CN101894455A - 用于高压电气设备的微型无线温度监测发射装置及方法 - Google Patents

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Jiangsu Chengxiang Electric Appliance Co ltd
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Abstract

本发明公开一种用于高压电气设备的微型无线温度监测发射装置及方法，电源单元连接传感发射单元，传感发射单元由芯片和分别外连的晶体振荡电路、天线、发射指示单元组成；芯片由电源管理电路及连接的射频发射电路、数字加密电路、模数转换电路、信号放大电路、温度传感器串连组成，温度传感器将采集的高压电气设备的温度信号经信号放大电路放大，传送到数模转换电路转换成数字信号，再由数字加密电路结合芯片内置的48位唯一硬件编码和电源电压信息进行数字加密处理成加密的数字数据，通过射频发射电路以及天线发射；整个装置无外置天线，器件数量少，易于生产组装，占用体积小，具有优异的抗干扰性能，可防止非法获取信息内容。

Description

用于高压电气设备的微型无线温度监测发射装置及方法
技术领域
本发明涉及一种无线温度监测发射装置，专用于电力系统的高压电气设备运行过程中的温度监测和发射，
背景技术
在电力系统中，高压电气设备如封闭的高压开关柜、母线排等，存在运行电流与温度正相关的规律：当运行电流增大时会出现温度升高，而运行电流减小时会出现温度降低。高压电气设备的温度变化容易使得内部的部件特别是开关触点、连线接头等部位老化和接触电阻增大并发热。一直以来这些部位的温度无法或者很难监测，由此导致设备事故。根据行业统计，电力系统发生的事故中多数原因与过热有关，因此采取有效措施监测开关触点、连线接头等部位的温度是电力系统需要解决的问题。
由于高压电气设备中的导电母线处于高电位，因此，难以采用直接接触的方法测量高压母线及电接触处的发热温度，目前经常采用以下两种方式对高压电气设备的温度进行检测：一是红外探头或无线成像测量方法，这种方法的缺陷是：系统造价较高，不宜安装在封闭式高压开关柜等空间有限的特定场合；二是传统的无线监测方式，无线监测系统内分别由温度传感器、放大电路单元、数模转换单元、射频发射单元、电源管理单元等多个单元电路组成，每个单元电路都至少有一个芯片和外围元器件，其缺陷是：系统中芯片种类众多、外围元器件数量多，成本高；调试、校准步骤繁琐、复杂，性能一致性不稳定；并且系统体积较大，在高压电气设备这种有限狭小的空间上安装很不方便。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题而提出一种结构简单、体积小、性能稳定且安装方便的用于高压电气设备的微型无线温度监测发射装置。
本发明的另一目的是提出一种用于高压电气设备的微型无线温度监测发射方法，对采集的温度信号加密无线传输。
本发明微型无线温度监测发射装置采用下述技术方案实现：电源单元连接传感发射单元，传感发射单元由芯片和分别外连的晶体振荡电路、天线、发射指示单元组成；芯片由电源管理电路及连接的射频发射电路、数字加密电路、模数转换电路、信号放大电路、温度传感器串连组成，电源管理电路输入外接电源单元，射频发射电路分别连接晶体振荡电路、天线和发射指示单元；所述的电源单元包括电池、开关与电池串联后再和电容C2并联组成；所述的晶体振荡电路由电容C4、电容C5和晶体振荡器组成；所述的天线由印制电路板天线、由电容C1、电感L1、电容C6组成的π型电路、以及电容C3和π型电路串联后和电感L2并联组成。
本发明微型无线温度监测发射方法包括如下步骤：将电源单元中的开关闭合给整个装置上电；芯片内部的温度传感器将采集的高压电气设备的温度信号经信号放大电路放大，传送到数模转换电路转换成数字信号，再由数字加密电路结合芯片内置的48位唯一硬件编码和电源电压信息进行数字加密处理成加密的数字数据，通过射频发射电路以及天线发射，同时通过发射指示单元显示射频信号正在发射；晶体振荡电路为芯片提供稳定的基准时钟，电源管理电路监测电源单元的电压值，若低于设定阀值时将电量不足报警信息加入数字加密电路中。
本发明的有益效果是：
1、本发明将温度传感器以及与其连接的各个电路全部内置在一个芯片中，同时将该芯片与天线组合成一个整体的传感发射单元，使整个装置无外置天线，并且器件数量少，易于生产组装，占用体积小，仅为传统装置体积的一半以下，一致性好，性能稳定，能够直接安装到高压电气设备内高压触点的狭小空间内，并能方便安装到靠近发热点的物体表面，可准确测量高压触点的运行温度。
2、无线信号采用芯片内置的48位唯一硬件编码，经过数字加密后进行射频无线传输，具有优异的抗干扰性能、可防止非法获取信息内容。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明装置的结构图；
图2为图1的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，微型无线温度监测发射装置由电源单元A1和传感发射单元A2两部分连接组成。其中，传感发射单元A2由芯片U1和分别外连芯片U1的晶体振荡电路A21、天线A22、发射指示单元A23组成。芯片U1内置有48位唯一硬件编码，由电源管理电路f、射频发射电路e、数字加密电路d、模数转换电路c、信号放大电路b、温度传感器a连接组成，各个电路以及温度传感器a的输入分别外接电源管理电路f的输出，电源管理电路f的输入外接电源单元A1的输出。温度传感器a的输出依次串接信号放大电路b、模数转换电路c、数字加密电路d和射频发射电路e。射频发射电路e的输入外接晶体振荡电路A21的输入，射频发射电路e的输出分别连接芯片U1外部的天线A22和发射指示单元A23。
如图2所示，电源单元A1包括电池BT1、开关S1与电池BT1串联后再和电容C2并联组成。电源单元A1为整个装置供电，电源状态可由芯片U1内部的电源管理电路f进行管理，当电源电压低于预设的报警阀值时，电源管理电路f将电量不足的报警信息加入数字加密电路d中，再通过射频发射电路e将射频信号发射至接收系统进行报警；在发射间隔期间，电源管理电路f管理整个装置进入深度休眠状态，可降低装置功耗，延长装置的工作时间。
晶体振荡电路A21由电容C4、电容C5和晶体振荡器Q1组成，电容C4、电容C5和晶体振荡器Q1为芯片U1提供稳定的基准时钟。
天线A22由印制电路板天线Lx、由电容C1、电感L1、电容C6组成的π型电路、以及电容C3和π型电路串联后再和电感L2并联组成，其中，电容C1、电容C3、电容C6、电感L1、电感L2组成阻抗匹配电路，使得射频发射信号能够通过印制电路板天线Lx以最大能量发射至空间。
信号的发射指示单元A23由发光二极管D1和电阻R2串联组成，芯片U1通过该单元的显示来表示射频信号正在发射状态。
整个装置的温度监测发射的工作过程如下：
在需要安装测温装置的高压电气设备的母线排、开关节点或者搭接点等发热点的附近，将本装置检测面紧贴发热点附近的物体表面，将电源单元A1中的开关S1闭合给整个装置上电，晶体振荡电路A21为芯片U1提供稳定的基准时钟，芯片U1内部的温度传感器a所采集到的高压电气设备的温度信号经过信号放大电路b放大后，传送到数模转换电路c转换成数字信号，经由数字加密电路d结合芯片U1内置的48位唯一硬件编码和电源电压信息进行数字加密处理成加密的数字数据，加密的数字数据可防止被干扰或被非法获取，再通过射频发射电路e以及芯片U1外部的天线A22单元发射，同时通过发射指示单元A23显示射频信号正在发射。芯片U1内部的电源管理电路f随时监测电源单元A1的电压值，如果低于设定阀值时将电量不足报警信息加入数字加密电路d中。

