，以便所述微处理器与上位计算机之间下载或上 传测量信息。
5、 根据权利要求4所述的电解槽阳极母线电流分布测量仪，其特征在于 还包括电池及电源切换器，所述电池及所述USB通讯接口的输出端分别连接 所述电源切换器的一个输入端，所述的电源切换器的输出端与所述^:处理器 的输入端连接。
6、 根据权利要求1所述的电解槽阳极母线电流分布测量仪，其特征在于 所述微处理器内置或外接超限报警器，以便在电解槽阳极母线电流测量结果超过用户设定的上限值时进行报警。
7、 权利要求1所述的电解槽阳极母线电流分布测量仪，其特征在于所 述模数转换器为增益可编程模数转换器。
8、 权利要求1所述的电解槽阳极母线电流分布测量仪，其特征在于所 述显示器为液晶显示器。
9、 根据权利要求8所述的电解槽阳极母线电流分布测量仪，其特征在于 还包括光线检测器，所述光线检测器的输出端与所述微处理器的再一输入端 连接，以^^控制所述液晶显示器背光光源的开启与关闭。
10、 根据权利要求l-9任一项所述的电解槽阳极母线电流分布测量仪，其 特征在于所述微处理器为嵌入式;f敖处理器。
专利摘要本实用新型公开一种电解槽阳极母线电流分布测量仪，包括测量头、模数转换器、微处理器、显示器、时钟；测量头外接电流互感器，以将阳极母线电流转换为适于检测的毫伏级电压信号或毫安级电流信号；模数转换器输入端连接测量头输出端，以将测量头输出的模拟信号滤波、放大、数模转换为数字信号；微处理器一输入端连接时钟输出端，以读取时钟当前时间；微处理器另一输入端连接模数转换器输出端，以将模数转换器输出信号处理为用户期望格式；微处理器预设电解槽设备编号、阳极母线编号；显示器输入端连接微处理器输出端，以显示阳极母线电流测量结果、时间及设备编号、阳极母线编号的测量信息。因可现场查看测量结果，便于电解槽异常时采取应对措施。
文档编号C25C3/20GK201241186SQ20082010990
公开日2009年5月20日 申请日期2008年8月11日 优先权日2008年8月11日
发明者张志芳, 赵仁涛, 军 铁 申请人:北方工业大学