Claims (2)

1.一种用于高压电气设备的微型无线温度监测发射装置，包括电源单元(A1)，其特征是：电源单元(A1)连接传感发射单元(A2)，传感发射单元(A2)由芯片(U1)和分别外连的晶体振荡电路(A21)、天线(A22)、发射指示单元(A23)组成；芯片(U1)由电源管理电路(f)及连接的射频发射电路(e)、数字加密电路(d)、模数转换电路(c)、信号放大电路(b)、温度传感器(a)串连组成，电源管理电路(f)输入外接电源单元(A1)，射频发射电路(e)分别连接晶体振荡电路(A21)、天线(A22)和发射指示单元(A23)；
所述的电源单元(A1)包括电池(BT1)、开关(S1)与电池(BT1)串联后再和电容(C2)并联组成；
所述的晶体振荡电路(A21)由电容(C4)、电容(C5)和晶体振荡器(Q1)连接组成；
所述的天线(A22)由印制电路板天线(Lx)、由电容(C1)、电感(L1)、电容(C6)组成的π型电路、以及电容(C3)和π型电路串联后和电感(L2)并联组成。
2.一种用于高压电气设备的微型无线温度监测发射方法，其特征是包括如下步骤：
1)将电源单元(A1)中的开关(S1)闭合上电；
2)芯片(U1)内部的温度传感器(a)将采集的高压电气设备的温度信号经信号放大电路(b)放大，传送到数模转换电路(c)转换成数字信号，再由数字加密电路(d)结合芯片(U1)内置的48位唯一硬件编码和电源电压信息进行数字加密处理成加密的数字数据，通过射频发射电路(e)以及天线(A22)发射，同时通过发射指示单元(A23)显示射频信号正在发射；
3)晶体振荡电路(A21)为芯片(U1)提供稳定的基准时钟，电源管理电路(f)监测电源单元(A1)的电压值，若低于设定阀值时将电量不足报警信息加入数字加密电路(d)中。
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